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알기 쉬운 단위 이야기 (Ⅰ)
2010년 2월 5일 (금) 10:15:22 |   지면 발행 ( 2010년 1월호 - 전체 보기 )



한국전기안전공사 전기안전연구원(http://re.kesco.or.kr)
유병열 계기과장 / KOLAS 평가사
(031)580-3083 / yub10@kesco.or.kr


개요

일상생활에서 습관이 참 무섭다는 생각을 가끔씩 해보곤 한다. 오래 전부터 내려온 단위의 규격을 세계적인 공통규격으로 맞추어 사용하고자 정부 차원에서 많은 홍보와 교육을 하고 있지만 오래된 습관을 버리고 새로운 단위로 정착되기 위해서는 많은 시간이 필요할 것 같다.
현재 우리나라는 1961년 5월 10일 계량법(법률 제 615호)을 제정 공포해 흔히 '미터법'이라 일컫는 국제단위계를 도입한 후, 눈부신 산업 발전과 함께 공정한 상거래를 유지해 왔다.
그러나 아직도 토지와 건물, 아파트 등의 면적을 측정할 때 척관단위인 '평', '마지기'가, 그리고 무게를 측정하는 일부 식품류와 금, 은류들은 '근'과 '돈'이 습관적으로 사용되고 있는 것이 현실이다.
따라서 이번 호에서는 국제화된 단위에 대해 대략적인 내용을 알기 쉽게 기술하고자 한다.

국제단위계 SI 단위란

SI란 프랑스어 'Le Systeme International d′ Unites'에서 온 약어로서 '국제단위계'를 말한다. 이 국제단위계는 우리가 흔히 '미터법'이라고 부르며 사용해 오던 단위계가 현대화된 것이다.

 



이 단위계의 명칭은 우리말로는 '국제단위계', 영어로는 'The International System of Units' 등 나라마다 그 언어에 따라 다르지만, 약칭 SI는 국제적인 공통용어이다. 이 SI를 용어로 사용할 때 유의할 것은 SI가 '국제단위계'를 뜻하므로 'SI 단위계'라는 표현은 바르지 못하며, 'SI 단위', ' SI 기본단위', ' SI 유도단위', ' SI 접두어' 등이 바른 표현이라 할 수 있다.

1. SI 단위의 역사
SI의 시초는 프랑스 혁명 시기인 1790년경 프랑스에서 발명된 '십진 미터법'이라 할 수 있다. 이 미터법으로부터 분야에 따라 여러 개의 하부단위계가 생겼으며, 이에 따라 많은 단위들이 나타나게 됐다. 그 한 예가 1874년 과학 분야에서 사용하기 위해 도입된 CGS계이며, 이는 센티미터, 그램, 초에 바탕을 두고 있다.
1875년 17개국이 미터협약(Meter Convention)에 조인함으로써 이 미터법이 국제적인 단위체계로 발전하는 계기가 됐다. 1900년경에는 실용적인 측정이 미터, 킬로그램, 초(MKS)계를 바탕으로 이루어지게 됐다.
1935년에 국제전기기술위원회(IEC)가 전기단위로 암페어(Ampere), 옴(Ohm), 볼트(Volt), 쿨롱(Coulomb) 중 어느 하나를 채택해 역학의 MKS계와 통합할 것을 추천했다. 1939년 이 중 암페어를 선정해 MKSA계의 채택을 제안했고, 이 제안은 1946년 국제도량형위원회(CIPM)에 의해 승인이 됐다.

2. SI의 특징
① 각 속성(또는 물리량)에 대해 한 가지 단위만 사용한다.
길이에 대해서는 미터만 사용하며, 자(尺) 또는 피트(Foot)나 야드(Yard) 같은 단위를 사용하지않기 때문에 전체적으로 볼 때 단위의 수가 대폭 감소된다.
② 모든 활동 분야에 적용된다.
과학이나 기술 또는 상업 등 모든 분야에 적용될 뿐만 아니라 전 세계가 같은 방법으로 사용해 상호교류나 이해를 쉽게 한다.
③ 일관성 있는 체계이다.
몇 가지 기본단위를 바탕으로 이들의 곱이나 비의 형식으로 모든 물리량을 1 이외의 어떤 다른 수치적 인자 없이 순전히 SI 단위끼리만의 곱하기와 나누기로 이루어진 단위 체계라는 뜻이다.
④ 배우기와 사용하기가 쉽다.
위에서 설명한 특징을 갖고 있기 때문에 일정한 규칙만 알고 적용하면 되므로 배우기와 사용하기가 용이하다.

SI 기본단위

1960년 제11차 국제도량형총회(CGPM)에서 공식 명칭을 갖게 된 국제단위계는 6개의 기본단위를 바탕으로 구성되어 있다. 1971년 7번째의 기본단위인 몰(Mole)이 추가되어 현재의 7개 기본단위가 완성됐다. 이들이 바로 미터, 킬로그램, 초, 암페어, 켈빈, 몰, 칸델라이다. 모든 SI 기본단위에 대한 공식적인 정의는 CGPM의 결의에 의해 승인됐다.

