경도

1 經度

longitude

지구 위의 위치를 나타내는 좌표축 중에서 세로로 된 것이다. 한 지점의 경도는 그 지점을 지나는 자오선과 런던의 그리니치 천문대를 지나는 본초 자오선이 이루는 각도이다.

태양의 궤도(적도)를 기준으로 삼고 고도만을 봐도 대략 측정이 가능한 위도와는 달리 지구가 하루에 한번씩 돌기 때문에 측정이 곤란하고 마땅한 기준도 없다. 땅은 그래도 거리를 재면 되는데 바다는 이것도 불가능. 때문에 이를 측정하는 방법에 상까지 걸렸었다. 1572년 스페인의 펠리페 2세가 처음으로 상금을 걸었고 이후 펠리페 3세는 8천 두카토와 종신 연금을 걸었다. 스페인 이외에도 대항해시대와 1700년경까지 유럽을 호령하던 군주들은 경도 문제에 골몰했는데, 이는 경도 문제가 학자들의 놀음이 아니라 경도를 지배하는 자가 바다를 지배한다고 해도 지나치지 않을 만큼 중요한 문제였기 때문이다. 콜럼부스와 마젤란의 시대는 물론이고 17세기 후반 오스트레일리아가 발견될 당시에도 바다에서의 경도 측정은 매우 부정확했기 때문에 해도 작성은커녕 한번 찾아간 적이 있는 섬을 다시 찾아가는 일도 쉽지 않은 일이었다. 해안선과 섬을 따라 항해할 수 있는 지중해도 아니고 태평양과 대서양에서는 하물며... 대표적으로 1568년 멘다냐가 솔로몬 제도를 발견한 후(땅 위에는 과일과 곡식이 넘치고 땅 밑에는 황금이 넘치는 보물섬이라며 솔로몬 제도로 이름붙였다) 네 차례에 걸쳐 멘다냐를 포함한 스페인 선단이 그곳을 찾아갔지만 한번도 처음 발견했던 장소를 찾아가지 못했다. 그도 그럴 것이 멘다냐는 솔로몬의 섬이 (톨레도 기준으로) 경도 212도에서 220도 사이에 있다고 주장했는데, 이는 런던에서 암스테르담 까지의 거리 수준이다. 이후 17세기에 나온 지도는 판본에 따라 180도에 그린 지도도 230도에 그린 지도도 있을 지경.

결국 태평양 건너 유럽인의 발길이 닿지 않은 땅이면 누구든지 먼저 깃발을 꽂고 세례를 내리면 그 나라의 땅으로 인정받던 시대에, 정확한 해도의 작성과 거리의 계산에 필수적이었던 경도의 계산은 곧 바다를 지배하기 위한 기반과학이었던 셈이다. 덕분에 경도에 관한 정보는 국가기밀이었고 서로 교류가 없어서 정확한 경도의 계산이 늦어지는 결과를 낳기도 했다.

천체를 활용할 경우 지구의 자전때문에 동시에 측정한 천체들의 시차를 활용해야 한다. 달과 다른 천체의 식이 한 지점에서 발생시 다른 지점에서의 시차를 측정한다거나(에드먼드 핼리) 목성의 위성들을 시계로 활용하는(갈릴레오 갈릴레이) 등의 방법들이 제안되었으나 배가 가만히 있나... 간단한 매커니즘의 시계 또한 배의 움직임을 버티지 못해서 사용불가. 지구자기장을 활용하는 것(이것도 헬리)까지 제안되었으나 주변환경에 의한 오차가 너무 커서 기각. 지표의 한 곳을 기준으로 시간대별 달과 어느 별의 고도, 둘 사이의 각도를 알아놓은 다음 현지에서 측정한 각도에 시차를 보정(여기에 고도가 사용)해 기준점에서의 해당 각도, 즉 시간을 알아내는 방법이 항해용으로 가장 적합해 한동안 사용되었다. 이를 위하여 사용된 게 육분의이고 기준점이 그리니치. 그러나 이 방법은 날씨가 맑지 못하거나 하면 못쓰고 계산이 복잡하다는 등 문제가 있었고, 독학으로 공부한 근성의 시계공 존 해리슨[1]에 의해 항해용으로 사용가능한 정밀 태엽시계[2]가 발명된 후에야 만족스러운 측정이 가능했다고 한다.


