미터에서 광년까지, 칼로리에서 캐럿까지,
단위를 통해 본 과학과 문화, 문명과 일상!
★★★한국공학한림원 ‘공학과의 새로운 만남’ 도서
보잉 767 비행기가 불시착하고 나사의 화성궤도선이 불타버린 것은 다름 아닌 단위를 잘못 살폈기 때문이었다. 1미터의 정의가 지금과 달랐다면 우사인 볼트는 ‘세계에서 가장 빠른 사나이’가 되지 못했을 수도 있다. 오랜 세월 불변의 기준을 추구해온 인류의 발자취, 단위를 두고 패권을 잡으려는 국가와 집단들이 각축해온 역사에서부터 현대인의 일상을 둘러싼 허다한 단위들의 내력과 그 의미에 대한 과학적 설명, 다이어트 성공 가능성을 높이는 단위 활용법까지, 한 권으로 읽는 단위의 모든 것! 세계에 대한 인간 지식의 결정체이며 문명을 이룬 도구이자 더 분명한 소통을 위한 엄밀하고 보편적인 언어인 단위, 그 멋진 창을 통해 들여다본 인간의 세상살이가 흥미진진하게 펼쳐진다.
이게 실은 전부 단위 때문이었다
대학 재학 시절, 저자는 난생처음 0점이라는 기막힌 점수를 받는다. 전자기학 중간고사에서였다. 아무리 봐도 시험 준비가 0점을 맞을 정도는 아니었고, 분명히 답을 맞게 써 낸 것도 있는 것 같아 이의를 제기하자 노 교수는 이렇게 일갈했다. “단위를 표기하지 않았잖아. 10과 10V가 어떻게 같은 것이냐?” 단위를 우습게 보았다가 호되게 당한, 썩 즐겁지 않은 기억이었다.
이런 개인적인 일이야 지나고 나면 웃으며 회상할 수도 있겠지만, 단위를 소홀히 했다가는 커다란 사고가 일어나기도 한다. 1983...
이게 실은 전부 단위 때문이었다
대학 재학 시절, 저자는 난생처음 0점이라는 기막힌 점수를 받는다. 전자기학 중간고사에서였다. 아무리 봐도 시험 준비가 0점을 맞을 정도는 아니었고, 분명히 답을 맞게 써 낸 것도 있는 것 같아 이의를 제기하자 노 교수는 이렇게 일갈했다. “단위를 표기하지 않았잖아. 10과 10V가 어떻게 같은 것이냐?” 단위를 우습게 보았다가 호되게 당한, 썩 즐겁지 않은 기억이었다.
이런 개인적인 일이야 지나고 나면 웃으며 회상할 수도 있겠지만, 단위를 소홀히 했다가는 커다란 사고가 일어나기도 한다. 1983년 7월 23일, 61명의 승객을 싣고 캐나다 몬트리올을 떠나 에드먼턴으로 향하던 에어캐나다 항공사의 최신형 여객기 보잉 767은 연료 부족으로 김리 공항에 불시착한다. 다행스러운 것은 기장의 뛰어난 조종 덕택에 10명만 가벼운 부상을 입었다는 것이다. 거듭 연료량을 점검했는데, 어떻게 비행 도중에 연료가 바닥날 수 있었을까?
조사 결과 놀라운 사실이 드러났다. 항공 산업은 미국의 지배력이 압도적이어서 미터법이 아닌 (미국에서 주로 통용되는) 야드파운드법 단위계를 사용해왔다. 하지만 보잉 767 기종은 개발비 절감과 새로운 시장 개척을 위해 일본, 이탈리아 등 미터법을 사용하는 나라들과 공동으로 개발, 미터법을 기반으로 제작한 기종이었다. 당연히 연료량도 미터법 단위인 킬로그램 단위로 파악했어야 하지만, 야드파운드법에 익숙한 기장은 연료점검봉에 찍힌 수치를 파운드 단위를 쓸 때처럼 환산했고, 그 결과 실제보다 두 배가 넘는 연료가 들어 있었던 것으로 잘못 생각했다. 예를 들어 1리터의 연료가 주입되었다면 중량으로는 0.8킬로그램의 연료가 들어간 것인데, 기장은 파운드로 무게를 계산할 때처럼 1.77을 곱했고(1킬로그램\u003d1.77파운드), 1.77킬로그램의 연료가 주입된 것으로 착각해버린 것이다.
1999년 9월, 나사의 화성기후궤도선이 화성 궤도에 진입하던 중 불타버린 것도 탐사선 개발업체인 록히드 마틴사와 나사의 정보 교환 과정에서 양쪽이 사용한 단위가 달랐던 것이 원인이었다. 엉뚱한 값이 두 조직의 관제소 사이에 오갔고, 그 결과는 치명적이었다. 무려 1억 2,500만 달러의 예산을 투입한 사업이 ‘고작’ 단위 착오 때문에 수포로 돌아버린 것이다.
단위 때문에 문제가 생긴 사례는 이 밖에도 많다. 특히 항공 산업 분야의 예가 대표적인데, 1976년에 취항한 세계 최초의 초음속 여객기 콩코드 여객기가 높은 유지비용 탓에 상업적으로 전혀 성공하지 못하고 막을 내린 것이나, 보잉 787 드림라이너가 어이없게도 부품 결합 나사가 확보되지 못해 애초보다 3년이나 인도 일정이 늦어진 것은, 개발과 제작에 참여한 국가와 기업들이 서로 다른 단위계를 사용한 것이 화근이었다.
