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단위 헷갈려 1400억원짜리 우주선이 폭발
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강찬수 중앙일보 환경전문기자(부장) kang.chansu@joongang.co.kr

단위 헷갈려 1400억원짜리 우주선이 폭발

중앙일보 2017.09.30 05:00
1999년 9월 화성에서 폭발로 사라진 기후궤도 탐사선(MCO) [사진 NASA]

1999년 9월 화성에서 폭발로 사라진 기후궤도 탐사선(MCO) [사진 NASA]

지난 1999년 1억2500만 달러(약 1432억 원)를 투입해 미항공우주국(NASA)이 화성으로 보낸 무인 기후궤도탐사선이 화성에 도착한 직후 폭발해 버렸다.

당시 사고는 제작사인 록히드마틴사가 탐사선의 제원을 야드 단위로 작성했으나, NASA 제트추진 연구소(JPL) 조종팀이 이를 미터 단위로 착각한 탓이었다.
JPL 조종팀은 훨씬 낮은 궤도에 탐사선을 진입시킴으로써 대기권과의 마찰을 견디지 못한 탐사선이 폭발한 것이다.
 
단위는 서로 간의 약속이다. 과학에서는 특히 중요한 소통 수단이다. 그래서 사람들은 단위를 통일하기 위해 미터법을 만들었다.
 미터법 실시를 기념하기 위해 1964년에 발행된 우표 [사진 우정사업본부]

미터법 실시를 기념하기 위해 1964년에 발행된 우표 [사진 우정사업본부]

미터법의 역사는 길다. 프랑스에서는 1799년 6월 미터법을 국가 표준으로 하는 법령이 공포됐다.

국내에서는 대한제국 당시인 1902년 미돌법(米突法)이란 이름으로 미터법을 사용하기 시작했으며, 1964년에 미터법이 국가 공식 도량형으로 정착됐다.
면적 단위인 평(坪, 약 3.3㎡)의 경우는 미터법 도입 이후에도 널리 사용됐으며, 2007년 7월에 ㎡ 단위 사용이 의무화되면서 점차 사용이 줄어들게 됐다.  

 
환경 분야엔 다양한 단위가 사용돼
환경과 관련된 글이나 기사에서는 다양한 단위가 사용된다.

어떤 단위가 어떤 경우에 사용되는지, 사용되는 단위가 어떤 의미를 가졌는지 알면 내용을 더욱 잘 파악할 수 있다.

 
환경오염 조사 결과를 공개하면서 단위를 잘못 사용하는 바람에 오염도 차이가 1000배 높게 발표되기도 했다.

그래서 단위를 잘 아는 것이 중요하다.

 
먼저 수질 분야에서 가장 많이 사용되는 것이 ppm (parts per million)이다.

100만분의 ○이란 의미다. 물 1L당 ○㎎의 오염물질이 들어있다는 것을 뜻한다.
물 1L를 1㎏이라고 한다면 ㎎/L는 ㎎/㎏, 즉 100만분의 1이 되는 셈이다. 그래서 ppm은 ○㎎/L로 바꿔 쓸 수도 있다.
수질분석 실험 장면. 인제대 환경생태 실험실에서 환경공학부 권오섭 교수(가운데)가 학생들과 실험을 진행하고 있다. [중앙포토]

수질분석 실험 장면. 인제대 환경생태 실험실에서 환경공학부 권오섭 교수(가운데)가 학생들과 실험을 진행하고 있다. [중앙포토]

ppm 단위는 주로 생물학적 산소요구량(BOD, Biological Oxygen Demand)이나 화학적 산소요구량(COD, Chemical Oxygen Demand)에 사용된다.

예를 들어 BOD 3ppm은 3㎎/L라는 뜻이다.
BOD나 COD 수치가 높다는 것은 물속에 유기물질, 즉 오염물질이 많다는 뜻이기 때문에 수치가 높아서 좋을 게 없다.
 
