신 명 재 2012. 1 학기

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2012. 1학기

신 명 재

IEC 표준화관리이사회 이사(SMB Member)

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5. 측정표준과 참조표준

측정과 단위

측정표준과 국제협력 국제단위계(SI)

법정계량

참조표준

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목 차

(4)

(5)

측정이란?

측정의 개념 :

산업사회의 모든 분야에서 어떠한 양의 값을 결정하기 위하여 행 하는 일련의 작업

계량 : 양을 헤아림 계수 : 수를 헤아림

측정 = 계량 + 계수

(참고) 옛날에는 계량과 측정은 같은 의미였으나, 측정의 개념이 확장됨에 따라 지금은 계량은 측정의 부분집합이 되었다.

무게, 길이 부피 등 일상적인 상거래에 사용되는 기본적인 측정을

계량이라고도 한다.

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▪ 인더스 강 유역의 모헨조다로(B.C 3000): 석회석 자 발견 – 양을 잰다는 측정 의미 ← 물물교환, 세금 징수

▪ 메소포타미아, 이집트: 길이, 넓이, 부피, 무게 등에 대한 도량형 제도 발달 - ‘내가 잰 양’과 ‘남이 잰 양’ 비교

▪ 진나라(시황): 도량형 통일 → 척관법(평, 근)으로 발달 (2000년간 동양의 계 량제도)

- 물물교환, 국가재정 확보

▪ 영국(1215): 대헌장에 계량 단위명시 (길이; inch, 무게; 파운드(lb), 부피; 파 인트(pt)

⇒ 서양: 야드-파운드, 동양-척관법 [중국 →미터법(1970년대)]

▪ B.C.2500: 큐빗(Cubit) 자 → 피라미드 축조

▪ 나폴레옹(1800년대 중반): 정교한 포 제작

측정의 역사

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인류 최초의 저울추, BC 7,000 경, 이집트

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• 인류 최초의 양팔저울, BC 5,000 경 이집트

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- 길이 단위는 주로 사람의 인체와 행동반경에서 유래 1 inch = 2.54 cm ← 손가락 한마디

1 ft = 30.48 cm ← 발 크기

1 yard = 91.4 cm ← 팔을 벌렸을 때 반팔의 길이

1 mile = 1.6 km ← 스코틀랜드 에든버러 성 (영 여왕의 집무실) – 인근 숙소까지의 거리

1 자(尺) = 30.3 cm ← 진시대 검정 수수알 100개를 모은 길이 (손 한뼘

=15~16 cm)

1 자 = 15~16 cm → 30cm → 43 cm

길이단위의 유래

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측정의 의의와 중요성

▪ 농경시대 → 수공업 → 상업시대: 당사자 간의 협정이나 양해 → 도량형 표 준의 정확도가 그다지 높지 않아도 도량형 표준 지탱

▪ 산업혁명 후 → 공업이 대량생산 체제로 전환 → 분업화 촉진 → 국제무역 왕성

→ 국가간의 협력에 의한 지구측량과 같은 과학기술적 활동

⇒ 국제적으로 통일화된 단위 제도 확립 필요 ⇒ 1875년 국제미터협약 조인

▪ 근대: 인위적인 설정 → 재현성 나쁨 -> 과학적 방법으로 재현성 실현.

7개의 기본단위로 SI단위계 정착

⇒ 측정의 진정한 의미 : 정확

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연도 내 용

1875 1905 1959 1960 1961 1964 1975 1978 1999

1999

국제 미터협약 체결 도량협법 제정 공포 한국의 미터협약 가입

제11차 국제도량형총회부터 한국 참가 계량법 개정

미터법 채택

한국표준과학연구소 설립 국제법정계량기구(OIML) 가입

제21차 국제도량형총회에서 “국가측정표준 상호인정”

추진에 대한 합의서 서명 (38개국, 2개 국제기구) 국가표준기본법 제정 공포(SI단위계 채택)

우리나라 측정표준의 역사

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국가표준기본법 제3조 2항 (측정표준의 정의): 측정표준이 란 산업 및 과학기술 분야에서 물성 상태의 양에 대해여 그 측정단위 또는 측정량의 값을 정의·현시·보존·재현하기 위 한 기준으로 사용되는 물리척도·측정기기·표준물질·측정방 법 또는 측정시스템