단위 위에서 이루어지는 일상
이처럼 단위는 문제가 불거져야 비로소 주목을 받지만, 실은 우리의 삶을 둘러싸고 있는 존재이며 우리의 삶을 떠받치고 있는 기둥임을 이 책은 많은 흥미로운 예들을 통해 보여준다. 아침에 깨어나서 밤에 잠들기까지 사람들이 가장 많이 하는 행동은 바로 무언가를 ‘재는’ 일이다. 스마트폰의 충전 상태를 점검하고, 버스의 주행 속도, 가속도, 목적지까지 남은 거리와 시간을 파악한다. 방 안의 밝기, 미세먼지의 농도, 옷의 빛깔과 촉감 등을 파악한다. 지금도 우리는 활자의 크기, 주변의 온도와 습도, 들려오는 소리의 크기를 감지하고 있다. 의식하지 못하더라도, 인간의 일상은 이러한 측정 행위들의 연속이라고 할 수 있다. 그러한 측정의 대상이 되는 물리량에 대한 지식의 결정체가 바로 단위이며, 오늘날 인간이 세계를 과학적으로 얼마나 세밀하게 이해하고 있는지는 단위들에 대한 정의에서 고스란히 드러난다. 또한 오늘날 인간의 각종 활동들은 대체로 단위라는 기반 위에서 이루어진다. 예를 들어 상거래에서는 거래 당사자끼리 교환 대상의 가치를 가늠할 수 있도록 해주는 도량형이 필수적이다. 다양한 형태의 사고파는 행위로 이루어지는 사회에서 도량형은 가장 기본적인 도구, 소프트웨어인 셈이다.
소통의 도구
단위 없이 소통할 수 있을까? 저자의 뼈아픈 경험에서 볼 수 있듯, 객관성과 확실성의 상징처럼 여겨지는 숫자조차 단위가 없으면 무의미해지고 만다. 숫자에 의미를 부여해주는 것이 바로 단위이다. 단위가 함께할 때 비로소 숫자를 통한 객관적 소통이 가능해지는 것이다. 그런데 이러한 소통의 도구인 단위가 사람들마다 다르다면 소통에 애를 먹게 되는 만큼, 단위를 통일하려는 시도가 계속되었다. 진시황의 가혹한 도량형 통일이 그러했고, 프랑스대혁명 당시 혁명정부가 미터법을 도입한 것도 이와 같은 통일 노력의 소산이었다. 변하게 마련인 인공물보다는 불변의 것을 기준으로 삼고자 ‘자연표준’을 찾아내려는 노력도 이어졌다. 일례로 1미터는 ‘자연물’인 지구 자오선의 4천만분의 1로 정의되어 미터원기가 만들어졌고, 이후 ‘자연물’인 빛의 파장으로, 다시 빛이 일정 시간 동안 진행한 거리로 정의된다. 지금은 미터법을 발전시켜 만든 ‘국제단위계’가 전 세계 거의 모든 나라에서 표준 단위계로 사용하고 있는데, 국제단위계의 7가지 기본단위 중 6가지가 자연표준을 따라 정의되었으며, 유일하게 인공표준(킬로그램원기)에 따라 규정된 질량도 곧 자연표준으로 대체될 예정이다. 구약성서의 바벨탑 이야기에 견주어, 국제적으로 단일한 단위계를 구축하려는 ‘국제단위계’는 첨단과학을 손에 쥔 현대인이 ‘다시 짓는 바벨탑’이라고 할 만하다.
세상을 보는 멋진 창
이 책은 모두가 사용하는 공통의 기준이 어떤 식으로 삶에 녹아들어 있는지 살펴봄으로써 우리가 부지불식간에 어떤 식으로 의사소통을 하는지, 인간이 자연을 어떤 식으로 바라보고 이용하는지를 보여준다. 단위는 사람들이 모여서 살아가는 데 필수적인 도구였던 만큼 역사가 길다. 뿐만 아니라 각각의 문화권마다 다양한 단위가 만들어지고 사용되어왔다. 어떤 단위는 생명력이 길지만, 그렇지 못한 단위도 많다. 사람들에게 사랑받은 단위가 있었던 반면, 그렇지 못했던 단위도 물론 있었다. 사용이 금지되었지만 끈질기게 살아남은 단위가 있는가 하면, 공권력이 아무리 사용을 강요해도 사람들이 외면한 단위가 있었다. 또한 어느 시대, 어느 사회에서나 필요한 도구라는 특성 때문에 단위에는 그 사회의 다양한 측면이 투영된다. 이 책은 단위라는 창을 통해서 바라본 사회에 관한 이야기이다. 미터, 제곱미터, 킬로그램, 연, 일, 시, 분, 초, 인치, 킬로와트, 캐럿, 브릭스, 포인트, 평... 이 무수한 단위들은 무엇을 뜻하며, 어떻게 우리에게 오게 되었을지 궁금한 청소년은 물론, 일상을 구성하는 수많은 단위들, 그리고 그 단위들로 구성된 세계에 관해 호기심을 품은 독자들에게 이 책을 권한다. 이 책을 읽을 독자는 분명 제품 라벨에 적힌 내용을 더 유심히 살피게 될 것이고, 일상을 이전과 달리 보게 될 것이다.

