Parts-per 표기는 100, 1,000, 10,000, 1,000,000, 1,000,000,000 등과 같은 특정 부분에 대한 비율을 나타내는 데 사용되는 단위 표현 방식이다. 백분율(%), 퍼밀(‰), 만분율(‱), 백만분율(ppm), 십억분율(ppb) 등이 있으며, 화학, 물리, 공학 등 다양한 분야에서 활용된다. 그러나 parts-per 표기는 여러 가지 문제점과 비판을 받고 있으며, SI 단위와 호환되는 표현으로 대체될 수 있다.
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Parts-per 표기
개요
유형
양
사용 분야
희소한 양을 나타내는 데 사용됨
종류
백분율
10⁻²
천분율
10⁻³
ppm (백만분율)
10⁻⁶
ppb (10억분율)
10⁻⁹
ppt (1조분율)
10⁻¹²
ppq (1000조분율)
10⁻¹⁵
값 변환
1 ppm
0.0001% = 1/10⁶
1 ppb
0.0000001% = 1/10⁹
1 ppt
0.0000000001% = 1/10¹²
1 ppq
0.0000000000001% = 1/10¹⁵
표현
백분율
parts per hundred, %
천분율
parts per thousand, ‰
백만분율
parts per million, ppm
10억분율
parts per billion, ppb
1조분율
parts per trillion, ppt
1000조분율
parts per quadrillion, ppq
2. Parts-per 표현
= ⭨ of ↓
퍼센트 (%)
퍼밀 (‰)
만분율 (‱)
10만분율 (pcm)
백만분율 (ppm)
십억분율 (ppb)
%
1
0.1
0.01
0.001
0.0001
10-7
‰
10
1
0.1
0.01
0.001
10-6
‱
100
10
1
0.1
0.01
10-5
pcm
1,000
100
10
1
0.1
0.0001
ppm
10,000
1,000
100
10
1
0.001
ppb
107
106
105
10,000
1,000
1
Parts-per 표기는 모두 무차원량이다. 즉, 수학적 표현에서 사용된 단위는 항상 상쇄된다. 예를 들어, "미터당 2 나노미터"는 2 nm/m = 2 × 10−9 = 2 ppb 와 같이 계산되어 단위 없는 순수한 숫자 계수가 된다. 이러한 특성 때문에 parts-per 표기는 동일한 종류의 어떤 단위로도 표현될 수 있다. 예를 들어, 어떤 황동 합금의 열팽창 계수 α = 18.7 ppm/°C는 18.7 (μm/m)/°C 또는 18.7 (μin/in)/°C 로도 표현 가능하며, 상대적인 비율 값은 단위를 바꿔도 변하지 않는다. 마찬가지로, 유량을 125 ppm으로 나타낼 때, 이는 125 μL/L, 125 μgal/gal, 125 cm3/m3 등 다양한 단위 조합으로 표현될 수 있다.
핵자기 공명 분광법 (NMR)에서는 화학적 이동을 ppm으로 표시하는 것이 일반적이다. 이는 기준 주파수와 측정된 주파수의 차이를 백만 분의 일로 나타낸 값으로, 기기의 자기장 강도에 의존하지 않는 무차원량을 제공한다는 장점이 있다.
2. 1. 백분율 (%)
백분율은 'parts per hundred'라고도 하며, 100분의 1을 나타내는 단위이다. 일반적으로 %로 표시하며, 백분율이라고 부른다. 이는 전체를 100으로 보았을 때 1만큼의 비율을 의미하며, 값으로는 10-2에 해당한다. 일상생활에서 가장 흔하게 사용되는 parts-per 표기법 중 하나이다.
예를 들어, 물 5ml(숟가락 1개 분량)에 액체 한 방울(약 0.05ml)을 떨어뜨린 농도나, 하루(일) 24시간 중 약 14~15분 정도가 1%에 해당한다.
2. 2. 천분율 (‰)
'''천분율'''은 1000분의 1 (10−3)을 의미하며, 퍼밀(‰) 기호로 표시한다. 값은 10−3이다.
일반적으로 'ppt'라는 약어는 1조 분율(parts per trillion)을 의미하므로, 천분율을 'ppt'로 줄여 쓰는 것은 혼동을 일으킬 수 있어 피해야 한다. 하지만 해양학과 같은 특정 분야나 교육적인 목적으로는 'ppt'를 천분율의 의미로 사용하기도 한다.
