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현대 산업 사회는 과학기술을 바탕으로 눈부시게 발전하여 왔으며, 과학기술은 국제협력을 통하여 빠른 속도로 발전할 수 있었다. 이러한 과학기술 분야의 국제협력은 전 세계가 공통으로 사용할 수 있는 국제 측정 표준인 국제단위계(SI) 때문이다. '모든 시대의 모든 사람을 위한(for all people for all time)' 국제적인 표준을 만들고자 하였지만 프랑스가 처음 미터법을 만들 당시에는 국제적인 동의를 얻지 못하였고, 훨씬 뒤인 1875년 미터 조약을 체결함으로써 비로소 결실을 맺게 되었다(Gorin, 2003). 1790년 프랑스 의회가 과학아카데미에 전 세계적으로 사용할 수 있는 단위를 만드는 것을 요구 하여 미터법이 제정되어 상공업계에 사용이 시작 되었다. 1901년 킬로그램(kg) 단위 채택을 비롯한 1948년 암페어(A), 1967년 미터(m), 켈빈(K), 칸델라(cd), 초(s) 그리고 1971년 몰(mol)이 채택되면서 SI 기본 단위인 m, kg, s, A, K, mole, cd 등이 구성되었고 이 기본단위에 파생된 유도단위와 보조단위로 구성되어 있다(Kang Dong-Shik & Park Kyu-Eun, 1989; Kim Sang Yong, 1976; Ryu Ki Song, 1996; Lee Ill Young, 2003; Lee Dall Hun, 1985; KICE, 1982; Davis, 2015; Gorin, 2003).

현대 사회에서 통일된 단위 기호를 사용하면 언어는 달라도 양과 단위에 대한 정보는 정확하게 전달되고 한마디로 측정세계의 만국어인 셈이다(KRISS, 2009). 중국 진 제국 통일 이후 진시황제는 도량형 통일에 관한 황제의 조칙을 기준으로 정기적인 점검을 하였고(Choi Duk-Kyung, 2000; Joongang Daily, 2001, 2007a), 세종대왕의 업적 중 백성들에게 크게 도움이 되었던 것은 도량형 정비다(Donga science, 2017).

우리나라는 1905년 대한제국 법률 1호로 도량형법을 공포하고 1959년에 미터 조약 가입, 범국가적으로 계도하고 각 개인이 정착하기까지는 시간이 걸렸다. 우리 전통단위인 도량형 사용이 중단되고 세계화에 발맞춰 미터법을 사용하고 있으나 실생활 속에서는 아직까지 개인적으로 전통단위를 사용하고 있는 실정이다. 우리나라는 특히 법률적으로 국가표준제도의 확립을 위한 기본적인 사항을 규정함으로써 과학 기술의 혁신과 산업구조 고도화 및 정보화 사회의 촉진을 도모했다. 국가경쟁력 강화 및 국민복지 향상에 이바지 한다는 목적 아래 국가표준기본법(법률 제 14662호), 국가표준기본법 시행령(대통령령 제 28212호), 계량에 관한 법률(법률 제 14661호) 등을 통해 단위가 유용하게 활용될 수 있도록 노력을 기울이고 있다. 또한 단위 국가측정표준 대표 기관인 한국표준과학연구원(KRISS)을 두어 단위연구, 개발 및 보급, 국가측정표준 원기유지 및 관리 등의 업무를 관장하도록 하고 있다(Lee Ill Young, 2003). 그리고 정부는 2007년 7월부터는 ‘법정단위’ 정착을 위해 ‘비법정 단위’ 사용을 금지했다(Joongang Daily, 1982, 1983, 2001, 2002, 2007a,b,c, 2015a, 2017; Lee Dall Hun, 1985; Lee Jae Hyo, 2001; Kim Seong-Gon & Song Chul-Ki, 2004; THE CHONSUN ILBO, 2006a, 2007a, 2007b, 2015).

사용하는 과학 단위 때문에 발생한 사고로는 매스컴을 통해 알려진 1999년 화성궤도에 진입시도에서 미국의 화성 기후탐사선은 미터법 계산 착오로 추락사고가 발생 하였고, 1986년 미국 우주왕복선 챌린저호는 야드와 미터법 혼돈으로 폭발사고가 일어났다. 2001년 국내 K 항공사 화물기가 야드와 미터를 혼돈하여 높이를 잘못 계산하여 중국공항에 추락사고가 발생하는 등 작은 단위 실수로 인적, 물적인 피해를 본 것이다(Joongang Daily, 2007b, 2015a; THE CHONSUN ILBO, 2006a,b, 2015b; The Kyunghyang Shinmun, 2015).

