지멘스 (단위)

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1. 개요
2. 정의
3. 어원 및 역사
4. 모 (Mho)
- 4.1. 모 기호 (℧)
5. 과거의 지멘스 (지멘스 수은 단위)
6. SI 유도 단위
- 6.1. 지멘스 매 미터 (S/m)
참조

1. 개요

지멘스(Siemens)는 전기 전도도의 국제 단위로, 기호는 S를 사용한다. 1 지멘스는 1 옴의 역수이며, 1 암페어 퍼 볼트와 같다. 독일의 과학자 에른스트 베르너 폰 지멘스의 이름을 따서 1971년 국제도량형총회에서 SI 단위로 채택되었다. 과거에는 옴을 거꾸로 한 '모'(mho, ℧)라는 단위가 사용되기도 했으나, 현재는 지멘스를 사용하는 것이 권장된다. 지멘스 매 미터(S/m)는 전기 전도율의 SI 유도 단위이다.

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볼트(V)는 1 암페어의 전류가 1 와트의 전력을 소모할 때의 전위차를 나타내는 SI 유도 단위이며, 조셉슨 효과를 이용하여 정밀하게 정의되고, 옴의 법칙을 통해 전류와 전압 간의 관계를 설명한다.
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지멘스 (단위)
단위 정보
이름	지멘스
영어 이름	siemens
기호	S
물리량	전기 컨덕턴스, 어드미턴스, 서셉턴스
SI 단위계	유도 단위
정의	1 A의 직류 전류가 흐르는 도체의 두 점 간의 직류 전압이 1 V일 때, 그 두 점 간의 전기 컨덕턴스
명명 유래	에른스트 베르너 폰 지멘스
SI 기본 단위	kg⁻¹·m⁻²·s³·A²
차원	M⁻¹·L⁻²·T³·I²
다른 단위 표현	옴⁻¹ (Ω⁻¹)
비표준 단위	모(℧)
어원	베르너 폰 지멘스

2. 정의

전도도(G)는 전기 저항(R)의 역수이며, 전류(I)와 전압(V)의 비이다. 즉, 기호로 쓰면 다음과 같다.

:G = 1/R = I/V

따라서 전도도의 국제 단위인 '''지멘스'''는 저항의 단위인 옴의 역수로, 1 암페어 퍼 볼트와 같다. 식으로 쓰면 다음과 같다.

:[S] = [Ω^-1] = [A/V] = [A²/W] = [kg^-1·m^-2·s³·A²] = [kg^-1·m^-2·s·C²]

전도도가 1 지멘스인 장치의 경우, 장치 양단의 전위차가 1 볼트 증가할 때마다 장치를 통과하는 전류는 1 암페어 증가한다.

예를 들어 5 옴의 저항을 가진 저항기의 전도도는 (5 Ω)^-1이며, 이는 200mS의 전도도와 같다.

3. 어원 및 역사

독일의 발명가이자 사업가인 에른스트 베르너 폰 지멘스의 이름을 땄다. 1971년 제14차 국제도량형총회에서 SI단위로 채택되었다. 사람의 이름을 딴 단위이므로 기호는 대문자 S를 사용한다. (소문자 s는 초의 기호이다.)^[12]

"지멘스"라는 이름 대신 '''모'''(mho^영어, 기호 ℧)라는 이름을 쓰기도 한다. "모"라는 이름은 옴(ohm)의 철자를 거꾸로 한 것이다. 이 이름은 켈빈이 1883년에 처음 사용했다.^[4] 오늘날에는 국제도량형총회의 결정을 따라 "지멘스"를 쓰는 것이 옳다.^[13] 단, 필기 중 초(s)와의 혼동을 막기 위하여 기호를 모 기호(℧)로 쓰는 경우가 있다.^[8]

''옴''은 1881년 국제 회의에서 ''저항''의 단위인 구 "''지멘스'' 단위"를 공식적으로 대체했다.^[9]

4. 모 (Mho)

"지멘스"라는 이름 대신 '''모'''(mho^영어, 기호 ℧)라는 이름을 쓰기도 한다. "모"는 옴(ohm)의 철자를 거꾸로 한 것으로, 켈빈 경이 1883년에 처음 사용했다.^[12] 오늘날에는 국제도량형총회의 결정을 따라 "지멘스"를 쓰는 것이 옳다.^[13] 국립표준기술연구소(NIST)는 모를 "SI 단위에 대한 승인되지 않은 특수 명칭"으로 규정하고, 사용을 자제할 것을 권고한다.^[5]

