킬로그램이 줄고있다(?)

 

출처 위키미디아 공용 http://en.wikipedia.org/wiki/File:CGKilogram.jpg

 

위  사진을 보고 무엇인가 하고 퀴즈를 내면  금방 알아 맞추기 쉽지 아니할 것이다.  파리 근교에 있는 국제도량형국( 國際度量衡局, International Bureau of Weights and Measures)에 보관되어 있는 1Kg 기준형을 컴퓨터로 이미지를 만든 것이다.

 

위 기준형은 1889년 처음 골프공 크기인 직경 및 높이가 39.17mm의 실린더 모양으로 90% 백금과 10% 이리디움의 합금으로 만들어졌다. 백금에 이리디움을 10% 섞은 이유는 백금이 가진 비산화성(산화가 되는 것은 철이 녹이 스는 현상과 유사하여  무게가 늘게 된다)을 보존하면서 강도를 높이기 때문이다. 위 1Kg 기준형은  금고에 보관되어 있으면서 일반인에게 비공개된다. 만약의 사태를 대비하여  복제품을 더 만들어서 국제도량형국에만 7개가 보관되어 있다.

 

복제품은 간혹 무게 기준의 확인을 위하여 사용된다. 그런데 문제가 발생하였다. 무게를 재는 과정에서 마찰로 금속조각이 떨어졌는지 일부 복제품이 다른 것에 비해 50 마이크로그램(마이크로그램은 백만분의 1 그램이다) 가벼운 것을 과학자들이 발견한 것이다.

 

이러한 차이는 너무 작기 때문에 소고기, 커피 등의 일상 용품을 사는데에는 문제가 되지 아니한다. 그러나 정밀한 실험을 하는 과학자들에게는 이러한 차이도 문제가 되는 것이다. 이러한 문제가 자꾸 생겨서 복제품대신 원래 제작한 원본을 꺼내서 참조하게  될 경우 원본의 무게가 변할 위험도 생기는 것이다.

 

참고로 무게는 뉴톤이 사과가 떨어지는 것을 보고 착안하였다고 하듯이 만유인력법칙에 의한 지구의 중력으로 생기는 것이다. 그러나 지구의 중력은 고도, 위도나 지구의 지각변동에 의해 변하기 때문에 신뢰할 수 없다.  이러한 문제를 해결하기 위해 물리학에서 중요한  "플랑크 상수"를 기준으로 하는 방법이 제시되었다. "플랑크 상수"는 양자역학에서 기준이 되는  변하지 아니하는 상수이다.  문제는 각 연구소에서 측정한 플랑크 상수가 미세하나마 조금씩 차이가 나는 것이다.

 

따라서 무게를 재는 기준에 대한 도량형의 문제는 당분간 과학자들의 골치거리로 남을 것으로 보인다. 이부분은 미국 일간지 USA Today의 아래 링크된 내용을 일부 참고하였다.

 

http://www.usatoday.com/money/economy/2011-04-18-kilo-weight.htm

 

 

출처 위키미디아 공용

 

참고로 도량형에는 무게 이외에 길이 시간 등이 있다. 길이의 경우도 한때는 위와 같이 자 모양으로 만든 길이 기준형을 기준으로 하였다. 그러나 실제 기준형을 쓸 데 생기는 문제와 불확실성을 없에기 위하여 1983년 시간주파자문위원회(CGPM: Conférence Générale des Poids et Mesures)는   광속도를 기준으로 하여 빛이  1/299,792,458 초 가는 거리를 1m로 규정하였다.

 

 

그리고 시간의 경우 일반인은 지구의 하루인 자전주기를 계산하여 나누면 될 것으로 생각하기 쉽다. 그러나 지구의 자전주기는 계속적으로 조금씩 변한다. 2011년 일어난 일본대지진으로 인하여 지구의 자전주기가 1000만 분의 16초 짧아졌다는 보고가 있다.

 

 1997년 시간주파 자문위원회는 세슘의 진동주기보다 9,192,631,770배에 달하는 시간을 1초로 정하였다.

 

 

역사적으로 보면 무게, 길이, 시간에 관한  국제도량형기준은 프랑스 혁명후 상거래의 불확실성을 없에고  과학적 기준의 확립을 위하여 프랑스 과학자들이  주창하여 수차례 이루어진 국제 협약에 따라 국제적으로 통용되는 것이다. 그런 연유로 무게 기준형이 파리 근교에 보관되어 있는 것이다.

 

 

그러나 미국은 아직도 일상생활에 파운드 시스템을 쓰고 있다. 미국에서 처음 생활하려고 그러면 온즈(약28그램), 파운드(약453그램) 그리고 마일(약1.6km)로 인해 헷갈리게 된다. 특히 미국과 캐나다 국경을 넘어 다니게 되면 캐나다의 킬로단위로 된 제한속도 표지판과 미국의 마일 단위의 표지판을 혼동하는 수가 있다. 캐나다에서 미국으로 넘어가서 속도 제한이 50으로 적혀 있어 그에 맞추어 시속 50km로 달리다가 뒤에서 차들이 늘어서게 되고 빵빵 소리를 들은 적이 있다. 그 곳의 실제 속도제한은 시속 50마일 즉 시속 80km이기 때문이다.

 

 

 

 

더 신기한 것은 미국과 캐나다 국경에서 평행하여 있는 도로에서 발생한다. 위 사진에서 중간에 배수로를 사이에 두고 두개의 도로가 평행하여 있다. 그런데 왼편은 최대 시속 50km로 적혀 있고 오른편은 속도 제한 35로 적혀 있다. 그런데 여기서 오른편의 35가 왼편의 시속 50km보다  더 속도 제한이 높은 것이다. 35는 미국 마일로 시속 56km에 해당한다.

 

 

 

 

위에서 왼편 도로는 밴쿠버 교외의 "0"번 도로이고 오른편 도로는 미국 워싱턴주의 "이스트 바운다리(동쪽경계라는 뜻)"이다. 그런데 국경이 엉성하여 걸어서 넘는 데 장애가 없다.  다만 감시카메라가 설치 되어 있어 정식 세관검문소를 거치지 아니하고 무단 월경하는 사람이 포착되면 위 사진에 보이는 국경순찰차(Border Patrol)가 체포를 위해 출동하게 된다.

 

 

정리하면 상거래나 과학연구에서 불확실성을 없에기 위해  무게,길이 및 시간의 통일된 국제적 기준이 필요하다. 그런데 과학적으로 보면 무게에 대한 기준이 아주 미세하게 불확실성이 남아 과학자들이  고심하고 있다. 그리고 미국이 아직 파운드 시스템을 현실에서 쓰고 있어서  미터 시스템에서 익숙한 사람들에게 많은 불편을 준다.  미국에서도 미터 시스템으로 바꾸는 논의가 계속적으로 있으면서도 미국민들의 일상생활에 불편을 준다는  고집에 의하여 변하지 못하고 있는 것이다. 결국은 국제상거래의 원활을 위해 미국도 하나로 통일된 국제기준을 따라야 할 것이다.