국제도량형국(BIPM)에서 만든 국제공식 발간물인 국제단위계 해설서 제8판(BIMP, 2006)을 발간하였고, 각 해당 국가는 각각의 언어로 제8판까지 발간되어 국제단위계(SI)보급과 확산에 노력을 기울이고 있다. 우리나라 또한 한국표준과학연구원(KRISS)에서 한국어판 해설서를 만들어 보급하고 있다. 이 해설서에서는 SI 기본단위의 정의와 사용하는 단위에 따른 양과 차원 등의 물리량이 소개되어 있다. 또한 읽기, 띄어쓰기 등의 기본적인 표기법에 대한 기준도 제시되어 있다(KRISS, 2006).

그러나 우리나라도 앞에서 언급한 올바르게 읽기와 표기 기준이 있는데도 불구하고 Kim Seong-gon and Song Chul-Ki(2004) 등이 언급했듯이 초·중·고 교육 을 통틀어 체계적인 단위교육 부재로 대부분 잘 알지 못해 잘못 읽거나 잘못 표기하고 있다고 지적하였다.

지금까지 책에서 사용하고 있는 단위로 수업 시간에 자체적인 단위교육만이 일부 이루어지는 실정이다. 초등 과학 교과서에도 많은 단위들을 사용하고 있지만 현장에서는 교육이 제대로 되지 않고 있다. 따라서 단위 사용에 대한 기초자료로 활용 할 수 있는 초등 과학 교과서에 있는 단위를 분석하고 일본, 미국과 비교하였다. 또한 미래 초등교사로서 학생들의 단위 교육에 영향을 줄 수 있는 만큼 초등예비교사들을 대상으로 단위 인식과 쓰기 등을 잘 알고 있는지 알아보고자 하였다. 이러한 연구 목적은 초등예비교사의 단위 인식과 바르게 쓰기가 초등 현장에 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

단위 관련한 선행 논문으로는 초등학생을 대상으로 단위의 용도, 바르게 쓰기, 읽기, 해당 단위 학습(Kim Eunhui, 2017; Kim Sung-Kyu et al., 2002)과 예비교사를 대상으로 용도, 인식, 읽기, 학습경로를 묻는 논문(Kang Ji-Young, 2015; Kim Sung-Kyu, 2004) 등이 알려져 있다. 생활 속 관련 법정계량단위 이해(Han Changmin, 2006; Kim Sung-Kyu & Kong Young-Tae, 2009; Sohn Jinhyeon, 2008; ; Kim Sung-Kyu, 2012; Lee Sunyang, 2004; You Kyung Hee, 2009), 학생, 교사 등의 속력에 대한 이해(Jeong Sae Rom, 2011; Jung Ha Na, 2012; Lee Sunyang, 2004; Shin Jung-Yun, 2015; Suh Jungah et. al., 2004), 무게와 질량 개념과 단위 이해(Yoo Jee Eun; 2013), 또한 Kim Seong-Gon and Song Chul-Ki(2004)가 초·중·고 단위 교육에 대한 부재를 지적한 것처럼 한국표준과학연구원(KRISS)에서 번역한 단위 사용 기준에 따른 단위 분석과 비교 그리고 초등예비교사들의 단위 인식과 사용 실태를 알아볼 필요가 있다고 본다.

과학 교과서 분석은 한국의 경우 2009개정 교육과정 3∼6학년 과학 교과서(MOE, 2014a-e, 2015a-f), 수학 교과서(MOE, 2013a, b, 2014f-h, 2015g-i), 사회 교과서(MOE, 2014i, 2015j, k), 5∼6학년 실과 교과서 (Lee Sang Won et al., 2015a; Lee Chun Sik et al., 2015b) 등, 일본 초등 과학은 新しぃ 理科 3∼6학년 교과서(Mamoru M.; Reiko B. et al., 2010), 미국은 McGRAW-HILL Science 3∼6학년을 대상으로 분석하였다(Moyer et al., 2002). 설문을 통한 인식과 이해를 묻는 연구대상으로는 예비초등교사 259명을 대상으로 하였다.

한국, 일본, 미국 초등 과학 교과서 3∼6학년을 대상으로 분석하였고, 초등 실과(5∼6학년), 수학, 사회 3∼6학년 교과서를 분석하였다.

