국제 표준 단위
[ SI unit ]
SI 기본 단위 ()
국제 (표준) 단위계(international system of units)는 국제적으로 통용되는 측정 단위계를 말하며, 프랑스어를 딴 SI 단위계(Système international d'unités) 혹은 MKS(meter-kilogram-second) 단위계라고도 한다.1),2) SI 단위는 7개 기본 단위와 그 단위의 조합으로 만들어진 유도 단위, 그리고 아주 크거나 작은 수에 사용되는 20개 접두어로 구성되어 있다.
목차
SI 단위계의 역사1)
- SI 단위계의 시초는 프랑스 혁명 시기인 1790년경 프랑스에서 발명된 십진 미터법이었다.
- 전 세계 17개국이 미터 협약(meter convention)에 가입함으로써 과학 분야에 CGS(centimeter-gram-second) 단위계가 1875년에 도입되었다.
- 제 11차 국제도량형 총회(CGPM)에서 현재 세계 대부분 국가에서 사용하고 있는 SI 단위계가 1960년 결정되었다.
- 우리나라에서는 1964년 1월 1일 계량법에 따라 SI 단위계만 사용하도록 하였다.
- 미국, 리비아, 미얀마를 제외한 전 세계 모든 나라에서 SI 단위계를 현재 사용하고 있다.
SI 기본 단위
| 물리량 | 기호 | 이름 | 정의3) |
|---|---|---|---|
| 물질의 양 | mol | 몰 | 아보가드로 수(Avogadro's number, @@NAMATH_INLINE@@N_A@@NAMATH_INLINE@@)인 @@NAMATH_INLINE@@6.02214076 \times 10^{23} @@NAMATH_INLINE@@ 개의 물질량 (2019년) |
| 온도 | K | 켈빈 | 볼츠만 상수(Boltzmann constant, @@NAMATH_INLINE@@k@@NAMATH_INLINE@@)를 @@NAMATH_INLINE@@1.380649 \times 10^{-23} \rm{J \cdot K^{-1}} (=\rm{kg \cdot m^2 \cdot s^{-2} \cdot K^{-1}})@@NAMATH_INLINE@@로 정의할 때 결정되는 온도 (2019년) |
| 시간 | s | 초 | 세슘-133 원자(@@NAMATH_INLINE@@^{133}\rm{Cs}@@NAMATH_INLINE@@)의 바닥 상태에 있는 두 초미세 준위 사이의 전이에 대응하는 복사선의 @@NAMATH_INLINE@@9 \ 192 \ 631 \ 770@@NAMATH_INLINE@@ 주기의 지속 시간(1967년) |
| 길이 | m | 미터 | 빛이 진공에서 @@NAMATH_INLINE@@1/299 \ 792 \ 458@@NAMATH_INLINE@@ 초 동안 진행한 경로의 길이(1983년) |
| 질량 | kg | 킬로그램 | 플랑크 상수(Planck constant, @@NAMATH_INLINE@@h@@NAMATH_INLINE@@)를 정확히 @@NAMATH_INLINE@@6.626 070 15 \times 10^{34} \rm{J \cdot s}(=\rm{kg\cdot m^2 \cdot s^{-1}})@@NAMATH_INLINE@@로 정할 때 결정되는 질량(2019년) |
| 전류 | A | 암페어 | 기본 전하 @@NAMATH_INLINE@@e@@NAMATH_INLINE@@를 @@NAMATH_INLINE@@1.602176634 \times 10^{-19} \rm{C} (=\rm{A \cdot s})@@NAMATH_INLINE@@로 정의할 때 결정되는 전류(2019년) |
| 빛의 세기 (광도) | cd | 칸델라 | 진동수 @@NAMATH_INLINE@@540\times 10^{12} \ Hz@@NAMATH_INLINE@@인 단색광을 방출하는 광원의 복사도가 주어진 방향으로 매 스테라디안 당 @@NAMATH_INLINE@@1/683 \ W@@NAMATH_INLINE@@일 때 이 방향에 대한 광도(1979년) |
SI 기본 단위는 현대 과학 기술로 아주 정확하게 측정할 수 있는 자연 상수들(예를 들면, 빛의 속도, 아보가드로 수, 플랑크 상수, 볼츠만 상수, 기본 전하)로부터 정의한다. 예외적으로 최근까지 질량 단위를 프랑스에 보관된 플래티넘-이리듐 합금 원기둥의 질량으로 정의하였으나, 2019년 5월 20일부터 플랑크 상수로부터 유도된 값으로 개정하였다.1)
SI 유도 단위
SI 유도 단위는 SI 기본 단위로부터 유도된 단위이며, 화학에서 주로 사용되는 유도 단위는 다음과 같다.
