SI단위계(국제단위계)의 개념 및 정의
(2019년 5월 20일 부 개정)
흔히들 SI단위계라는 용어를 한 번쯤은 들어 보았을 것이다. 일반인들은 물론 기계공학을 전공하는 사람들이라면 더더욱 익숙한 단어일 것이다. SI단위계란 현재 세계 대부분의 나라에서 채택하여 사용하고 있는 국제 표준의 단위계로써, 통상적으로 미터법으로 사용되어 오던 단위계를 현대화시킨 단위계이다. 이는 1960년 제11차 국제도량형 총회(CGPM)에서 국제단위계라는 명칭, SI라는 약칭이 채택되었으며, SI는 Le Systeme International d'Unites(프랑스어)에서 나온 약어이다.
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이는 과학이나 기술 및 상업 등 여러 활동 분야에서 적용이 가능하며, 몇 가지 기본 단위를 사용하여 이들의 곱이나 비를 통하여 광범위한 모든 물리량을 표시하는 일관성 있는 체계가 가장 큰 장점이다. 즉, 다른 체계와의 혼합에서 오는 인자들을 제거함으로써 각 속성(물리량)에 대하여 한 가지 단위만 사용하는 것이다. SI단위계의 개정은 2018년 국제도량형 총회에서 물리 상수를 바탕으로 정의하기로 결정되었고, 2018년 11월 16일 기본단위 4개(kg, A, K, mol)의 새로운 정의에 대한 안건이 최종 만장일치로 가결되어 2019년 5월 20일부로 변경 적용되었다.
1. SI단위계 기본단위
<기본단위>
-. SI의 가장 기본이 되는 7개의 기본단위로써, 실용적인 면에서 7개 단위 모두 독립적인 차원을 갖도록 정의되었다.
-. 2019년 5월 20일 개정된 정의가 공식 시행되었다. (질량, 전류, 온도, 물질의 양 등 4개 단위의 정의 변경)
양 |
명칭 |
기호 |
정의 |
길이 |
미터 (meter) |
m |
빛이 진공에서 1/299,792,458초 동안 진행한 경로의 길이 |
질량 |
킬로그램 (kilogram) |
kg |
(변경 전) 킬로그램 원기(합금)의 질량 |
(변경 후) 플랑크 상수 h가 6.626 070 15*10-34[kg·m2·s-2]가 되도록 하는 질량 | |||
시간 |
초 (second) |
s |
세슘-133 원자의 바닥 상태에 준위의 두 초미세 사이의 전이에 대응하는 복사선 9,192,631,770 주기의 시간 |
전류 |
암페어 (ampere) |
A |
(변경 전) 진공에서 이상적인 평행한 직선상 두 도체 사이에 매 미터당 2*10-7 [N]의 힘을 발생하게 하는 전류 크기 |
(변경 후) 전자의 전하량이 e=1.602 176 634 * 10 -19 [C]가 되도록 하는 전류 | |||
온도 |
캘빈 (kelvin) |
K |
(변경 전) 물의 삼중점 온도와 절대영도 사이를 273.16으로 나눈 크기 |
(변경 후) 볼츠만 상수가 k=1.380 649 * 10-23 [J·K-1]가 되도록 하는 온도 | |||
물질의 양 |
몰 (mole) |
mol |
(변경 전) 탄소-12 12 [g]의 원자 개수 |
(변경 후) 아보가드로 상수가 NA = 6.022 140 76 * 1023[mol-1]이 되도록 하는 물질의 양 | |||
빛의 세기 (광도) |
칸델라 (candela) |
cd |
진동수 540*1012 [Hz]의 단색광을 방출하는 광원의 복사도가 스테라디안당 1/638 [W]일 때의 광도 |
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2. Si단위계 유도단위
<유도 단위>
-. 7개의 기본단위를 기본으로 물리법칙으로부터 유도되는 다양한 단위들이 존재한다.
-. 아래 표는 일부이며, 이밖에도 수많은 유도 단위가 존재한다.
