물을 채운 그릇 안에 밀봉된 강철 봄베가 서 있고, 그 안에서 이따금 시료가 타오른다. 주위로 주황빛 후광이 퍼지고, 물속에서는 바닥에서부터 크기가 제각각인 거품이 저마다의 박자로 올라온다. 수면은 숨을 쉬고, 오른쪽 온도계의 액주는 섬광 뒤에 올라 노란 눈금에 닿으며, 아래 눈금자에서는 읽음 표시가 끝에서 끝으로 달린다.
단위 자료표
SI 밖 · 영양을 위해 남음 1/1면 · 개정 2026-09칼로리 cal · kcal
SI 밖의 단위 · 양: 에너지 · 정확히 4.184줄
우리가 먹는 단위
과자 상자에 적힌 숫자는 측정 결과처럼 보이지만, 아무것도 측정되지 않았다. 누구도 그 과자를 열량계에서 태우지 않았다. 단백질, 지방, 탄수화물의 함량을 가져다 넷, 아홉, 넷을 곱하고 더해서 — 인쇄했을 뿐이다. 계수를 고른 사람은 19세기 말의 미국 화학자 윌버 애트워터로, 음식의 에너지 가운데 불이 얼마를 풀어놓고, 소화와 콩팥이 제 몫을 가져간 뒤 사람에게 얼마가 남는지를 비교해 정했다.
이 두 숫자의 차이는 사소하지 않다. 말린 달걀흰자는 강철 봄베 안에서 그램당 약 5.7킬로칼로리를 내지만, 몸이 받는 것은 대략 4다. 질소가 다 타지 않은 채 요소와 함께 빠져나가기 때문이다. 식이섬유는 봄베 안에서 설탕만큼 잘 타지만, 장에서는 겨우 절반만 이용되고, 그것도 남의 힘 — 세균의 일 — 으로 이루어지므로, 유럽의 규정은 그램당 2킬로칼로리만 인정한다.
이 단위 자체는 열을 물질로 여기던 시대에서 왔다. 칼로리는 물 1그램을 1도 데우는 데 드는 「열소」의 양을 뜻했다. 그 물질은 끝내 발견되지 않았고 이론은 무너졌지만, 단위는 물로 하는 실험에서 편리한 척도였기에 살아남았고, 마침내 물에 대한 언급 없이 그저 줄의 수 — 4.184 — 로 정의되었다.
소문자 cal은 작은 칼로리지만, 미국 영양서의 대문자 Cal은 킬로칼로리, 즉 정확히 천 배를 뜻한다. 같은 글자가 판에 따라 세 자릿수나 달라지는 셈이다. 기술 문서에서는 마침표 없이 kcal로 쓰는 것이 가장 안전하고, 「열량」은 단위 이름이 아니라 식품의 성질로 다뤄야 한다.
칼로리는 하나가 아니고 서로 같지도 않다. 열화학 칼로리는 정확히 4.184줄, 국제 칼로리는 4.1868, 15도 칼로리는 실제 물 실험으로 정해진다. 게다가 라벨의 숫자는 열량계가 아니라 계산에서 나오며, 단위 자체는 부엌을 뺀 모든 곳에서 이미 오래전에 줄에게 자리를 내주었다.
01 · 정의
1도당 물 1그램 · 봄베 · 애트워터의 보정역사적으로 칼로리는 물 1그램을 섭씨 1도 데우는 열량이었고, 이 정의는 흔들렸다. 물의 열용량 자체가 온도에 따라 달라지기 때문이다. 그래서 여러 칼로리가 동시에 생겼다. 14.5도에서 15.5도 사이에서 재는 15도 칼로리, 증기표의 국제 칼로리, 그리고 결국 그냥 4.184줄과 같다고 정해진 열화학 칼로리다.