 


1. SI 유도단위
유도단위는 기본단위들을 곱하기와 나누기의 수학적 기호로 연결해 표현하는 단위이다. 어떤 유도단위에는 특별한 명칭과 기호가 주어져 있고, 이 특별한 명칭과 기호는 그 자체가 기본단위나 다른 유도단위와 조합해 다른 양의 단위를 표시하는 데 사용되기도 한다.

 


2. 보조단위
국제도량형총회(CGPM)는 SI 단위의 십진배수 및 분수를 만드는 데 사용하는 일련의 접두어를 채택했고, CIPM의 권고에 따라 접두어의 집합을 SI 접두어라고 명명했다.

 


SI 단위는 과학, 기술, 상업 등 모든 분야에서 사용하도록 권고하고 있다. 그러나 시간 단위와 같은 몇몇 국제단위계 이외의 단위들은 일상생활에서 매우 넓게 사용되고 있고, 인류의 역사와 문화에 아주 깊이 새겨져 있어서 이들은 당분간 계속 사용될 것 같다. 따라서 SI 이외의 단위 가운데 중요한 몇 가지 단위들을 열거하면 <표 4>와같다.

3. 특수단위

 


SI 단위 명칭과 기호 표기법

1948년 당시 제안된 원칙은 다음과 같다.

① 일반적으로 로마체(직립체) 소문자를 단위의 기호로 사용한다. 그러나 기호가 고유명사로 부터 유래된 것이면 로마체 대문자를 사용한다.
② 숫자에서 정수 부분과 소수 부분을 나누는 기호로 프랑스식은 반점(,)을, 영국식은 온점(.)을 사용하는데, 우리나라에서는 온점(.)을 사용하고 있다. 또한긴숫자를표기할때읽기편리하게소수점을 중심으로 세 자리씩 묶어서 띄어 쓸 수도 있다.

현재 우리나라에서 세 자리마다(천, 백만, 십억자리 등) 반점(,)을 사용하는 데 이것은 국제표준으로 보면 잘못된 방법이다.

1. SI 단위 기호
SI 단위 기호(SI 이외의 단위 기호도 포함)는 다음과 같이 표기한다. 언어에 따라 단위 명칭은 다를지라도 단위 기호는 국제적으로 공통이므로 같은 방법으로 사용해야 한다.

① 단위 기호는 일반적으로 로마체(직립체)를 쓴다.
이 뜻은 본문의 활자체와는 관계없이 양의 기호는 이탤릭체(사체)로 쓰며, 단위 기호는 로마체로 써야 함을 뜻한다. 일반적으로 단위 기호는 소문자로 표기하지만 단위의 명칭이 사람의 이름에서 유래됐으면 그 기호의 첫 글자는 대문자로 한다.
단위 명칭의 철자를 모두 써야 할 경우에는 문장의 첫 글자 또는 섭씨도(degree Celcius)를 제외하고는 항상 소문자로 표기한다.
② 단위 기호는 복수의 경우에도 변하지 않으며, 마침표 등 다른 기호나 다른 문자를 첨가해서는 안 된다. 다만 문장의 끝에 구두법 상으로 오는 마침표는 예외이다.

 
(보기)
◇ ㎏이며, Kg이 아님(비록 문장의 시작이라도)
◇ 5 s이며, 5 sec. 나 5 secs가 아님


③ 어떤 양을 수치와 단위 기호로 나타낼 때 그 사이를 한 칸 띄어야 한다. 다만 평면각의 도, 분, 초의 기호와 수치 사이는 띄지 않는다.

 
(보기)
◇ 35 ㎞이며, 35㎞가 아님
◇ 2.37 ㎏이며, 2.37㎏이 아님


④ 백분율(%)은 SI 단위는 아니지만 단위 기호로 사용할 때는 수치와 한 칸 띄어야 한다. 또한 이것을 사용할 때는 반드시 기호(%)를 사용해야하며, 명칭 'percent'(또는 '퍼센트', '프로')를 사용하면 안 된다.

 
(보기)
◇ 25 %이며, 25% 또는 25 percent가 아님


평면각, 각도

◆ 라디안(Radian) : rad (법정계량단위/유도 단위)
라디안은 '원의 반경과 같은 길이의 호의 중심에 대한 각도'이다. James Thomson이 1870년 경에 만들었다고 전해지고 있다. 원주에 대한 중심각이 2πrad으로서 1 rad = 57.295 78°이다.
◆ 도 : °(법정계량단위/보조단위)

 


원의 1/4을 90등분한 것. 원을 360°로 분할한 것은 바빌로니아 시대로 거슬러 올라간다. 위도는 16세기 초부터 편의적으로 적도를 0으로 하여 측정했고 경도는 1884년 워싱턴에서 개최된 자오선 회의에서 영국의 그리니치(Greenwich)를 0으로 하여 측정하기로 했다.
◆ 분 : ′(법정계량단위/보조단위)
고대바빌로니아의60진법단위로부터온것이다.

