분야
hwp측정 불확도
□ 개 요 측정불확도는 측정결과의 신뢰성을 나타내기 위하여 오차, 정확도, 정밀도, 불확도등 분야에 따라 표현방법이 다르게 사용되고 있어 이를 통일하기 위하여 1993년 국제표준화기구(ISO)에서 측정불확도 표현지침서(Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement)를 출간하여 보급하므로 서 전 세계적으로 많은 분야에 확산되어 사용되고 있다. 측정불확도란, 학술적으로 “측정결과와 관련하여 측정량을 합리적으로 추정한 값의 분산특성을 나타내는 파라미터” 라고 정의하고 있다. 이 장에서는 측정불확도의 기본적인 개념을 간단히 소개하고자 한다. □ 측 정 (measurement) 측정의 목적은 측정량의 값, 즉 측정하고자 하는 특정한 양의 값을 결정하는 것이다. 따라서 측정을 하기위해서는 먼저 측정량, 측정방법, 측정절차 등을 적절히 정의하고 명시하여야 한다. 일반적으로 측정결과는 측정량의 값에 대한 근사 값 또는 추정 값 이므로, 그 값에 대한 불확도가 함께 명시될 때에 비로소 완전해진다. 측정량에 대한 정의는 요구되는 측정 정확도에 의하여 결정된다. 요구되는 정확도가 높을수록 측정량에 대한 정의를 더욱 엄밀하게 하여 측정의 목적에 맞는 측정량의 값을 얻을 수 있도록 하여야 한다. 많은 경우에, 측정결과는 반복성 조건하에서 얻어진 일련의 관측을 기초로 하여 결정 된다. 반복된 관측에서 변동이 생기는 원인은 측정결과에 영향을 미치는 여러 가지 양들, 즉 영향량이 항상 일정한 값을 유지하고 있지 않기 때문이다. 또한 측정에서 반복된 관측 값들을 측정결과로 변환해 주는 함수관계식 즉 측정의 수학적 모델도 매우 중요한데, 그 이유는 이 모델이 관측 값 외에도 일반적으로 정확하게 알지 못하는 것들은 반복된 관측 값의 변동과 수학적 모델 자체에 연관된 불확도 처럼 측정결과의 불확도에 영향을 미치는 원인이 된다.
□ 불확도(uncertainty) ○ 불확도 평가의 구분 불확도 성분의 평가는 구하는 방법에 따라 두 가지로 분류하며, “A형 불확도 평가”또는 “B형 불확도 평가”라고 부른다. 이 용어의 의미는 ‘불확도 성분’을 평가하는데 A형과 B형으로 나누며 그 중의 하나를 가리키는 것이고, 불확도 성분 자체가 두 가지 종류가 있다는 것은 아니다. 또한 여기서 ‘평가’는 ‘값을 구한다’는 의미이다. A형 불확도 평가에서 분산의 추정값 u²은 반복 측정된 값으로 부터 계산되며, 이는 통계학에서 사용되는 표본분산 s²에 해당 한다. 추정 표준편차 u는 u²의 양(+)의 제곱근으로서 u=s 이 되며 이를 편의상 “A형 표준불확도” 라고 부른다. B형에 의해 산출되는 분산의 추정값 u²은 이미 알려진 정보를 이용하여 구하며, 이때 추정표준편차 u를 “B형 표준불확도” 라고 부른다. 즉,A형 표준불확도는 반복 측정값의 빈도분포에 근거한 확률밀도함수에서 구하는 반면, B형 표준불확도는 기존의 정보 또는 문헌을 통해 측정값이 가질 수 있는 확률밀도함수를 가정하여 구한다. 이 두 가지 방법은 확률에 근거를 둔 것이다. ○ 합성표준불확도(combined standard uncertainty) 측정결과가 여러 개의 다른 입력 량으로부터 구해질 때 이 측정 결과의 표준불확도를 “합성 표준 불확도”라 하며, uc로 표시한다. 이는 측정결과에 대한 추정표준편차이다. 합성표준불확도는 여러 입력량들의 분산과 공분산 성분으로부터 얻어지는 합성분산의 양의 제곱근으로서 불확도 전파법칙에 의하여 구해진다. ○ 확장불확도(expanded uncertainty) 보건, 안전 분야는 물론 산업과 통상 분야에서도 그 필요성이 대두됨 에 따라 확장 불확도가 도입되었으며, 확장불확도 U는 합성표준불확도 uc 에 포함인자 k를 곱하여 얻는다. 이러한 확장불확도를 도입한 목적은 측정량의 합리적인 추정 값이 이루는 분포의 대부분을 포함할 것으로 기대되는 측정결과 주위 의 어떤 구간을 제공해 주자는 것이다. 포함인자 k값은 그 구간에 대해 요구되는 포함확률 또는 신뢰수준에 따라 정해지는데, 보통2와 3사이의 값을 갖는다.