‘질량-전류-온도-물질량’ 4개 기본단위 20일부터 정의 바뀐다

정밀산업 정확성 높아져… 일상생활엔 영향 없어

2018년 11월 16일 프랑스 베르사유에서 개최된 제26차 국제도량형총회(사진)에서 재정의된 기본단위 네가지가 20일부터 사용된다. 한국표준과학연구원 제공

‘세계 측정의 날’인 20일 0시부터 국제단위계(SI)의 7개 기본단위 중 4개 단위의 공식적인 정의가 변경됐다. 질량의 단위인 킬로그램(kg), 전류의 단위인 암페어(A), 온도의 단위인 켈빈(K), 물질량의 단위인 몰(mol)이 새로운 기준에 따라 재정의됐다. 이는 지난해 11월 프랑스 베르사유에서 열린 제26차 국제도량형총회(CGPM)에서 이들의 정의를 바꾸기로 의결한 데 따른 것이다. 한국도 ‘국가표준기본법 시행령 일부개정령안’이 20일 공포·시행되면서 새 정의를 따르게 됐다.

기본단위의 정의를 바꾼 것은 시간이 지나도 변하지 않는 ‘불변의 기준’을 따르도록 하기 위해서다. 기존의 정의는 시간에 따라 변해 기준으로서의 가치가 떨어졌다.

예를 들어 국제사회는 1875년 세계 최초의 국제조약인 ‘미터협약’을 맺고 1889년 길이의 기준이 되는 ‘국제미터원기’와 질량의 기준이 되는 ‘국제킬로그램원기’를 백금-이리듐 합금으로 만들어 사용해 왔다. 하지만 킬로그램원기의 경우 재료가 화학반응을 일으켜 질량이 100년 사이 0.05mg이 변했다. 기준이라는 말이 무색해진 것이다. 머리카락 한 가닥만큼 변한 것이지만 정밀측정 기술이 발달한 현대사회에서는 이 정도 오차도 큰 문제가 될 수 있다.

이 때문에 측정 과학계는 오래전부터 변하지 않는 값인 물리학의 상수를 활용해 단위를 정의하는 방법을 고민해 왔다.

이번에 재정의 대상이 된 네 기본단위도 마찬가지다. 질량은 양자역학의 상수인 ‘플랑크 상수’를 이용해 재정의했다. 전류는 실험으로 얻은 전자의 전하량인 ‘기본전하’ 값을 이용했다. 온도는 열역학에 나오는 ‘볼츠만 상수’를 이용했고, 물질량은 ‘아보가드로 상수’를 이용해 정의했다.

다만 새로 정의한 기본단위의 실제 값은 기존 단위의 값과 거의 일치하기에 단위가 바뀐다고 일상생활이 바뀔 일은 없다. 다만 값의 정확도와 신뢰도는 오히려 높아질 것으로 전망된다.

바이오나 전자소자 등 미세한 측정이 필요한 과학계와 산업계가 그 영향을 받을 수 있다. 박연규 한국표준과학연구원 물리표준본부장은 “굉장히 작은 질량도 지금보다 100배 이상 정확히 구현되기 때문에 정밀산업의 정확성이 높아질 것”이라고 말했다.

박상열 표준연 원장은 “과학기술이 빠른 속도로 바뀌는데 구태의연한 표준을 유지하면 발목을 잡을 수 있다”며 “이번 재정의는 단위가 오히려 첨단기술을 선도하는, 철학을 바꾸는 환골탈태의 의미가 있다”고 말했다.

조승한 동아사이언스 기자 shinjsh@donga.com