미국 단위계

United States customary units

1 개요

17~18세기에 미국에서 생겨 지금도 미터법 다음으로 가장 널리 쓰이는 도량형.

잉글랜드 단위계에서 유래한 단위계이기 때문에 영국에서 사용되는 야드파운드법과는 많은 부속단위를 공유하고 있지만 야드파운드법과는 엄연히 다른 단위계이며, 차이점도 한두가지가 아니다. 영어판 위키백과에 차이점이 잘 정리되어 있다.

원본도 그렇듯이 10의 3n승 간격의 접두사로 서구인들 한정으로[1] 간편하고 직관적으로 알 수 있는 SI 도량계와는 달리 작고 큰 단위간 차이가 지멋대로이며, 공학을 공부하겠다고 미국으로 떠난 학생들에게 상당히 짜증나는 경험을 선사한다.

미식축구장과 야구장 규격은 지금도 이 미국 단위계를 기반으로 하고 있다. 예를 들자면 야구장에서 마운드에서 홈플레이트까지의 거리가 18.39m (미국 단위계로는 깔끔하게 60피트 6인치) 라는 상당히 어중간한 수치인 것도 다 이 단위계 기준으로 규정이 짜여져서 그런 것.

미국에서는 옛 영국식 단위라고 "English Measuring System"(영국식 단위) 라고 한다. 지금와서 영국도 SI로 갈아탔다는걸 생각하면 아이러니하다.

2 이모저모

국제 단위통일의 크나 큰 걸림돌.

미터법과 미국 단위계 간의 착오로 인해 1억 2천만 달러를 날려 버리는 일이 발생한 적이 있다.
김리 글라이더로 알려진 에어 캐나다 143편도 단위계 문제로 일어난 사고이다. 운항 도중 연료 부족으로 김리 공군기지에 불시착했는데 연료를 미터법 대신 파운드법으로 계산해서 한참 적은 양만 급유한 채 이륙했기 때문이다.

단위 표준화라는 관점에선 미터법으로 통일해야 효율적이지만, 미국이 듣보잡 약소국이라면 모를까 국제 사회에 가장 큰 영향력을 가진 초강대국이라서 도저히 미국 단위계를 무시할 수 없는 상태이다. 이 도량형의 종주국인 미국에서도 미터법으로 갈아타려고 하지만 현실적인 문제로 인해 그 성과가 지지부진한 관계로 울며 겨자먹기로 이 도량형을 쓸 수밖에 없다. 더불어 공학도들 또한 신나게 파운드와 킬로그램, 미터와 피트를 변환해야 한다. 공학계산기가 있잖아

SI 단위계와 미국 단위계의 차이를 이용한 각종 애드립의 희생양이 되기도 한다.[2]

미국과 캐나다의 국경지대에서도 이와 관련된 문제가 자주 벌어지는데, 대표적인 예로 미국 쪽에서 달려오던 차량이 캐나다 쪽 표지판을 잘못 보고 과속을 해서 사고를 일으키는 경우가 종종 발생한다. 미국 쪽은 마일로 된 표지판을 쓰는데 캐나다 쪽은 킬로미터로 된 표지판을 쓰다 보니 그 커진 숫자에 이끌린 착각으로 무심코 과속을 하게 되는 것. 반대로 다른 나라 사람이 이런 사정을 모르고 미국에서 운전대를 잡으면 마일을 킬로미터로 착각해서 너무 느리게 가는 경우도 있었다. 때문에 요즘 나오는 미국의 자동차들은 속도계에 마일과 킬로미터를 병용하고 있다. 한국 국가기술표준원의 법정계량단위 홍보 자료에서도 비법정계량단위로 인한 피해 사례 중 하나로 이게 언급된다. (보기)

엔지니어 쪽에서는 당장 사용하는 공구와 나사 규격이 다른 것부터 골치 아프다. 인치 규격을 쓰는 곳은 미국 정도지만 그 미국이 공학분야에서 워낙 짱먹고 있으니 이쪽에서 생산된 기계장치들은 죄다 인치 나사를 쓰는 경우가 많다. 특히 항공업계에서 이 문제가 심각하다. 국내에서는 인치 규격 나사를 거의 생산하지 않다보니 수입해야 하는데, 이런저런 이유로 부품 수입에만 1달 이상 소비되기도 한다. 게다가 배송료 등이 붙다보니 비싼건 덤.

