02. 측정 표준과 정보
A. 측정과 측정 표준
1. 과학 탐구에서의 측정과 어림
① 측정: 물체의 질량, 길이, 부피 등의 양을 재는 활동 → 측정 결과는 수치와 측정 단위로 나타낸다.
• 적절한 측정 단위와 측정 도구를 사용해야 한다.
어림: 측정 도구 없이 어떠한 양을 추정하는 활동
• 예) 액체의 부피를 측정할 때 부피를 어림한 뒤 적절한 용량의 측정 도구를 선택한다.
2. 측정 표준
정확하고 일관성 있는 측정을 위해 만든 과학적 기준으로, 표준화된 측정 단위, 측정 방법, 측정 도구, 표준물질 등이 있다.
※ 길이의 측정 표준 변화
• 1983년 빛이 진공에서 1/299,792,458초 동안 진행한 거리를 1m라고 새롭게 정의했다.
이처럼 과학 기술의 발전으로 측정 표준은 점점 정밀해졌다.
| 시대 | 정의내요 | 특징 |
| 1791년 | 지구 적도의세 북극까지의 거리의 1000만 분의 1 | ‘지구’라는 자연물을 기준으로 함. |
| 1889년 | 국제 미터 원기 (백금-이리듐 합금 막대)의 길이 |
물리적 ‘물전’을 기준으로 삼아 오차 발생 가능성 있음. |
| 1960년 | 크립톤-86(86Kr) 원자가 방출하는 빛의 파자의 1,650,763.73배 |
‘원자’의 빛을 이용해 정밀도 향상 |
| 1983년 | 빛의 속도를 기준으로 한 거리 | 현재까지 사용되는 가장 정밀한 기준 |
3. 측정 표준의 활용
일상생활, 과학 기술, 산업 등 다양한 분야에서 유용하게 활용된다.
① 단위에 대한 측정 표준이 활용되는 예
| 활용 분야 | 내용 |
| 기온 안내 | 기온을 °C 단위로 측정하여 기온과 폭염주의보 발령 지역을 안내한다. |
| 속도 단속 | 제한 속도를 km/h 단위로 안내하고 과속 차량을 단속한다. |
| 미세 먼지 | 미세 먼지 농도를 μg/m³ 단위로 측정하여 행동 요령을 안내한다. |
| 영양 성분 | 식품에 들어 있는 영양 성분을 표시 기준 단위(g, mg, mL 등)에 따라 표시한다. |
| 소음 규제 | 소리의 세기를 dB 단위로 측정하여 공사장의 소음 등을 규제한다. |
| 혈당 관리 | 혈당량을 mg/dL 단위로 측정하여 혈당을 관리한다. |
② 다양한 측정 표준이 활용되는 예
| 실내 공기 질 측정 항목 | 충간 소음 차단 성능 검사 방법 | 미세 먼지 인증 표준 물질 |
| 측정하는 화학 물질의 종류와 허용 농도 등을 측정 표준으로 정한다. | 소음을 발생시키는 방법, 측정 기기의 종류, 소리를 측정하는 위치 등 자세한 측정 방법을 측정 표준으로 정한다. | 미세 먼지 속 유해 성분을 측정할 때 특정 성분의 함량이 표기된 인증 표준 물질을 활용하여 측정 기기가 정확한지 확인한다. |
③ 측정 표준의 유용성과 필요성
B. 신호와 정보
1. 자연의 신호와 정보
① 신호
- 자연에서 일어나는 다양한 변화가 전달되는 것으로, 빛, 소리, 지진파와 같은 파동부터 힘, 온도, 압력 등 여러 가지 형태가 있다.
② 정보: 자연의 신호를 측정하고 분석하여 유용한 형태로 만든 것
| 신호 | 정보 |
| 지진파 | 지진파를 측정하고 분석하여 지진이 발생한 위치, 지구 내부 구조와 변화 등을 알 수 있다. |
| 체온 | 체온을 측정하고 분석하여 건강 상태를 확인할 수 있다. |
| 우주의 빛 | 우주에서 온 빛을 측정하고 분석하여 우주의 생성 과정을 알 수 있다. |
2. 센서
- 사람은 눈이나 코와 같은 감각 기관으로 자연의 신호를 감지하여 정보를 얻으므로 센서는 감각 기관과 같은 역할을 한다.
① 센서 : 다양한 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 장치
② 센서의 종류 : 빛을 감지하는 광센서, 온도 변화를 감지하는 온도 센서, 연기를 감지하는 화학 센서, 누르는 힘을 감지하는
압력 센서, 물체의 운동 변화를 감지하는 가속도 센서 등
3. 아날로그 신호와 디지털 신호
① 아날로그 신호 : 연속적으로 변하는 신호로, 빛, 소리, 지진파, 온도 등 자연에서 발생하는 대부분의 신호이다.
② 디지털 신호 : 불연속적인 값으로 나타나는 신호이다. 0과 1의 이진수로 표시되는 신호로, 컴퓨터, 스마트폰 등 디지털 기기에서
처리하는 신호이다.
③ 자연의 신호를 디지털 기기로 처리하려면 센서에서 변환된 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정을 거쳐야 한다.
④ 디지털 신호의 특징: 신호를 저장하거나 재생, 전송하는 데 편리하다.
4. 디지털 정보와 현대 문명
① 정보를 디지털로 변환하는 기술을 활용하여 디지털 정보를 얻을 수 있다.
② 디지털 정보는 저장과 분석이 쉬워 컴퓨터와 같은 다양한 디지털 기기에서 이용되며, 전송하기 쉽기 때문에 정보 통신에
활용된다.
③ 디지털 정보는 일상생활, 산업, 과학 등 다양한 분야에서 유용하게 활용된다.