‘인치’나 ‘평’처럼 미터법에 따르지 않는 단위는 공식적으로 퇴출됐지만 언론보도에서는 여전히 아파트 시세가 ‘3.3제곱미터당 얼마’라는 식으로 표기하고 있다. 평을 안 쓰는 이유는 ‘평’이라는 말이 싫어서가 아니라 3.3이라는 애매한 숫자가 나오는 조건 자체를 없애기 위해서였다. ‘에베레스트산의 높이가 8,850km’라고 쓰는 기사도 많이 봤다. 다들 단위에 대해 무신경하기 때문이다. 아직도 단위에 숨어 있는 심오한 뜻을 잘 모르는 이가 있다면 꼭 이 책을 읽어보라고 권하고 싶다.

_이영준(기계비평가)

과학은 아름다움이다. 그중에서도 측정은 얼마나 아름다운 과학의 징표인가! 《단위로 읽는 세상》은 과학의 일상을 자연스럽게 경험하는 또 다른 행복을 맛보게 한다. 단위가 갖는 물리량에 대한 설명에서부터 인간의 삶의 모습에 대한 성찰까지, 쉽고 재미있는 엮어나가는 의미 있는 책이다.
_정성헌(전국과학교사모임 회장, 경북 감천중학교 수석교사, 이학박사)