| 물리량 | 기호 | 이름 | 기본 단위와의 관계 |
|---|---|---|---|
| 힘 | @@NAMATH_INLINE@@\rm N@@NAMATH_INLINE@@ | 뉴톤 | @@NAMATH_INLINE@@\rm{kg \cdot m \cdot s^{-2}}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 에너지 | @@NAMATH_INLINE@@\rm J@@NAMATH_INLINE@@ | 줄 | @@NAMATH_INLINE@@\rm N \cdot m = kg \cdot m^2 \cdot s^{-2}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 화학 퍼텐셜 | 1) | @@NAMATH_INLINE@@*@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@\rm J \cdot mol^{-1} = kg \cdot m^2 \cdot s^{-2} \cdot mol^{-1}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 압력 | @@NAMATH_INLINE@@\rm Pa@@NAMATH_INLINE@@ | 파스칼 | @@NAMATH_INLINE@@\rm N \cdot m^{-2} = J \cdot m^{-3} = kg \cdot m^{-1} \cdot s^{-2}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 부피 | 2) | @@NAMATH_INLINE@@*@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@\rm{m^3}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 전하량 | @@NAMATH_INLINE@@\rm C@@NAMATH_INLINE@@ | 쿨롱 | @@NAMATH_INLINE@@\rm s \cdot A@@NAMATH_INLINE@@ |
| 밀도 | 3) | @@NAMATH_INLINE@@*@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@ \rm{kg \cdot m^{-3}}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 섭씨 온도 | @@NAMATH_INLINE@@\rm ^\circ C@@NAMATH_INLINE@@ | 섭씨 | @@NAMATH_INLINE@@ \rm K - 273.15 @@NAMATH_INLINE@@ |
| 진동수 | @@NAMATH_INLINE@@\rm Hz@@NAMATH_INLINE@@ | 헤르츠 | @@NAMATH_INLINE@@\rm s^{-1}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 파수 (wave number) | 4) | 5) | @@NAMATH_INLINE@@\rm m^{-1}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 각도 | @@NAMATH_INLINE@@\rm rad@@NAMATH_INLINE@@ | 라디안 | @@NAMATH_INLINE@@\rm m \cdot m^{-1}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 입체각 (solid angle) | @@NAMATH_INLINE@@\rm sr@@NAMATH_INLINE@@ | 스테라디안 | @@NAMATH_INLINE@@\rm m^2 \cdot m^{-2}@@NAMATH_INLINE@@ |
@@NAMATH_INLINE@@*@@NAMATH_INLINE@@이에 대한 특별한 기호는 없다.
1) @@NAMATH_INLINE@@kJ \ mol^{-1}@@NAMATH_INLINE@@ 또는 @@NAMATH_INLINE@@J \ mol^{-1}@@NAMATH_INLINE@@을 단위로 사용한다.
2) 널리 사용되는 부피 단위들의 관계는 다음과 같다. @@NAMATH_DISPLAY@@1 \ L \ = \ 1000 \ mL \ = \ 1000 \ cm^3 \ = \ 1 \ dm^3 @@NAMATH_DISPLAY@@
3) @@NAMATH_INLINE@@g \ cm^{-3}@@NAMATH_INLINE@@을 널리 사용한다.
4) @@NAMATH_INLINE@@cm^{-1}@@NAMATH_INLINE@@을 널리 사용한다.
5) 보통 wave number를 그대로 옮긴 ‘파수’를 사용한다. @@NAMATH_INLINE@@1000 \ cm^{-1}@@NAMATH_INLINE@@를 '파수가 1000' 혹은 '1000 wave number'라고 읽는다. @@NAMATH_INLINE@@cm^{-1}@@NAMATH_INLINE@@에 대해 예전에는 독일의 물리학자 카이저(Heinrich Kayser)의 이름에서 유래한 Kayser(K) 라는 단위를 사용하기도 하였지만 지금은 널리 사용하지 않는다.