•측정: 산업사회의 모든 분야에서 어떠한 양의 값을 결정하기 위하여 행하는 일련의 작업

* 측정표준은 어떤 단위나 양의 한 값 또는 여러 값들의 기준을 제공함으로써 산업 활동 에 수반되는 수많은 측정의 정밀·정확도를 국제수준으로 유지시키면서 정보와 데이터 의 호환성을 보장하고 기술개발을 촉진함으로써 산업경쟁력 향상에 기여

* 국가측정표준: 한 국가 내의 모든 측정의 기준이 되는 것

* 국가측정능력: 그 나라의 기술개발 능력의 척도이자 과학기술 수준의 기본 → 산업발전 도모, 국제적 신뢰도 향상

→ 공정거래 질서 확립의 기초 제공

국가표준기본법

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◈ 자동차 생산과 길이표준 - 주행거리, 택시미터

- 1만여 개의 부품 길이: 1/1000 m 정확도 (10^-6)

- 길이표준: 요오드안정화 He-Ne 레이저 1/10억 (10^-11)

일상생활과 측정

◈ 통신과 시분할 기술

- 전화, 인터넷: 정확한 시간 측정, 수 억분의 1초 - 텔레비전: 방송주파수 선택

- 시간표준: 세슘원자시계 – 30만 년에 1초의 불확도 (10^-13)

◈ 산업발전과 온도 측정기술

- 산업혁명, 반도체, 차세대 신기술: 온도측정기술 - 사람의 온도센서: 피부, 눈

- 온도계의 눈금: K, ^oC, ^oF

– 온도표준: 물의 삼중점 셀 (10^-7)

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◈ 난방에너지 사용량 측정

- 난방에너지 공급매체: 유량, 온도, 압력 - 온수유량, 온도감지: 적산열량계

일상생활과 측정

◈ 도시가스와 표준가스

- 액화천연가스(LNG): 외국에서 대량 수입: 성분, 열량 - 프로판 가스: 액화석유가스(LPG)

- 표준가스 제조, 보급: 정확한 성분 분석

◈ 전기요금과 국가표준시스템 - 적산전력량계: 전기요금 기준

- 기준 적산전력량계와 정기적으로 비교·교정 - 전기표준: 조셉슨 전압표준 (10^-9)

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◈ 식품과 인증표준물질

- 식품 중 유해물질: 비소, 수은, 농약, 중금속 - 인증표준물질(CRM) 개발, 보급: 500여종

일상생활과 측정

◈ 전자파 측정기술

- 가전제품의 전자파 방출: 전기면도기, 전자레인지, 에어컨 - 전자파 간섭(EMI)

- 전자제품의 전자기 적합성(EMC)

◈ 의료계측

- 건강검진: 체온, 혈압, 콜레스테롤 - 의료진단기술: 초음파, X-선, MRI

- 콜레스테롤 측정: 정확도 7 % 향상 → 약 300 억원 비용절감

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측정표준은 우리의 일상생활과 함께하며 없어서는 안될 중요한 국가적 업무!!

6시 30분 7시 30분 22시 30분

시간주파수 표준

길이표준 토크/힘표준

압력표준 TV

휴대폰

자동차

음주측정기

속도측정기

표준가스 인증표준물질

생활속의 측정표준

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무늬만 측정 ? 이젠 끝!

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측정의 신뢰성

 측정불확도

• 측정값의 분산정도를 나타내는 파라미터 - 측정값에 존재하는 불확실성을 표현

 측정소급성

• 측정불확도를 고려하면서 끊어지지 않는 비교의 연결 고리를 통하여 측정값을 기준에 연관시킬 수 있는 성질

- 측정값이 얻어진 근거를 나타내는 성질

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소급성(Traceability)

국가표준: 2.5x10¯¹¹m

국가표준에대한 불확도(A)

AAA급에대한 불확도(B)

A급에대한 불확도(C) Block Gauge (AAA급)

Block Gauge (A급)

측정기(마이크로미터) 레이져 측정기(표과원)

국가표준에대한 불확도(A+B+C)

Measuring Instruments, Reference Materials Industry Working Stds Industry Reference Stds

National Secondary Stds

National Primary Stds

SI UNITS

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• 공정한 상거래를 위하여 측정결과의 신뢰성 요구

• 측정결과의 일치를 통한 비관세 무역장벽 극복

• WTO 협정의 정신인 Scientific Base을 전제

• 국제적으로 약속된 기준에 의한 측정의 소급성 확보 Traceability

Accuracy

Statement of Measurement Uncertainty

측정의 소급성이 왜 요구되는가?