이 정의는 최종적이고, 물 실험은 기원을 떠올리게 하는 것으로만 남았다. 그래도 편리하다. 단순한 관계가 살아남았기 때문이다. 1킬로칼로리는 지금도 물 1킬로그램을 약 1도 데우므로, 어떤 영양 숫자든 쉽게 그림으로 바꿀 수 있다 — 달콤한 탄산음료 한 캔을 전기 주전자에 부으면 물 1리터를 거의 끓일 수 있다.
음식은 더 까다롭다. 사람은 화덕이 아니기 때문이다. 산소 30기압 속 강철 봄베에서는 모든 것이 남김없이 타지만, 몸속에서는 에너지의 일부가 소화되지 않고 빠져나가고, 일부는 흡수 자체에 쓰이며, 일부는 질소 화합물과 함께 몸을 떠난다. 애트워터는 호흡실에서 사람을 대상으로 이 손실을 재고, 그 뒤로 거의 바뀌지 않은 계수를 끌어냈다. 단백질 1그램당 4킬로칼로리, 지방 9, 탄수화물 4, 에탄올 7이다.
나중에 이 숫자들조차 지나치게 평균을 낸 것임이 드러났다. 아몬드는 라벨대로 세면 그램당 약 6킬로칼로리지만, 사람에게서 재면 약 4.6이다. 지방이 세포벽 안에 갇혀 있어 일부가 소화되지 않고 지나가기 때문이다. 통견과류와 콩류에서는 차이가 4분의 1에 이른다. 단위에는 잘못이 없다 — 줄을 정직하게 센다 — 그러나 그것을 음식에 적용하는 방식은 근사로 남고, 포장은 이에 대해 침묵한다.
봄베는 왜 늘 많게 나오나
왼쪽에서 시료는 물에 잠긴 강철 봄베 안에 놓여 있다. 섬광과 함께 불꽃이 주위로 퍼지고, 벽 곁에서 물이 거품을 내며, 온도계 액주는 방출된 열이 재킷에 부은 물의 양에 대해 감당할 만큼 기어오른다. 오른쪽에서는 같은 것이 두 기둥으로 나뉜다. 연소열 전체와, 그 가운데 애트워터 계수가 사람에게 계상하는 부분이다. 단백질과 견과류에서는 차이가 바로 보인다. 시료 질량과 물의 양을 바꿔 보자. 에너지는 물과 상관없지만, 온도 상승은 크게 달라진다. 측정의 요령은 모두 여기에 있다.
02 · 환산
에너지 · 접시 · 움직임하나의 에너지, 세 가지 이야기
첫째 탭은 입력한 수를 에너지 단위들에 나눠 준다. 둘째 탭은 그것을 음식으로 바꿔, 지방·설탕·단백질로 몇 그램이며 하루 섭취량의 얼마인지 보여 준다. 셋째 탭은 가장 자주 묻는 질문 — 그것을 다 쓰려면 얼마나 움직여야 하나 — 에 답한다.
외워 두면 좋은 기준: 1킬로칼로리는 4킬로줄보다 조금 많고, 1킬로줄은 약 4분의 1킬로칼로리다.
움직임 줄은 체중 70킬로그램인 사람을 기준으로 계산했으며 자릿수의 가늠으로만 쓸 수 있다. 소비는 몸의 질량, 단련 정도, 속도에 따라 다르고, 먹은 것의 일부는 몸이 소화 자체에 쓴다. 여기서의 정밀함은 겉모습일 뿐이고, 이런 숫자를 소수 첫째 자리까지 반올림하는 것은 의미가 없다.
| 양 | 값 | 비고 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · 측정 기기
얼음 열량계 · 봄베 · 호흡실 · 마스크열을 붙잡는 네 가지 방법
얼음을 척도로 삼은 장치
라부아지에와 라플라스는 열원을 얼음으로 둘러싼 빈 공간에 두고, 온도계 대신 녹는 껍질에서 흘러나온 물의 무게를 쟀다. 얼음 1그램을 녹이는 데는 엄밀하게 정해진 열이 들기 때문이다. 이 장치에서 그들은 1782년 겨울 기니피그를 길러, 살아 있는 호흡이 열을 얼마나 내는지 알아보았고, 숯의 연소열에 가까운 값을 얻었다 — 호흡을 느린 연소로 보는 관점은 여기서 나왔다.