SI 단위에 쓰이는 접두어2)
| 이름 | 기호 | 의미 | 이름 | 기호 | 의미 |
|---|---|---|---|---|---|
| 요타 (yotta) | @@NAMATH_INLINE@@\rm Y@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{24}@@NAMATH_INLINE@@ | 욕토 (yocto) | @@NAMATH_INLINE@@\rm y@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{-24}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 제타 (zetta) | @@NAMATH_INLINE@@\rm Z@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{21}@@NAMATH_INLINE@@ | 젭토 (zepto) | @@NAMATH_INLINE@@\rm z@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{-21}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 엑사 (exa) | @@NAMATH_INLINE@@\rm E@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{18}@@NAMATH_INLINE@@ | 아토 (atto) | @@NAMATH_INLINE@@\rm a@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{-18}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 페타 (peta) | @@NAMATH_INLINE@@\rm P@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{15}@@NAMATH_INLINE@@ | 펨토 (femto) | @@NAMATH_INLINE@@\rm f@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{-15}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 테라 (tera) | @@NAMATH_INLINE@@\rm T@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{12}@@NAMATH_INLINE@@ | 피코 (pico) | @@NAMATH_INLINE@@\rm p@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{-12}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 기가 (giga) | @@NAMATH_INLINE@@\rm G@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{9}@@NAMATH_INLINE@@ | 나노 (nano) | @@NAMATH_INLINE@@\rm n@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{-9}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 메가 (mega) | @@NAMATH_INLINE@@\rm M@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{6}@@NAMATH_INLINE@@ | 마이크로 (micro) | @@NAMATH_INLINE@@\rm \mu@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{-6}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 킬로 (kilo) | @@NAMATH_INLINE@@\rm k@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{3}@@NAMATH_INLINE@@ | 밀리 (milli) | @@NAMATH_INLINE@@\rm m@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{-3}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 헥토 (hecto) | @@NAMATH_INLINE@@\rm h@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{2}@@NAMATH_INLINE@@ | 센티 (centi) | @@NAMATH_INLINE@@\rm c@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{-2}@@NAMATH_INLINE@@ |
| 데카 (deca) | @@NAMATH_INLINE@@\rm da@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{1}@@NAMATH_INLINE@@ | 데시 (deci) | @@NAMATH_INLINE@@\rm d@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@10^{-1}@@NAMATH_INLINE@@ |
SI 접두어는 @@NAMATH_INLINE@@10^d \times@@NAMATH_INLINE@@ (@@NAMATH_INLINE@@d@@NAMATH_INLINE@@ 는 정수)의 의미가 있는데, SI 단위명 앞에 붙여서 아주 크거나 작은 단위의 값을 표현한다. 예를 들면, @@NAMATH_INLINE@@\rm kg@@NAMATH_INLINE@@은 @@NAMATH_INLINE@@10^3\rm{g}@@NAMATH_INLINE@@을 의미한다. 그리고 서양의 숫자 세는 방식에 따라 @@NAMATH_INLINE@@d@@NAMATH_INLINE@@가 3의 배수에 해당하는 접두어를 주로 정의한다.
SI 단위와 함께 쓸 수 있는 비 SI 단위들
SI 단위가 확립되기 전에 사용되었던 비 SI 단위들 역시 SI 단위와 함께 쓸 수 있다. 국제도량형 총회가 승인한 화학에서 주로 사용되는 비 SI 단위는 다음과 같다.
| 물리량 | 이름 | 기호 | SI 단위와의 관계 |
|---|---|---|---|
| 시간 | 분 | @@NAMATH_INLINE@@\rm min@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@\rm 1\, min = 60\, s@@NAMATH_INLINE@@ |
| 시간 | 시 | @@NAMATH_INLINE@@\rm h@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@\rm 1\, h = 3600\, s@@NAMATH_INLINE@@ |
| 시간 | 일 | @@NAMATH_INLINE@@\rm d@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@\rm 1\, d = 86400\, s@@NAMATH_INLINE@@ |
| 부피 | 리터 | @@NAMATH_INLINE@@\rm L@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@\rm 1\,L = 10^{-3}\, m^3@@NAMATH_INLINE@@ |
| 질량 | 원자 질량 단위 | @@NAMATH_INLINE@@\rm u@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@\rm 1\,u = 1.66053886(28)\times 10^{-27}\, kg@@NAMATH_INLINE@@ |
| 질량 | 돌턴 | @@NAMATH_INLINE@@\rm Da@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@\rm 1\,Da = 1\,u = 1.66053886(28)\times 10^{-27}\, kg@@NAMATH_INLINE@@ |
| 각도 | 도 | @@NAMATH_INLINE@@\rm ^\circ@@NAMATH_INLINE@@ | @@NAMATH_INLINE@@\rm 1\,^\circ = \frac{\pi}{180} \, rad@@NAMATH_INLINE@@ |
| 에너지 | 전자볼트 | @@NAMATH_INLINE@@\rm eV@@NAMATH_INLINE@@ |
@@NAMATH_INLINE@@\rm 1\, eV = 1.60217653(14)\times 10^{-19}\, J@@NAMATH_INLINE@@
|
참고 문헌
1.
2.
3. 7개 SI 기본 단위 중 킬로그램, 암페어, 켈빈, 몰의 개정된 정의가 2018년 11월 측정의 국제적 동등성을 보장하는 국제기구인 국제도량형총회(CGPM)에서 승인되었고 2019년 5월 20일에 발효되었다.
동의어
국제 표준 단위, SI 단위