| 기준 | 줄 (J) | 밀리줄 (mJ) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 4184 J | 4184000 mJ |
| An AA alkaline battery | 10000 J | 10000000 mJ |
| Daily adult food intake | 8368000 J | 8.368 × 109 mJ |
| One unit on an electricity bill | 3600000 J | 3.6 × 109 mJ |
| A lightning strike | 1 × 109 J | 1 × 1012 mJ |
줄은 국제단위계에서 에너지와 일과 열의 단위입니다. 기호는 J 입니다. 1 줄은 1 뉴턴의 힘이 그 작용점을 1 미터 옮길 때 하는 일이며, 동시에 1 와트의 일률이 1 초 동안 흐를 때 쓰이는 에너지이기도 합니다.
이 같음이야말로 이 단위가 있는 까닭입니다. 19 세기 이전에 열과 역학적 일은 서로 다른 것으로 여겨져 다른 단위로 재어졌습니다. 열은 칼로리, 일은 피트파운드였습니다. 제임스 프레스콧 줄은 일정한 양의 역학적 일이 늘 같은 양의 열을 낳는다는 것을 여러 해에 걸쳐 보였습니다. 가장 잘 알려진 것은 떨어지는 추로 돌린 날개바퀴로 물을 저어 온도가 오르는 것을 잰 실험입니다. 이 환율, 곧 열의 일당량을 정한 일이 역학과 열역학을 하나의 학문으로 묶었습니다.
기본 단위를 통해 정의되므로 줄은 모든 것을 잇습니다. 뉴턴미터이고, 와트초이며, 쿨롬볼트이고, 킬로그램 제곱미터 매 초 제곱이기도 합니다. 물리학의 어느 갈래가 말하고 있느냐에 따라 이 꼴들이 저마다 실제로 쓰입니다. 전기의, 역학의, 열의, 화학의 에너지가 모두 같은 단위로 세어지고, 그래서 체계 전체에 걸친 에너지 셈이 비로소 가능해집니다.
이 눈금은 쓸모 있는 뜻에서 사람의 크기에 맞습니다. 사과 하나를 1 미터 들어 올리는 데 약 1 줄이 듭니다. 심장이 한 번 뛰는 데 약 1 줄이 듭니다. 책상에서 교과서를 떨어뜨리면 약 10 줄이 풀려납니다. 그 아래에서는 줄이 다루기 성가셔져 접두어가 붙은 단위가 이어받고, 그 위에서는 킬로줄과 메가줄이 같은 구실을 합니다.
음식의 에너지는 본디 줄로 잽니다. 오스트레일리아와 뉴질랜드와 유럽연합의 표시는 칼로리와 나란히, 또는 그 대신에 킬로줄을 적습니다. 일반의 쓰임에서 칼로리가 살아남은 것은 주로 버릇 때문이며, 1 칼로리가 4.184 줄이라는 환산은 재어진 것이 아니라 정의로 정해진 것입니다.
영양, 탄도학, 전지의 용량, 레이저의 출력, 폭약의 위력, 그리고 지진이 풀어놓는 에너지가 모두 줄이나 그 배수 단위로 적힙니다. 전혀 다른 분야에서 온 양들을 곧바로 견줄 수 있게 되는 것입니다.
1 줄은 1 뉴턴미터, 1 와트초, 약 0.239 칼로리, 약 0.000278 와트시와 같습니다.
밀리줄은 1 줄의 1000 분의 1, 곧 0.001 줄에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 mJ 입니다. 줄에서 아래로 내려갈 때 사람의 몸이 무슨 일이 벌어지는지 더는 느끼지 못하게 되는 첫 단위이며, 그래서 적은 에너지를 일부러 정확히 내놓아야 하는 자리마다 나타납니다.
일상의 역학은 여기에 어렵지 않게 닿습니다. 1 그램짜리 종이집게를 1 미터 높이에서 떨어뜨리면 약 10 밀리줄로 바닥에 닿습니다. 자판 하나를 누르는 데 두세 밀리줄, 책장 한 장을 넘기는 데는 그보다 훨씬 적게 들고, 마른 날 문손잡이에서 튀는 불꽃은 1 에서 10 밀리줄을 나릅니다. 마지막 값이 대략 감각의 문턱이며, 그래서 밀리줄은 사람이 일러 주지 않아도 늘 알아채는 가장 작은 에너지입니다.
폭발 방지는 여기에 적혀 있습니다. 공기 중 메탄의 최소 점화 에너지는 약 0.28 밀리줄, 프로판은 약 0.25 밀리줄이고, 밀가루와 설탕과 금속 가루가 떠 있는 구름은 수십 밀리줄을 필요로 합니다. 위험 장소 규격은 회로가 저장해도 되는 에너지를 이 값들에 견주어 정합니다. 본질 안전이라는 틀 전체가 전압계 눈금이 아니라 이 자릿수의 양 위에 서 있는 것입니다.
의료용과 산업용 레이저는 펄스당 밀리줄로 등급이 매겨집니다. 문신 제거나 결석 파쇄에 쓰는 큐 스위치 레이저는 몇 나노초 사이에 수백 밀리줄을 내보내며, 그 극단적인 짧음이 대수롭지 않은 에너지를 메가와트급 첨두 출력으로 바꿉니다. 안과의 후낭 절개술은 몇 밀리줄을 쓰고, 피부과 장치도 같은 단위로 양을 조절합니다. 조직에 대한 효과를 정하는 것은 한 차례의 시술이 아니라 펄스 하나에 실린 양이기 때문입니다.
작은 전기량과 소리량도 여기에 놓입니다. 1 밀리와트짜리 레이저 지시기는 초당 1 밀리줄을 내놓습니다. 크게 말하는 사람은 초당 약 1 밀리줄의 소리를 내보내고, 화재 경보기의 발음체는 그 몇 배를 냅니다. 1 마이크로패럿 축전기를 50 볼트로 채우면 1.25 밀리줄을 담습니다. 섬광 회로와 점화 장치와 사진기 셔터에 찍히는 값이 바로 이런 것들입니다.
그 위로는 줄이 이어받고 효과는 눈에 띄게 기계적이 됩니다. 그 아래로는 마이크로줄이 이어받고 효과는 보이지 않게 됩니다. 그러므로 밀리줄은 지각의 실질적인 경계이며, 안전 한계와 감도 문턱과 선량 규정이 더 내려가지 않고 소수점 셋째 자리에서 멈추는 일이 잦은 까닭이 여기 있습니다.
1 밀리줄은 0.001 줄, 약 0.000239 칼로리, 약 0.000000278 와트시와 같습니다.