킬로그램

킬로그램
킬로그램
일반 정보
단위의 종류	SI 기본 단위
측정 대상	질량
기호	kg
단위 환산
1 kg ▼	동등 환산값
상형	≈ 2.205 파운드
영국 중력 단위	≈ 0.0685 슬러그

킬로그램(문화어: 키로그람, 영어: kilogram^{[참고 2]})은 SI 단위계에서 사용하는 질량의 기본 단위로 기호는 kg이다.

국제 단위계의 기본단위 가운데 질량의 단위인 킬로그램만이 역사적인 이유로 그 명칭이 접두어를 포함하고 있다. 질량 단위의 십진 배수 및 분수에 대한 명칭 및 기호는 단위 명칭 “그램”에 접두어 명칭을 붙이고 단위기호 “g”에 접두어 기호를 붙여서 사용한다.

1\mathrm {kg} \ =\ 10^{3}\mathrm {g}

국제 표준원기에 의한 정의

킬로그램은 다음과 같이 국제 킬로그램 원기로 정의되는 단위이다. 백금-이리듐으로 만들어진 국제 킬로그램 원기는 1889년 제1차 국제도량형총회에서 지정한 상태 하에 국제도량형국(BIPM)에 보관되어 있는데 당시 국제도량형총회는 국제원기를 인가하고 다음과 같이 선언하였다.

이제부터는 이 원기를 질량의 단위로 삼는다. 킬로그램은 질량의 단위이며 국제킬로그램원기의 질량과 같으며, 그 기호는 “kg”으로 한다.

질량의 크기를 결정하는 표준물체로 국제도량형총회에서 지정된 킬로그램원기(백금 90％, 이리듐 10％)가 사용되며, 이 원기의 질량을 1kg으로 정하여 질량을 비교하는 질량의 표준단위로 사용한다.

새로운 표준 정의에 관한 논의

종전 킬로그램의 정의는 1901년 3차 국제도량형총회(CGPM)가 정한 "kg은 질량의 기본 단위이며 그 질량은 국제 킬로그램원기의 질량과 같다"는 정의에 따른다. 이에 따라 프랑스 파리 근교의 세브르 국제도량형국(BIPM) 금고에는 가로·세로 각 3.9cm 크기의 1kg 원기 원통이 보관되어 있다. 종전에는 7개의 SI 기본 단위 가운데 시간(s)·길이(m)·전류(A)·온도(K)·몰(mol)·광도(cd) 등 6개 단위는 모두 물리적 원리를 바탕으로 정의되어 있는데 반하여, 질량(kg)만이 유일하게 인공적으로 만든 원기를 표준으로 삼고 있었다.

하지만, 인공적으로 만든 원기를 표준으로 삼을 경우 인공 원기의 물리적 특성이 변할 수 있다는 문제점이 발생한다. 1kg의 기준이 바뀌면 질량과 관련된 물리량의 정의도 덩달아 바뀌게 된다. 실제로 국제도량형국(BIPM)은 2007년 "kg 원기의 질량이 50㎍(마이크로그램) 줄었다."고 밝힌 적이 있다.^[1]^[2] 과학자들이 kg의 정의를 재정립하려는 이유가 바로 여기에 있었다.

인공적으로 만든 인공 원기를 대체하여 kg 표준을 재정립하기 위해 국가간에도 '1kg 표준 정의'를 두고 치열한 대립이 발생하였다.^[2] 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 다음의 두 가지 방식으로 kg의 정의를 재정립하려는 국제적인 움직임이 있었다. 첫째, 1kg짜리 실리콘 구를 만든 뒤 그 안에 있는 원자 수를 세어 이를 질량으로 환산하는 일명 '아보가드로 프로젝트(Avogadro project)' 방식과 둘째, 플랑크 상수를 사용하여 전기력을 중력으로 환산하는 소위 '와트 저울(Watt balance)' 방식으로 kg을 재정의하는 방안 등이 논의되었다.^[1]^[2] 한국은 미국, 프랑스 등이 연구하고 있는 '와트 저울' 방식을 지지하였다.^[3]

킬로그램의 새로운 정의

2011년 10월 21일, 프랑스 파리 근교에서 열린 제24차 국제도량형총회(CGPM)에서는 120년 이상 킬로그램의 정의로 사용된 '국제 킬로그램 원기(原器)'를 폐지하고, 새로운 정의를 도입한다는 방침을 정했다.^[4] 2018년 11월 16일 제26차 국제도량형총회(CGPM)에서^[5] 아래와 같이 재정의 되었다.^[6] 새로운 정의는 세계 측정의 날인 2019년 5월 20일부터 발효되었다.^[5]

킬로그램은 kg을 그 기호로 하며 질량에 관한 SI 단위이다. 플랑크 상수 $h$ 를 kg⋅m²⋅s⁻¹와 동등한 J⋅s 단위로 표기할 때 6.62607015×10⁻³⁴의 고정값을 취하도록 정의되며, 여기서 미터와 초는 $c$ ^[7]와 $Δ ν Cs$ ^[8]에 의하여 정의된다.^[9]

새 정의는 질량-에너지 등가 원리를 바탕으로 하고 있어 물질적인 표준 원기 없이 kg의 정의가 가능하다.^[6]

이러한 단위로 정의하면, kg은 다음과 같이 공식화된다.

kg =

(299792458) 2 / (6.626 07015 \times 10 -34)(9192631770) h Δ ν Cs / c 2

=

917097121160018 / 62154105072590475 1042 h Δ ν Cs / c 2

≈

(1.475 521399735270 \times 1040) h Δ ν Cs / c 2

.