천분율은 일상생활에서 비유하자면, 하루(24시간) 중 약 1분 30초(90초) 또는 50ml(숟가락 10개 분량)의 물에 희석된 액체 한 방울(약 0.05ml) 정도의 비율에 해당한다.
2. 3. 만분율 (‱, 베이시스 포인트)
'''만분율'''은 10,000분의 1 (10-4)을 나타내는 단위이다. 퍼미어리드(‱) 기호로 표시하기도 한다.
과학 분야에서는 거의 사용되지 않으며, 보통 백만분율(ppm)을 더 선호한다. 하지만 금융 분야에서는 '''베이시스 포인트'''(basis point, bp)라는 이름으로 널리 사용된다. 베이시스 포인트는 주로 금리의 변화나 차이를 나타낼 때 쓰인다. 예를 들어, 연간 이자율이 5.15%에서 5.35%로 변경되었다면, 이는 20 베이시스 포인트(bp)가 상승했다고 표현할 수 있다.[2] 이자율 변화를 나타낼 때 베이시스 포인트는 시간-1의 차원을 가진 양으로 볼 수 있다.[2]
만분율은 일상적인 비유로 표현하면 하루(24시간) 중 약 9초에 해당하거나, 0.5L의 물에 액체 한 방울(약 0.05ml)을 떨어뜨린 정도의 농도에 해당한다.
2. 4. 백만분율 (ppm)
= ⭨ of ↓
퍼센트 (%)
퍼밀 (‰)
만분율 (‱)
10만분율 (pcm)
백만분율 (ppm)
십억분율 (ppb)
%
1
0.1
0.01
0.001
0.0001
10-7
‰
10
1
0.1
0.01
0.001
10-6
‱
100
10
1
0.1
0.01
10-5
pcm
1,000
100
10
1
0.1
0.0001
ppm
10,000
1,000
100
10
1
0.001
ppb
107
106
105
10,000
1,000
1
ppm은 주로 화학 분야에서 희석된 용액의 농도를 나타내는 데 널리 사용된다. 예를 들어, 물 속에 용해된 미량의 광물이나 오염 물질의 상대적 양을 표현할 때 쓰인다. "1 ppm"은 시료 용액 1 g 당 백만 분의 1 그램의 물질이 존재한다는 의미의 질량 분율로 사용될 수 있다. 수용액의 경우, 물의 밀도를 약 1.00 g/mL로 가정하는 것이 일반적이므로, 물 1 kg은 물 1 L와 거의 같다고 볼 수 있다. 따라서 1 ppm은 대략 1 mg/L에 해당하며, 마찬가지로 1 ppb는 1 μg/L에 해당한다.
물리학이나 공학 분야에서도 ppm은 다양한 비례 현상의 값을 표현하는 데 사용된다. 예를 들어, 특정 금속 합금의 열팽창 계수가 "α = 1.2 ppm/°C"와 같이 표현될 수 있는데, 이는 온도가 섭씨 1도 상승할 때마다 길이가 1 m당 1.2um만큼 늘어남을 의미한다. 또한 측정값의 변화, 안정성, 불확실성 등을 나타내는 데에도 사용된다. 예를 들어, 광파 측량기를 사용하여 거리를 측정할 때의 정확도가 거리 1 km당 1mm 오차를 가질 경우, 이를 "정확도 = 1 ppm"으로 표현할 수 있다.[15]
ppm은 무차원량이므로, 수학적 표현식 내에서 단위는 항상 상쇄된다. 예를 들어 "미터당 2 nm"는 (2 nm / m = 2 나노 = 2 × 10−9 = 2 ppb) 와 같이 계산되어, 최종적으로는 단위가 없는 순수한 숫자 계수만 남게 된다.[1] ppm으로 표현된 값은 동일한 종류의 다른 단위로도 표현될 수 있다. 예를 들어, 어떤 황동 합금의 열팽창 계수 α = 18.7 ppm/°C는 18.7 (μm/m)/°C 또는 18.7 (μin/in)/°C로도 쓸 수 있다. 마찬가지로, 유량을 125 ppm으로 나타낼 때, 이는 125 μL/L, 125 μgal/gal, 125 cm3/m3 등 다양한 단위 조합으로 표현될 수 있다.
