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단위를 알면 수학·과학이 더욱 쉬워진다!
미터 군과 함께 떠나는 알차고 재미있는 단위 이야기

〈비커 군〉 시리즈로 독자에게 과학 공부의 즐거움을 선사했던 우에타니 부부가 이번에는 ‘단위 친구들’과 함께 찾아왔다. 《미터 군과 판타스틱 단위 친구들》에서는 길이, 시간, 질량 등 다양한 측정 영역의 단위들이 사랑스러운 캐릭터로 변신해 한껏 자신을 소개한다. 만화로 쉽고 재미있게 단위 세계를 풀어내며, 수학·과학은 물론 일상생활에서도 두루 쓰이는 단위의 탄생 배경부터 정의하는 방법, 다른 단위와의 비교까지 알차게 배울 수 있다. 수학·과학 공부의 기초를 다지고 싶은 청소년부터 미처 몰랐던 생활 속에서의 과학 이야기에 관심이 많은 사람들, 재미난 과학책을 찾는 사람들까지 과학이 필요하고 좋아하는 사람들이라면 누구나 흥미롭게 읽을 수 있는 ‘단위과학책’이다.

이 책에는 ‘SI7(에스아이세븐)’이라는 7인조가 등장한다. 국제단위계(SI)에서 정한 일곱 가지 기본단위, 미터(길이)·초(시간)·킬로그램(질량)·암페어(전류)·켈빈(온도)·칸델라(광도)·몰(물질량)이 그들이다. 기본단위 외에도 뉴턴, 와트처럼 기본단위에서 유도된 유도단위와 리터, 톤과 같이 국제단위계에는 속하지 않지만 함께 쓰이는 특수단위 등 여러 단위 친구도 등장한다.

기본단위 7인조는 각자 담당하는 영역의 단위 친구들을 친절하게 소개한다. 미터 군은 ‘길이’에서 함께 활동하는 킬로미터 씨, 마이크로미터 아저씨와 키를 재어보며 자연스럽게 각 길이 단위의 정의를 알려준다. 킬로그램 군은 돈·근·관처럼 예로부터 쓰인 질량 단위는 물론 우리에게는 낯선 온스 군과 파운드 씨도 소개한다. 또한 일본계량표준종합센터 연구원의 칼럼을 통해 우리가 알지 못했던 측정 분야의 이모저모를 살펴볼 수 있다. 교과서 속 공식에 등장하는 단위들이 친근하게 느껴지면서 수학·과학 공부에 새로운 활력소를 얻게 될 것이다.

미터(길이)·초(시간)·킬로그램(질량)·암페어(전류)·켈빈(온도)·칸델라(광도)·몰(물질량)…
우리가 쓰는 단위에는 어떤 놀라운 비밀이 숨어 있을까?

이 책의 주인공 미터 군은 처음 지구의 길이를 토대로 만들어졌다. 북극에서 적도까지 거리의 1000만 분의 1을 1미터로 정한 것이다. 삼각측량이라는 방법으로 프랑스 ?케르크부터 스페인 바르셀로나까지 거리를 재서 1미터를 산출해냈다. 그렇게 미터원기라는 1미터의 표준이 되는 자를 만들었지만, 오랜 시간이 지나면 변형될 수 있다는 가능성이 제기되면서 연구자들은 이후 변하지 않는 ‘빛의 속도’를 미터에 적용하였다. 1미터는 현재 ‘빛이 진공 중에서 299,792,458분의 1초 동안 이동한 거리’로 정의되고 있다. 이렇듯 미터뿐 아니라 이 책에 등장하는 단위들은 수많은 과학자의 노력이 만들어낸 결실이다.
2019년 5월 20일, 세계 측정의 날을 기점으로 킬로그램·암페어·켈빈·몰 단위가 재정의되었다. 이 책에서는 측정표준의 국제 전문가인 박연규 한국표준과학연구원 물리표준본부장의 감수를 통해 재정의된 부분을 모두 반영했다. 불안정하거나 애매한 측정 방식을 버리고 기초 물리상수로 새롭게 정의된 네 단위를 통해 단위 측정에 수많은 수학적·과학적 지식이 동원된다는 사실을 알 수 있다. 따라서 단위가 어떻게 만들어졌는지, 어떠한 과정을 거쳐 정의가 바뀌어왔는지, 또한 실제에서 어떻게 쓰이는지를 공부한다는 것은 수학·과학의 기초 지식을 다지는 일이다.
단위는 수학·화학·물리학·천문학 등 여러 분야에서 쓰이고 있지만, 제대로 알지 못하면 ‘암호’처럼 어렵게만 느껴질 뿐이다. 단위 친구들이 들려주는 이야기를 듣다 보면 단위에 대한 흥미를 돋우고, 나아가 지루했던 수학과 과학이 마치 암호를 푼 듯 머릿속에 술술 들어올 것이다. 자 이제, 기본단위 7인조와 단위 세계로 모험을 떠나보자.

