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경도

last modified: 2015-04-08 20:58:31 by Contributors

Contents

1. 經度
2. 硬度
3. 京都

1. 經度

longitude

지구 위의 위치를 나타내는 좌표축 중에서 세로로 된 것이다. 한 지점의 경도는 그 지점을 지나는 자오선과 런던의 그리니치 천문대를 지나는 본초 자오선이 이루는 각도이다. 태양의 궤도(적도)를 기준으로 삼고 고도만을 봐도 대략 측정이 가능한 위도와는 달리 지구가 하루에 한번씩 돌기 때문에 측정이 곤란하고 마땅한 기준도 없다. 은 그래도 거리를 재면 되는데 바다는 이것도 불가능. 때문에 이를 측정하는 방법에 까지 걸렸었다.

천체를 활용할 경우 지구의 자전때문에 동시에 측정한 천체들의 시차를 활용해야 한다. 달과 다른 천체의 식이 한 지점에서 발생시 다른 지점에서의 시차를 측정한다거나(드먼드 핼리) 목성의 위성들을 시계로 활용하는(갈릴레오 갈릴레이) 등의 방법들이 제안되었으나 배가 가만히 있나... 간단한 매커니즘의 시계 또한 배의 움직임을 버티지 못해서 사용불가. 지구자기장을 활용하는 것(이것도 헬리)까지 제안되었으나 주변환경에 의한 오차가 너무 커서 기각. 지표의 한 곳을 기준으로 시간대별 달과 어느 의 고도, 둘 사이의 를 알아놓은 다음 현지에서 측정한 각도에 시차를 보정(여기에 고도가 사용)해 기준점에서의 해당 각도, 즉 시간을 알아내는 방법이 항해용으로 가장 적합해 한동안 사용되었다. 이를 위하여 사용된 게 분의이고 기준점이 리니치. 그러나 이 방법은 날씨가 맑지 못하거나 하면 못쓰고 계산이 복잡하다는 등 문제가 있었고, 독학으로 공부한 근성의 시계공 존 해리슨[1]에 의해 항해용으로 사용가능한 정밀 태엽시계[2]가 발명된 후에야 만족스러운 측정이 가능했다고 한다.

육분의 시절부터 전해내려온 전통으로 인해 현재 체계에서도 기준(본초 오선)은 영국, 그리니치 천문대가 있던 자리다.[3]

2. 硬度

hardness, 굳기.

쉽게 말해 딱딱한 정도인데, 엄밀히는 정의가 안된 성질. 고체에 힘이 가해졌을 때 영구적인 변형에 저항하는 정도라 뭉뚱그려 정의된다. 굳이 정의하자면 마모되지 않는 정도(높을수록 긁혔을 때 흠집이 잘 나지 않는다).

글자는 비슷하지만, 강도(strength)와는 다르다[4]. 강도의 경우 물체에 걸린 단위면적당 하중에 대해 영구변형 혹은 파괴되지 않는 힘의 한계를 의미하고 그 단위 자체가 압력의 단위와 동일하게 명확하게 정의되는 데 비해 경도는 얼마나 딱딱한 가를 나타내는 의미이지만 명확한 단위 기준 같은 게 존재하지 않고 그 때문에 경도의 측정 방법은 아래에서와 같이 제각각인 경우가 많다. 다만 강도 중 압축강도와 경도는 대체로 상당히 밀접하게 연관되어 있다.

자연 물질 중에서 최상급의 경도를 가지는 것은 다이아몬드. 일찌기 모스 경도계에서 최상급인 10으로 자리매김하고 있다. 다만 강도는 최상급이 아니다. 강도의 정의에는 여러가지가 있으나, 대표적인 강도 기준의 하나인 항복강도(yield strength)[5]와 인장강도(tensile strength)[6]는 고강도 강과 비슷한 수준이다 (다이아몬드 : 1600 MPa와 2800 MPa, 마르에이징 강 : 2617 MPa와 2693 MPa) 재료별 항복강도 / 인장강도 참고.[7] 다만 인장강도가 강도의 일부일 뿐이며, 콘크리트처럼 인장강도는 꽝이지만 압축강도는 대단히 높은 물질도 있다는 점은 고려해야 한다. 그 밖에 경도와는 직접 연관은 없지만 파괴에 버티는 힘인 인성(toughness)이 낮아서 비교적 잘 깨진다. 다이아몬드가 비교적 잘 깨지는 이유는 분자구조상의 결함 등으로 인한 인장/전단강도의 저하와 지나친 강성으로 인해 충격인성이 떨어지기 때문에 그런 것이다[8].