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소급성에 대한 국제적 보증

1) 국가표준기관 국제비교

(Key Comparison) - BIPM, APMP)

2) 교정기관 측정능력평가

(Proficiency Testing) - APLAC, EA 등

* 측정의 소급성은 제품 및 시험성적서 상호인정 체결에 있어 필

수적인 전제 조건임

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측정불확도

 측정불확도

- 측정값의 분산정도를 나타내는 파라미터 - 측정값에 존재하는 불확실성을 표현

측정값에 대한 신뢰성을 표현하기 위하여 사용하던 정확도, 정밀도, 오차, 반복성, 재현성, 표준편차, 표준오차 대신 불확도를 사용하기로 함.

측정결과 = (측정값 ± 불확도) 단위

어떤 막대의 길이가 200 cm이고, 약 95% 신뢰의 수준에서 불확도가 1 cm인 경우

y = (200 ±1) cm

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불확도의 정의

• 충분히 타당성 있는 이유에 의하여 측정량에 영향을 미칠 수 있는 값 들의 분포를 특성화한 패러미터

A parameter that characterizes the dispersion of the values that could reasonably be attributed to the measurand.

불확도의 정의

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불확도(Uncertainty)

A

합격 불합격

불확도구간(A±β)

적합 부적합

•

적합 부적합

하한 상한

① ② ③ ④

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공 업 형 태 공 업 형 태

노동 집약

기능 집약

기술 집약

두뇌 집약

정밀정확도 수준 (길이) 측정능력(길이)

1/100 mm

1/1,000 mm

5/10,000 mm

1/10,000 mm

부분품수 부분품수

10

¹

-10

²

10

²

-10

³

10

⁴

-10

⁵

10

⁶

-10

⁷

생산제품의 종 류 생산제품의

종 류

철물,재봉틀, 자전거, 펄프, 전선

라디오, TV, 카메라, 철강, 철도차량

자동차, 항공기, 선박, 통신기, 고급특수강

인공위성, 원자력산업, 대형전산기, 신소재

측정능력의 변화

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측정분야 측정분야 한 국 한 국 G7 현재수준 G7 현재수준 향후 G7 수준 전망

향후 G7 수준 전망

길이 (m) 2.5 × 10

^-11

10

^-11

10

^-12

~10

^-15

2.3 × 10

^-9

10

^-9

10

^-10

2 × 10

^-13

10

^-13

10

^-14

전기 (V) 2 × 10

^-9

2 × 10

^-9

10

^-10

온도 (K) 5 × 10

^-8

10

^-7

10

^-8

광도 (㏅) 3 × 10

^-3

10

^-3

10

^-4

질량 (㎏)

시간 (s)

국가 측정능력의 비교

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0.01 (mm) 0.001 0.0001 이 상

개발도상국 중진국 선진국

산업 발전도 정확도

’70년대 한국 ‘90년대 한국 2000년대 한국 라디오, 자전거

자동차, 가전

반도체, 항공기 첨단산업

중화학공업

경공업

시대별 측정능력의 발전과정

(28)

(29)

국제교역의 증대로 도량형 통일의 필요성 제기 - 1790년: 미터법을 만들어 사용(프랑스)

- 1793년: 잠정적으로 미터법을 프랑스의 통일된 도량형제 도로 채택 이후 유럽에서 미터법의 과학성과 편리성 인정 - 1875년 5월: 파리에서 국제미터협약 창설

→ 프랑스, 미국 등 17개국이 이 협약에 서명

- 1959년 7월: 국제미터협약에 36번째 국가로 가입 - 1978년 6월: 국제법정계량기구에 가입

국제 측정기구의 연혁

(30)

30

One Standard, One Test, Everywhere Accepted !

NMI 교정기관 시험.인증기관

산업현장 사용자

표준보급 ^NMI

교정기관 시험.인증기관

A 국가 B 국가

한국

KRISS

(한국표준과학 연구원)

표준보급

표준보급 상호인정을 통한

기술장벽 제거

상호인정을 통한 기술장벽 제거

◈ NMI간 CIPM 상호인정협약체결(CIPM-MRA, 1999) - 국가간 측정능력 국제비교 실시(동등성 확인, 1999~)

◈ CIPM과 표준관련 국제기구(OIML, ILAC) 상호협력 추진

* CIPM(국제도량형위원회), OIML(국제법정계량기구), ILAC(국제시험소인정협의체)

교정기관 시험.인증기관

MRA 체계

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CIPM(Internationl Committee for Weights & Measures) , ILAC 공동성명

Joint statement by the CIPM and ILAC on the roles and responsibilities of national metrology institutes and national recognized accreditation bodies

▪ 공동성명은 국가측정인프라의 효용성과 효과성을 극대화하기 위해 NMI와 인정기구 들 각각에 대한 각각의 기능과 best practice 를 제시

▪ 공동성명은 미터협약과 ILAC 활동의 국제적 책임이행에 필요한 국내활동을 제시

“ Member Governments of the Metre Convention ensure that an appropriate relationship exits between NMIs and NABs, this relationship fosters collaboration on matters concerning traceability of measurement results and ensures effective and complementary actions under the CIPM MRA and ILAC arrangement”.