최초의 경도 계산 기준점은 그리스 시대부터 세상의 서쪽 끝이라 여겨지던 카나리아 제도의 이에로 섬이었다. 360도를 기준으로 한 것도 이때부터다. 육분의 시절부터 전해내려온 전통으로 인해 현재 체계에서도 기준(본초 자오선)은 영국, 그리니치 천문대가 있던 자리다. [3] 이는 그리니치 천문대에서 세계최초로 실용 가능한 수준의 항해용 경도계산표와 시보#s-1를 제공했고, 다른 나라 배들도 그걸 가져다 쓰다 보니 경도기준점으로 그리니치 천문대가 굳어지게 된 것. 다만 프랑스는 근성 있게 19세기까지도 파리 천문대를 기준으로 독자적인 경도체계를 사용했다.[4]

서울특별시의 경우 동경 127도선이 정확히 지나며 이 선이 지나는 서울시내 유명 시설물로는 서울대학교병원, 반포대교 남단이 있다.

2 硬度

hardness, 굳기.

쉽게 말해 딱딱한 정도인데, 엄밀히는 정의가 안된 성질. 고체에 힘이 가해졌을 때 영구적인 변형에 저항하는 정도라 뭉뚱그려 정의된다. 쉽게 얘기하면 긁혀서 자국이 남는 것에 저항하는 정도. (높을수록 긁혔을 때 흠집이 잘 나지 않는다). 내마모성과도 연관이 되지만, 다른성질이다.

글자는 비슷하지만, 강도(strength)와는 다르다[5]. 강도의 경우 물체에 걸린 단위면적당 하중에 대해 영구변형 혹은 파괴되지 않는 힘의 한계를 의미하고 그 단위 자체가 압력의 단위와 동일하게 명확하게 정의되는 데 비해 경도는 얼마나 딱딱한 가를 나타내는 의미이지만 명확한 단위 기준 같은 게 존재하지 않고 그 때문에 경도의 측정 방법은 아래에서와 같이 제각각인 경우가 많다. 다만 강도 중 압축강도와 경도는 대체로 상당히 밀접하게 연관되어 있다.

쉽게 설명하자면, 강도가 높다면 단단하면서도 힘을 가하면 부러지지 않고 휘어지나, 경도만 높다면 단단하긴 하지만 일정 힘을 가하면 그대로 부러져 버린다. 예를 들면, 콘크리트는 단단하지만 힘을 가하면 그대로 부서져버리지만, 철근은 단단하기도 하고 힘을 가해도 휘어지지 끊어지기는 힘들다. 그래서 탄생한게 철근 콘크리트이다. 이처럼 경도와 강도는 다른 의미이나, 정확한 기준이 없어 굉장히 애매하지만 둘은 밀접한 관련이 있는 것은 사실이다.

자연 물질 중에서 최상급의 경도를 가지는 것은 다이아몬드. 일찍이 모스 경도계에서 최상급인 10으로 자리매김하고 있다. 다만 강도는 최상급이 아니다. 강도의 정의에는 여러가지가 있으나, 대표적인 강도 기준의 하나인 항복강도(yield strength)[6]와 인장강도(tensile strength)[7]는 고강도 강과 비슷한 수준이다 (다이아몬드 : 1600 MPa와 2800 MPa, 마르에이징 강 : 2617 MPa와 2693 MPa) 재료별 항복강도 / 인장강도 참고.[8] 다만 인장강도가 강도의 일부일 뿐이며, 콘크리트처럼 인장강도는 꽝이지만 압축강도는 대단히 높은 물질도 있다는 점은 고려해야 한다. 그 밖에 경도와는 직접 연관은 없지만 파괴에 버티는 정도[9]인 인성(toughness)이 낮아서 비교적 잘 깨진다. 다이아몬드가 비교적 잘 깨지는 이유는 분자구조상의 결함 등으로 인한 인장/전단강도의 저하와 지나친 강성으로 인해 충격인성이 떨어지기 때문에 그런 것이다[10].

힘을 가했을 때 물질의 반응은 제각각이기 때문에, 경도 측정에는 여러 방식이 있다. 주로 쓰이는 방식은 다음의 3가지 방식이다.

