Math Atlas

단위와 측정Units & Measurement

기초 산술Foundations · 3. 소수와 단위3. Decimals & Units

연습Practice108
학습 목표
  • 미터법의 접두어(킬로·센티·밀리)가 1010의 거듭제곱임을 알고, 길이·무게·들이 단위를 소수점 이동으로 환산할 수 있다.
  • 넓이와 부피의 단위 환산에서 배율이 제곱·세제곱이 되는 이유를 그림으로 설명할 수 있다.
  • 시간 단위(6060진법)를 환산하고, 1.51.5시간과 11시간 5050분 같은 혼동을 피할 수 있다.
  • 상황에 맞는 단위를 고르고 크기를 어림할 수 있다.

단위는 세는 기준이다

"교실의 가로는 8.4m8.4\,\text{m}다"라는 문장은 1m1\,\text{m}짜리 막대가 8.48.4라는 뜻이다. 재는 것은 결국 세는 것이고, 무엇을 11로 삼았는지가 단위다. 같은 길이를 cm로 재면 개수가 늘어난다. 1cm1\,\text{cm}1m1\,\text{m}보다 작으니 더 많이 필요하다. 840cm840\,\text{cm}다.

미터법은 단위들 사이의 배율이 전부 10,100,1,00010, 100, 1{,}000이라서 소수와 궁합이 좋다. 길이는 km, m, cm, mm, 무게는 kg, g, 들이는 L, mL가 기본이고, 접두어가 배율을 말해 준다.

접두어
킬로(k) 1,0001{,}000 1km=1,000m1\,\text{km} = 1{,}000\,\text{m}, 1kg=1,000g1\,\text{kg} = 1{,}000\,\text{g}
센티(c) 100100분의 11 1cm=0.01m1\,\text{cm} = 0.01\,\text{m}, 즉 1m=100cm1\,\text{m} = 100\,\text{cm}
밀리(m) 1,0001{,}000분의 11 1mm=0.001m1\,\text{mm} = 0.001\,\text{m}, 1mL=0.001L1\,\text{mL} = 0.001\,\text{L}
길이 단위의 사다리. km에서 m는 1,000배, m에서 cm는 100배, cm에서 mm는 10배. km m cm mm ×1000 ÷1000 ×100 ÷100 ×10 ÷10
길이 단위의 사다리. km에서 m는 1,000배, m에서 cm는 100배, cm에서 mm는 10배.

환산은 소수점 옮기기다

3.2km3.2\,\text{km}를 m로 바꾸자. 1km1\,\text{km}1,000m1{,}000\,\text{m}이니 3.2×1,000=3,200m3.2 \times 1{,}000 = 3{,}200\,\text{m}. 숫자가 세 자리 왼쪽으로 갔다. 450cm450\,\text{cm}를 m로 바꾸면 1m1\,\text{m}100cm100\,\text{cm}이니 450÷100=4.5m450 \div 100 = 4.5\,\text{m}. 두 자리 오른쪽.

방향을 정하는 법은 하나다. 큰 단위에서 작은 단위로 가면 개수가 늘어나니 곱하고, 작은 단위에서 큰 단위로 가면 개수가 줄어드니 나눈다. 같은 길이를 더 작은 자로 재면 자를 더 많이 대야 한다.

예제 1 · 단위를 맞춘 뒤 계산한다

0.75km0.75\,\text{km}를 걷고 이어서 380m380\,\text{m}를 더 걸었다. 모두 몇 m, 몇 km를 걸었는가?

풀이. 단위가 다르면 더할 수 없다. 0.75km=750m0.75\,\text{km} = 750\,\text{m}로 바꾸면 750+380=1,130m750 + 380 = 1{,}130\,\text{m}. km로는 1,130÷1,000=1.13km1{,}130 \div 1{,}000 = 1.13\,\text{km}.

검산: 0.75+0.38=1.130.75 + 0.38 = 1.13 ✓. 어림으로 1km1\,\text{km}가 조금 넘는다 ✓.

주의

0.75km+380m0.75\,\text{km} + 380\,\text{m}380.75380.75라고 쓰면 km와 m를 한 수에 섞은 것이다. 단위가 다른 수는 같은 단위로 바꾼 뒤 더하거나 뺀다. 소수의 덧셈에서 소수점을 맞추던 것과 같은 원리다. 같은 것끼리만 셀 수 있다.

