미터 SI 단위, 7가지 SI 기본 단위 완벽 가이드, 국제단위계, SI 단위

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미터 SI 단위, 7가지 SI 기본 단위 완벽 가이드, 국제단위계, SI 단위

mouthy 2025. 2. 12. 23:03

미터는 국제단위계(SI)에서 길이를 측정하는 기본 단위로, 시대에 따라 정의가 발전해 왔습니다. 초기에는 지구 자전과 관련된 기준을 사용했지만, 이후 백금-이리듐 원기, 크립톤-86 복사선의 파장, 그리고 현재는 빛의 속력을 기반으로 정밀하게 정의됩니다. 이 과정에서 BIPM(국제도량형국)은 표준기를 보관하고 최신 기술을 활용해 미터의 정확성을 유지하고 있습니다.

SI 기본 단위 및 관련 자료

미터 (m)	칸델라 (cd)	캘빈 (K)
암페어 (A)	킬로그램 (kg)	암페어 (A)
킬로그램 (kg)

1. 국제단위계 SI 기본 단위 역사

아래는 7개의 SI 기본 단위가 확립되기까지의 주요 역사를 연도별로 정리한 내용입니다.

1) 미터 (meter, m)

1793년: 프랑스에서 지구 적도에서 극까지 거리의 1/10,000,000에 해당하는 길이로 미터가 처음 정의되었습니다.
1889년: 백금-이리듐 합금 막대의 길이를 미터로 정의한 국제 미터원기가 도입되었습니다.
1960년: 크립톤-86 원자가 방출하는 특정 빛의 파장을 기준으로 미터가 다시 정의되었습니다.
1983년: 진공에서 빛이 1/299,792,458초 동안 이동하는 거리를 기준으로 미터가 정의되었습니다.

2) 킬로그램 (kilogram, kg)

1795년: 1리터의 물의 질량으로 킬로그램이 처음 정의되었습니다.
1889년: 백금-이리듐 합금으로 만든 국제 킬로그램 원기를 기준으로 킬로그램이 재정의되었습니다.
2019년: 플랑크 상수의 고정된 값을 사용하여 킬로그램을 재정의하였습니다. 이를 통해 원기의 물리적 의존에서 벗어난 정의가 확립되었습니다.

3) 암페어 (ampere, A)

1820년: 안드레 마리 암페르가 전류에 대한 법칙을 처음으로 제안하였습니다.
1948년: 국제단위계(SI)에 따라 1암페어는 "진공 상태에서 1m 간격으로 놓인 두 평행 도체에 2 × 10⁻⁷ N의 힘을 발생시키는 전류"로 정의되었습니다.
2019년: 기본 전하(전자 1개당 전하)의 고정된 수치를 기준으로 암페어가 재정의되었습니다.

4) 켈빈 (kelvin, K)

1848년: 윌리엄 톰슨(켈빈 경)이 절대 온도 개념을 제시하며 켈빈 온도 단위의 기초를 마련하였습니다.
1954년: 삼중점에서 물의 온도를 273.16K로 정의하면서 켈빈이 공식 단위로 채택되었습니다.
2019년: 볼츠만 상수의 고정된 값을 사용하여 켈빈이 재정의되었습니다.

5) 초 (second, s)

17세기: 1초는 처음으로 태양이 자오선을 통과하는 두 순간 사이의 시간(평균 태양일)을 86,400분의 1로 정의되었습니다.
1960년: 세슘 원자의 진동수를 기준으로 하는 정의가 논의되기 시작했습니다.
1967년: 현재의 정의인 "세슘-133 원자의 9,192,631,770회의 진동을 기준으로 1초를 정의"하는 방식이 국제적으로 채택되었습니다.

6) 칸델라 (candela, cd)

1909년: 국제 협약에 따라 촛불의 광도를 기준으로 한 단위로 칸델라가 도입되었습니다.
1948년: 칸델라는 "백금에서 방출되는 특정한 주파수의 빛"을 기준으로 정의되었습니다.
1979년: 현재의 정의인 "주파수 540 × 10¹² Hz에서 방출되는 빛의 광속 효율을 기준으로 1칸델라"로 재정의되었습니다.