측정표준과 국제협력

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BIPM (International Bureau for Weights & Measures), OIML (International Organization for Legal Metrology), ILAC

(International Laboratory Accreditation Cooperation)공동성명

▪ 공동성명은 각 기구들의 임무와 상호보완적인 일에 대해 명시

▪ 공동성명은 산업, 경제, 무역활동을 위한 세계적으로 통일된 측정표준체계의 기반을 조성하기 위한 MRA의 중요성을 강조

▪ 공동성명은 각국 정부와 관련 기구/단체들에 대해 MRA의 조항을 이행할 것을 승인하고 각국의 입장을 표시할 것을 명확히 요구

Common statement and

declaration by the BIPM, OIML and ILAC on the relevance of various international

agreements on metrology to trade, legislation and

standardization

BIPM, OIML, ILAC은 세계적인 측정표준체계를 구축하기 위하여 긴밀하게 협력한다.

측정표준과 국제협력

(34)

(35)

측정단위체계를 규정한 법령

■ 국가표준기본법

- 동법 제10조 내지 제12조 및 동법 시행령 제8조 내지 제10조에 측정단위를 SI단위인 기본단위, 유도단위 및 접두어로 구분하여 정의하고 SI단위만을 사용토록 규정

■ 계량에 관한 법률

- 동법 제3조 및 동 시행령 제3조에 계량단위를 기본, 유도, 보조 및 특수단위로 구분하 여 정의하고 법정계량단위로 규정

- 단, 힘(kgf), 압력(kgf/㎡, mmHg, mmH₂O), 열량(cal), 일,충격치(kgf·m), 강도(kgf/㎡

), 농도(Nor), 공률(kgf·m/s), 에너지프로언스(erg/㎡), 에너지선속밀도(erg/㎡·s) 등 보조잠정단위를 2001.6.30일까지만 사용하도록 규정.

※ 비법정계량단위 사용 예외 허용

- 계량에 관한 법률 제4조 및 동 시행령 제4조에 수출품, 선박, 항공, 군용물품 및 연구개발물품에 한하여 비법정계량단위 사용을 예외적으로 허용.

(36)

SI 단위의 특징

■ 각 속성(또는 물리량)에 대하여 한가지 단위만 사용

예로서, 길이에 대하여는 미터만 사용 - 자(尺) 또는 피트(feet) 같은 단위를 사용하 지

않음

⇒ 전체적으로 볼 때 단위의 수가 대폭 감소

■ 모든 활동분야에 적용

과학이나 기술 또는 상업 등 모든 분야에 적용 - 전 세계가 같은 방법으로 사용

⇒ 상호 교류나 이해를 쉽게 함

■ 일관성 있는 체계

기본단위를 바탕으로 이들의 곱이나 비의 형식으로 모든 물리량을 나타내는 일관성 있는 체계

⇒ 다른 체계와의 혼합에서 오는 인자들이 없어지게 됨

■ 배우기와 사용이 용이

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SI (Le Système International d’Unites, The International System of Units):국제단위계

- SI 단위의 시초: 1790년 프랑스에서 발명된 십진미터법

- CGS 단위계: 1874년 과학분야에서 CGS 단위계 도입 (cm – g –s) 1875년-17 개국이 미터협약에 조인

- MKS 단위계: 1900년경 실용적인 MKS 단위계 도입 (m-kg-s) - MKSA 단위계: 1901년 G. Giorgi가 역학 및 전기단위의 통합 제안

1935년 IEC가 전기단위로 암페어, 쿨롱, 옴, 볼트 중 하나 채택 추천 1939년 전기자문위원회(CCE, 현재 CCEM)에서 암페어(A) 선정 1946년 국제도량형위원회에서 승인

-국제단위계: 1954년 제 10차 국제도량형총회(CGPM)에서 온도의 단위 켈빈도(^oK), 광도의 단위 칸델라 채택

1960년 제 11차 CGPM에서 이 실용단위를 국제단위계 (SI)로 정함.