넓이와 부피: 배율이 제곱, 세제곱이 된다

1m=100cm1\,\text{m} = 100\,\text{cm}다. 그러면 1m21\,\text{m}^2100cm2100\,\text{cm}^2일까? 아니다. 한 변이 1m1\,\text{m}인 정사각형을 한 변이 1cm1\,\text{cm}인 칸으로 나누면, 가로로 100100칸, 세로로 100100줄이므로 100×100=10,000100 \times 100 = 10{,}000칸이다.

한 변이 1 m인 정사각형은 한 변이 1 cm인 칸 100 × 100 = 10,000개로 채워진다. 1 m = 100 cm 1 m 10 cm × 10 cm = 100 cm² 100 × 100 = 10,000 cm² 1 m² = 10,000 cm²
한 변이 1 m인 정사각형은 한 변이 1 cm인 칸 100 × 100 = 10,000개로 채워진다.

1m2=100cm×100cm=10,000cm2.1\,\text{m}^2 = 100\,\text{cm} \times 100\,\text{cm} = 10{,}000\,\text{cm}^2.

길이의 배율이 100100이면 넓이의 배율은 100×100100 \times 100이다. 넓이에는 길이가 두 번 들어가기 때문이다. 같은 이유로 1km2=1,000×1,000=1,000,000m21\,\text{km}^2 = 1{,}000 \times 1{,}000 = 1{,}000{,}000\,\text{m}^2이고, 부피에는 길이가 세 번 들어가므로 1m3=100×100×100=1,000,000cm31\,\text{m}^3 = 100 \times 100 \times 100 = 1{,}000{,}000\,\text{cm}^3이다.

들이도 부피다. 1L1\,\text{L}는 한 변이 10cm10\,\text{cm}인 정육면체의 부피, 즉 10×10×10=1,000cm310 \times 10 \times 10 = 1{,}000\,\text{cm}^3이고, 그 1,0001{,}000분의 111mL1\,\text{mL}는 정확히 1cm31\,\text{cm}^3이다. 물 1L1\,\text{L}의 무게가 1kg1\,\text{kg}이니 1mL1\,\text{mL}의 물은 1g1\,\text{g}. 미터법이 처음부터 그렇게 맞춰 놓았다.

예제 2 · 넓이 단위 바꾸기
(1)2.5m22.5\,\text{m}^2는 몇 cm2^2인가?
(2)30,000cm230{,}000\,\text{cm}^2는 몇 m2^2인가?

풀이. (1) 1m2=10,000cm21\,\text{m}^2 = 10{,}000\,\text{cm}^2이므로 2.5×10,000=25,000cm22.5 \times 10{,}000 = 25{,}000\,\text{cm}^2.

(2) 30,000÷10,000=3m230{,}000 \div 10{,}000 = 3\,\text{m}^2.

검산: (1) 2.5m22.5\,\text{m}^21m21\,\text{m}^2 두 개 반이고, 하나가 10,00010{,}000칸이니 25,00025{,}000칸 ✓. 250cm2250\,\text{cm}^2라고 답했다면 손바닥만 한 넓이가 되어, 침대 한 장 남짓한 2.5m22.5\,\text{m}^2와 맞지 않는다 ✓.

주의

"1m=100cm1\,\text{m} = 100\,\text{cm}니까 2m2=200cm22\,\text{m}^2 = 200\,\text{cm}^2"가 가장 흔한 실수다. m2\text{m}^2의 작은 22는 길이를 두 번 곱했다는 표시이고, 배율도 두 번 곱해야 한다. 2m2=20,000cm22\,\text{m}^2 = 20{,}000\,\text{cm}^2.

시간은 60진법이다

미터법과 달리 시간은 6060씩 묶인다. 11시간 =60= 60분, 11=60= 60초. 그래서 시간에서는 소수점 옮기기가 통하지 않는다. 1.51.5시간은 11시간 5050분이 아니라 11시간 3030분이다. 0.50.5시간은 한 시간의 절반이고, 한 시간의 절반은 3030분이기 때문이다. 시간을 분으로 바꾸려면 6060을 곱하고, 분을 시간으로 바꾸려면 6060으로 나눈다. 22시간 2020분은 2×60+20=1402 \times 60 + 20 = 140분, 200200분은 200÷60=3200 \div 60 = 3 나머지 2020이므로 33시간 2020분.

예제 3 · 지난 시간 구하기

오전 994545분에 시작한 시험이 오전 11112020분에 끝났다. 시험 시간은 얼마인가?

풀이. 정각을 징검다리로 삼는다. 994545분에서 1010시까지 1515분, 1010시에서 1111시까지 11시간, 1111시에서 11112020분까지 2020분. 합쳐서 11시간 3535분.