핵자기 공명 분광법 (NMR)에서는 화학적 이동을 ppm 단위로 나타내는 것이 일반적이다. 이는 기준 주파수와 측정된 주파수 간의 차이를 백만 분의 일로 표현한 값이다. 기준 주파수는 기기의 자기장 세기와 측정하는 원소에 따라 달라지며 보통 MHz 단위로 표현된다. 일반적인 화학적 이동 값은 기준 주파수로부터 수백 Hz 정도의 작은 차이를 보이므로, 이를 ppm (Hz/MHz) 단위로 나타내면 편리하다. 이 표기법은 기기의 자기장 세기에 의존하지 않는 무차원량을 제공한다는 장점이 있다.
개념적으로 1 ppm은 시간으로 환산하면 1년 중 약 32초에 해당하며, 거리로는 1km 이동 시 1mm의 오차에 해당한다. 광업 분야에서는 톤당 그램 (g/t)과 같은 의미로 사용되기도 한다.
2. 5. 십억분율 (ppb)
'''ppb'''는 'parts per billion'의 약자로, 1,000,000,000 (10억)분의 1을 나타내는 단위이다. 이는 10−9에 해당하며, 백만분율(ppm)의 1/1000에 해당하는 매우 작은 비율이다. 주로 극미량의 농도나 비율을 나타낼 때 사용된다.
화학 분야에서는 희석된 용액, 특히 수용액 속 오염 물질 등의 농도를 나타내는 데 자주 쓰인다. 물의 밀도를 약 1 g/mL로 가정하면, 1 ppb는 물 1L당 해당 물질이 1마이크로그램(μg) 포함된 농도(1 μg/L)와 거의 같다.[1]
물리학이나 공학 분야에서도 민감도, 변화율, 안정성, 불확도 등 다양한 비례 값을 표현하는 데 ppb 단위를 사용한다. 예를 들어, 다음과 같은 경우에 사용될 수 있다.[1]
ppb는 매우 작은 비율을 나타내므로, 시간으로 비유하면 1세기(100년) 중 약 3초에 해당한다. 또는 일반적인 드럼통 250개 분량(약 50kl)의 물에 액체 한 방울(약 0.05ml)을 떨어뜨렸을 때의 농도와 비슷하다.
다른 parts-per 표기법과 마찬가지로 ppb는 무차원량이다. 즉, 단위를 가지지 않는 순수한 비율 값이다. 수학적 표현에서는 단위가 서로 상쇄된다. 예를 들어, "미터당 1 나노미터"(1 nm/m)는 1 nm/m = 1 나노 = 1 × 10−9 = 1 ppb 와 같이 계산된다.[16]
2. 6. 조분율 (ppt)
'''조분율''' ('''ppt''', parts per trillion)은 1조(1,000,000,000,000 또는 1012) 분의 1을 나타내는 비율 단위이다. 이는 10-12의 값을 가진다.
조분율은 매우 작은 비율을 나타낼 때 사용된다. 예를 들어, 시간으로 환산하면 백만 년 중 약 30초[3] 또는 100 밀레니엄 중 3초에 해당한다. 부피로 비교하면, 올림픽 규격 수영장 20개 분량(약 50 메가리터)의 물에 액체 한 방울을 떨어뜨렸을 때의 농도와 비슷하다.
질량 분율로는 1 kg 당 1 ng (1 ng/kg = 1 ppt)으로 표현될 수 있으며, 몰 분율로는 1 mol 당 1 pmol (1 pmol/mol = 1 ppt)과 같이 사용된다. 민감도 측정 등에서도 1 V 당 1 pV (1 pV/V = 1 ppt)와 같이 활용될 수 있다.
주의할 점은 'ppt'라는 약어가 드물게 천분율(parts per thousand)을 의미하는 데 사용되기도 한다는 것이다. 하지만 일반적으로 'ppt'는 조분율(parts per trillion)을 가리킨다.
2. 7. 천조분율 (ppq)
'''ppq''' (parts per quadrillion|파츠 퍼 쿼드릴리언eng)는 천조(1,000,000,000,000,000 또는 1015)분의 1을 나타내는 단위로, 값은 10−15이다.
시간으로 비유하면 지구의 나이(약 45억 년) 중 약 2분 30초에 해당하며, 부피로는 도쿄 돔 약 40개 분량(약 50GL)의 물에 액체 한 방울을 떨어뜨린 정도의 비율과 같다.