미국쪽 무기를 쓰는 군 입장에서도 이 문제는 심각한데, 그나마 지상장비들은 국산화한지 오래되어 군도 대부분 미터 규격이 자리 잡았으나, 항공쪽과 미사일쪽은 여전히 인치규격이 대세다. 심지어 일선 부대에서 미국 전투기를 미국 교범을 보고 정비를 해야 하다보니 쓰는 공구는 물론이고 자 같은 도구도 인치규격이 나와있는 것을 써야 할 지경. 심지어 국내에서 생산된 장비나 미사일류도 인치 나사를 쓰는 경우가 있다. 군 입장에서는 관련 정비를 위해 미터 규격 공구를 새로 또 잔뜩 사들이는 것도 돈 아깝고, 이런저런 이유로 이미 인치 나사류를 많이 사 놓은 상태라 다시 미터 규격 나사로 바꾸는 것도 부담스럽다고 한다. [3]

미국에서는 그렇게 돈을 많이 들여 미터법 도입을 시도했지만, 정작 미터법 도입 위원회의 사람들에게 1피트가 몇미터냐 물으면 대답을 못한다는 말이 있을 정도로 사실상 미국에서는 미터법은 듣보잡이다.

3 단위 목록

형제인 야드파운드법이 그렇듯 한 물리량에 여러 단위를 쓴다. 다만 이쪽은 더더욱 헬게이트다(...).

3.1 길이

길이는 두 종류가 존재한다. 하나는 영연방에서 정한 국제 기준이고, 하나는 US survey 기준이다. 국제 기준은 1피트를 0.3048m로 정했고, US survey 기준은 1피트를 1200/3937m[4]로 정했다. 양자는 1마일당 약 3mm 정도의 차이밖에 나지 않기 때문에 실생활에서는 거의 구분하지 않으나, 미국의 24개 주는 US survey를 기준으로 하였고 8개 주는 국제 기준을 따르고 나머지 주는 명시적 규정이 없는 등 매우 개판중구난방이다.

3.1.1 국제 기준

  • 포인트 (point, p) : 352.777 778 µm
  • 파이카 (pica, P̸) : 12 포인트, 4.233 333 mm
  • 인치 (inch, in) : 6 파이카, 25.4 mm
  • 피트 (foot, ft) : 12 인치, 0.304 8 m
  • 야드 (yard, yd) : 3 피트, 0.914 4 m
  • 마일 (mile, mi) : 5,280 피트 혹은 1,760 야드, 1.609 344 km

3.1.2 US survey 기준

  • 링크 (link, li) : 33/50 피트, 0.201 2 m
  • 피트 (foot, ft) : 1,200/3,937 m = 0.304 800 61 m
  • 로드 (rod, rd) : 25 링크 혹은 16.5 피트, 5.029 21 m
  • 체인 (chain, ch) : 4 로드 혹은 66피트, 20.116 84 m
  • 퍼롱 (furlong, fur) : 10 체인, 201.168 4 m
  • 마일 (mile, mi) : 8 퍼롱, 1.609 347 km
  • 리그 (league, lea) : 3 마일, 4.828 042 km

3.1.3 국제 해양

케이블의 길이가 야드파운드법과 다르다.

  • 패덤 (fathom, ftm) : 2 야드, 1.828 8 m
  • 케이블 (cable, cb) : 120 패덤, 219.456 m
  • 해리 (nautical mile, NM) 8.439케이블 혹은 1.151마일, 1.852 km

3.2 넓이

일반적으로 에이커가 사용된다.