 


◆ 초 : ″(법정계량단위/보조단위)

 


second는 분(分) 다음이라는 의미로부터 왔다.

1. 길이

 
"미터는 빛이 진공에서 299 792 458분의 1초 동안 진행한 경로의 길이"


이 정의는 1983년 파리에서 열린 제17차 국제도량형총회에서 정해졌다. 미터협약에서 미터에 대한 정의는 2회에 걸쳐 그 정의를 바꾸었으며, 1921년에 미터법에 의한 일본계량법(일제 강점기였으므로 우리나라도 이 법을 따름)이 개정됐을 때의 정의는 '미터는 계속 융해하는 순수한 물과 얼음의 온도에서 국제 미터원기가 갖는 길이를 말함'이었다. 이것이 1951년에는 '미터는 온도 0도에서 국제 미터원기에서 미터로서 표시된 길이로 한다'라고 표현이 다소 바뀌었으나, 정의의 내용이 바뀐 것은 아니다. 그런데 이것이 1960년 제11차 국제도량형총회에서 그 당시까지 70여 년간에 걸쳐 미터의 표준을 짊어졌던 국제 미터원기가 폐지되고 빛의 파장으로 대체됐다.

2. 칸(間), 정(町), 리(里), 자(尺), 치(寸), 푼(分) : (비법정계량단위)
척관법에서 길이의 기본단위는 자(尺)이다.
척관단위는 고대 중국에서 시작된 단위로서 점점 퍼져 당나라 시대의 단위가 한국으로 전래됐지만, 우리나라 최초로 미터법을 도입한 1902년(광무 6년)의 도량형 규칙에서 1자는 현재와 같이 10/33 m로 정의됐고, 1리는 420 m로 정해짐에 따라 1리가 1 386자(또는 2 100 주척)로 되어있다. 따라서 통상적으로 10리는 4.2 ㎞로 보는 것이 옳다.

 
1 푼(分) = 1/10 치(寸)
1 치(寸) = 1/10 자(尺)
1 자(尺) = 10/33 m (약 0.303 030 m, 가죽류를 재는 경척척인
경우 25/66 m, 약 0.378 787 m)
1 칸(間) = 6 자(尺)
1 정(町) = 60 칸(間)
1 리(里) = 36 정(町)
1 식(息) = 30 리(里)


그러나 고종황제가 제정한 조선도량형규칙과 1905년 대한제국 법률 제1호로 조선도량형법이 제정되면서 우리의 단위로 유지되다가 1910년 한일 강제합방이 되면서부터 일본계량법과 제도의 영향을 받게 되어 1리는 약 3.9 ㎞, 10리는 39㎞로 환산하게 됐다.
그 당시 일본계량법에서 규정하고 있는 거리단위를 보면 아래와 같다.

 
1 모(毛) = 10-4 자(尺)
1 리(厘) = 10-3 자(尺)
1 분(分) = 10-2 자(尺)
1 촌(寸) = 10-1 자(尺)
1 장(丈) = 10 자(尺)
1 간(間) = 6 자(尺)
1 정(町) = 360 자(尺)
1 리(里) = 12 960 자(尺) (약 3 927.268 m)


3. 면적
◆ 제곱미터 : ㎡ (법정계량단위/유도단위)
기본단위로 표시되는 유도단위로서, 한 변의 길이가 1 m인 정사각형의 면적을 말한다. 흔히 평방미터로 부르는 것은 일본식 표현이다.
◆ 아르(Are), 헥타아르(Hectare) : a, ha (법정계량단위/특수단위)

 
1 a = 100 ㎡
1 ha = 100 a = 10 000 ㎡


이 단위와 기호는 1879년 국제도량형위원회에서 채택됐으며, 토지의 면적을 표현하는 데 사용되고 있다.

마무리

현대문명 속에 살고 있는 소비자는 과학의 발전과 국제교류의 확대로 다양한 기술 개발 제품을 접하며 살아가고 있다. 상품을 구매하는 데 있어서 소비자가 상품에 대해 적정한 가격을 지불하는 계량의 기본적인 근거가 바로 단위이다.
예를 들어 가정주부가 시장에 가서 음식, 생활용품, 의류 등을 구입할 때도 질량, 길이, 부피 등의 계량단위가 사용된다. 대중교통을 이용할 때는 이동한 거리에 대한 비례로 요금을 지불하고, 운동을 할 때에도 어느 정도의 속력으로 얼마간의 시간 동안 운동을 할지를 결정하게 된다.
이처럼 우리의 실생활에 없어서는 안 될 계량단위는 우리가 보다 건강하고, 보다 안전한 삶을 살수 있는 근간이 되는 것이다.

 


 
참고문헌
· ≪단위이야기≫, 한국계량측정협회
· '한국계량측정협회'홈페이지

<Energy News>

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