'지멘스'는 과학 분야에서 보편적으로 사용되며 전기 응용 분야에서도 자주 사용되지만, '모'는 일부 전자 분야 및 "모 특성"과 같은 전력 공학 분야 용어에 여전히 사용되고 있다.^[6]^[7]

4. 1. 모 기호 (℧)

모(mho^영어, 기호 ℧)는 옴(Ohm)의 철자를 거꾸로 한 것이다. 켈빈이 1883년에 처음 사용했다.^[12] 모 기호는 오메가 기호(Ω)를 위아래로 뒤집은 형태이다. 손으로 쓸 때 문자 "S" (지멘스의 단위 기호)보다 변수로 오해할 가능성이 적다는 장점이 있다.^[8]

5. 과거의 지멘스 (지멘스 수은 단위)

1860년부터 20세기 중반까지 "지멘스" 혹은 "지멘스 수은 단위"가 전기 저항의 단위로 사용되었다. 그 정의는 "온도 0 °C에서의 길이 1 m, 단면적 1 mm²의 수은의 전기 저항"이라는 것으로, 대략 0.953 Ω이었다. 이 단위는 1881년 이후 제2차 세계 대전까지 전신 전화 사업자들 사이에서 널리 사용되었다.

6. SI 유도 단위

전도도 ''G''는 전기 저항 ''R''의 역수이며, 회로를 통과하는 전류 ''I''와 회로에 걸린 전압 ''V''의 비는 다음과 같다.

: $G = \frac1R = \frac{I}V$

전도도의 국제 단위인 '''지멘스'''는 저항의 단위인 옴의 역수로, 1 암페어 퍼 볼트와 같으며, 식으로 나타내면 다음과 같다.

: $\mathrm{[S]} = [\Omega^{-1}] = [\mathrm{A}/\mathrm{V}] = [\mathrm{A}^{2}/\mathrm{W}]= [\mathrm{kg}^{-1}\cdot\mathrm{m}^{-2}\cdot\mathrm{s}^{3}\cdot\mathrm{A}^{2}]= [\mathrm{kg}^{-1}\cdot\mathrm{m}^{-2}\cdot\mathrm{s}\cdot\mathrm{C}^{2}]$

전도도가 1 지멘스인 장치는 양단 전위차가 1 볼트 증가할 때마다 통과하는 전류가 1 암페어 증가한다. 예를 들어 5 옴 저항의 전도도는 (5 Ω)⁻¹, 즉 200 mS이다.

6. 1. 지멘스 매 미터 (S/m)

'''지멘스 매 미터'''(기호: S/m)는 전기 전도율(전기 전도도)의 SI 유도 단위이다. 1 미터(m) 당 1 지멘스(S)의 전기 전도율로 정의된다. 전기 저항률의 단위인 옴 미터(Ω·m)의 역수이다.

예를 들어, 순수의 기준 중 하나인 전기 전도율 0.1uS/cm 이하는 전기 저항률 10 MΩ·cm 이상이다.

참조

_[1] 간행물 Minutes http://www.bipm.org/[...]
_[2] 간행물 Minutes http://www.bipm.org/[...]
_[3] 보고서 NIST Guide to the SI https://web.archive.[...] National Institute of Standards and Technology 2017-12-22
_[4] 서적 The Practical Applications of Electricity Institution of Civil Engineers 1884
_[5] 보고서 NIST Guide to the SI National Institute of Standards and Technology 2017-12-22
_[6] 논문 Influence of groundwater hypothetical salts on electrical conductivity total dissolved solids
_[7] 논문 Delineating the characteristics of saline water intrusion in the coastal aquifers of Tamil Nadu, India by analysing the Dar-Zarrouk parameters
_[8] 서적 Applications of Environmental Aquatic Chemistry: A practical guide CRC Press
_[9] 웹사이트 Siemens (unit of electrical conductance) http://www.tech-faq.[...] 2019-04-06
_[10] 웹사이트 計量単位令別表第一 https://laws.e-gov.g[...] e-Gov 2020-01-10
_[11] PDF 国際単位系（SI）第 9 版（2019）日本語版 https://unit.aist.go[...]
_[12] 서적 American Telegraphy and Encyclopedia of the Telegraph: Systems, Apparatus, Operation
_[13] 보고서 NIST Guide to the SI National Institute of Standards and Technology 2017-12-22

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