단위는 인간이 자연을 바라볼 때 객관적 의미를 부여하는 도구이고, 인간이 자연을 바라보는 창문과 같다. 몸무게를 의미하는 숫자 뒤에 kg이, 서울에서 부산까지의 거리를 나타내는 숫자에 km가, 매일 아침 일기 예보에 표시되는 오늘의 기온에 ℃가 함께함으로써 비로소 인간이 자연의 특정한 측면을 객관적으로 이해할 수 있게 되는 것이다. 어떤 의미에선 대상을 객관화하는 수단인 숫자와, 숫자에 의미를 부여하는 단위가 만나서 자연을 객관화해주는 마법을 부리는 셈이다. 결국 우리는 단위라는 창을 통해서만 자연을 바라보고 이해할 수 있으며, 타인과의 소통에서 최소한의 객관성을 얻는다. _28쪽

항공기, 그것도 최초로 개발되는 초음속 여객기의 설계에 두 가지 단위계가 함께 쓰였으니 개발 과정이 순탄할 리가 없었고, 당연히 유지 보수도 쉽지 않았다. 영국에서 개발한 부분은 영국의 제국 단위계를, 프랑스에서 개발한 부분은 미터법을 이용해서 설계되었으니 일이 매끄럽게 진행될 리가 만무하다. 비행기를 유지 보수하는 데는 전용 장비와 공구가 많이 사용되는데, 항상 두 가지 모두를 준비해두고 이를 혼동하지 않고 사용하는 것은 생각처럼 단순하지 않다. 결국 콩코드는 비싼 가격, 부족한 좌석, 높은 운용비용 때문에 상업적으로 전혀 성공하지 못했다. 이때의 경험 때문인지 유럽에서 개발되는 항공기들은 이제 미터법만을 이용해서 만들어진다. 대표적으로 유럽 여러 나라의 기업이 참여하는 에어버스사의 항공기들이 그렇다. _115쪽

시간은 다르다. 하루, 1년과 같은 일정한 길이의 시간을 나누는 기준을 정하는 것은 훔친 보물을 적절하게 나누어 갖는 문제를 푸는 것과 비슷하다. 1시간이라는 시간의 양을 어느 정도의 길이로 정해야 하루나 한 달, 1년이라는 기간을 편하게 셀 수 있느냐가 중요한 것이 아니라, 하루와 한 달 혹은 1년을 어떻게 나누어놓아야 쓰기 편한가를 푸는 문제인 것이다. 한 달을 정하면 1년이 정해지는 것이 아니라, 1년을 몇 달로 나누고 한 달을 며칠로 나누고 하루를 몇 시간으로 나눠야 ‘생활이 편리해지는가’ 하는 문제를 풀어야 한다. 지구의 자전에 기반을 둔 개념인 하루와, 공전을 기준으로 하는 1년은 천문학적인 기준이므로 인간이 정하는 것이 아니지만, 한 시간(hour)과 한 달(month)은 하루와 1년을 어떤 식으로 ‘자를’ 것인지의 문제인 것이다. 결국 달력이나 시간(hour)을 둘러싼 접근은 나누기 문제를 둘러싸고 일어난 일이었다고 볼 수 있다. 여기저기 흩어진 것들을 한 곳으로 모으는 일보다는 있는 것을 적절하게 나누기가 훨씬 어려운 법이고, 시간이 바로 그랬다. _126쪽

24와 60이라는 숫자는 일상적으로 사용하기 편한 100 이하의 수 중에서 약수가 가장 많다. 1과 자신을 제외하면 24의 약수는 2, 3, 4, 6, 8, 12이고, 60의 약수는 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30으로 각각 6개, 10개에 이른다. 30의 약수도 24와 마찬가지로 6개이긴 하지만, 하루를 30시간으로 정의하면 낮과 밤이 15시간이 되는데, 15는 24의 절반인 12에 비해 약수의 개수가 적어 사용이 불편하다. 시간은 나누기라는 관점에서 바라본다면, 나눌 수 있는 방법이 다양할수록 편할 수밖에 없다. 그런 점에서 하루를 24와 60을 이용해서 나누는 것은 지극히 효과적인 방법인 셈이다. _127쪽