힘을 가했을 때 물질의 반응은 제각각이기 때문에, 경도 측정에는 여러 방식이 있다. 주로 쓰이는 방식은 다음의 3가지 방식이다.
  • 긁어서 측정
    긁었을 때 얼마나 잘 버티는가를 측정하는 방식이다. 딱딱한 물체는 부드러운 물체로 긁어도 자국이 안난다는 점을 이용한 것이다. 광물학에서 쓰이는 모스 경도계가 이 방식을 쓰는 대표적인 측정법이다.

  • 눌렀을 때 파이는 정도를 측정
    측정 대상에 뾰족한 것을 대고 눌렀을 때 파이는 정도를 측정하는 방식이다. 공학이나 야금학에서 많이 사용되는데, 이들 분야에서는 압력에 대해 버티는 정도에 관심이 많기 때문이다. 록크웰 경도계, 비커스 경도계, 쇼어 경도계, 브리넬 경도계, 누프 경도계 등이 이 방식으로 경도를 측정한다.
    © Three-quarter-ten (cc-by-sa-3.0) from

    <록크웰 경도계. 은색의 뾰족한 것으로 꾹 찍어서 파인 정도를 측정한다. 출처: 위키피디어>

  • 물체를 떨어뜨려 튀어오르는 정도를 측정
    고정된 높이에서 측정대상에 떨어뜨린 해머가 튀어 오르는 높이를 측정하는 방식[9]. 리브 경도계가 이 방식으로 측정한다.

3. 京都

뜻은 한 나라의 서울,수도. 국도(國都), 도성(都城), 경성(京城)과 함께 동아시아의 수 많은 왕조 서울의 또 다른 이름이었으며 조선한양 역시 경도라고 쓰기도 했다.(영조시절 한양 지리지인 '경도잡기'등). 하지만 현대사회에 와선 주로 일본의 옛 수도인 교토를 가리킨다. 한자 종주국인 중국어 웹에서도 京都라 하면 대부분 일본의 도시인 교토를 가리킬 정도.
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  • [1] 그가 나무로 만든 몇몇 시계는 나무시계 주제에 현재도 동작중일 정도로 완성도가 높다고 한다.
  • [2] 전 차단기 등에 쓰이는 바이메탈과 온갖 기계에 사용되는 롤러 베어링은 원래 이 시계의 제작을 위해 존 해리슨이 발명한 것들이다.
  • [3] 그리니치 천문대는 런던의 광공해를 피해 다른 지역으로 이전했다. 천문대가 이전했다고 경도의 기준선까지 바꿀 수는 없는 노릇이라, 여전히 구 천문대 터가 기준선이다.
  • [4] 사실 재료공학 관련 교육을 제대로 받지 않은 일반인들은 강도/강성/경도/탄성/소성/인성/전연성 등의 재료 물성에 대한 개념들을 잘 구분하지 못한다. 대표적인게 강도와 강성을 헷갈리는 경우.
  • [5] 재료이 소성변형(탄성 변형의 반대로, 원상복구되지 않는 변형) 되기 직전까지의 버티는 강도
  • [6] 재료를 잡아 당겨 완전히 끊어질 때까지 걸리는 힘
  • [7] 여기서 나온 것 중 인장강도가 가장 높은 물질은 그래핀. 탄소 나노튜브가 그 뒤를 잇고 있다. 동생들 나빠요
  • [8] 동일 강도의 재료라도 강성이 10배인 재료는 내충격성이 1/10에 불과하다.
  • [9] 해머가 낙하할 때 해머와 시료에 전혀 영구변형이 없으면 해머의 위치에너지가 변형에는 소모되지 않게 되고, 시험재료가 내는 소리에너지와 열에너지, 해머에 대한 공기저항에 의한 손실만 있게 되어 위치 에너지가 거의 그대로 보존되기 때문에 해머가 떨어뜨릴 때의 높이와 거의 같은 높이만큼 튀어오른다
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