분석 화학 분야에서 매우 드물게 사용되지만, ppq 수준의 측정이 이루어지기도 한다.[3]
3. 활용 분야
Parts-per 표기는 매우 작은 비율이나 농도를 나타내는 방식으로, 다양한 과학 및 공학 분야에서 널리 활용된다. 주요 활용 분야로는 화학에서 희석 용액의 농도 표현(예: 물 속 미량 오염 물질 농도), 물리학 및 공학에서 재료의 변형률이나 열팽창 계수 같은 특성 값, 측정 장비의 정확도나 안정성, 불확실성 표시 등이 있다. 또한 핵자기 공명 분광법(NMR) 분석 시 화학적 이동을 ppm 단위로 나타내는 데에도 사용된다.
Parts-per 표기는 무차원량이기 때문에, 측정에 사용된 단위(예: 질량, 부피)가 같기만 하다면 어떤 단위 체계(예: 미터법, 야드파운드법)를 사용하든 동일한 수치로 표현된다는 장점이 있다. 예를 들어, '미터당 2 나노미터' (2 nm/m)는 2 ppb로 표현되며, 이는 단위가 없는 순수한 비율 값이다.[16]
3. 1. 화학
파츠 퍼 표기법은 화학에서 희석 용액의 농도, 특히 물 속에 녹아 있는 광물이나 오염 물질의 상대적인 양을 나타내는 데 자주 사용된다. 예를 들어, 시료 용액 1그램(g)당 오염 물질이 백만 분의 1 그램 존재할 경우, 이를 질량 분율로 '1 ppm'이라고 표기할 수 있다. 수용액을 다룰 때는 물의 밀도를 약 1.00 g/mL로 가정하는 것이 일반적이므로, 물 1kg은 물 1L와 거의 같다고 볼 수 있다. 이에 따라 1 ppm은 1 mg/L에 해당하고, 1 ppb는 1 μg/L에 해당한다.
핵자기 공명 분광법 (NMR)에서는 화학적 이동을 나타낼 때 주로 ppm 단위를 사용한다. 이는 기준 주파수와 측정된 주파수 간의 차이를 백만 분의 일(ppm) 단위로 표현한 값이다. 기준 주파수는 사용하는 기기의 자기장 세기와 분석하는 원소에 따라 달라지며, 보통 MHz 단위로 나타낸다. 일반적인 화학적 이동 값은 기준 주파수로부터 수백 Hz 정도의 차이를 보이기 때문에, 이를 ppm(Hz/MHz) 단위로 표현하면 편리하다. 파츠 퍼 표기를 사용하면 기기의 자기장 세기에 관계없이 일정한 값을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
3. 2. 물리학 및 공학
물리학 및 공학 분야에서 파츠 퍼(parts-per) 표기법은 다양한 비례 현상의 값을 표현하는 데 유용하게 사용된다. 재료의 열팽창 계수, 측정 장비의 정확도, 안정성, 불확실성 등을 나타내는 데 흔히 쓰인다.
예를 들어, 특정 금속 합금이 섭씨 1도 상승할 때마다 미터당 1.2μm만큼 팽창한다면, 이는 "열팽창 계수 α = 1.2 ppm/°C"와 같이 표현할 수 있다. 또한, 측정 장비의 성능을 나타낼 때도 사용된다. 레이저 거리 측정기를 이용한 거리 측정의 정확도가 킬로미터당 1mm 수준이라면, 이는 "정확도 = 1 ppm"으로 표기할 수 있다. 다만, 실제 측정 장비의 정확도는 고정된 오차값과 비례 오차값을 함께 명시하는 경우가 많다. 예를 들어, "정확도 ±(1mm + 1 ppm)"과 같이 표기하여, 짧은 거리 측정에서도 최소한의 오차(이 경우 ±1mm)가 존재함을 나타낸다.[15]
파츠 퍼 표기법으로 표현된 값은 모두 무차원량이다. 이는 수학적 계산 과정에서 단위가 서로 상쇄되기 때문이다. 예를 들어, '미터당 2 나노미터'는 2 nm/m = 2 × 10−9 = 2 ppb 와 같이 단위가 사라진 순수한 숫자 비율로 표현된다. 비록 문맥상으로는 "10억 분의 2"와 같은 비율을 의미하지만[16], 수학적으로는 단위가 없는 값이다.