-현재의 국제단위계(SI): 1967년 ^oK → K , 광도의 칸델라(cd) 추가 1971년 물질량 단위 몰(mole) 추가

-우리나라: 1961년 계량법을 제정하면서 MKS 단위를 법정단위로 채택하고 - 1999년 국가표준기본법을 제정하면서 SI 단위를 채택

국제단위(SI)의 유래

(38)

SI 단위의 구조

기본단위 유도단위 2가지 부류의 단위로 형성

■ 기본단위: 독립된 차원을 갖는 명확하게 정의된 단위들을 선택하여 SI단위의 바탕을 형성

⇒ 미터, 킬로그램, 초, 암페어, 켈빈, 몰, 칸델라의 7개 단위

■ 유도단위: 관련된 양들을 연결시키는 대수적 관계에 따라서 기본 단위들의 조합 또는 기본단위와 다른 유도단위들의 조합으로 이루어짐

- 과학적인 관점에서 볼 때 이와 같이 두 부류로 나누는 것은 어느 정도 임의적

- 국제관계, 교육 및 과학적 연구활동 등에 있어서 실용적이며 범세계적인 단일체계 의 이점 고려

위의 두 부류의 SI 단위들이 "일관성"있는 단위의 집합을 형성

⇒ 아무 수치적 인자 없이 순전히 곱하기와 나누기에 의하여 이루어진 단위의 체계

(39)

SI 기본단위

■ SI단위의 가장 기본이 되는 7개의 단위로서 독립적인 차원을 갖도록 정의되어 있음

현재 이들 중 질량의 단위인 킬로그램(kg)만 인공적으로 만든 국제원기에 의하여 정의 나머지 6개는 모두 물리적인 실험에 의하여 정의되어 있음

이들 정의는 과학기술의 발달에 따라 바뀌어 왔고 CGPM에 최종 결정함

양 명 칭 기 호

길이 질량 시간 전류 열역학적온도

물질량 광도

미터 킬로그램

초 암페어

켈빈 몰 칸델라

m kg

s A K mol

cd

(40)



언어에 따라 단위 명칭은 다를지라도, 단위기호는 국제적으로 공통이며 같은 방법 으로 사용

- 본문의 활자체와는 관계없이, 단위 기호는 로마체(직립체), 양의 기호는

이탤릭체(사체)로 씀. 일반적으로 소문자이나, 명칭이 고유명사에서 유래된 것이 면 기호의 첫 글자는 대문자임.

(보기) 양 : m (질량), t (시간) 등 / 단위 : kg, s, K, Pa, GHz, 등

- 단위기호는 복수의 경우에도 변하지 않으며, 마침표 등 다른 기호나 다른

문자를 첨가해서는 안됨. (다만 문장의 끝에 오는 마침표는 예외)

(보기) - kg 이며 ; Kg 이 아님 (비록 문장의 시작이라도) - 5 s 이며 ; 5 sec., 5 sec, 또는 5 secs 가 아님

- gauge 압력을 표시할 때 : 600 kPa (gauge)이며; 600 kPag 가 아님

- 어떤 양을 수치와 단위기호로 나타낼 때 그 사이를 한 칸 띄어야 함.

[다만 평면각의 도, 분, 초의 기호와 수치 사이는 띄지 않는다]

(보기) - 35 mm 이며 ; 35mm 가 아님 / 32 ℃ 이며 ; 32℃ 가 아님 - 2.37 lm 이며 ; 2.37lm (2.37 lumens)가 아님

- 25° , 25°23´, 25°23´27″ 등은 옳음

국제단위(SI)의 사용법

(41)

SI 단위 사용 효과

SI 단위를 사용함으로써,

■ 측정단위사용에 대한 편리성(십진법)과 일관성을 유지할 수 있고

■ 측정체계에 대한 국제/국가간 의사 소통이 원활하며,

■ 무역, 상업활동에 있어 공정성과 신뢰성을 확보할 수 있으며,

■ 국가간 또는 다자간 상호인정협정 체결이 용이함.

■ 또한, 산업체의 정밀측정능력을 향상시켜, 제품의 균질성과 성능을

보장하는 고 부가가치 제품생산이 가능.

(42)

SI 기본단위의 정의 - 길이•질량의 단위

1) 길이의 단위 (m)

18세기 길이의 단위를 정의하기 위한 두 가지 접근

o Christian Huygens를 중심으로 주기가 1초인 진자의 길이로 정의 o 지구 자오선의 4분지 1의 천만분의 1로 정의

1874 최초의 원기 제작(0.2 mm 짧게 제작됨)

1960 Krypton-86의 방출광의 파장에 기초한 정의로 대치 o 1 m는 1 650 736.73 파장

1983년 제17차 CGPM(General Conference on Weights & Measures)

“미터는 진공에서 빛이 1/299 792 458 초 동안 진행한 경로의 길이이다.”