  • 평방 피트 (square foot, sq ft) : 144 평방 인치, 0.092 903 41 m2
  • 평방 체인 (square chain, sq ch) : 4,356 평방 피트 혹은 16 평방 로드, 404.687 3 m2
  • 에이커 (acre) : 43,560 평방 피트 혹은 10 평방 체인, 4,046.873 m2
  • 섹션 (section) : 640 에이커 혹은 1평방 마일, 2.589 998 km2
  • 타운십 (township) : 36 섹션 혹은 4 평방 리그, 93.239 93 km2

3.3 부피

길이의 세제곱이 부피이기 때문에 길이의 단위로 부피를 나타내면 간단할 듯 하지만, 괜히 야드파운드법의 후계자가 아니듯이 부피를 나타내는 세 가지 체계가 존재한다.

하나는 말 그대로 길이의 세제곱으로 표현하는 부피와 흔히 온스를 기준으로 하는 액체의 부피를 나타내는 액량 부피, 마른 물체의 부피를 나타내는 건량 부피가 있다. 야드파운드법에서는 부피의 단위가 하나임에 비해 더욱 복잡해졌다. 다만 액량과 건량 중에는 보통 액량이 쓰인다. 또한 온스의 크기가 야드파운드법과 다르기 때문에 더더욱 복잡해진다. 단위의 이름은 비슷하지만 각각의 크기는 매우 상이하다. 예를 들어 갤런은 야드 파운드법에서 160온스지만 미국 단위계에서는 128온스이다.

3.3.1 일반 부피

  • 입방 인치(cu in) : 16.387 064 mL
  • 입방 피트 (cu ft) : 1728 입방 인치, 28.316 85 L
  • 입방 야드(cu yd) : 27 입방 피트, 764.554 857 984 L
  • 에이커-피트(acre ft) : 43,560 입방 피트, 1.233 482 ML

3.3.2 액량 부피

  • 미님 (minim, min) : 61.611 519 921 875 μL
  • 액상 드램 (fluid dram, fl dr) : 60 미님, 3.696 691 195 312 5 mL
  • 티스푼 (teaspoon, tsp) : 80 미님, 4.928 921 593 75 mL
  • 테이블스푼 (tablespoon, Tbsp) : 3 티스푼 혹은 4 플루이드 드램, 14.786 764 781 25 mL
  • 액상 온스 (fluid ounce, fl oz) : 2 테이블스푼, 29.573 529 562 5 mL[5]
  • 샷 (shot, jig) : 3 테이블스푼, 44.360 294 343 75 mL
  • 질 (gill, gi) : 4 액상 온스, 118.294 118 25 mL
  • 컵 (cup, cp) : 2 질 혹은 8 액상 온스, 236.588 236 5 mL
  • 파인트 (pint, pt) : 2 컵, 473.176 473 mL
  • 쿼트 (quart, qt) : 2 파인트, 0.946 352 946 L
  • 갤런 (gallon, gal) : 4 쿼트, 3.785 411 784 L
  • 배럴 (barrel, bbl) : 31.5 갤런, 119.240 471 139 6 L
  • 오일 배럴 (bbl) : 42 갤런, 158.987 294 928 L
  • 호그스헤드 (hogshead) : 63 갤런, 238.480 942 392 L

3.3.3 건량 부피

보통은 곡물의 부피를 나타내는 데 쓰인다. 건량이 자주 쓰이지 않는 이유는 곡물의 양을 잴 때 우선 무게를 잰 다음 그것을 다시 부피로 표현하기 때문이다. 예를 들어 보리 48 파운드를 1부셸로 간주한다. 따라서 건량 부피가 그 자체로 사용되는 일은 별로 없다.