이러한 무차원량의 특성 덕분에 파츠 퍼 표기는 동일한 비율을 다른 단위 체계에서도 동일한 수치로 표현할 수 있게 해준다. 예를 들어, 위에서 언급된 열팽창 계수 1.2 ppm/°C는 1.2μm/m/°C 뿐만 아니라, 1.2μin/in/°C 로도 표현될 수 있으며, 이때 '1.2 ppm'이라는 값 자체는 변하지 않는다.
핵자기 공명 분광법(NMR) 분석에서는 화학적 이동을 나타낼 때 주로 ppm 단위를 사용한다. 화학적 이동은 특정 원자핵이 주변 전자 환경에 따라 공명하는 주파수가 약간씩 달라지는 현상을 말하는데, 이때 기준 물질의 공명 주파수와 비교하여 그 차이를 측정한다. 이 차이는 매우 작아서 보통 기준 주파수의 백만 분의 1(ppm) 단위로 표현하는 것이 편리하다.
측정된 주파수와 기준 주파수의 차이를 기준 주파수(보통 MHz 단위)로 나눈 값에 백만(106)을 곱하여 ppm 값을 얻는다. 즉, ppm 값은 (측정 주파수(Hz) - 기준 주파수(Hz)) / 기준 주파수(MHz) 로 계산할 수 있다.
일반적으로 화학적 이동 값은 기준 주파수와의 차이가 수백 Hz 정도에 불과하므로, 이를 ppm(Hz/MHz)으로 표현하면 간결한 숫자가 된다. 이렇게 ppm 단위를 사용하면, 사용하는 NMR 기기의 자기장 세기가 달라지더라도 화학적 이동 값은 변하지 않는다는 장점이 있다. 즉, ppm은 기기의 자기장 세기에 관계없이 물질 고유의 특성을 나타내는 무차원량이다.
3. 4. 환경 분야
Parts-per 표기는 화학에서 희석된 용액의 농도, 특히 물 속에 포함된 미네랄 성분이나 오염 물질의 농도를 표현하는 데 자주 사용된다. 예를 들어, 시료 용액 1그램(g)당 오염 물질이 백만 분의 1 그램 존재한다면, 이는 질량 분율로 "1 ppm" (parts per million, 백만분율)으로 표기될 수 있다.
수용액을 다룰 때는 일반적으로 물의 밀도를 1.00 g/mL로 가정한다. 따라서 물 1 킬로그램(kg)은 물 1 리터(L)와 거의 같다고 볼 수 있다. 이러한 근사를 통해, 수용액에서의 농도를 나타낼 때 1 ppm은 1 mg/L에 해당하며, 1 ppb (parts per billion, 십억분율)는 1 μg/L에 해당한다고 간주하는 경우가 많다. 이는 환경 분야에서 대기 또는 수질 오염 기준 등을 나타낼 때 유용하게 사용된다.
Parts-per 표기법은 모두 무차원량이다. 수학적 표현에서는 단위가 서로 상쇄되기 때문이다. 예를 들어, "미터당 2 나노미터"는 2 nm/m = 2 나노 = 2 × 10−9 = 2 ppb 와 같이 계산되어, 최종 값은 단위를 갖지 않는 순수한 숫자의 계수가 된다. 퍼센트(%)를 포함한 parts-per 표기법이 수식이 아닌 일반적인 글에서 사용될 때도 이들은 여전히 무차원량이지만, 보통 "10억 개의 부분 중 2개의 부분"과 같이 문자 그대로의 비율을 의미하는 것으로 해석된다.[16]
4. 비판
국제 도량형국(BIPM)은 parts-per 표기법의 사용을 인정하지만, 공식적으로 국제 단위계(SI)의 일부는 아니다.[1]퍼센트(%) 기호 역시 SI의 정식 일부는 아니지만, BIPM과 국제 표준화 기구(ISO)는 수학적 표현에서 0.01을 나타내기 위해 SI와 함께 사용하는 것을 허용하고 있다.[1][4] 그러나 국제 순수 및 응용 물리학 연합(IUPAP)은 "단위 순수주의자들에게 지속적인 짜증을 유발하는 것은 퍼센트, ppm, ppb 및 ppt의 지속적인 사용이다"라고 지적하며 비판적인 입장을 보이기도 했다.[5]
Parts-per 표기법은 여러 문제점을 안고 있어 사용에 주의가 필요하다. 주요 문제점은 다음과 같다.