- 이에 따라서 빛의 속력은 정확히 299 792 458 m/s 이며, 길이의 단위가

독립적으로 정의되었을 때처럼 오차를 포함하지 않는 상수이다.

(43)

요오드 안정화 헬륨-네온 레이저

(44)

SI 기본단위의 정의 - 길이•질량의 단위

2) 질량의 단위 (kg)

18세기 말 경 , 물 1 dm³을 1 Kg으로 결정

1889 백금과 이리듐으로 제작한 국제 킬로그램 원기를 채택

1901년 제3차 CGPM

“킬로그램(kilogram)은 질량의 단위이며, 국제 킬로그램 원기의 질량과 같다.”

- 여기서, 질량의 단위라고 강조한 것은 그간 흔히 중량(무게)의 뜻과 혼동되

어서 사용되어 왔기 때문에 이를 중지시키고 질량을 뜻함을 명백히 하기

위한 것이다.

(45)

국제 미터 / 킬로그램 원기

(46)

SI 기본단위의 정의 – 시간ㆍ전류의 단위

3) 시간의 단위 (s)

시간의 단위인 “초”는 평균태양일의 1/86 400로 정의 되었음

 측정결과 지구자전의 불규칙성을 이론적으로 규명할 수 없고 이러 한 정의로는 요구되는 정확도 시현 불가

실험적으로 입증된 분자나 원자의 두 에너지 준위사이의 천이에 기초 한 시간의 표준이 더 높은 정밀도로 현시될 가능성 발견

1967년 제 13차 CGPM

“초(second)는 세슘 133원자 (133Cs)의 바닥 상태에 있는 두 초미세

준위 간의 전이에 대응하는 복사선의 9192631770 주기의 지속 시간

이다.”

(47)

광 펌핑 세슘원자시계

(48)

SI 기본단위의 정의 – 시간ㆍ전류의 단위

4) 전류의 단위 (A)

1983 International Electrical Congress에 전류,저항단위 소개 됨 1908 “국제적”ampere와 ohm의 단위 결정

1933 8차 CGPM에서 국제적단위를 절대(absolute)단위로 대치합의

1948년 제 9차 CGPM

“암페어(ampere)는 무한히 길고 무시할 수 있을 만큼 작은 원형 단면

적을 가진 두개의 평행한 직선 도체가 진공 중에서 1 미터 간격으로

유지될 때, 두 도체 사이에 매 미터당 2 x 10

^-7

뉴턴(N)의 힘을 생기

게 하는 일정한 전류이다.”

(49)

(50)

SI 기본단위의 정의 – 열역학적 온도•광도의 단위

5) 열역학적 온도의 단위 (K)

1954 열역학적 온도의 정의로 물의 삼중점을 기본적인 고정점으로 선정하고 이 온도를 273.16 K로 결정

1976년 제13차 CGPM

“켈빈(kelvin)은 열역학적 온도의 단위로 물의 삼중점의 열역학적

온도의 1/273.16이다. ” - 이에 부가하여 다음 식으로 정의된 섭씨온도도 사용한다.

(기호 t , 단위 ℃)

t = T - T

₀

여기서, T

₀

= 273.15 K 로 정의되었음.

(51)

물의 삼중점 셀

(52)

SI 기본단위의 정의 – 열역학적 온도•광도의 단위

6) 광도의 단위 (cd)

1909 미국, 프랑스, 영국의 국립시험소가 탄소 필라멘트 전구인 국제광원을 채택하기로 결정. 독일은 불꽃표준인 Hefner candle을 고집

1933 흑체복사 이론에 기초하여 백금의 응고점(2045 K)에서의 방출광에 기초 한 새로운 광도 측정단위 채택

1979년 제 16차 CGPM

“칸델라(candela)는 주파수 540 x 10

¹²

헤르츠인 단색광을 방출하는 광원의

복사도가 어떤 주어진 방향으로 매 스테라디안당 1/683 와트일 때 이 방향에

대한 광도이다. ”

(53)

SI 기본단위의 정의 – 물질량의 단위

7) 물질량의 단위 (mol)

1971년 제14차 CGPM

“몰은 탄소 12의 0.012 킬로그램에 있는 원자의 개수와 같은 수의 구성요소를

포함한 어떤 계의 물질량이다. 몰을 사용할 때에는 구성 요소를 반드시 명시 해야 하며 이 구성요소는 원자, 분자, 이온, 전자, 기타 입자 또는 이 입자들 의 특정한 집합체가 될 수 있다. ”

- 몰의 정의에서 탄소 12는 바닥상태에서 정지해 있으며 속박되어 있지 않은

원자를 가리킨다. 또한 이 정의는 몰의 단위를 가진 양의 특성을 부여하는

점에 주의하여야 한다.