  • 긁어서 측정
긁었을 때 얼마나 잘 버티는가를 측정하는 방식이다. 딱딱한 물체는 부드러운 물체로 긁어도 자국이 안난다는 점을 이용한 것이다. 광물학에서 쓰이는 모스 경도계가 이 방식을 쓰는 대표적인 측정법이다. 구체적인 수치를 제시하는 것은 아니지만 어느 물질이 더욱 경도가 강한지, 긁히는지 여부를 손쉽게 결정할 수 있어서 진위여부가 중요한 보석/장신구류의 파괴검사에 사용된다. 다이아몬드의 진위를 따지기 위해 보라존 탐침으로 찌르는 것이 대표적이다.
  • 눌렀을 때 파이는 정도를 측정
측정 대상에 뾰족한 것을 대고 눌렀을 때 파이는 정도를 측정하는 방식이다. 공학이나 야금학에서 많이 사용되는데, 이들 분야에서는 압력에 대해 버티는 정도에 관심이 많기 때문이다. 록크웰 경도계, 비커스 경도계, 쇼어 경도계, 브리넬 경도계, 누프 경도계 등이 이 방식으로 경도를 측정한다. 이들 경도계를 사용하면 경도를 비교적 손쉽게 인장강도로 전환해서 계산할 수 있다.

록크웰 경도계. 원뿔 모양 다이아몬드나 강철 구로 정해진 힘만큼 누른다음, 남은 자국의 깊이를 잰다.
출처: 위키피디어

브리넬 경도계. 강철이나 탄화텅스텐 구로 정해진 힘만큼 누른다음, 남은 자국의 지름을 잰다.
  • 물체를 떨어뜨려 튀어오르는 정도를 측정
고정된 높이에서 측정대상에 떨어뜨린 해머가 튀어 오르는 높이를 측정하는 방식[11]. 리브 경도계가 이 방식으로 측정한다.

3 京都

뜻은 한 나라의 서울,수도. 국도(國都), 도성(都城), 경성(京城)과 함께 동아시아의 수 많은 왕조 서울의 또 다른 이름이었으며 조선의 한양 역시 경도라고 쓰기도 했다.(영조시절 한양 지리지인 '경도잡기'등). 하지만 현대사회에 와선 주로 일본의 옛 수도인 교토를 가리킨다. 한자 종주국인 중국어 웹에서도 京都라 하면 대부분 일본의 도시인 교토를 가리킬 정도.

4 경찰과 도둑의 줄임말(...)

항목 참고
  1. ↑ 그가 나무로 만든 몇몇 시계는 나무시계 주제에 현재도 동작중일 정도로 완성도가 높다고 한다.
  2. ↑ 크로노미터. 누전 차단기 등에 쓰이는 바이메탈과 온갖 기계에 사용되는 롤러 베어링은 원래 이 시계의 제작을 위해 존 해리슨이 발명한 것들이다.
  3. ↑ 그리니치 천문대는 런던의 광공해를 피해 다른 지역으로 이전했다. 천문대가 이전했다고 경도의 기준선까지 바꿀 수는 없는 노릇이라, 여전히 구 천문대 터가 기준선이다.
  4. ↑ 결국 1884년 워싱턴 국제 경도회의에서 국제경도체제에 합의했다.
  5. ↑ 사실 재료공학 관련 교육을 제대로 받지 않은 일반인들은 강도/강성/경도/탄성/소성/인성/전성/연성 등의 재료 물성에 대한 개념들을 잘 구분하지 못한다. 대표적인게 강도와 강성을 헷갈리는 경우.
  6. ↑ 재료이 소성변형(탄성 변형의 반대로, 원상복구되지 않는 변형) 되기 직전까지의 버티는 강도
  7. ↑ 재료를 잡아 당겨 완전히 끊어질 때까지 걸리는 힘
  8. ↑ 여기서 나온 것 중 인장강도가 가장 높은 물질은 그래핀. 탄소 나노튜브가 그 뒤를 잇고 있다. 동생들 나빠요
  9. ↑ 정확히는 부피당 견뎌낼 수 있는 외부 압력에 따른 변형 에너지(J/m^3)로 정의된다.
  10. ↑ 동일 강도의 재료라도 강성이 10배인 재료는 내충격성이 1/10에 불과하다.
  11. ↑ 해머가 낙하할 때 해머와 시료에 전혀 영구변형이 없으면 해머의 위치에너지가 변형에는 소모되지 않게 되고, 시험재료가 내는 소리에너지와 열에너지, 해머에 대한 공기저항에 의한 손실만 있게 되어 위치 에너지가 거의 그대로 보존되기 때문에 해머가 떨어뜨릴 때의 높이와 거의 같은 높이만큼 튀어오른다