'''롱 스케일과 쇼트 스케일의 혼동''': 특히 '십억'(billion) 이상의 큰 수를 나타내는 'ppb'나 'ppt' 같은 표기는 사용하는 국가의 수 체계에 따라 실제 값이 달라질 수 있어 심각한 오해를 낳을 수 있다.[6] 이 때문에 BIPM과 미국 국립 표준 기술 연구소(NIST) 등에서는 이러한 용어 사용을 피하도록 권고하고 있다.[1][6]
''''ppt'의 중의성''': 'ppt'는 'parts per trillion'(1조 분율)을 의미하는 경우가 일반적이지만, 간혹 'parts per thousand'(1천 분율)를 의미하는 데 사용되기도 하여 혼란을 야기할 수 있다.
'''분율 종류의 모호성''': Parts-per 표기가 질량 분율, 몰 분율, 체적 분율 중 무엇을 나타내는지 명확하지 않은 경우가 많다.[7] 특히 기체의 농도 등을 다룰 때 어떤 분율을 사용했는지 명시하지 않으면 큰 오류로 이어질 수 있으며,[8][9] 과학 분야별로 주로 사용하는 분율의 기준이 달라 다른 분야의 연구 결과를 해석할 때 오해가 발생하기 쉽다.[10]
이러한 문제점들 때문에 SI 단위계와 일치하는 표현 방식을 사용하는 것이 권장되지만, 현실적으로 parts-per 표기는 여러 기술 및 과학 분야에서 여전히 널리 사용되고 있다.[5] 예를 들어, 일본의 경우 계량법에서 parts-per 표기를 농도의 법정 계량 단위 중 하나로 인정하고 있다.[14]
4. 1. Long and short scales
"십억(billion)"과 같이 큰 수 이름을 나타내는 용어는 사용하는 국가에 따라 그 값이 달라질 수 있다. 예를 들어, 영어권에서는 백만(million)까지는 동일한 셈법을 사용하지만, 십억(billion) 이상의 수에 대해서는 롱 스케일(주로 유럽 일부 국가)과 쇼트 스케일(주로 미국, 영국 등 영어권 국가)이라는 두 가지 다른 체계가 존재한다. 롱 스케일에서 1 billion은 1조(1012)를 의미하는 반면, 쇼트 스케일에서는 10억(109)을 의미한다.
이러한 롱 앤 쇼트 스케일의 차이는 'ppb'(parts per billion)나 'ppt'(parts per trillion)와 같은 Parts-per 표기를 사용할 때 혼동을 일으킬 수 있다. 어떤 스케일을 기준으로 하느냐에 따라 실제 값이 크게 달라지기 때문이다. 이러한 이유로 국제 도량형국(BIPM)은 오해의 소지를 없애기 위해 'ppb'와 'ppt'의 사용을 피하도록 권고하고 있다. 미국 국립 표준 기술 연구소(NIST) 역시 "언어에 의존하는 용어를 [...] 국제 단위계(SI)의 양의 값 표현에 사용하는 것은 용납할 수 없다"는 입장을 명확히 하고 있다.[20]
한편, 일본의 경우 계량법 시행령에서 쇼트 스케일을 기준으로 단위 기호를 정의하고 있어[14], 일본 국내에서는 이러한 용어 사용에 따른 오해의 여지가 상대적으로 적다.
4. 2. Thousand vs. trillion
"ppt"는 일반적으로 "1조 분율(parts per trillion)"을 의미하지만, 때때로 "1천 분율(parts per thousand)"의 의미로 사용되기도 한다. "ppt"의 의미가 명시적으로 정의되어 있지 않은 경우, 문맥을 통해 그 의미를 파악해야 한다. 또한, ppt는 퍼센트포인트(퍼센트 수치의 증감)를 의미하는 경우도 있다.