  • 파인트 (pint, pt) : 0.550 610 5 L
  • 쿼트 (quart, qt) : 2 파인트, 1.101 221 L
  • 갤런 (gallon) : 4 쿼트, 4.404 884 L
  • 펙 (peck, pk) : 2 갤런, 8.809 768 L
  • 부셸 (bushel, bu) : 4 펙, 35.239.07 L
  • 배럴 (barrel, bbl) : 9056 입방 인치, 115.627 1 L

3.4 질량

역시 잉글랜드 단위계의 후계자 아니랄까봐 두 가지 방식이 존재한다. 일상에서 사용되는 방식인 아부아르뒤푸아(Avoirdupois, 옛 불어에서 온 말로 영어발음은 애버디포이즈 정도)방식과 귀금속의 무게를 재는 데 사용되는 트로이(Troy)방식이다.

3.4.1 아부아르뒤푸아 방식

  • 그레인 (grain, gr) : 1/7,000 파운드, 64.798 91 mg
  • 드램 (dram, dr) : 27과 11/32 그레인, 1.771 845 195 312 5 g
  • 온스 (ounce, oz) : 16 드램, 28.349 523 125 g
  • 파운드 (pound, lb) : 16 온스, 453.592 37 g
  • 헌드레드웨이트 (hundredweight, cwt) : 100 파운드, 45.359 237 kg
  • 롱 헌트레드웨이트 : 112 파운드, 50.892 345 44 kg
  • 톤 (ton) : 20 헌트레드웨이트, 907.184 74 kg 우리가 아는 톤이랑 이름만 같다.
  • 롱 톤 (long ton) : 20 롱 헌드레드웨이트, 1,016.046 908 8 kg

3.4.2 트로이 방식

  • 그레인 (grain, gr) : 1/5760 트로이 파운드, 64.798 91 mg. 아부아르뒤푸아 그레인과 같다.
  • 페니웨이트 (pennyweight, dwt) : 24 그레인, 1.555 173 84 g
  • 트로이 온스 (troy ounce, oz t) : 20 페니웨이트, 31.103 476 8 g
  • 트로이 파운드 (troy pound, lb t) : 12 온스, 373.241 721 6 g

3.5 기타 파생 단위

3.5.1 에너지 (열량)

미국에서 공학 관련 공부를 하게 되면 볼 수 밖에 없고, 다른 에너지 단위들이랑 병용되는 예가 많으므로 상당히 골치가 아프다.

  • 브리티시 써멀 유닛 (British Thermal Unit, BTU) : 1 파운드의 물의 온도를 화씨 1도만큼 올리는데 필요한 열의 단위로, 칼로리에 대응하는 단위라고 볼 수 있다. 칼로리와 같이 물을 가열하기 시작하는 온도에 따라 열량값이 달라지지만, 대체로 1055 J 정도[6]로 보면 된다. 위에도 적혀있지만 미국에서 석유, 화학, 토목 등의 어쨌든 열량이 들어가는 공학 분야에서 종사할 경우 지겹도록 볼 수 있는 단위이다.

4 관련항목

  1. ↑ 한자문화권에서는 10의 4n제곱 형태가 더 간편하다.
  2. ↑ 실제로는 399미터가 아닌 399피트(약 120미터).
  3. ↑ 그리고 사실 항공기나 미사일류는 무게 제약이 심해서 최소한의 나사 숫자만으로 힘을 버티다보니 나사에 걸리는 부담이 큰 편인데, 미터 규격에는 간혹 KS규격도 만족 못하는 중국제 '막나사' 같은 게 섞여 있는 경우가 많다고 한다. 그렇다고 군용을 위해 일부러 처음 나사 제작 공정부터 다 일일히 나사 하나하나 까지 군이나 항공기/미사일 제작 업체가 품질관리 감독하면 그 비용도 만만치 않고... KS규격을 지정한 의미(본래 이런 규격은 어느 공장에서 생산해도 똑같은 제품이 나오도록 해서 관리비와 단가를 낮추기 위해 지정하는 것이다)도 없어지고...
  4. ↑ 0.3048006096012192m (...)
  5. ↑ 콜라나 맥주 병, 캔 등에 자주 사용하는 용량인 355ml가 12액상온스에서 왔다.
  6. ↑ 4BTU ≒ 1kcal(4.2kJ)