킬로그램

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킬로그램(문화어: 키로그람, 영어: kilogram^{[참고 2]})은 SI 단위계에서 사용하는 질량의 기본 단위로 기호는 kg이다.

킬로그램
일반 정보
단위의 종류	SI 기본 단위
측정 대상	질량
기호	kg
단위 환산
1 kg ▼	... 동등 환산값 ...
상형	≈ 2.205 파운드[참고 1]
영국 중력 단위	≈ 0.0685 슬러그

킬로그램 국제 원기의 컴퓨터 생성 이미지.

국제 단위계의 기본단위 가운데 질량의 단위인 킬로그램만이 역사적인 이유로 그 명칭이 접두어를 포함하고 있다. 질량 단위의 십진 배수 및 분수에 대한 명칭 및 기호는 단위 명칭 “그램”에 접두어 명칭을 붙이고 단위기호 “g”에 접두어 기호를 붙여서 사용한다.

${\displaystyle 1\mathrm {kg} \ =\ 10^{3}\mathrm {g} }$

국제 표준원기에 의한 정의

킬로그램은 다음과 같이 국제 킬로그램 원기로 정의되는 단위이다. 백금-이리듐으로 만들어진 국제 킬로그램 원기는 1889년 제1차 국제도량형총회에서 지정한 상태 하에 국제도량형국(BIPM)에 보관되어 있는데 당시 국제도량형총회는 국제원기를 인가하고 다음과 같이 선언하였다.

이제부터는 이 원기를 질량의 단위로 삼는다. 킬로그램은 질량의 단위이며 국제킬로그램원기의 질량과 같으며, 그 기호는 “kg”으로 한다.

질량의 크기를 결정하는 표준물체로 국제도량형총회에서 지정된 킬로그램원기(백금 90％, 이리듐 10％)가 사용되며, 이 원기의 질량을 1kg으로 정하여 질량을 비교하는 질량의 표준단위로 사용한다.

새로운 표준 정의에 관한 논의

국립표준기술연구소에 보관 중인 백금(90%)과 이리듐(10%) 합금으로 이루어진 1kg 원기(原器)의 모습

국립표준기술연구소의 와트 저울

아보가드로 프로젝트에 사용되는 1kg짜리 실리콘 구

종전 킬로그램의 정의는 1901년 3차 국제도량형총회(CGPM)가 정한 "kg은 질량의 기본 단위이며 그 질량은 국제 킬로그램원기의 질량과 같다"는 정의에 따른다. 이에 따라 프랑스 파리 근교의 세브르 국제도량형국(BIPM) 금고에는 가로·세로 각 3.9cm 크기의 1kg 원기 원통이 보관되어 있다. 종전에는 7개의 SI 기본 단위 가운데 시간(s)·길이(m)·전류(A)·온도(K)·몰(mol)·광도(cd) 등 6개 단위는 모두 물리적 원리를 바탕으로 정의되어 있는데 반하여, 질량(kg)만이 유일하게 인공적으로 만든 원기를 표준으로 삼고 있었다.

하지만, 인공적으로 만든 원기를 표준으로 삼을 경우 인공 원기의 물리적 특성이 변할 수 있다는 문제점이 발생한다. 1kg의 기준이 바뀌면 질량과 관련된 물리량의 정의도 덩달아 바뀌게 된다. 실제로 국제도량형국(BIPM)은 2007년 "kg 원기의 질량이 50㎍(마이크로그램) 줄었다."고 밝힌 적이 있다.^[1][2] 과학자들이 kg의 정의를 재정립하려는 이유가 바로 여기에 있었다.