4. 3. 질량 분율 vs. 몰 분율 vs. 체적 분율
Parts-per 표기의 문제점 중 하나는 이것이 질량 분율, 몰 분율, 체적 분율 중 무엇을 의미하는지 명확하지 않다는 점이다. 따라서 혼동을 피하기 위해서는 kg/kg, mol/mol, m3/m3와 같이 단위를 명시하는 것이 좋다.[7][21]
특히 기체를 다룰 때는 분율의 종류에 따른 차이가 상당히 클 수 있으므로, 어떤 종류의 분율을 사용했는지 명시하는 것이 매우 중요하다. 예를 들어, 공기 중의 온실 가스인 CFC-11의 경우, 질량 분율 1 ppb와 몰 분율 1 ppb 사이의 변환 계수는 약 4.7에 달한다 (CFC-11의 몰 질량 / 평균 공기 몰 질량 = 137.368 / 28.97 ≈ 4.74).[22]
이러한 모호성을 줄이기 위해, 체적 분율을 나타낼 때는 약어 뒤에 "V" 또는 "v"를 붙여 ppmV, ppbv, pptv 등으로 표기하기도 한다.[8][9][22] 그러나 이상 기체의 경우 체적 분율과 몰 분율이 동일하기 때문에, 몰 분율을 나타낼 때도 ppbv나 pptv 같은 표기가 종종 사용된다. 마찬가지로 질량 분율임을 명확히 하기 위해 "w"(weight)를 붙여 ppmw, ppbw 등으로 표기하기도 한다.[10]
Parts-per 표기의 사용법은 각 과학 분야 내에서는 비교적 일관되게 사용되는 경향이 있지만, 분야마다 기준이 다를 수 있다. 예를 들어, 전기화학에서는 주로 부피/부피 분율을 사용하고, 화학공학에서는 질량/질량 분율이나 부피/부피 분율을 모두 사용할 수 있으며, 화학, 산업 안전 및 허용 노출 한계 설정(예: 공기 중 유해 가스 농도) 등에서는 질량/부피 단위를 기준으로 하는 경우도 있다. 이러한 분야별 차이는 다른 분야의 연구 결과를 해석할 때 오해를 불러일으킬 수 있다. 따라서 연구 결과를 발표할 때는 어떤 종류의 분율을 사용했는지 명확히 밝히는 것이 중요하다. 그렇지 않으면 독자들이 결과를 잘못 해석할 위험이 있다.
5. SI 호환 표현
국제 도량형국(BIPM)은 parts-per 표기의 사용을 인정하지만, 이는 공식적으로 국제 단위계(SI)의 일부는 아니다.[16]퍼센트(%) 역시 공식적인 SI 단위는 아니지만, BIPM과 국제 표준화 기구(ISO)는 숫자 0.01을 나타내기 위해 SI와 함께 사용하는 것을 허용하고 있다.[16][18] 국제 순수·응용물리학 연합(IUPAP)은 퍼센트, ppm, ppb, ppt 등의 지속적인 사용에 대해 단위 순수주의자들에게 불쾌감을 줄 수 있다는 점을 지적하기도 했다.[19]
이러한 배경 하에, parts-per 표기 대신 다음과 같은 SI 호환 표현을 사용하는 것이 권장된다. 아래 표는 몇 가지 일반적인 parts-per 표기와 그에 해당하는 SI 단위 표현 및 지수 표기를 보여준다. BIPM이 SI와 함께 무차원량을 나타내는 데 적합하지 않다고 명시적으로 인정하지 않는 표현은 비고란에 표시하였다.
위 표의 "SI 단위" 열에 제시된 표현들은 모두 무차원량이다. 예를 들어, "1 nm/m"는 단위가 약분되어(1 nm/m = 1 nano = 1 × 10−9) 1 미만의 순수한 숫자 계수가 된다. BIPM은 특히 ppb, ppt, ppq, ‰, ‱ 와 같이 의미가 모호하거나 지역별로 다르게 해석될 수 있는 약어 및 기호의 사용을 권장하지 않는다. 대신 명확한 SI 단위 (예: µmol/mol, mg/kg) 또는 지수 표기법 (예: 2 × 10−9) 사용을 장려한다.
6. Uno (제안되었으나 채택되지 않음)
국제 단위계(SI) 가이드라인에 따라 특정 무차원량을 표현하는 것이 번거롭다는 문제 제기에 따라, 국제 순수·응용 물리학 연합(IUPAP)은 1999년에 무차원량에서 숫자 1을 나타내기 위한 특별한 이름으로 '우노'(uno)와 기호 'U'를 제안했다.[5][19] 이 단위 기호 'U'는 '불확실성'을 나타내는 기호 'U'와 같지만, 양은 이탤릭체로, 단위는 정체로 표기하므로 혼동의 여지는 적다고 보았다. '우노'와 기호 'U'는 매우 크거나 작은 무차원량을 표현하기 위해 SI 접두어와 결합하여 사용할 수 있도록 고안되었다.
parts-per 표기를 우노로 나타낸 예시는 다음과 같다.