물 양동이 속 강철 봄베
1그램도 안 되는 시료가 순수한 산소를 채운 두꺼운 벽의 용기 안에서 철사로 점화되고, 방출된 열은 모두 주위의 물로 옮겨 가며, 그 온도를 천분의 1도까지 읽는다. 장치는 무엇을 태웠는지 — 과자인지 석탄인지 종이인지 — 모르므로 연소열 전체를 내놓는다. 사람이 결코 통째로는 받지 못하는 열이다. 열량계 상수는 연소열이 기준으로 정해진 벤조산으로 미리 정해 둔다.
사람을 재는 방
애트워터는 밀폐된 방을 지어 지원자가 며칠씩 그 안에서 지내게 하고 모든 것을 쟀다. 먹은 것, 내쉰 숨, 배설한 것, 그리고 내놓은 열이다. 4, 9, 4라는 계수는 바로 이 실험들에서 나왔고, 동시에 에너지 보존 법칙이 사람 안에서도 성립한다는 첫 믿을 만한 확인이 얻어졌다. 오늘날의 호흡실도 같은 일을 하지만, 에너지를 열이 아니라 가스 교환으로 센다. 들이마신 산소와 내쉰 이산화탄소의 비가 몸이 그 순간 무엇을 태우는지 드러내기 때문이다.
아무것도 재지 않는 팔찌
활동량 팔찌는 산소도 열도 보지 못한다. 맥박과 가속도를 읽어 다른 사람들로 만든 회귀식에 넣을 뿐이므로, 그 숫자는 측정이 아니라 수십 퍼센트의 편차를 가진 추정이다. 호흡실과 비교해 보면 이런 기기는 심박수는 그럭저럭 잡지만 에너지 소비는 잘 잡지 못하고, 오차는 사용자가 가장 궁금해하는 곳 — 근력 운동과 휴식 — 에서 커진다. 측정 기구가 아니라 추세를 보여 주는 체중계처럼 쓰는 편이 낫다.
05 · 표기 규칙
cal과 Cal · kcal · kJ 나란히천의 값어치를 하는 글자 하나
여기서의 오류는 거의 모두 작은 칼로리와 킬로칼로리를 혼동하는 데서 나오며, 영양에 관한 글에서 그런 오타는 세 자릿수의 대가를 치른다.
첫째와 넷째 줄은 작은 칼로리와 킬로칼로리를 혼동해서, 사과가 물 52그램을 1도 데운다고 약속하지만, 실제로는 52리터를 데운다. 둘째 줄은 표기 자체가 모호하므로 학술 문서에서는 대문자 Cal을 아예 쓰지 않는 편이 낫다. 셋째 줄은 눈에 띄는 곳에서 계수를 아낀다. 4.2로 반올림하면 3분의 1퍼센트가 더해지고, 큰 연구의 수지에서는 그런 사소함이 드러난다. 다섯째 줄은 소문자로, 마침표 없이 쓰는 기호를 망가뜨리고, 여섯째 줄은 두 결함을 한꺼번에 합쳐 식품에 젖은 종이의 발열량을 약속한다.
06 · 이웃 단위
줄 · 킬로와트시 · 영국 열량 단위칼로리의 이웃들은 모두 같은 에너지이고, 다만 쓰임에 따라 다르게 잰 것이다. 줄은 역학에서, 킬로와트시는 전력량계에서, 영국 열량 단위는 난방에서, 칼로리는 물 실험에서 왔다. 그 사이에는 계수밖에 없고, 이들을 가르는 것은 업계의 습관뿐이다.
지금 칼로리를 정의하는 데 쓰이는 단위계의 단위. 1뉴턴의 힘이 1미터를 움직이는 일로, 그것은 열이기도 하고 장 속 전자의 에너지이기도 하다.