반면 용존산소(DO, Dissolved Oxygen)는 수치가 높을수록 수질이 좋다고 볼 수 있다.
물론 녹조가 심하게 발생, 광합성이 지나치게 활발한 표층수에서처럼 DO도 지나치게 높으면 문제가 되는 경우도 간혹 있기는 하다.
김은경 환경부 장관이 9월 2일 녹조가 발생한 충북 대청호를 방문해 수질 상태를 점검하고 있다. [사진 환경부]

김은경 환경부 장관이 9월 2일 녹조가 발생한 충북 대청호를 방문해 수질 상태를 점검하고 있다. [사진 환경부]

녹조가 얼마나 심한가를 나타낼 때는 보통 식물플랑크톤의 엽록소a 농도로 표시하는데 ㎎/㎥ 혹은 ㎍/L로 표시한다.
엽록소a는 식물플랑크톤이 가진 여러 광합성 색소 가운데 하나다. 
여기서 ㎍(마이크로그램)은 1㎏의 10억분의 1이다. 이 때문에 ㎍/L는 ppb(parts per billion)로 바꿔 쓰기도 한다.

녹조를 일으키는 시아노박테리아(cyanobacteria)는 독소를 생성하기도 하는데, 독소처럼 농도가 훨씬 낮은 경우에는 ppt(parts per trillion, 1조분의 1)라는 단위가 쓰이기도 한다.
지난 7월 낙동강 구지 오토캠핑장 앞에 발생한 녹조. 일부 녹조생물은 독소를 생성하기도 한다.강찬수 기자

지난 7월 낙동강 구지 오토캠핑장 앞에 발생한 녹조. 일부 녹조생물은 독소를 생성하기도 한다.강찬수 기자

토양 오염의 경우 부피 단위인 L대신에 무게 단위인 ㎏을 사용하는데, ppm(㎎/㎏), ppb(㎍/㎏), ppt(ng/㎏) 등이 쓰인다.

ng(나노그램)은 1조분의 1㎏, 혹은 10억분의 1g이다.
다이옥신처럼 아주 미량의 독극물을 다룰 때에는 pg(피코그램)이란 단위를 쓰기도 한다. pg은 1000조분의 1㎏, 혹은 1조분의 1g이다.
폐광 지역에서는 주변 토양이 중금속으로 오염돼 정화작업이 벌어지기도 한다. 강찬수 기자

폐광 지역에서는 주변 토양이 중금속으로 오염돼 정화작업이 벌어지기도 한다. 강찬수 기자

대기오염을 나타내는 경우 ppm을 사용하기도 하고, 무게를 나타내기도 한다.

대기오염에서 ppm은 무게가 100만분의 1인지, 부피가 100만분의 1인지를 별도로 구분하기도 한다.
미세먼지처럼 다양한 물질이 섞여 있는 경우는 무게, 즉 ㎍/㎥으로 표시한다.

또 이산화황(SO2)처럼 단일 물질을 말할 때에는 ppm, ppb, ppt 등으로 표시한다.
지난 25일 오전 여의도 지역 건물들이 미세먼지와 짙은 안개로 뿌옇게 보이고 있다. [연합뉴스]

지난 25일 오전 여의도 지역 건물들이 미세먼지와 짙은 안개로 뿌옇게 보이고 있다. [연합뉴스]

대기오염물질의 경우 ppm 값을 무게 단위로 전환할 때는 다음과 같은 환산식을 이용한다.

        ㎎/㎥ = ppm값 × 분자량 ÷ 24.45
         ppm  = ㎎/㎥  × 24.45  ÷ 분자량 
이 같은 환산식은 25℃ 1기압일 때 적용되는 것이고, 0℃ 1기압일 때에는 환산식의 24.45 대신에 22.4를 넣어야 한다.
 
서로 다른 여의도 면적 수치가 사용되기도
환경 분야에서는 면적 단위도 많이 사용된다.

1㏊(헥타르)는 가로 100m × 세로 100m, 즉 1만㎡의 면적이다.
또 ㎢(제곱킬로미터)는 100만㎡에 해당한다.
서울 여의도 면적 중에서도 주황색 선은 행정구역 면적을, 초록색선은 윤중로 안쪽의 면적을 나타낸다. 과거 면적을 비교하는 기준으로 두 가지의 여의도 면적이 함께 사용되면서 혼란이 벌어지기도 했다. [중앙포토]

서울 여의도 면적 중에서도 주황색 선은 행정구역 면적을, 초록색선은 윤중로 안쪽의 면적을 나타낸다. 과거 면적을 비교하는 기준으로 두 가지의 여의도 면적이 함께 사용되면서 혼란이 벌어지기도 했다. [중앙포토]

면적을 비교할 때에는 흔히 ‘서울 여의도 면적의 ○○배’ 등의 표현도 자주 사용한다.