인공적으로 만든 인공 원기를 대체하여 kg 표준을 재정립하기 위해 국가간에도 '1kg 표준 정의'를 두고 치열한 대립이 발생하였다.^[2] 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 다음의 두 가지 방식으로 kg의 정의를 재정립하려는 국제적인 움직임이 있었다. 첫째, 1kg짜리 실리콘 구를 만든 뒤 그 안에 있는 원자 수를 세어 이를 질량으로 환산하는 일명 '아보가드로 프로젝트(Avogadro project)' 방식과 둘째, 플랑크 상수를 사용하여 전기력을 중력으로 환산하는 소위 '와트 저울(Watt balance)' 방식으로 kg을 재정의하는 방안 등이 논의되었다.^[1][2] 한국은 미국, 프랑스 등이 연구하고 있는 '와트 저울' 방식을 지지하였다.^[3]

킬로그램의 새로운 정의

2011년 10월 21일, 프랑스 파리 근교에서 열린 제24차 국제도량형총회(CGPM)에서는 120년 이상 킬로그램의 정의로 사용된 '국제 킬로그램 원기(原器)'를 폐지하고, 새로운 정의를 도입한다는 방침을 정했다.^[4] 2018년 11월 16일 제26차 국제도량형총회(CGPM)에서^[5] 아래와 같이 재정의 되었다.^[6] 새로운 정의는 세계 측정의 날인 2019년 5월 20일부터 발효되었다.^[5]

킬로그램은 kg을 그 기호로 하며 질량에 관한 SI 단위이다. 플랑크 상수 h를 kg⋅m²⋅s⁻¹와 동등한 J⋅s 단위로 표기할 때 6.62607015×10⁻³⁴의 고정값을 취하도록 정의되며, 여기서 미터와 초는 c^[7]와 Δν_Cs^[8]에 의하여 정의된다.^[9]

새 정의는 질량-에너지 등가 원리를 바탕으로 하고 있어 물질적인 표준 원기 없이 kg의 정의가 가능하다.^[6]

이러한 단위로 정의하면, kg은 다음과 같이 공식화된다.

kg = ⁠(299792458)²/(6.62607015×10⁻³⁴)(9192631770)⁠⁠hΔν_Cs/c²⁠ = ⁠917097121160018/62154105072590475⁠10⁴²⁠hΔν_Cs/c²⁠ ≈ (1.475521399735270×10⁴⁰)⁠hΔν_Cs/c²⁠ .

이러한 정의는 일반적으로 종전의 정의와 일관성이 있어서, 새로운 1 킬로그램의 질량은 1 리터 물의 질량의 30 ppm의 범위 이내에 있다.^[10]

SI 배수

SI 접두어는 두 개 이상이 연속해서 붙여질 수 없기 때문에, 접두어 사용시에는 이미 접두어가 붙은 단어인 ‘킬로그램’ 대신 ‘그램’이 사용된다.^[11] 예를 들어, 킬로그램의 백만분의 일은 1 µkg (마이크로킬로그램)이 아닌 1 mg (밀리그램)이다.

두 개의 100그램(0.1킬로그램) 원기.

그램(g)의 SI 배수

약수				배수
값	기호	이름		값	기호	이름
10–1 g	dg	데시그램		101 g	dag	데카그램
10–2 g	cg	센티그램		102 g	hg	헥토그램
10–3 g	mg	밀리그램		103 g	kg	킬로그램
10–6 g	µg	마이크로그램(mcg)[참고 4][참고 6]		106 g	Mg	메가그램(톤)[참고 7][참고 8]
10–9 g	ng	나노그램		109 g	Gg	기가그램
10–12 g	pg	피코그램		1012 g	Tg	테라그램(메가톤(Mt))[참고 9]
10–15 g	fg	펨토그램		1015 g	Pg	페타그램
10–18 g	ag	아토그램		1018 g	Eg	엑사그램
10–21 g	zg	젭토그램		1021 g	Zg	제타그램
10–24 g	yg	욕토그램		1024 g	Yg	요타그램
보편적으로 사용되는 접두어는 굵은 글씨로 표시하였음.

같이 보기

• 그램(g)
• 톤(t)