(54)

SI 유도단위

■ 기본단위를 물리법칙에 의해 대수적인 관계식으로 결합하여 나타 내는 것

■ 유도단위의 표현에는 기본단위 외의 다른 인자가 나타나지 않음 ⇒ SI 단위가 일관성을 갖게 되고,

또한 계산할 때 다른 환산인자를 필요로 하지 않음

■ 이 유도단위 21개 중에는 편의상 특별한 명칭과 기호가 주어진 것이 있음

■ 경우에 따라 많은 유도단위가 만들어질 수 있으며 이들은 기본단위로만 표현된 경우,

특별한 명칭을 가진 유도단위를 사용한 경우로 분류할 수 있다.

(55)

기본단위로 표시된 SI 유도단위의 예

유도량 SI 유도단위

명칭 기호

넓이 부피

속력, 속도 가속도 파동수

밀도, 질량밀도 비(比) 부피 전류밀도

자기장의 세기 (물질량의) 농도 휘도

굴절률

제곱미터 세제곱미터 미터 매 초

미터 매 초 제곱 역 미터

킬로그램 매 세제곱미터 세제곱미터 매 킬로그램 암페어 매 제곱미터 암페어 매 미터 몰 매 세제곱미터 칸델라 매 제곱미터 하나(숫자)

m² m³ m/s m/s² m^-1 kg/m³ m³/kg A/m² A/m mol/m³ cd/m² 1^(가) (가) 기호 “1”이 숫자와 조합될 때에는 일반적으로 생략된다.

(56)

특별한 명칭을 가진 SI 유도단위(1/2)

(가) 라디안과 스테라디안은, 서로 다른 성질을 가지나 같은 차원을 가진 양들을 구별하기 위하여 유도단위를 표시하는데 유용하게 쓰일 수 있다.

(나) 실제로 기호 rad와 sr은 필요한 곳에 쓰이나, 유도단위 "1"은 일반적으로 숫자와 조합하여 쓰일 때 생략된다.

양

SI 단 위

명칭 기호 다른 SI 단위로

표시 기본단위로 표시 평면각

입체각

진동수, 주파수 힘

압력, 응력

에너지, 일, 열량 일률, 전력, 복사선속 전하량, 전기량

전위차, 전압, 기전력 전기용량

전기저항

라디안 (radian)^(가)

스테라디안 (steradian)^(가) 헤르츠 (hertz)

뉴턴 (newton) 파스칼 (pascal) 줄 (joule)

와트 (watt) 쿨롱 (coulomb) 볼트 (volt)

패럿 (farad) 옴 (ohm)

rad sr^(나) Hz

N Pa

J W

C V F Ω

N/m² N·m J/s

W/A C/V V/A

m·m^-1 =1^(나) m²·m-² =1^(나) s^-1

m·kg·s^-2 m^-1·kg·s^-2 m²·kg·s^-2 m²·kg·s^-3 s·A

m²·kg·s^-3·A^-1 m^-2·kg^-1·s⁴·A² m²·kg·s^-3·A^-2

(57)

특별한 명칭을 가진 SI 유도단위(2/2)

양

SI 단 위

명칭 기호 다른 SI 단위로

표시 기본단위로 표시 전기전도도

자기선속 자기선속밀도 인덕턴스 섭씨온도 광선속 조명도

(방사선핵종의)방사능

흡수선량, 커마비(부여)에너지 선량당량, 주변선량당량, 방향선량당량, 개인선량당량, 장기(臟器)등가선량

지멘스 (siemens) 웨버 (weber) 테슬라 (tesla) 헨리 (henry) 섭씨도 (degree Celsius)

루멘 (lumen) 럭스 (lux)

베크렐 (becquerel) 그레이 (gray)

시버트 (sievert)

S Wb

T H

℃ lm lx Bq Gy Sv

A/V V·s Wb/m² Wb/A

cd sr lm/m² J/kg J/kg

m^-2·kg^-1·s³·A² m²·kg·s^-2·A^-1 kg·s^-2·A^-1 m²·kg·s^-2·A^-2 K

m²·m^-2·cd = cd m²·m^-4·cd = m^-

2·cd s^-1 m²·s-² m²·s^-2

(58)