기본단위로 표시되는 SI유도단위 |
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특별한 명칭과 기호를 가지는 SI유도단위 |
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이름 |
명칭 |
단위 |
|
이름 |
명칭 |
기호 |
단위 |
넓이 |
제곱미터 (square meter) |
m2 |
|
평면각 |
라디안 (radian) |
rad |
- |
부피 |
세제곱미터 (cubic meter) |
m3 |
|
입체각 |
스테라디안 (steradian) |
sr |
- |
속도, 속력 |
미터 매 초 (meter per second) |
m/s |
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힘 |
뉴턴 (newton) |
N |
kg·m/s2 |
가속도 |
미터 매 초 제곱 (meter per square second) |
m/s2 |
|
압력, 응력 |
파스칼 (pascal) |
Pa |
N/m2 (kg/(m·s2)] |
밀도 |
킬로그램 매 세제곱미터 (kilogram per cubic meter) |
kg/m3 |
|
에너지 |
줄 (joule) |
J |
N·m [kg·m2/s2] |
농도 |
몰 매 세제곱미터 (mol per cubic meter) |
mol/m3 |
|
일률 |
와트 (watt) |
W |
J/s [kg·m2/s3] |
광휘도 |
칸델라 매 제곱미터 (candela per square meter) |
cd/m2 |
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주파수 |
헤르츠 (hertz) |
Hz |
1/s |
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3. Si단위계 접두사
<SI단위 접두사>
-. 일상생활에서 흔히 사용하는 배수 접두어로는 킬로, 메가, 기가, 테라 등이 있으며, 분수 접두어로는 센티, 밀리, 마이크로, 나노 등이 있다.
*예시) 길이 단위 : 103 m(미터) = 1 km(킬로미터),
10-2 m(미터) = 1 cm(센티미터), 10-3 m(미터) = 1 mm(밀리미터)
*예시) 압력 단위 : 109 Pa(파스칼) = 1 GPa(기가파스칼),
106 Pa(파스칼) = 1 MPa(메가파스칼)
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4. Si단위계 기호 표기법
<SI단위 기호 표기법>
1) 기본적으로 모든 숫자는 세 자리씩 띄워서 표기한다. 일반적으로 미국과 아시아에서 자릿수 용도로 사용되는 콤마(,)는 유럽지역에서는 소수점 표시(.) 용도로 사용되기 때문에 혼용될 수 있으므로, 신중히 사용해야 한다.
1보다 큰 접두사 |
|
1보자 작은 접두사 |
||||
배수 |
접두어 |
기호 |
|
배수 |
접두어 |
기호 |
1024 |
요타 |
Y |
10-1 |
데시 |
d |
|
1021 |
제타 |
Z |
10-2 |
센티 |
c |
|
1018 |
엑사 |
E |
10-3 |
밀리 |
m |
|
1015 |
페타 |
P |
10-6 |
마이크로 |
μ |
|
1012 |
테라 |
T |
10-9 |
나노 |
n |
|
109 |
기가 |
G |
10-12 |
피코 |
p |
|
106 |
메가 |
M |
10-15 |
펨토 |
f |
|
103 |
킬로 |
k |
10-18 |
아토 |
a |
|
102 |
헥토 |
h |
10-21 |
젭토 |
z |
|
101 |
데카 |
da |
10-24 |
욕토 |
y |
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올바른 예시 |
잘못된 예시 |
123 456 789 kg |
123456789 kg |
2) 접두사의 경우 단위와 붙여서 표기하며, 접두사의 대, 소문자는 혼용을 금지한 다.
올바른 예시 |
잘못된 예시 |
106 Pa = 1 MPa |
106 Pa = 1 mPa |
3) 단위 표기는 로만 서체로 기울어지지 않게 표기하며, 변수(기호)는 이탤리체로 기울어지게 표기한다. 온도의 단위인 켈빈(K)이나 전류의 단위임 암페어(A) 등 사람 이름에서 따온 단위는 대문자로 표기하되, 예외적으로 리터(L/l)의 경우 대문자와 소문자 모두 사용 가능하되, 대문자를 선호한다.
올바른 예시 |
잘못된 예시 |
12 K, 34 A, 1 L, 1 ℓ |
12 k, 34 a |
4) 곱하기 파생 단위는 (·)를 끼우거나 1칸 띄어쓰기로 표기하며, 나누기 파생 단위는 (/)를 끼우거나 지수로 표기, 단 (/)의 경우 한 번만 사용한다.
올바른 예시 |
잘못된 예시 |
N·m, N m, kg/(m·s2), kg·m-1·s-2 |
kg/m/s2 |
5) 어떤 양을 수치와 단위 기호로 나타낼 때 그 사이를 한 칸 띄어쓰기로 표기하며, 평면각의 도(°), 분(′), 초(")의 기호와 수치 사이는 예외로 붙여서 표기한다.
올바른 예시 |
잘못된 예시 |
10 kg, 10°, 10′, 10" |
10kg |
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