과거 일부에서는 서울 마포대교와 원효대교 북단의 한강바닥까지를 포함한 여의도동 행정구역 전체 면적인 8.4㎢를 기준으로 삼기도 했지만, 국토해양부는 2012년 4월 ‘여의도 면적’ 기준을 2.9㎢로 통일했다.
여기서 2.9㎢의 면적은 여의도 윤중로 제방 안쪽 구역만을 말한다.
이와 함께, 면적을 비교할 때 많이 사용되는 ‘축구장 면적’은 2002년 국제축구연맹(FIFA)가 정한 ‘국제경기가 가능한 규격’으로 7140㎡(길이 105m, 너비 68m)을 보통 사용한다.
 
이밖에 미세먼지 등의 지름을 따질 때에는 ㎛(마이크로미터, 1㎛는 1000분의 1㎜)라는 길이 단위도 사용된다.
사람의 머리카락 굵기는 보통 50~70㎛으로 알려져 있다.
미세먼지(PM-10)라고 하면 지름이 10㎛ 이하인 것을, 초미세먼지(PM-2.5)는 지름이 2.5㎛ 이하인 것을 말한다.
25일 부산 전역이 미세먼지 '나쁨' 수준인 가운데 부산 용두산공원 부산타워 주변이 뿌옇다. [연합뉴스]

25일 부산 전역이 미세먼지 '나쁨' 수준인 가운데 부산 용두산공원 부산타워 주변이 뿌옇다. [연합뉴스]

그보다 더 작은 입자는 nm(나노미터, 1nm는 100만분의 1㎜) 단위를 사용한다.

드물게는 혈액 속의 중금속 등 오염물질 농도를 나타낼 때에는 ㎍/dL처럼 dL(데시리터)라는 부피 단위도 사용된다.
이는 10분의 1L, 즉 100mL를 의미한다.
 
강물의 유량, 댐 방류량 등을 말할 때는 CMS 단위를 쓰기도 한다. 바로 ㎥/sec다. 1초에 ㎥의 물이 흘러가느냐는 뜻이다.
지난 8월 27일 강원 춘천시에 있는 소양강댐이 수문을 열고 방류를 하고 있다. 댐방류량을 나타내는 단위로는 CMS가 사용되기도 한다. 초당 몇톤의 물을 방류하느냐를 나타낸다. [연합뉴스]

지난 8월 27일 강원 춘천시에 있는 소양강댐이 수문을 열고 방류를 하고 있다. 댐방류량을 나타내는 단위로는 CMS가 사용되기도 한다. 초당 몇톤의 물을 방류하느냐를 나타낸다. [연합뉴스]

전기 분야에서는 W(와트)와 ㎾(킬로와트), ㎿(메가와트) 등을 사용한다.

당연히 ㎾는 1000W를, ㎿는 100만W를 말한다. 여기에 시간 개념을 넣어 전력량으로 바꾼 것이 kWh, ㎿h가 된다.
 
 
단위에 사용되는 접두어와 그 의미
미터법의 내용을 보여주는 그림, 1800년. 차례로 1 부피(액체), 2 질량, 3 길이, 4 넓이, 5 화폐가치, 6 부피(고체).

미터법의 내용을 보여주는 그림, 1800년. 차례로 1 부피(액체), 2 질량, 3 길이, 4 넓이, 5 화폐가치, 6 부피(고체).

 요타(yotta-)          Y       10의 24제곱
 제타(zetta-)          Z        10의 21제곱
 엑사(exa-)           E       10의 18제곰
 페타(peta-)          P       10의 15제곱
 테라(tera-)           T      10의 12제곱    
 기가(giga-)          G       10의 9제곱     
 메가(mega-)         M       10의 6제곱
 킬로(kilo-)           k        10의 3제곱
 헥토(hecto-)         h        10의 2제곱
 데카(deka-)         da       10의 1제곱
---------------------------------------- -
 데시(deci-)          d        10의 마이너스1제곱
 센티(centi-)         c        10의 마이너스2제곱
 밀리(milli-)          m        10의 마이너스3제곱
 마이크로(micro-)   μ        10의 마이너스6제곱
 나노(nano-)         n        10의 마이아너스9제곱
 피코(pico-)          p         10의 마이너스12제곱
 펨토(femto-)        f         10의 마이너스15제곱
 아토(atto-)          a         10의 마이너스18제곱
 젭토(zepto-)        z         10의 마이너스21제곱
 욕토(yocto-)        y        10의 마이너스24제곱

 
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