특별한 명칭을 가진 SI 유도단위를 포함하고 있는 SI 유도단위

유도량 SI 유 도 단 위

명칭 기호 SI 기본단위로 표시

점성도 힘의 모멘트 표면장력 각속도 각가속도

열속밀도, 복사조도 열용량, 엔트로피 열전도도

전기장의 세기 전하밀도 전기선속밀도 유전율

투자율 복사도

파스칼 초 뉴턴 미터 뉴턴 매 미터 라디안 매 초 라디안 매 초 제곱 와트 매 제곱미터 줄 매 켈빈

와트 매 미터 켈빈 볼트 매 미터

쿨롱 매 세제곱미터 쿨롱 매 제곱미터 패럿 매 미터 헨리 매 미터

와트 매 스테라디안

Pa·s N·m N/m rad/s rad/s² W/m² J/K W/(m·K) V/m C/m³ C/m² F/m H/m W/sr

m^-1·kg·s^-1 m²·kg·s^-2 kg·s^-2

m·m^-1·s^-1 = s^-1 m·m^-1·s^-2 = s^-2 kg·s^-3

m²·kg·s^-2·K^-1 m·kg·s^-3·K^-1 m·kg·s^-3·A^-1 m^-3·s·A² m^-2·s·A

m^-3·kg^-1·s⁴·A² m·kg·s^-2·A^-2

m⁴·m^-2·kg·s^-3 = m²·kg·s^-3

(59)

사용할 수 없는 측정단위

9.806 65 N 9.806 65 N 133 322 Pa 9 806.38 Pa 9.806 65 J 9.806 65 W 4.1868 X 10³ J 1 Kg/m3

9.806 65 J 9.806 65 Pa 1/10 000 000 J/m²

1/10 000 000 J/(m² s)

kgf kgf/m

mHg mH₂O

kgfm kgfm/s

Kcal Nor kgfm kgf/m² erg/m² erg/(m²s) 역량(힘)

압력

일 공률 열량 농도 충격치

인장강도,압축강도 에너지프로언스 에너지선속밀도

SI단위로 환산한 값 사용할 수 없는 단위

명 칭

(60)

SI 접두어

인자 접두어 기호 인자 접두어 기호 10

²⁴

10

²¹

10

¹⁸

10

¹⁵

10

¹²

10

⁹

10

⁶

10

³

10

²

10

¹

요 타 제 타 엑 사 페 타 테 라 기 가 메 가 킬 로 헥 토 데 카

Y Z E P T G M

k h da

10

^-1

10

^-2

10

^-3

10

^-6

10

^-9

10

^-12

10

^-15

10

^-18

10

^-21

10

^-24

데 시 센 티 밀 리 마이크로

나 노 피 코 펨 토 아 토 젭 토 욕 토

d c m

μ

n

p

f

a

z

y

(61)

지역의 확대 측정표준의 확대

1988

ISO9000

ISO/17025

: 시험소/교정기관 능력

ISO/TS16949

: 품질경영시스템(자동차공급업자) 1979

국가교정업무 시행

1999

MRA(상호인정협약) 서명

물리표준

물질량표준

1995 물질량자문위원회

ISO 15189

: 임상검사실의 품질경영시스템

ISO22000

: 식품안전관리시스템

ISO guide34

: 표준물질생산자의 능력

질량/온도/광도복사도 자문위원회

 WHO, WMO 등 국제기구 확대

 환경/보건/의료/식품안전 분야 규제강화

1998 음향초음파진동자문위원회

  

2002 JCTLM (Joint Committee for Traceability in Laboratory Medicine)

측정표준분야 환경의 변화

(62)

광파장표준

광통신용 파장표준

전기용량표준 광굴절율표준

EMC용 전자파표준

반도체두께표준 나노입자

전자파강도표준 RoHs표준

단백질 분석

토

양 수

질 대

기

농 약

첨 가 물

급속하게 확대되는 측정표준의 니즈

안심  안전한 국민생활 지속발전 가능사회

식품/보건/의료

환경규제 식품안전 환경

나노/재료 정보통신

M-AFM

길이, 시간, 온도, 질량, 광도, 전기, 물질량 등 국가측정표준

전자파 유해평가용

표준

1990년대 2000년대 1980년대

산업경쟁력 강화

전통

기간산업

_{전기용량표준}^대용량

길이표준

질량표준

압력/진공표준 시간표준