[사이언스 칼럼] 2019년을 한 줄로 요약하면?

이승미 한국표준과학연구원 양자기술연구소 책임연구원

벌써 5월 마지막 날이다. 늘 바빴던 것 같지만 정작 되돌아보면 기억할만한 순간은 거의 없다. 고대 그리스인은 시간을 두 가지로 구분했다. 필멸의 존재 인간이 속절없이 떠밀려 내려가는 수평적 시간 크로노스와 벼락처럼 내리꽂혀 영원히 기억되는 순간인 카이로스로.

과학사의 카이로스는 언제일까? 아이작 뉴턴이 떨어지는 사과를 바라보며 만유인력을 떠올린 때, 막스 플랑크가 작은 상수 하나를 만들며 양자개념을 도입한 때, 리제 마이트너와 오토 프리슈가 함께 핵분열을 생각해 낸 순간, 그리고 1875년 5월 20일. 이 날은 미터협약, 즉 통일된 단위를 사용하자는 국제 조약이 체결된 때다. 17개국이 참여한 인류 최초의 국제도량형 합의에는 무역 편익이라는 상업적 목적뿐 아니라 인류 평등 실현이라는 정치적 의미도 있었다. 예전처럼 왕의 팔 길이 같은 자의적 기준이 아니라, '지구 둘레 사천만 분의 일'을 길이 단위 1 미터로 정해 지구인 모두에게 보편타당하게 적용하였기에. "정복은 순간이지만 이 업적은 영원하리라."던 정복자 나폴레옹의 말대로, 길이(미터, m)에서 시작된 국제공통의 단위계는 다른 단위로도 확장되었다. 질량(킬로그램, kg), 시간(초, s), 전류(암페어, A), 광도(칸델라, cd), 온도(켈빈, K), 물질량(몰, mol)까지 일곱 가지 기본단위를 SI(Systeme International)라 부른다. 다른 모든 단위는 SI를 조합해서 만든다. 예를 들어 속력은 길이를 시간으로 나눈 유도단위다.

SI는 과학문명사회의 약속이다. SI는 미터협약 이후로도 새로 발견한 과학지식과 기술 수준에 맞춰 더욱 정확하게 다시 정의되기를 반복했다. 길이 단위는 금속 자 국제미터원기(1889년)에서 빛의 파장을 이용한 값(1960년)으로, 다시 빛이 진공 중에서 1/299792458 초 동안에 진행한 경로의 길이(1983년)로 재정의 된 바 있다. 올해는 측정과학에서 매우 특별한 해다. 세계측정의 날인 2019년 5월 20일부터 일곱 가지 SI 중에 무려 네 가지 단위가 재정의 발효되었다. 이렇게 많은 단위가 한꺼번에 바뀌기는 인류 역사상 처음일뿐더러, 이번에 재정의 된 질량, 전류, 온도, 물질량, 네 단위로서는 최후의 재정의이기에 더욱 의미가 깊다. 이들은 측정과학의 궁극적 목표인 불변의 단위에 도달했다. 인류의 과학기술 성과인 변하지 않는 기본 상수들을 고정하고, 이로부터 단위를 재정의했기 때문이다. 가장 눈에 띄는 변화는 킬로그램으로서, 인공물을 기준 삼던 킬로그램이 플랑크 상수를 고정하여 재정의되었다. 1889년 국제킬로그램원기가 승인된 지 무려 130년 만이다. 설령 우주 해적이 지구에 침략해 킬로그램원기를 탈취해간대도 질량 단위를 잃을 걱정이 없는 셈이다. 전류는 기본전하, 온도는 볼츠만 상수, 물질량은 아보가드로 수로부터 정의된다. 자세한 내용은 한국표준과학연구원 홈페이지(http://www.kriss.re.kr)의 '표준이야기'를 참고하시기 바란다.

키나 몸무게 같은 일상 측정값이 갑자기 달라지는 건 아니다. 심각한 사회 혼란을 막으려면 기본단위를 재정의하더라도 측정값의 연속성은 반드시 보장되어야 하기 때문이다. 우리 삶은 정확한 측정을 바탕으로 밝혀낸 과학지식으로 더욱 풍요롭고 편리해져 왔다. 광속을 고정하고 더욱 정확해진 시간과 길이 측정이 GPS를 일상으로 끌어냈듯, 불변의 단위를 활용한 측정은 인류에게 새로운 세계를 보여주게 될 것이다. 2019년은 인류의 달 착륙 50주년이자 일반상대성 이론입증 100주년, 멘델레예프의 주기율표 탄생 150주년이다. 측정과학사에서 올해는 기본단위 재정의 해로 기록되리라. 2019년 5월 20일 발효된 기본단위 재정의, 과학의 카이로스를 올해 우리는 함께하고 있다. /이승미 한국표준과학연구원 양자기술연구소 책임연구원