킬로그램의 역사: '르 그랑 K'에서 플랑크 상수까지

킬로그램의 기원과 '르 그랑 K'의 탄생

프랑스 혁명기인 1795년, 과학자들은 물 1리터의 질량을 기준으로 하는 새로운 단위인 '킬로그램'을 정의했습니다. 그러나 물의 질량은 온도와 압력에 따라 변동되므로, 보다 안정적인 기준이 필요했습니다. 이에 따라 1889년, 백금 90%와 이리듐 10%로 이루어진 원통형의 국제 킬로그램 원기(International Prototype of the Kilogram, IPK), 일명 '르 그랑 K(Le Grand K)'가 제작되었습니다. 이 원기는 프랑스 세브르에 위치한 국제 도량형국(BIPM)에서 삼중 유리 돔 아래 엄격하게 보관되었습니다.

'르 그랑 K'의 문제점과 재정의의 필요성

'르 그랑 K'는 전 세계 질량 측정의 표준이었지만, 시간이 지남에 따라 미세한 질량 변화가 발견되었습니다. 이는 물리적 원기를 기준으로 삼는 것의 한계를 드러냈습니다. 특히, 과학 기술의 발전으로 더욱 정확한 측정이 요구되면서, 변하지 않는 자연 상수를 기반으로 한 새로운 정의의 필요성이 대두되었습니다.

플랑크 상수를 통한 킬로그램 재정의

2019년 5월 20일, 세계 도량형 총회(CGPM)는 킬로그램을 플랑크 상수(h)를 기반으로 재정의하기로 결정했습니다. 플랑크 상수는 양자 물리학에서 기본적인 상수로, 변하지 않는 값입니다. 이를 통해 킬로그램은 물리적 원기 대신, 자연 상수를 기반으로 한 단위로 거듭나게 되었습니다.

재정의의 의미와 영향

이러한 변화는 질량 측정의 정확성과 안정성을 향상시켰습니다. 이제 과학자들은 전 세계 어디서나 동일한 기준으로 질량을 측정할 수 있게 되었으며, 이는 첨단 과학 기술의 발전에 큰 기여를 하고 있습니다. 또한, 물리적 원기의 손상이나 변질에 대한 우려 없이, 영구적으로 일정한 기준을 유지할 수 있게 되었습니다.

과학의 발전과 단위 정의의 진화

킬로그램의 재정의는 과학이 어떻게 발전하고 있는지를 보여주는 대표적인 사례입니다. 변하지 않는 자연 상수를 기준으로 단위를 정의함으로써, 우리는 더욱 정확하고 신뢰성 있는 측정 체계를 구축할 수 있게 되었습니다. 이는 미래의 과학 연구와 기술 혁신에 있어 중요한 발판이 될 것입니다.