프랑스에 소재한 국제도량형국(BIPM)을 방문하여...

 

 

   2015. 6. 29(월)

  측정분야에 종사하는 사람이라면 누구나 한 번쯤 국제도량형국(BIPM)을 궁금해 할 수 있다~!

측정의 기본단위인 SI-Units을 과학적으로 정의하고 각 국에 보급을 함으로써 국가 간 측정결과가

상호 일치하도록 하는 역할을 하는 곳이다.

 

 1902년 고종황제 시절 궁내부에 평식원을 두어 도량형규칙을 제정하고 관리하기 시작하였다.

 평식원에서 사용하던 질량원기(1 kg, No. 39)도 이 곳 BIPM에서 전달 받은 것으로

 일제 강점기와 6.25동란 시 상처를 입기도 했었던 우여 곡절이 있었고,

BIPM의 국제질량원기에 5년에 한 번씩 비교를 하고 있고 그 값에 변화를 보여

한국표준과학연구원(KRISS)이 1993년 새로운 국가질량원기(No. 72)를 도입하였다.

 

 

  프랑스 파리에 소재하고 24개 국이 미터 협약을 체결하고부터 미터법을 사용하게되면서

 우리나라도 척관법에서 계량법(1961년 가입 후 1964년부터 시행)을 적용하기 시작하였다.

 

 

   보여지는 자료는 최근 제기되고 있는 사항으로 kg 질량원기의 신 정의를 주장하게한 내용이다.

 1889년에 시작하여

1946년, 1991년 그리고 2014년에 각 국에서 보내온 질량원기(1 kg)의 값을 측정해 주었으나

측정의 결과가 일치성을 찾을 수 없을 만큼 벌어지고 있는 현상을 발견하고

보다 안정적인 측정결과를 재현하여 보급해 줄 수 있는 방법을 고안하면서 새로운 정의를 주장하게 된 동기가 되었다.

 

 

  위 표의 수식에서 보듯이 1 kg의 값은 빛의 속도를 거리와 시간에서 유추할 수 있고

여기에서 Plank 상수를 구해내는 방법을 구사하고 있다.

  현재 Watt ballance 방법과 초순수 단결정의 Sillicon 구를 이용하는 2가지 방향이 검토되고 있고

이 중에 신뢰가 가는 방법을 선정하여 예정대로라면 2018년부터 새로운 질량값의 재 정의를 통해

각 국에 보급을 하게될 것이다.

 

 

   2011년 도에 이에 대한 해결 방안을 세우기 시작하여 한 창 결과 도출에 몰두하고 있었다.

 

 

  또한 질량원기를 비교 평가하는 방법과 이송하는 과정에서의 영향을 최소화 하기 위한 연구로

핼륨 개스나 질소 개스 등을 봉입하는 상태와 대기중의 차이를 조건 별로 기록하여

관리를하기 위한 최적의 조건을 찾기위해 연구를 지속하고 있다. 

 

 

  이 형체가 Watt ballance를 구성하는 Frame 이고 중요 핵심은 분리되어 있는 상태지만

이 지지물의 역할은 외부 진동과 중력을 배제하기 위해 바닥에서 격리되어 있고

형체의 변형을 없애는 역학적 설계가 기술의 핵심이다.

 

 

  Watt ballance는 Weighing mode와 Moving mode로 구분하여

각 각에서 전류와 전압값을 제어하게되는데...

 

 

  전압은 이미 오래 전(1962년) Josephson effect 를 채택하여 비교적 안정적인 결과를 유지하고 있고 Micro-wave 영역까지 비교할 수 있는 체계가 구축되어 있다.

 

 

  녹색 보드에 H자 형 유리봉입은 초창기에 활용했었던 형체로 수은과 황산아말감용액이 내장된

화학적 표준전지를 항온조에 내장시켜서 약 1.018 V 의 전압이 발생되는 원리를 이용하였으나

현재는 왼 쪽의 검은 형체인 전기식표준전지가 개발되어 용이하게 활용을 하고 있다.

 

 

  왼 쪽 도표에 각 국 표준기관들이 비교숙련도시험에 참가하여 제시한 값들을 보면

일부 국가들은 기준으로부터 많이 이탈되어 있음을 볼 수 있다.

 좌측으로부터 13번 째가 우리나라(KRISS)의 결과로 비교적 양호한 결과임을 알 수 있다. 

 

 

   역할은 중요하지만 예산집행에 한계가 있어서 건물은 다소 낡아보이는 상태이고...

 

  이 밖에도 시간, 길이, 온도, 광도 등의 기준을 정의하고 결정하여 보급해 주는 역할을

하고 있으며 이에 대한 제원은 각 회원국으로 부터 회비를 갹출받아 운영하고 있다.

 

 내 평생을 걸고 30여 년간 이 분야에 일을 해 온 나 로서는 이 번 BIPM방문이

오랜 숙원을 이룬 샘이 되었다~!