검산: 994545분에 11시간을 더하면 10104545분, 1515분을 더하면 1111시, 2020분을 더하면 11112020분 ✓. 분끼리 빼서 204520 - 45가 안 된다고 당황할 필요 없다. 11시간을 6060분으로 빌리면 8045=3580 - 45 = 35분, 109=110 - 9 = 1시간으로 같은 답이 나온다 ✓.

참고

단위를 고를 때는 수가 너무 커지지도 작아지지도 않는 쪽을 택한다. 연필은 cm(18cm18\,\text{cm}), 서울에서 부산까지는 km(약 400km400\,\text{km}), 사과 하나는 g(약 250g250\,\text{g}), 물병은 mL(500mL500\,\text{mL}). 그리고 답이 나오면 크기가 말이 되는지 한 번 본다. 교실 넓이가 60cm260\,\text{cm}^2로 나왔다면 단위 환산 어딘가가 틀린 것이다.

Goals
  • Know that the metric prefixes (kilo, centi, milli) are powers of 1010, and convert units of length, mass, and capacity by moving the decimal point.
  • Explain with a picture why the conversion factor for area is squared and for volume is cubed.
  • Convert units of time (base 6060) and avoid confusions like 1.51.5 hours versus 11 hour 5050 minutes.
  • Choose a sensible unit for a situation and estimate sizes.

A unit is what you count with

"The classroom is 8.4m8.4\,\text{m} wide" means 8.48.4 copies of a 1m1\,\text{m} stick. Measuring is counting, and the unit is whatever you decided to call 11. Measure the same width in cm and the count goes up: since 1cm1\,\text{cm} is smaller than 1m1\,\text{m}, more of them are needed. It is 840cm840\,\text{cm}.

The metric system gets along beautifully with decimals because every ratio between its units is 1010, 100100, or 1,0001{,}000. Length uses km, m, cm, mm; mass uses kg and g; capacity uses L and mL; and the prefix tells you the ratio.

Prefix Meaning Examples
kilo (k) 1,0001{,}000 times 1km=1,000m1\,\text{km} = 1{,}000\,\text{m}, 1kg=1,000g1\,\text{kg} = 1{,}000\,\text{g}
centi (c) one hundredth 1cm=0.01m1\,\text{cm} = 0.01\,\text{m}, so 1m=100cm1\,\text{m} = 100\,\text{cm}
milli (m) one thousandth 1mm=0.001m1\,\text{mm} = 0.001\,\text{m}, 1mL=0.001L1\,\text{mL} = 0.001\,\text{L}
The ladder of length units. From km to m is times 1,000; from m to cm times 100; from cm to mm times 10. km m cm mm ×1000 ÷1000 ×100 ÷100 ×10 ÷10
The ladder of length units. From km to m is times 1,000; from m to cm times 100; from cm to mm times 10.

Converting is moving the decimal point

Convert 3.2km3.2\,\text{km} to meters. Since 1km1\,\text{km} is 1,000m1{,}000\,\text{m}, we get 3.2×1,000=3,200m3.2 \times 1{,}000 = 3{,}200\,\text{m}: the digits moved three places left. Convert 450cm450\,\text{cm} to meters: since 1m1\,\text{m} is 100cm100\,\text{cm}, we get 450÷100=4.5m450 \div 100 = 4.5\,\text{m}, two places right.

One rule settles the direction. Going from a larger unit to a smaller one, the count grows, so multiply; going from a smaller unit to a larger one, the count shrinks, so divide. Measure the same length with a shorter ruler and you must lay the ruler down more times.

Example 1 · Match the units, then compute

You walk 0.75km0.75\,\text{km} and then another 380m380\,\text{m}. How far did you walk in meters, and in kilometers?

Solution. Different units cannot be added. Convert 0.75km=750m0.75\,\text{km} = 750\,\text{m}; then 750+380=1,130m750 + 380 = 1{,}130\,\text{m}. In kilometers, 1,130÷1,000=1.13km1{,}130 \div 1{,}000 = 1.13\,\text{km}.

Check: 0.75+0.38=1.130.75 + 0.38 = 1.13 ✓, and the estimate "a bit over 1km1\,\text{km}" agrees ✓.

Watch out

Writing 0.75km+380m0.75\,\text{km} + 380\,\text{m} as 380.75380.75 mixes km and m inside one number. Quantities in different units must be converted to the same unit before adding or subtracting, for the same reason decimal points are lined up in decimal addition: you can only count like with like.

Area and volume: the factor gets squared, then cubed

1m=100cm1\,\text{m} = 100\,\text{cm}. So is 1m21\,\text{m}^2 equal to 100cm2100\,\text{cm}^2? No. Cut a square with 1m1\,\text{m} sides into cells with 1cm1\,\text{cm} sides: there are 100100 cells across and 100100 rows down, so 100×100=10,000100 \times 100 = 10{,}000 cells.

