단위 누가 정할까? 물리량 국제단위계 SI

물리학은 세상을 이해하는 학문이고, 그 언어가 바로 수학입니다. 우리 주변의 모든 것은 측정 가능한 양으로 표현될 수 있는데, 이것을 물리량이라고 합니다. 예를 들어, 책상의 길이, 사과의 무게, 자동차의 속도 등이 모두 물리량에 속합니다. 그리고 이러한 물리량을 수학적으로 표현하는 기본적인 도구가 바로 단위입니다. 오늘은 물리량이 왜 필요하고, 누가 정하는지에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

 

물리량이 같아야 하는 이유

만약 축구 경기에서 한국은 미터(m)를 사용하고, 브라질은 피트(ft)를 사용하여 경기장 크기를 측정한다면 어떻게 될까요? 심판 판정이나 선수들의 플레이에 혼란이 생길 수밖에 없겠죠. 물리량의 통일은 이러한 혼란을 방지하고, 전 세계 사람들이 공통된 규칙으로 활동할 수 있도록 돕는 역할을 합니다.

1. 효율적인 의사소통 : 같은 물리량을 사용하면 서로 다른 언어를 사용하는 사람들끼리도 측정 결과를 쉽게 이해하고 공유할 수 있습니다. 예를 들어, 한국에서 1kg으로 측정한 물체의 질량은 미국에서도 1kg으로 인식됩니다. 만약 나라마다 질량을 측정하는 단위가 다르다면, 무역이나 과학 연구에서 큰 혼란이 발생할 것입니다.
2. 과학기술의 발전 : 전 세계 과학자들이 동일한 물리량을 사용함으로써 연구 결과를 쉽게 비교하고 검증할 수 있습니다. 이는 과학 지식의 발전을 가속화하는 데 중요한 역할을 합니다.
3. 편리한 생활 : 건축 설계 도면에서 길이 단위가 통일되지 않으면 건물을 제대로 지을 수 없습니다. 뿐만 아니라, 물리량의 통일은 기술 표준화의 기초가 됩니다. 예를 들어, 전압, 전류, 저항 등의 물리량을 동일한 단위로 측정해야 전기 제품의 호환성을 확보하고 안전하게 사용할 수 있습니다.

결론적으로, 물리량의 통일은 효율적인 의사소통, 과학 기술의 발전, 그리고 우리 생활의 편리함을 위해 매우 중요합니다.

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국제단위계

전 세계 사람들이 공통으로 사용할 수 있는 단위 체계가 필요하며, 이를 위해 1960년 국제위원회에서 기본량에 대한 표준을 만들었습니다. 이것이 바로 국제단위계(SI, Systeme International)입니다. 그렇다면 이런 단위는 누가 어떻게 정하는 걸까요?

출처 : 국제단위계(SI) 제9판

 

물리량을 정하는 사람들

표준기관 각국은 국가측정표준기관(National Metrology Institute, NMI) 혹은 지정기관(Designated Institute, DI)과 같은 국가측정표준 정점기관을 두어 국가측정표준을 확립‧구축하고 산업체, 시험연구기관, 정부 부처 및 사용자들에게 보급하고 있습니다. NMI와 DI는 CIPM MRA(국제도량형위원회 상호인정협약)에 가입하고 국제비교에 참여함으로써 국가측정표 준의 동등성을 유지합니다.

 

1. 국제적인 협력: 국제도량형총회(CGPM)는 전 세계 과학자들과 정부 대표들이 모여 물리량의 단위를 정의하고 국제단위계(SI)를 관리하는 기구입니다.
2. 과학적 연구: 새로운 물리량을 정의하거나 기존 단위를 개선하기 위해서는 과학적인 연구와 실험이 필요합니다. 예를 들어, 1 미터의 길이는 빛이 진공에서 1/299,792,458 초 동안 이동한 거리로 정의되는데, 이 값은 정밀한 과학 실험을 통해 얻어진 것입니다.
3. 표준기관: 각 나라마다 국가측정표준기관(NMI)이 있어 국제단위계(SI)를 기반으로 자국의 측정 표준을 확립하고 유지하는 역할을 합니다. 한국에서는 한국표준과학연구원이 이 역할을 담당하고 있습니다.

출처 : 이지사이언스 : 단위이야기, 한국표준과학연구원

 

기본량과 유도량

물리량에는 기본량과 유도량이 있습니다. 레고 블록을 생각해 봅시다. 기본량은 다양한 모양을 만들 수 있는 기본 블록과 같습니다. 유도량은 이 기본 블록들을 조합하여 만들어지는 자동차, 비행기, 로봇과 같은 다양한 형태라고 볼 수 있습니다.

 

1. 기본량 : 다른 물리량으로부터 유도되지 않고 독립적으로 정의되는 물리량입니다.

• 길이 : 미터(m)
• 질량 : 킬로그램 kg
• 시간 : 초 (s)
• 온도 : 켈빈 (K)
• 전류 : 암페어 (A)
• 광도 : 칸델라(cd)
• 물질의 양 : 몰 (mol)

2. 유도량 : 기본량을 조합하여 유도되는 물리량입니다.

• 속도 = 거리 / 시간 (m/s)
• 면적 = 길이 x 길이 (m²)
• 밀도 = 질량 / 부피 (kg/m³)
• 힘 = 질량 x 가속도 (kg·m/s² = N)

 

마무리

물리량과 단위에 대한 이해는 물리학을 공부하는 데 있어 가장 기본적인 첫걸음이라 생각합니다. 이번 기회에 해당 내용을 제대로 정리할 수 있었으면 좋겠네요. 다음 글에서는 더욱 흥미로운 물리 이야기로 찾아뵙겠습니다!