IUPAP가 제안한 "우노" 표기 예시
계수
parts-per 표기
우노 표기
기호
양의 값
10−2
2%
2 센티우노(centiuno)
2 cU
2 × 10−2
10−3
2 ‰
2 밀리우노(milliuno)
2 mU
2 × 10−3
10−4
2 ‱
0.2 밀리우노(milliuno)
0.2 mU
2 × 10−4
10−6
2 ppm
2 마이크로우노(microuno)
2 µU
2 × 10−6
10−9
2 ppb
2 나노우노(nanouno)
2 nU
2 × 10−9
10−12
2 ppt
2 피코우노(picouno)
2 pU
2 × 10−12
10−15
2 ppq
2 펨토우노(femtouno)
2 fU
2 × 10−15
그러나 2004년 국제 도량형 위원회(CIPM)에 제출된 보고서에 따르면, 우노 제안에 대한 반응은 "거의 전적으로 부정적"이었으며, 주요 지지자에게 "아이디어를 포기할 것을 권고"했다는 내용이 담겼다.[12][24] 결국 우노는 현재까지 어떤 표준 기구에서도 채택되지 않았으며, 앞으로도 정식 단위로 채택될 가능성은 낮아 보인다.
참조
[1]
웹사이트
Stating values of dimensionless quantities, or quantities of dimension one
http://www.bipm.org/[...] [2]
웹사이트
Basis Points (BPS)
https://corporatefin[...] [3]
문서
[4]
서적
'Quantities and units. Part 0: General principles'
[5]
웹사이트
Report on Recent Committee Activities on Behalf of IUPAP to the 1999 IUPAP General Assembly
http://archive.iupap[...]
2017-08-15
[6]
웹사이트
Rules and Style Conventions for Expressing Values of Quantities: 7.10.3 ppm, ppb, and ppt
http://physics.nist.[...]
NIST
[7]
논문
Units for use in atmospheric chemistry (IUPAC Recommendations 1995)
http://www.iupac.org[...]
1995
[8]
웹사이트
EPA on-line tools for site assessment calculation: Indoor air unit Conversion
http://www.epa.gov/a[...]
Environmental Protection Agency
[9]
서적
Fundamentals of Stack Gas Dispersion
https://archive.org/[...]
Milton R. Beychok
[10]
웹사이트
Units
https://pages.shanti[...]
University of Virginia
2012-08-23
[11]
문서
[12]
웹사이트
Report of the 16th meeting (13–14 May 2004) to the International Committee for Weights and Measures, of the International Bureau of Weights and Measures
http://www.bipm.org/[...]
2004-05-13/14
[13]
웹사이트
計量単位令 {{!}} e-Gov法令検索
https://laws.e-gov.g[...]
2023-06-27
[14]
웹사이트
計量単位規則 {{!}} e-Gov法令検索
https://laws.e-gov.g[...]
2023-06-27
[15]
문서
[16]
웹사이트
5.3.7 Stating values of dimensionless quantities, or quantities of dimension one
http://www.bipm.org/[...]
BIPM
[17]
문서
[18]
서적
'Quantities and units - Part 0: General principles'
[19]
웹사이트
Report on recent Committee activities on behalf of IUPAP by Brian W Petley September 1998
http://www.iupap.org[...]
Report to the 1999 IUPAP General Assembly
[20]
웹사이트
'NIST Guide to the SI, Chapter 7: Rules and Style Conventions for Expressing Values of Quantities {{!}} NIST'
https://www.nist.gov[...]
NIST
2023-06-28
[21]
논문
Units for use in atmospheric chemistry
http://www.iupac.org[...] [22]
서적
Fundamentals of Stack Gas Dispersion
http://www.air-dispe[...]
Milton R. Beychok
[23]
문서
[24]
간행물
Report of the 16th meeting (13–14 May 2004)
http://www.bipm.org/[...]
International Bureau of Weights and Measures
[25]
문서
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