박연규(한국표준과학연구원 물리표준본부장)
우리 사회의 산소 같은 역할을 하는 측정과 단위. 다양한 단위의 역사와 현재, 미래까지 소개하는 이 책을 통해 측정과 단위에 대한 이해를 높이고 나아가 수학·과학 공부에 많은 도움이 되기를 기원합니다.

1장 / 미터 군이 알려주는 단위 이야기
단위는 왜 생겼을까?
미터 군, 단위가 뭐야?
국제단위계 친구들 소개
꼭 알아야 할 단위의 규칙

2장 / 길이란 무엇일까?
미터 군의 탄생
미터의 정의
미터 군 프로필
재미있는 만화: 미터 군의 특기
길이와 관련된 다른 단위들
길이 단위의 비교
재미있는 만화: 도면
넓이의 단위
부피의 단위
칼럼: 단위의 ‘성지순례’를 떠나요!

3장 / 시간이란 무엇일까?
초 아저씨의 비밀
육십진법 이야기
역법 이야기
초 이야기
초 아저씨 프로필
재미있는 만화: 초 아저씨의 특기
시계의 역사
재미있는 만화: 천둥
시간과 관련된 다른 단위들
속도와 가속도 이야기
칼럼: 노벨상과 단위 이야기

4장 / 질량이란 무엇일까?
킬로그램 이야기
킬로그램의 탄생
킬로그램 군 프로필
재미있는 만화: 킬로그램 군의 특기
질량과 관련된 다른 단위들
질량 단위의 비교
밀도 이야기
재미있는 만화: 퀴즈
힘의 단위
압력의 단위
일과 일률
칼럼: 단위 진화로부터 우리가 배울 점

5장 / 온도란 무엇일까?
온도 이야기
온도의 역사
켈빈 군, 드디어 탄생
켈빈 군 프로필
재미있는 만화: 커피
칼럼: 모험소설의 소재가 된 단위

6장 / 전류란 무엇일까?
전류 이야기
암페어 군과 친구들
암페어 군 프로필
전기와 자기
전자기학 발전에 공헌한 위인들
재미있는 만화: 동물원
칼럼: 단위에 얽힌 여러 가지 비밀들

7장 / 광도란 무엇일까?
광도 이야기
평면각과 입체각
칸델라 군의 정의
칸델라 군 프로필
재미있는 만화: 정전

8장 / 물질량이란 무엇일까?
물질량 이야기
몰의 정의
몰 양 프로필
재미있는 만화: 몰 양의 특기

부록 / 단위들, 연구소를 방문하다
연구소 견학
한눈에 보는 단위 환산표
이 책에 등장하는 캐릭터
참고문헌

여러분도 잘 알겠지만, 단위는 미터나 킬로그램과 같은 것을 말합니다. “아, 그 단위? 일상에서 흔히 쓰고 있잖아. 잘 알고 있지!” 이렇게 말하는 분도 있을 것입니다. 그런데 여러분, ‘단위에 관한 규칙’에 따라 정해진 ‘국제단위계(SI)’에 일곱 가지 기본단위가 있다는 건 알고 있나요?
그 일곱 가지란 미터(길이), 킬로그램(질량), 초(시간), 칸델라(광도), 몰(물질량), 암페어(전류), 켈빈(열역학 온도)입니다. 이 책에는 이러한 기본단위에 제가 이름 붙인 ‘SI7(에스아이세븐)’이라는 캐릭터들이 등장합니다(책에 나오는 단위를 모두 캐릭터로 만들었죠).
- ‘들어가며’ 중에서

단위는 다양한 양을 측정할 때 기준이 됩니다. 언제 어디서나 누구든 보편적으로 쓸 수 있어야 하죠. 그 당시 측정 방법 중에서 가장 정밀한 측정법이어야만 합니다. 그래서 단위를 결정할 때는 그 시대의 최첨단 지식과 기술이 적용됩니다. 또한 기존에 쓰였던 단위를 버리고 사람들이 새로운 단위를 사용하도록 만들려면 널리 알리는 일이 매우 중요합니다.
- ‘칼럼: 단위의 ‘성지순례’를 떠나요!’ 중에서

단위 연구에 필요한 분야의 창설에 공헌하여 수여된 노벨상도 많습니다. 예를 들어 빌헬름 뢴트겐(1901년, X선 발견), 로런츠·제이만(1902년, 자기장이 복사 현상에 미치는 영향 연구, ‘제이만 효과’), 아인슈타인(1921년, 이론물리학에 대한 공헌, 특히 광전효과의 법칙 발견), 닐스 보어(1922년, 원자구조 및 복사에 관한 연구) 등입니다.
향후 노벨상이 기대되는 단위 연구도 매우 많습니다. 그중에서 초를 새로 정의하는 데 기준이 될 가능성이 큰 ‘광격자 시계’는 노벨상에 가장 근접해 있다는 평가를 받고 있습니다. 여러분도 이 분야를 관심 있게 지켜보세요.
- ‘칼럼: 노벨상과 단위 이야기’ 중에서