초등예비교사 단위의 인식과 표기법 등은 초등예비교사 259명을 대상으로 알아보았다. 초등예비교사 대상 설문지는 올바른 단위 표기법 10 문항으로 길이, 질량, 온도, 부피, 면적, 넓이, 메모리용량, 속력, 전력량, 농도 등 이다. 띄어쓰기 및 단위 표기의 기준을 5문항, 단위 조합 해석을 하는 문제가 5문항, 마지막으로 과학적 표기법에 많이 쓰이는 음, 양 접두어 이해를 묻는 단위 2문항을 합쳐 22 문항이다.

예비교사 설문지 타당도는 현장 교사인 대학원생 5명과 과학교육전문가 2인이 검토하여 보완하여 사용하였다. 설문지의 신뢰도는 Cronbach's 방법을 이용하여 설문 전체에 대하여 검증하였으나 검증결과 Cronbach's α 값이 0.5 이하로 낮게 나와 표기하지 않았으며 효과적이고 정확한 인식을 측정할 수 있는 표준화된 검사지가 없는 상태라 측정하는데 어려움이 있다. 그리고 평소 단위 사용은 하지만 교육이 되지 않아 전문적인 내용이어서 낮게 나온 것 같다. 예비교사 설문지는 대학원생 5명과 과학교육 전문가 2인이 검토하여 설문을 확정하여 사용하였다.

C 교육대학교 3학년 학생 259명을 대상으로 단위관련 인식 등 그 결과를 일반화 하기는 어렵다.

한국, 일본, 미국 초등 과학 교과서는 3∼6학년을 대상으로 분석하였다. 또한 2009 개정 교육과정 과학, 수학, 사회, 실과(5∼6학년) 3∼6학년 교과서 단위를 학년별로 분석 비교하였다.

초등예비교사가 답한 설문지는 통계는 통계처리프로그램인 SPSS윈도우 17.0을 사용하여 응답별 빈도와 백분율로 분석하였다.

본 연구에서 한국, 일본, 미국 초등 과학 교과서 단위 분석 비교와 초등예비교사 259명을 대상으로 단위의 이해와 표기에 대한 인식을 알아본 결과는 다음과 같다.

첫째, 한국과 일본에 비해 미국 초등 과학 교과서에 단위의 수가 많았다. 공통점으로는 학년이 올라가고 수준이 높아짐에 따라 단위가 어려웠고 내용의 쓰임도 다양하게 사용되었다. 특히 미국 초등 과학 교과서 단위사용은 미터법(SI)과 야드파운드 단위를 병행하여 사용하고 있었다. 미국 초등 과학 교과서처럼 과학 단위를 부록에 넣어 언제든지 참고하고 확인 할 수 있어서 단위 습득에 도움이 될 것 같다. 따라서 우리나라 교과서에도 도입하면 과학단위 학습 면에서 도움을 줄 것이라 생각한다.

둘째, 단위 쓰기 비교에서 미국은 온도(°C), 퍼센터(%)를 제외하고는 국제도량형국(BIPM) 기준에 따라 표기를 하는 반면 한국과 일본은 표기 기준을 따르지 않고 있다. 또한 우리나라 과학, 수학, 사회, 실과 과목에서의 쓰기를 비교한 결과 수학 과목은 온도(°C)를 제외하고는 표기 기준에 따랐고, 과학, 사회, 실과 과목은 표기 기준을 따르지 않고 있다. 전 세계적으로 표기 기준에 따른 통일된 쓰기가 필요하다.

셋째, 초등예비교사들의 올바른 단위 쓰기에서는 킬로미터(km), 킬로그램(kg), 밀리리터(mL), 세제곱센티미터(cm³), 제곱미터(m²), 기가바이트(GB), 킬로미터(km), 퍼센트(%) 등의 단위들은 모두 86.5% 이상 올바르게 쓰고 있었다. 그러나 온도(°C), kWh(킬로와트시), kW/h(킬로와트 퍼 아워) 등은 44% 정도이고, 정답인 ‘킬로와트 매 시간’으로 선택한 학생은 11.2%였다. 특히 한글 표기에 있어서 한국표준과학연구원(KRISS) 한글 표기 기준안에 근거해서 ‘매’ 대신 ‘퍼’로 잘못 표기하는 부분도 있었다. 이 부분은 교육부와 정부가 방송매체를 통하여 올바른 단위쓰기 계도와 홍보를 통해 바로 잡아야 할 부분이다.

