| 기준 | 마이크로줄 (µJ) | 줄 (J) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 4.184 × 109 µJ | 4184 J |
| An AA alkaline battery | 1 × 1010 µJ | 10000 J |
| Daily adult food intake | 8.368 × 1012 µJ | 8368000 J |
| One unit on an electricity bill | 3.6 × 1012 µJ | 3600000 J |
| A lightning strike | 1 × 1015 µJ | 1 × 109 J |
마이크로줄은 1 줄의 100 만분의 1, 곧 0.000001 줄에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 µJ 입니다. 작은 생물의 눈금이고, 짧은 레이저 펄스의 눈금이며, 감지기가 깨어날 때 쓰는 전기의 눈금입니다. 도구 없이도 사람이 알아챌 수 있는 일을 아직 설명해 주는, 가장 작은 에너지 단위이기도 합니다.
여기가 곤충이 사는 자리입니다. 0.5 밀리그램짜리 벼룩이 20 센티미터를 뛰는 데 드는 것은 약 1 마이크로줄이고, 수평으로 나는 모기가 지니는 것은 그 4 분의 1 남짓입니다. 1 그램을 0.1 밀리미터 들어 올리는 일도 같습니다. 이런 양이 있어야 이 단위가 몸에 와닿습니다. 원리상 보이지 않는 것이 아니라, 초당 수백만 번 되풀이되지 않는 한 대수롭지 않을 만큼 작을 뿐입니다.
점화에 관한 안전은 이 범위에서 적히고, 그 수치가 장비를 어떻게 만들 수 있는지를 정합니다. 수소와 공기의 혼합기에 불을 붙이는 최소 에너지는 약 17 마이크로줄이며, 대다수 탄화수소 증기는 수백 마이크로줄입니다. 정유소와 곡물 창고와 광산에 쓰이는 본질 안전 기기는 어떤 고장에도 혼합기가 요구하는 양을 넘겨 내놓지 못한다는 것을 보여 인증받습니다. 위험 장소로 갈 회로를 볼트가 아니라 마이크로줄로 살피는 까닭이 여기 있습니다.
펄스 빛을 쓰는 기기는 거의 예외 없이 마이크로줄로 규격이 적힙니다. 차량용 라이다는 몇 마이크로줄짜리 펄스를 초당 수천 번 쏘고, 레이저 각인 장치는 수십에서 수백을 쓰며, 미세 가공용 펨토초 증폭기는 이 범위의 위쪽 끝에 놓입니다. 빔이 무엇을 자르고 무엇을 찍고 어디까지 안전하게 비출 수 있는지를 정하는 것은 펄스 하나의 에너지이며, 평균 출력만으로는 그 물음에 답할 수 없습니다.
저전력 전자회로도 같은 말로 예산을 짭니다. 무선 인식용 수동 꼬리표는 판독기의 전자기장에서 몇 마이크로줄을 거두어 그 안에서 주고받기를 모두 끝내야 합니다. 근거리 무선 알림 한 번은 수십 마이크로줄, 수정 시계의 기계 장치는 초당 약 1 마이크로줄, 깨어나 재고 다시 잠드는 온도 감지기는 10 마이크로줄 아래로도 마칩니다. 그런 기기의 전지 수명은 마이크로줄로 하는 산수입니다.
그 위로는 밀리줄이 이어받고 효과는 기계적이 됩니다. 손에 느껴지는 불꽃, 귀에 들리는 소리, 떨어지는 작은 물건입니다. 그 아래로는 나노줄이 이어받고 효과는 광학적이고 전자적인 것이 됩니다. 마이크로줄은 그 사이의 좁은 띠를 차지하며, 달리 아무것도 나누지 않는 여러 분야가 같은 접두어에서 만나는 까닭이 그것입니다.
1 마이크로줄은 0.000001 줄, 약 6.24 × 10¹² 전자볼트, 약 2.78 × 10⁻¹⁰ 와트시와 같습니다.
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.