'질량 등 4개 단위 정의 새롭게 확립됐다'…불변의 단위 목표

국제도량형총회서 질량·전류·온도·물질의 양에 대한 단위 재정의

【대전=뉴시스】김양수 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)이 킬로그램(㎏) 표준을 확립하기 위해 개발중인 키블 저울.2018.11.16(사진=한국표준과학연구원 제공)  [email protected]

【대전=뉴시스】김양수 기자 = 국제단위계(SI)의 7개 기본단위 중 질량과 전류, 온도, 물질의 양 등 총 4개 물리량에 대한 개념 정의가 새롭게 정립됐다.

 한국표준과학연구원은 16일 오후(현지시간) 프랑스 베르사유에서 열린 제26차 국제도량형총회(CGPM)에서 기본단위인 킬로그램(㎏), 암페어(A), 켈빈(K), 몰(mol)에 대한 재정의가 공식적으로 의결됐다고 이날 밝혔다.

개정된 단위의 정의는 2019년 5월 20일(세계측정의 날)부터 공식 사용될 예정이다.

국제단위계(The International System of Units·SI)는 미터(m)법을 기준으로 확립한 도량형 체계로 초(s·시간), 미터(m·길이), 킬로그램(㎏·질량), 암페어(A·전류), 켈빈(K·온도), 몰(mol·물질의 양), 칸델라(cd·광도)로 이번에 7개 중 4개의 개념이 새롭게 정립됐다.

이들은 최고 수준의 과학기술로 규정돼 지난 1960년 CGPM에서 국제표준으로 채택한 오늘날의 단위체계다.

SI는 7개의 기본단위와 여기에서 파생된 22개의 유도단위로 구성돼 있으며 현재 미국, 미얀마, 라이베리아를 제외한 전 세계 모든 국가에서 법정단위로 채택하고 있다.

표준연구원 이호성 책임연구원은 "SI의 궁극적인 목표는 불변의 기준이 되는 것이었다"며 "그러나 새로 정의된 4개 단위들은 충분히 안정적이지 못했다"고 기본단위 재정의에 대한 필요성을 설명했다.

이 책임연구에 따르면 질량의 단위인 ㎏은 지난 1889년부터 '국제킬로그램원기의 질량과 같다'고 정의돼 있다.

이 국제원기는 백금과 이리듐 합금으로 만든 도구로 프랑스에서 보관중이지만 100년 이상 시간이 흐르면서 오염물질 축적, 산화 등으로 질량이 수십 마이크로그램(㎍) 가량 변했다는 사실이 밝혀졌다. 단위를 정의하는 개념에 오차가 생긴 것이다.

【대전=뉴시스】김양수 기자 = SI 단위 재정의를 알리기 위해 제작한 SI 모식도.해당 단위를 정의하는 상수가 포함돼 있다.2018.11.16(사진=국제도량형국 제공) [email protected]

이에 따라 질량을 정의하는데 키블 저울을 통해 구현할 수 있는 플랑크 상수(h)를 활용하는 등 변하지 않는 자연의 법칙 또는 물리학의 법칙에서 나오는 기본물리상수를 바탕으로 단위를 재정의할 필요성이 생겼다.

이번 제26차 CGPM은 지난 13일부터 나흘간 프랑스 베르사유에서 열려 미터협약에 가입한 60여개국 대표가 참석, 투표를 통해 4개 기본단위(㎏·A·K·mol)를 재정의 하기로 의결, 확정했다.

이 책임연구원은 "이번 안건의 핵심은 7개 기본단위의 정의에 기본상수를 활용한다는 것이다"며 "플랑크 상수(h), 볼츠만 상수(k), 기본 전하(e), 아보가드로 상수(NA)라는 고정된 값의 기본상수를 기반으로 단위를 정의해 안정성과 보편성이 확보된 불변의 단위 정의가 실현됐다"고 밝혔다.

이번에 질량(㎏)은 프랑크 상수(h)를 활용해 정의내렸고 전류(A)는 기본전하(e)를, 온도(K)은 볼츠만 상수(K)를, 물질의 양(mol)은 아보가드로 상수(NA)가 활용됐다.

 표준연구원 박연규 물리표준본부장은 “4개 단위의 정의가 한꺼번에 바뀌는 역사상 최초의 사건”이라며 “단위를 새롭게 정의하고 구현할 수 있는 기술력의 유무가 과학기술 선진국을 좌우하는 결정적인 요소가 될 것”이라고 말했다.

CGPM 및 단위 재정의에 대한 상세한 정보는 제26차 CGPM 홈페이지를 통해 확인할 수 있다.

 [email protected]