전력량계의 단위. 푸짐한 점심 세 끼만큼의 에너지가 들어가며, 이 비교를 처음 해 보는 사람은 누구나 정신이 번쩍 든다.
칼로리와 똑같은 생각이지만 물 1파운드와 화씨 1도를 쓴다. 에어컨과 보일러의 사양서 속에 살아 있다.
Simetrium의 자료 카드 가운데 바로 곁에 있는 것은 킬로와트시 와 마력: 둘 다 이론이 아니라 장사에서 태어났다 — 하나는 전기 요금 청구서를 위해, 다른 하나는 증기 기관의 이점을 설명하려고 — 그리고 둘 다 칼로리처럼, 자신들을 몰아내야 했던 단위계보다 오래 살았다.
07 · 역사 부문
기록 보관소 · 열소에서 라벨까지사라진 물질이 어떻게 포장에 남았나
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지방에서는 차이가 작고, 단백질에서는 3분의 1에 이르며, 식이섬유에는 유럽 규정이 불에 내주는 것의 정확히 절반만 인정한다.
원기도 정밀함에 대한 주장도 없는 단위
칼로리에는 원기가 없고 있을 수도 없다. 처음부터 독립된 양이 아니라 척도를 바꾼 줄이기 때문이며, 검정할 수 있는 것은 열을 재는 장치뿐이다. 봄베 열량계는 벤조산으로, 호흡실은 안에서 알려진 양의 알코올을 태워 검정하지만, 포장의 숫자는 아무도 검정하지 않는다. 잰 것이 아니라 계산한 것이기 때문이다.
여기서 이 단위의 묘한 처지가 생긴다. 물리학에서는 완전히 밀려났다. 열 계산은 줄로 하며, 칼로리는 옛 표와 TNT 1톤의 정의 — 약속에 따라 정확히 10억 칼로리 — 에만 남아 있다. 반면 영양학에서는 어디보다도 굳게 자리를 지킨다. 4킬로줄 수준의 숫자는 낯설게 느껴지는 반면, 「하루 2천」이라는 자릿수는 섭씨온도만큼 단단히 일상에 뿌리내렸기 때문이다.
다만 이 숫자들의 정밀도가 보이는 것과 다르다는 점만 기억하면 된다. 법규는 실제 에너지가 표시값에서 5분의 1까지 벗어나는 것을 허용하고, 식품의 조성은 로트마다 달라지며, 애트워터 계수는 모든 식품을 한꺼번에 평균한 것이고, 흡수는 음식이 잘게 부서졌는지, 무엇과 함께 먹는지에도 좌우된다. 단위에는 잘못이 없다. 줄을 정직하게 세지만, 그것을 적용하는 산술은 근사로 남으며, 거기서 셋째 유효 숫자를 기대하는 것은 그림자로 키를 재는 것과 같다.
양 목록
에너지, 열, 대사SI 기본 단위
강조: 킬로그램, 미터, 초 — 줄은 이것들로 만들어진다접시에 무엇이 있고, 움직임으로 치면 얼마인가
모든 열은 조성에서 계산한 것이지 손으로 적은 것이 아니다| 1인분 | kcal | kJ | 비율 | 걷기 | 달리기 |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {kcal} | {kj} | {share} | {walk} | {run} |
마지막 두 열은 「먹고 운동으로 빼기」 셈이 왜 거의 맞지 않는지 설명한다. 1000킬로칼로리는 10분이면 먹지만, 움직여서 다 쓰려면 몇 시간이 걸린다. 먹는 것과 몸을 쓰는 일은 같은 단위로 재더라도 속도에서 비교가 되지 않는다. 게다가 몸은 쉬는 동안 하루 에너지의 대부분을 스스로 호흡, 혈액 순환, 체온 유지에 쓰므로, 움직임이 거기에 더하는 몫은 흔히 생각하는 것보다 적다.