이러한 정의는 일반적으로 종전의 정의와 일관성이 있어서, 새로운 1 킬로그램의 질량은 1 리터 물의 질량의 30 ppm의 범위 이내에 있다.^[10]

SI 배수

SI 접두어는 두 개 이상이 연속해서 붙여질 수 없기 때문에, 접두어 사용시에는 이미 접두어가 붙은 단어인 ‘킬로그램’ 대신 ‘그램’이 사용된다.^[11] 예를 들어, 킬로그램의 백만분의 일은 1 µkg (마이크로킬로그램)이 아닌 1 mg (밀리그램)이다.

그램(g)의 SI 배수
값	기호	이름	값	기호	이름
약수			배수
10^–1 g	dg	데시그램	10¹ g	dag	데카그램
10^–2 g	cg	센티그램	10² g	hg	헥토그램
10^–3 g	mg	밀리그램	10³ g	kg	킬로그램
10^–6 g	µg	마이크로그램(mcg)^{[참고 4]}^{[참고 6]}	10⁶ g	Mg	메가그램(톤)^{[참고 7]}^{[참고 8]}
10^–9 g	ng	나노그램	10⁹ g	Gg	기가그램
10^–12 g	pg	피코그램	10¹² g	Tg	테라그램(메가톤(Mt))^{[참고 9]}
10^–15 g	fg	펨토그램	10¹⁵ g	Pg	페타그램
10^–18 g	ag	아토그램	10¹⁸ g	Eg	엑사그램
10^–21 g	zg	젭토그램	10²¹ g	Zg	제타그램
10^–24 g	yg	욕토그램	10²⁴ g	Yg	요타그램
보편적으로 사용되는 접두어는 굵은 글씨로 표시하였음.

같이 보기

그램(g)
톤(t)

각주

주해

↑ The avoirdupois pound is part of both United States customary system of units and the Imperial system of units. It is defined as exactly 0.45359237 kilograms.
↑ “kilogram”이라는 철자는 국제 도량형국 및 미국 표준 기술 연구소, 영국 국립도량형국(National Measurement Office), 캐나다 국립연구소(National Research Council Canada), 오스트레일리아 국립도량형연구소(National Measurement Institute)에서 채택한 현대식 표기법이다.
↑ 이 문서 전체에서 사용되고 있는 “µ” 기호는 유니코드 특수문자 µ 기호 (&#x00B5)이며, μ 기호(&#x03BC)가 아니다.
↑ 마이크로그램의 기호로 표시된 그리스어 소문자 “µ”^{[참고 3]}(mu)는 아스키 코드에 포함되어 있지 않은 문자이다. 이 때문에 때때로 로마자 소문자인 “u”로 표기되기도 하나 이것은 올바른 표기는 아니다.
↑ 마이크로그램을 SI 기호인 “µg” 대신에 “mcg”로 표기하는 것은 미국 병원평가기관 제이코(JCAHO)가 사용 금지 약어, 머리글자 및 기호 목록에서 공식적으로 의사들에게 요구한 내용이다. 그 이유는 수기(手記)로 쓰여진 “µg”기호는 “mg”과 혼동되기 쉽고, 결국 이는 1000배의 약물 과다 투여라는 치명적인 사고로 이어질 위험이 있기 때문이다. 이러한 요구사항은 약물안전관리협회(ISMP)에서도 채택되었다.
↑ 마이크로그램은 종종 약칭인 “mcg”로 표기되기도 하는데, 이러한 표기는 의약품이나 식품의 성분 표시 등에서 흔하다. 이것은 마이크로그램의 접두어인 “µ”이 일반적으로 혼동되기 쉬운 문자이기 때문에 이를 피하기 위한 보편적인 조치이다.^{[참고 5]}
↑ “메가그램” 단위는 도량형 표기의 일관성이 엄격하게 지켜져야 하는 일부 기술적인 문서를 제외하고는 거의 사용되지 않는다. 그 대신, “톤”이 보편적으로 사용된다.
↑ 영어권에서는 “metric ton”도 사용됨
↑ 공식적인 표기인 “테라그램”(Tg) 대신 메가톤(Mt)이 폭발물의 폭발력을 나타내는 단위로 흔히 사용된다.

출처

↑ ^가 ^나 질량의 단위 ‘㎏’ 기준 물체 퇴출된다
↑ ^가 ^나 ^다 美-獨 ‘1kg 표준정의’ 전쟁
↑ 한국표준과학연구원장 인터뷰
↑ 이충원 (2011년 10월 22일). “'킬로그램' 정의 물체 폐지 결정”. 연합뉴스. 2011년 10월 22일에 확인함.
↑ ^가 ^나 ‘불변의 단위’ 시대 열린다…질량 등 4개 단위 재정의, 한겨레, 2018년 11월 16일
↑ ^가 ^나 The world just redefined the kilogram, Vox, 2018 Nov 16
↑ 진공에서의 광속을 299,792,458 m/s로 정의함에 따라 미터의 길이가 정해짐
↑ 세슘원자의 기저상태의 초미세구조 천이 주파수를 9,192,631,770 Hz로 정의함에 따라 초의 길이가 정해짐
↑ The kilogram, symbol kg, is the SI unit of mass. It is defined by taking the fixed numerical value of the Planck constant $h$ to be 6.62607015×10⁻³⁴ when expressed in the unit J⋅s, which is equal to kg⋅m²⋅s⁻¹, where the metre and the second are defined in terms of $c$ and $Δ ν Cs$
↑ 물의 밀도는 3.984 °C에서 0.999972 g/cm³이다. See Franks, Felix (2012). 《The Physics and Physical Chemistry of Water》. Springer. ISBN 978-1-4684-8334-5.
↑ (영어) NIST: SI prefixes (link to Web site).