열심히만 하면 집에서도 만들수 있다?
"kg(킬로그램)", 여러가지로 만질 수 있는 것은 아니겠지만, 체중을 재거나, 짐의 무게라든지...우리 주변에서는 아주 익숙한 질량의 단위지만, Techradar 등에 따르면 2018년에 정의가 업데이트 될 것이라고..
먼저 약간의 배경을 살펴보면....
세계에는 다양한 단위가 있지만, 그 중에서도 SI 기본 단위 인 7개의 단위는 특히 중요시되고 있다. 왜인가하면, 그 많은 단위가 7개의 조합과 환율에 의해 정해져 있기 때문이다. 이미지로 생각하면, 단위계의 보스들이라고나 할까....
참고로 SI의 기본 단위로는...
길이(m), 질량(kg), 시간(s), 전류(A), 온도(K), 물질량(mol), 광도(cd)로 되어있다.
그런데, 이번 주역이라고 할 수 있는 킬로그램도 SI 기본 단위의 하나이지만, 실은 1970년대부터 정의의 불안정성이 문제시되고 있었다.
다른 SI 기본 단위는 개념으로 정의되어 있고, 안정되어 있다. 정의와 개념의 정보만 있으면 언제든지 누구라도 저울을 고칠 수 있고, 정보는 시간이 지나도 변하지 않기 때문이다. 이에대해 킬로그램은 "국제 킬로그램 원기(같은 종류의 물건의 기본 표준이 되는 그릇)"라는, 세계에 하나밖에 없는 물체의 질량으로 정의되어 있다. 원기 또는 원기의 정밀한 복사가 없으면 정확한 킬로그램을 알 수없는 데다, 무려 시간이 지남에 따라 질량이(먼지의 축적 및 측량 방법의 변경에 의한 것이라고 할 수있는) 근소하지만, 변화해버리고 만다. 보스가 자주 의견이 왔다갔다하면 사람들은 곤란하지요~~
그런 사정이 있었고, 2011년에는 킬로그램의 재정의가 결정되었다. 그리고 드디어 2018년에 새로운 정의가 채택 될 예정이라고 하는 것이다.
현재 가장 유망시되고 있는 킬로그램의 새로운 정의는, 개념으로 정의 가능한 전자기력이 베이스로 되어있다. 여기에서 핵심은 특수 상대성 이론과 플랑크 상수. 특수 상대성 이론은 질량과 에너지의 양을 묶고, 플랑크 상수는 전자파의 광자의 에너지량과 주파수를 묶는다. 새로운 정의는 플랑크 상수를 고정함으로써 간접적으로 질량을 정의하고 있다.
하지만 실용성으로 생각하면, 질량은 무게로 측정하는 것...그래서 중요해지는 것이 와트 천칭(두레박 천칭)이라는 매우 정확한 저울. 플랑크 상수와 무게를 전자기력을 통해 묶는다.
구조를 보면 이런 느낌. 첫째, 영구 자석과 전자석의 반발하는 힘을 전류와 전압을 조절하여, 측정하고 싶은 물체의 무게와 균형을 맞춘다. 다음 전류와 전압을 측정, 와트 저울을 교정할 때 얻은 데이터와 대조하여 무게를 산출한다. 마지막으로, 무게를 중력 가속도로 나눈 것으로, 질량을 계산. 요점은 전류와 전압을 측정함으로써 간접적으로 질량을 잴 수 있는 장치이다.
<와트 저울>
이렇게 하는 것으로, 정의가 업데이트 될 것이지만, 비록 업데이트 된다해도 일상 생활에 주목할만한 영향은 없다. 영향이 있는 것은, 제약 회사와 물리학 또는 경찰 조직의 감식 등 엄청나게 정밀을 요구하는 현장에서만...
덧붙여서, 다시 정의하는데 사용되는 와트 저울은, 독일 물리 공학 연구소에 의해 제작되어 있지만, 아래 DIY 동영상을 잘보고 따라하면 누구나 미니어처 버전을 만들 수 있다고 한다.
그러나....개인적으로는 절대 못하겠다. 그냥 상용 저울로 만족해야 겠다.