1캐럿이 0.2g의 다른 이름일 뿐이라면, 다이아몬드의 무게 단위로 그램을 써도 그다지 불편하거나 문제될 것이 없어야 한다. 그런데도 사람들이 캐럿을 고집하고, 캐럿이란 단위가 살아남은 이유는 어디에 있을까? 다이아몬드에만 사용되는 별도의 단위를 씀으로써 보석은 다른 물건들과 차별화되는 재화라는 것을 부각시킬 수 있다는 것이 가장 큰 이유였을 것이다.
“1캐럿짜리 다이아몬드 반지를 선물 받았어”와 “0.2g짜리 다이아몬드 반지를 선물 받았어”가 같다고 느낄 사람이 있을까? ... 또한, 그램을 단위로 사용하면 시중에서 거래되는 대부분의 다이아몬드는 무게가 1g, 즉 5캐럿이 되지 않는다. 1이라는 상징성을 갖는 숫자와 함께할 수 있는 다이아몬드의 개체 수가 급격히 줄어드는 것이다. _155쪽

자신의 이름을 단위에 남긴 사람은 국제단위계에 포함되지 않는 단위들의 경우를 모두 합쳐도 수십 명에 불과하다. 일반적으로는 과학 분야에서 노벨상이 최고의 권위를 가진 상으로 여겨지지만, 노벨상 수상자는 100년이 넘는 세월에 걸쳐서 매년 물리, 화학, 의학 등의 분야에서 여러 명씩, 지금까지 수백 명이 배출되었다는 점을 감안하면 단위에 자신의 이름이 남는다는 것이 얼마나 영광스런 일인지 실감할 수 있다. ... 만약 단위의 이름에 한국인의 이름이 붙어 있다면 어떨지 상상해보는 것도 흥미로운 일이다. 우리나라의 라디오 방송에서 “오늘도 저희 KBS 1FM 방송을 애청해주셔서 감사합니다. 항상 주파수 93.1‘장영실’에 맞춰주세요”라는 말이 나오는 걸 듣거나, TV 일기예보 프로그램 진행자에게서 “오늘의 최고 기온은 19‘정약용’으로 야외 활동에 아주 적합한 날씨로 예상됩니다. 시청자 여러분도 즐거운 하루 보내시기 바랍니다”라는 멘트를 듣는다면 어떤 기분이 들까? _178-179쪽

프롤로그
0점의 추억 | 연료가 동나버린 비행기 | 불타버린 우주선 | 단위로 들여다본 세상
1. 단위 없이 소통할 수 있을까
당신은 지금도 뭔가를 재고 있다 | 숫자에 의미를 부여하려면 | 224.59 대 219.11 | 숫자로 알려주세요 | 거래의 기술
2. 단위의 조건
세 가지 조건 | 불변의 기준을 찾아서 | 작은 것이 아름답다 | 소리로 길이 재기 | 여의도의 100배 | 원 월드 트레이드 센터 높이의 비밀
3. 경쟁하는 단위
진시황에게 고마워해야 할까 | 힘만으로는 힘들다 | 올림픽 마케팅 | 미터법의 짧은 역사 | 거대한 외톨이, 미국 | 영국의 딜레마
4. 보이지도, 잡히지도 않는 시간
시간을 측정한다 | 나누기에서 더하기로 | 하루를 어떻게 나눌 것인가 | 삶의 속도
5. 나는 특별하다
익숙한 것은 바꾸기 힘들다 | 성공한 바벨탑 | 여인의 빛나는 단위 | 마이 웨이
6. 단위에 남은 이름
미스터 섭, 미스터 화 | 같은 듯 같지 않은 단위들 | 엄마 찾아 삼만 리 | 학생들 잘못이 아니다
7. 일상이 편리해지는 단위들
다이어트에도 단위를 | 맥주 한 잔 마셨을 뿐인데 | 감각을 숫자로 | 미세 먼지에 대처하는 우리의 자세 | 연비를 금액으로 환산하려면 | 눈과 렌즈 | 땅은 든든해야 | 보이지 않는 공포
8. 미국 나사는 왜 잘 망가질까
왜 없을까 | 손가락이 12개였다면 | 종이와 1미터 | 미국 나사와 한국 드라이버 | 에디슨의 유산 | 사물에도 단위가
에필로그
부록: 국제단위계에 대한 간략한 해설
기본 단위 | 유도 단위 | 접두어 | 올바른 단위 표기 방법
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