‘킬로그램(㎏) 정의’… 130년만에 바뀐다

‘원기’대신 ‘플랑크 상수’ 이용
내년 국제 도량형총회서 확정

질량의 단위 ‘㎏’의 정의가 내년에 바뀐다. 1889년부터 통용되던 질량의 국제 표준이 130년 만에 달라지는 것이다.

28일 한국표준과학연구원에 따르면 내년 11월 프랑스에서 열리는 제26차 국제도량형총회(CGPM)에서 ‘㎏ 재정의 안건’을 최종 의결키로 했다. 새로운 ㎏의 정의는 2019년 5월 20일부터 산업계 및 학계에 실제 적용된다.

지금껏 사용해오던 ㎏을 이번에 재정의하기로 국제사회가 합의한 것은 기준이 바뀌는 점을 보완하기 위해서다. 현재 1㎏은 원기(原器)로 지정하고 있다. 원기는 1㎏의 기준이 되는 물체를 일컫는 용어다. 백금 90%와 이리듐 10%로 구성됐으며 높이와 지름이 각각 39㎜인 원기둥 모양의 물체다. 이 물체는 유리관에 담겨 파리 인근 국제도량형국(BIPM) 지하 금고에 보관돼왔으며 편의를 위해 국가별로 모양과 무게가 똑같은 복제품을 보유하고 있다.

그러나 아무리 반응성이 낮은 백금이라도 시간에 따른 변화를 피할 수는 없다. 100여 년이 지나는 동안 원기는 공기와 반응하고 이물질도 묻어 미세하게 질량이 변했다. 현재 처음 만들었을 때보다 최대 100㎍(100만분의 1g)은 가벼워진 것으로 추정된다.

이에 국제사회는 변하는 ‘물체’ 대신, 영원히 변치 않는 ‘상수’로 ㎏을 정의하기로 합의했다. 특히 ㎏의 재정의에는 기본 물리상수 중 하나인 ‘플랑크상수’를 이용할 예정이다. 플랑크상수는 빛 에너지와 파장 사이의 관계를 설명하는 양자역학 상수다.

플랑크상수를 정확하게 측정하면 이미 결정된 에너지와 시간 단위를 이용해 역으로 ㎏을 정의할 수 있게 된다는 의미다. 플랑크상수는 현재 일부 미정으로 내년 CGPM에서 결정될 예정이다. 한편 내년 CGPM에서는 물질량(mol·몰), 전류(A·암페어), 온도(K·켈빈) 단위도 이 같은 상수를 이용, 재정의가 이뤄질 예정이다.

임정환 기자 yom724@munhwa.com