넷째, 초등예비교사들의 단위 띄어쓰기는 온도(°C)의 경우에는 58.3%가 숫자와 단위를 한 칸 띄어 쓰고 있는 정답을 선택 하였고 그 이외는 50%를 넘지 못하였다. 특히 시간을 나타내는 ‘시간’, ‘분’, ‘초’ 의 띄어쓰기는 잘못 알고 있었다. 소문자, 대문자 구분에서는 Kg과 절대온도인 켈빈(K)와 혼돈하여 32.0%가 켈빈(K)를 오답으로 생각하고 선택하였다. 잘못된 표기를 묻는 문제에서 무게(Kg)의 경우에는 45.9%가 Kg을 정답으로 선택하였다. 방위각(o)에는 51.7%가 선택하였다. 국제, 국내 기준에 따르면 방위각은 숫자와 붙여 쓴다. 단위의 띄어쓰기에서 가장 기본적인 내용인데도 불구하고 잘 알지 못하였다. 이 부분은 어느 형태이든 단위 교육의 필요성이 요구되는 부분이기도 하다.

다섯째, 시간을 나타내는 시, 분, 초는 수와 한 칸씩 띄어 쓰는 것이 기준이나(KRISS, 2009) 교과서에는 붙여 쓰고 있다. 따라서 예비교사들의 설문 결과도 89.2%가 수와 단위를 붙여 쓴 답을 선택하였다. 이 결과는 단위교육에 대한 필요성이 요구되는 부분이다.

여섯째, 한 개 이상 조합한 기호는 중간점, 한칸 띄움과 음의 지수를 쓰게 되어있으나 35.1%가 이해하고 나머지는 오답을 선택하는 것으로 보아 잘 이해하지 못하는 것 같다.

여섯째, 조합된 단위의 의미 해석은 속력, 전력량은 74.1%, 85.3%로 대체로 이해하고 있었다. 그러나 풍속의 경우는 수업시간에 배웠음에도 불구하고 기대와는 달리 63.7%가 정답을 선택하였다. 인구밀도, 연비는 잘 이해하지 못했다. 사회 과목 등에서 이미 배웠고 생활 속 상식인데도 잊었거나 차량의 경험이 없어서인지 잘 이해하지 못했다.

여덟째, 접두어를 이해하는지 질문에 가장 많이 사용하는 음, 양 접두어지만 정답률이 46.3%, 67.6%가 답하였다. 사용 경험과 과학단위 표기의 지식이 없어서인지 다소 낮은 정답률을 얻었다.

따라서 한국, 일본, 미국 초등 과학 교과서 분석에서처럼 많은 과학 단위 사용을 확인 하였다. 국제표준 기준인 국제도량형국(BIMP)이 있으나 전 국가적으로 보급과 계도가 되지 않았다고 본다. 또한 단위를 전문 지식으로 생각하기 때문에 인식하는 것이 어렵다는 것을 알고 있다. 그리고 초등예비교사가 과학 단위의 인식으로 올바르게 쓰는 것은 교사의 기본 지식으로 본다. 따라서 초등예비교사들에게 과학의 중요성과 과학 단위에 대한 체계적인 단위 교육이 필요하다 하겠다.

앞으로 정부와 단위를 관장하는 한국표준과학연구원(KRISS)의 지속적인 계도로 실생활에서의 올바른 단위 사용에 모두가 동참해야 할 것이다.

한국표준과학연구원(KRISS)과 대전의 인근지역자치단체와 같이 기획하여 진행한 꿈나무 과학캠프사업의 ‘신나는 단위 캠프’ 프로그램처럼 교육이 아니면 캠프라도 노력 할 부분이다. 또한 법정단위 정착을 위해서 정부의 부단한 계도와 개인 개개인의 노력과 의식 전환이 필요하다. 수치계산이나 문제풀이의 수단이 아니라 학문과 실생활에서 과학적인 소통이 될 수 있는 과학 단위 교육이 되어야하겠다. 그리고 현직교사들이 단위를 얼마만큼 인식하고 있고 올바르게 쓰고 있는지 추가적인 조사가 필요하다.

단위는 사용하지 않으면 잊어버린다. 따라서 일회성 교육이 아니라 미국 과학 교과서 같이 부록에 넣고 언제든지 볼 수 있어야 하며 교사가 수업하기 전 관련 단위를 사전에 이해시키면 학생들의 학습효과가 향상될 것으로 생각된다. 또한 우리 생활 속에서 사용되고 있는 전통단위인 척관법, 일부 나라지만 여전히 사용하고 있는 야드-파운드법 그리고 세계적인 흐름으로 사용되고 있는 SI 미터법 등 사용하는 단위는 연수를 통하여 배워 명확하게 구분 하는 능력과 지혜가 절실히 필요하다고 본다.