킬로그램을 재정의하다

질량의 근본 단위인 킬로그램을 정의하는 백여 년 된 유물은 자연의 불변성에 기반한 더 정확한 기준으로 대체될 예정이다.
글 | Ian Robinson

















과학기술이 몇 년 만에 구식이 되는 시대에 질량(그리고 그와 관련된 에너지와 같은 현상)을 재는 데에 만들어진 지 117년이 넘고 파리 밖의 작은 연구소인 국제도량형국(International Bureau of Weights and Measures, BIPM1))의 지하실에 보존된 물체에 의존한다는 것은 아이러니한 일이다. 흔히 미터법이라고 부르는 국제단위계(International System of Units, SI)에 의하면 킬로그램은 정밀하게 제작된, 높이와 지름이 39밀리미터인 원통형의 백금-이리듐 합금인 ‘국제킬로그램원기(international prototype of the kilogram, IPK)’의 질량과 같다.

SI는 국제도량형위원회(International Committee for Weights and Measures, CIPM2))와 국제도량형총회(General Conference on Weights and Measures)에 의해 관리된다. 지난 수십 년간 이 회의에서는 정확도를 크게 높이고 과학기술의 발전에 맞추기 위해 다른 기준 SI 단위(협약으로 정해지고 다른 양들이 여기에서 유도된다.)를 정의했다. 예를 들어 미터와 초에 대한 기준은 자연 현상에서 찾을 수 있다. 미터는 빛의 속도에 의존하며, 초는 특정 원소가 에너지 상태 사이의 특정한 전이를 일으킬 때 방출하는 마이크로파의 진동수에 관련된다.

오늘날 킬로그램은 사람이 만든 물체에 의존하는 마지막 SI 단위이다. 이러한 물체에 의존하는 것은 측정기술이 정밀해질수록 문제가 된다. 측정학자(측정 전문가들)들은 질량을 자연의 불변성을 이용한 기술로 질량을 정의하려고 노력한다. 두 가지 방법이 가장 그럴듯해 보인다. 한 가지는 탄소 12원소 12g의 개수인 아보가드로 상수의 개념에 기반한 것이고 .....