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단위이야기

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레이저가 미터의 정의를 바꾸다

  • 작성자최고관리자
  • 작성일자2016-03-02 19:33
  • 분류카드뉴스
  • 조회수507

국제미터원기는 1889년 세계 측정계의 권좌에 올랐지만, 훗날 자리에서 물러나야 했다. 원인은 국제미터원기 자체에 있었다. 사람이 만든 물건이기 때문에 물리적 특성이 변할 수 있고, 예측하지 못한 재해로 인하여 훼손될 가능성도 있었다. 만약 그럴 경우 원기를 이전과 똑같이 복원하는 일은 사실상 불가능하다. 이를 해결하기 위해 측정 분야 과학자들은 물리적 원리에 바탕을 두고 다양한 실험에 돌입했다. 필요하면 언제라도 복원할 수 있는 새로운 원기를 개발하기 위함이었다. / 삽화 : 1889년 1차 국제도량형총회 국제미터원기, 1960년 11차 국제도량형총회 파장 / 1983년 17차 국제도량형총회 빛의 속도를 측정하는 레이저 등장 / 이 과정에서 '절대적이고 영원한 길이, 시간, 질량에 관한 표준을 얻고자한다면, 우리는 이들을 지구에서 찾아서는 안 된다. 절대적인 질량과 진동주기, 파장을 갖는 ‘분자’에서 표준을 얻어야 한다'라고 강조한 맥스웰의 예언적인 주장은 거의 현실이 됐다. 1960년 전 세계가 선택한 새로운 길이의 표준은 바로 ‘원자’였다. 원자량 86인 크립톤 원자가 국제미터원기의 자리를 대신하게 된 것이다. 그렇다면 어떤 방법으로 원자를 통해 길이를 정의할 수 있었을까? 원자가 내는 특정한 빛은 파장이 일정하다. 과학자들이 그토록 원하던 ‘변하지 않는 무엇’인 셈이다. 1 미터는 크립톤 램프에서 나오는 빛의 파장으로 나타낼 수 있다. 즉, ‘빛의 파장의 몇 배’를 1 미터라고 정의하는 식이다. 1 미터 안에 크립톤 램프가 내는 주황색 빛의 파장은 무려 165만여 개가 들어간다. 파장의 수가 많다는 것은 그만큼 정밀하게 길이를 잴 수 있다는 의미다. 하지만 변치 않을 것 같던 크립톤도 레이저에 자리를 내주며 역사의 뒤안길로 물러났다. 1960년대에 등장한 레이저는 과학, 군사, 의료 산업 등 모든 과학기술 분야에 획기적인 공헌을 했다. 정밀측정 분야도 예외가 아니다. 레이저의 출현으로 빛의 속도를 더욱 정확하게 측정할 수 있게 되었다. 이는 미터의 정의마저 바꿀 정도로 혁신적이었다. 즉, 현대 과학기술로 가장 정확하게 측정할 수 있는 진동수와 빛의 속도를 이용해 미터를 정의하는 것이다. 그렇게 되면서 크립톤-86 램프에 의한 정의보다 훨씬 정확한 측정이 가능해졌다. 앞서 언급했듯이 현재 사용하고 있는 미터의 정의는 ‘빛이 진공에서 299 792 458분의 1 초 동안 진행한 경로의 길이’이다. 이는 빛의 속도를 근거로 1983년 제17차 국제도량형총회에서 새롭게 정의한 것이다. / 국제단위계 규정에 따른 자릿수 : 자릿수가 길면 숫자를 쉽게 읽기가 어렵다. 이에 우리나라에서는 세 자리마다 구분을 지어 반점(,)을 찍는 표기 방식을 흔히 쓰고 있다. 하지만 국제단위계(SI)에서는 이 경우 반점을 쓰지 말고, 빈칸을 띄우도록 규정하고 있다(2003년 제22차 CGPM 결의사항 참고). 즉, ‘299,792,458’과 같이 표기하지 않고, ‘299 792 458’로 표기하도록 명시하고 있다.

연구원님 궁금해요