A square with 1 m sides is filled by 100 × 100 = 10,000 cells with 1 cm sides. 1 m = 100 cm 1 m 10 cm × 10 cm = 100 cm² 100 × 100 = 10,000 cm² 1 m² = 10,000 cm²
A square with 1 m sides is filled by 100 × 100 = 10,000 cells with 1 cm sides.

1m2=100cm×100cm=10,000cm2.1\,\text{m}^2 = 100\,\text{cm} \times 100\,\text{cm} = 10{,}000\,\text{cm}^2.

When the length factor is 100100, the area factor is 100×100100 \times 100, because area involves length twice. By the same reasoning, 1km2=1,000×1,000=1,000,000m21\,\text{km}^2 = 1{,}000 \times 1{,}000 = 1{,}000{,}000\,\text{m}^2, and since volume involves length three times, 1m3=100×100×100=1,000,000cm31\,\text{m}^3 = 100 \times 100 \times 100 = 1{,}000{,}000\,\text{cm}^3.

Capacity is volume too. One liter is the volume of a cube with 10cm10\,\text{cm} edges, 10×10×10=1,000cm310 \times 10 \times 10 = 1{,}000\,\text{cm}^3, and a thousandth of that, 1mL1\,\text{mL}, is exactly 1cm31\,\text{cm}^3. Since a liter of water weighs 1kg1\,\text{kg}, a milliliter of water weighs 1g1\,\text{g}. The metric system was set up to make these agree.

Example 2 · Converting area units
(1)How many cm2^2 is 2.5m22.5\,\text{m}^2?
(2)How many m2^2 is 30,000cm230{,}000\,\text{cm}^2?

Solution. (1) Since 1m2=10,000cm21\,\text{m}^2 = 10{,}000\,\text{cm}^2, we get 2.5×10,000=25,000cm22.5 \times 10{,}000 = 25{,}000\,\text{cm}^2.

(2) 30,000÷10,000=3m230{,}000 \div 10{,}000 = 3\,\text{m}^2.

Check on (1): 2.5m22.5\,\text{m}^2 is two and a half unit squares of 10,00010{,}000 cells each, so 25,00025{,}000 cells ✓. An answer of 250cm2250\,\text{cm}^2 would be the size of a palm, nowhere near a patch of floor ✓.

Watch out

"1m=100cm1\,\text{m} = 100\,\text{cm}, so 2m2=200cm22\,\text{m}^2 = 200\,\text{cm}^2" is the most common slip. The little 22 in m2\text{m}^2 records that length was multiplied twice, so the factor must be multiplied twice as well: 2m2=20,000cm22\,\text{m}^2 = 20{,}000\,\text{cm}^2.

Time runs in sixties

Unlike the metric system, time bundles in sixties: 11 hour =60= 60 minutes, 11 minute =60= 60 seconds. So moving the decimal point does not work for time. 1.51.5 hours is not 11 hour 5050 minutes but 11 hour 3030 minutes, because 0.50.5 hour is half an hour and half an hour is 3030 minutes. To turn hours into minutes multiply by 6060; to turn minutes into hours divide by 6060. Two hours 2020 minutes is 2×60+20=1402 \times 60 + 20 = 140 minutes; 200200 minutes is 200÷60=3200 \div 60 = 3 remainder 2020, so 33 hours 2020 minutes.

Example 3 · Elapsed time

A test began at 9:45 a.m. and ended at 11:20 a.m. How long was it?

Solution. Use the full hours as stepping stones. From 9:45 to 10:00 is 1515 minutes; from 10:00 to 11:00 is 11 hour; from 11:00 to 11:20 is 2020 minutes. Altogether 11 hour 3535 minutes.

Check: 9:45 plus 11 hour is 10:45, plus 1515 minutes is 11:00, plus 2020 minutes is 11:20 ✓. Subtracting minutes directly gives 204520 - 45, which does not work; borrow 11 hour as 6060 minutes and it becomes 8045=3580 - 45 = 35 minutes with 109=110 - 9 = 1 hour, the same answer ✓.

Note

Choose a unit that keeps the number neither huge nor tiny. A pencil in cm (18cm18\,\text{cm}), Seoul to Busan in km (about 400km400\,\text{km}), an apple in grams (about 250g250\,\text{g}), a water bottle in mL (500mL500\,\text{mL}). And once an answer appears, ask whether its size makes sense: a classroom floor of 60cm260\,\text{cm}^2 means a conversion went wrong somewhere.