1971년 제14차 도량형총회(General Conference on Weights and Measures)에서 7개의 기본량을 선정하고 국제단위계의 기본으로 정했다. SI단위는 국제단위계(The International System of Units)를 의미하는 프랑스어(Le Système International d'Unités)의 약자이다. 국제단위계에는 7개의 기본 단위가 정해져있고, 이것을 SI기본 단위라고 한다.
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물리량 |
명칭 |
표시기호 |
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길이 |
미터, meter |
m |
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질량 |
킬로그램, kilogram |
kg |
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시간 |
초, second |
s |
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전류 |
암페어, ampere |
A |
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열역학적 온도 |
켈빈, kelvin |
K |
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물질의 양 |
몰, mole |
mol |
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밝기 |
칸델라, candela |
cd |
1793년 프랑스공화국은 도량형제도를 새롭게 확립하였다. 길이의 표준을 1미터(meter)라 하고, 1미터는 북극에서 파리를 통과하여 적도에 이르는 자오선 길이의 1천만 분의 1로 정의하였다. 하지만, 지구 자오선을 이용하여 정의된 길이의 표준은 실용적인 이유때문에 결국 오랫동안 사용되지 못했다. 이리하여, 1795년에 황동으로 된 임시 미터 원기를 제작하였고, 1799년에 백금으로 된 표준 미터 원기의 길이를 1미터라 하였다. 그리고 1899년에 원자번호 78번인 백금(Pt)과 원자번호 77번인 이리듐(Ir)을 섞어 백금 90%- 이리듐 10% 합금으로 된 1미터 표준 미터 원기를 사용하게 되었다.
[그림 1. 백금-이리듐 합금 1미터 원기]
이 원기는 1927년 국제도량형 기구에서 국제적인 표준으로 인정되었고, 현재 파리 근교에 있는 국제도량형국에서 보관하고 있다.
시간이 지나면서 과학기술이 발달함에 따라 사람들은 차츰 미터원기보다 더 정확한 표준이 필요하게 됐다. 그리고 1960년에 빛의 파장을 이용한 새로운 미터 표준을 정하게 되었다. 이 새로운 미터 표준의 1미터는 가스 방전관에 있는 원자번호 36번인 크립톤(Kr)의 동위원소 크립톤-86이 방출하는 2p10과 5d5 준위 사이의 전이에 해당하는 주황빛 파장의 1,650,763.73배로 정의됐다. 원자 길이 표준인 크립톤-86은 어디서나 얻을 수 있고 시간과 장소에 관계없이 언제나 동일하며, 정확하게 같은 파장의 빛을 방출한다. 하지만, 원자 길이로 바꾸었지만 이것으로도 고도의 정밀성이 확보되지 않고 과학기술이 정밀성을 요구하여, 1983년 제17차 도량형총회에서 길이의 정의를 새롭게 하였다.
1미터는 빛이 진공에서 1/299,792,458초의 시간동안 진행한 거리
이것이 길이의 현재 정의이다. 여기서 빛의 속도는 그떄까지 알려진 진공에서의 광속을 사용하였고, 이 값은 c로 표시되는 상수로 c=299,792,458m/s 이다.
질량의 SI 정의는 백금-이리듐의 원추형으로, 최초의 표준은 파리 근교에 있는 국제도량형국에서 보관하고 있다. 이 질량의 표준은 국제적 합의에 의해서 1킬로그램(kilogram)이라고 질량을 정의하였다.
[그림 2. 백금-이리듐의 원추형인 1Kilogram. 표준 질량원기이다.]
시간은 태양을 기준으로 만들어졌었다. 태양이 같은 자오선을 남중하는 시간 간격을 하루라고 하고, 이 하루를 24로 나누어 그 단위를 1시간으로 하고, 그 1시간을 60으로 나누어 1분이라 하고, 그 1분을 또다시 60으로 나눈 것을 1초라 한다. 하지만, 언제나 하루가 같은 것이 아니기 때문에 더욱더 정확한 표준이 필요하게 되었다. 1967년 제13차 도량형총회에서는 원자 표준 시계인 세슘(cesium)을 이용하여 만든 시계에 기초를 둔 시간을 정의하였다.
1초는 ¹³³Cs 원자의 전이에 대응하는 복사선 주기의 9,192,631,770번 진동하는데 걸리는 시간
1948년 제9차 도량형총회에서 현재의 정의가 채택되었는데, André-Marie Ampère의 이름을 따 암페어(Ampere)라 명명됐다. 전류의 정의는 다음과 같다.
1A는 진공에서 단면적을 무시할 정도의 무한히 긴 두 개의 직선 평행 도체를 1m 간격으로 나란히 놓았을 때, 
힘을 발생시킬 수 있는 전류량이다.
온도의 단위로는 켈빈(K)를 쓰는데, 온도의 정의는 다음과 같다.
온도는 물의 삼중점이 273.16K이고, 절대 영도가 0K이다.
칸델라는 사람의 눈으로 볼 수 있는 광도의 척도이다. 1979년, 제16차 도량형총회에서 칸델라는 아래와 같이 정의된다.
1 칸델라는 진동수 540×1012 헤르츠인 단색광을 방출하는 광원의 복사도가 어떤 주어진 방향으로 매 스테라디안 당 1/683 와트일 때 이 방향에 대한 광도이다.
통상적으로 '입자'란 분자로 이루어진 물질의 경우 분자, 혹은 결정 따위의 경우 실험식의 단위 따위를 일컫으며, 때로는 전자, 광자 등의 수를 나타내기도 한다. 거시적 계의 입자수는 직접적으로 측정하기 어렵고, 또 측정하더라도 너무 크기 때문에, 편의상 물질량이라는 새로운 측정량을 도입한다.
1mol은 정확하게 0.012kg의 ¹²C 속에 들어있는 탄소수와 같은 수의 입자로 정의한다.
1몰에 해당하는 입자의 수는 아보가드로 수라고 부르며, 약 6.0221415×1023이다.