7) 몰 (mole, mol)

1865년: 독일의 화학자 아우구스트 카쿨레가 몰 개념을 처음으로 제안하였습니다.
1971년: 몰이 국제단위계에 공식적으로 포함되었으며, 1몰은 아보가드로 수(6.02214076 × 10²³)의 입자로 정의되었습니다.
2019년: 아보가드로 상수의 고정된 값을 사용하여 몰이 재정의되었습니다.

2. 미터 - 길의의 개념

미터 단위 변환(환산) 계산기👆️

미터는 빛의 속력(c)의 고정된 수치인 299,792,458 m/s를 기준으로 정의됩니다. 이는 물리학과 측정 과학에서 사용되며, 특정 길이를 나타냅니다. 미터는 공간에서의 거리, 물체의 크기 등을 측정하는 데 사용됩니다.

3. 미터의 역사적 정의 변화

1889년 미터 정의: 백금-이리듐 국제 원기의 길이로 정의됨.
1960년 개정: 크립톤 86의 특정 전이에서 발생하는 복사선의 파장을 기준으로 변경됨. 이는 미터 정의의 정확도를 향상하기 위해 이루어짐.
1983년 개정: 제17차 CGPM에서 빛이 진공에서 특정 시간 동안 이동하는 거리로 재정의됨. 기존 정의보다 더욱 정밀한 기준 제공.
2018년 개정
- 빛의 속력(c)의 정확한 값과 관련하여 정의 표현이 수정됨.
- 미터 원기는 현재 BIPM에 보관되어 있음.

미터(기호: m)는 길이의 SI 단위이다. 미터는 진공에서의 빛의 속력 c를 m s⁻¹ 단위로 나타낼 때 그 수치를 299 792 458로 고정함으로써 정의한다. 여기서 초(기호: s)는 세슘 주파수 Δν_cs로부터 정의된다. 이 정의는 정확한 관계식 \[ c = 299 792 458 \, \text{m} \cdot \text{s}^{-1} \] 이 성립함을 의미한다. 이 관계식을 도치하면 정의 상수 c와 Δν_cs로부터 미터를 정확하게 표현할 수 있다. \[ 1 \, \text{m} \] \[ = \frac{c}{299 792 458} \] \[ = \frac{9 192 631 770 \cdot c}{299 792 458 \cdot Δν_{cs}} \] \[ \approx 30.663 319 \cdot \frac{Δν_{cs}}{c} \] 이 정의로 1 미터는 빛이 진공에서 1/299 792 458 동안 진행한 경로의 길이가 된다.

4. 미터 표준기에 사용되는 장비

미터원기: 프랑스 과학자들은 북극적도의 1,000만 분의 1을 1m로 정의하고, 덩케르크바르셀로나 거리를 측정해 이를 계산했다. 프랑스 혁명의 혼란 속에서도 6년 만에 정확한 1m를 확립했다.

크립톤-86 원자의 특정 전이에서 방출되는 복사선의 파장을 기준: 1960년, 미터의 정의는 크립톤-86 원자의 특정 전이에서 방출되는 복사선의 파장을 기준으로 개정되었습니다. 이를 위해 크립톤-86 방전 램프가 사용되었으며, 이 장비는 크립톤-86 가스를 전기적으로 여기시켜 특정 파장의 빛을 방출하도록 설계되었습니다. 이러한 램프는 정확한 파장 측정을 통해 길이의 표준을 재정의하는 데 중요한 역할을 했습니다.

5. 마무리

미터는 시대에 따라 정의가 발전하며 더욱 정밀해졌으며, 현재는 빛의 속력을 기준으로 국제적으로 통일된 단위로 사용됩니다. 이를 통해 과학, 산업, 측정 분야에서 높은 정확성과 일관성을 유지할 수 있습니다.