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측정의 정의와 신뢰도

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측정이란
측정의 사전적 의미는 물체의 길이나 크기를
재는 것이다. 행위적 의미로는 물체의 치수를 정확히 잼으로써 그 물체가 온전히 제 기능을하게 하는 것이다. 특히 생산현장에서 측정은생산품의 신뢰도와 직결되기 때문에 그 의의가 크다. 재료, 부품, 제품의 상태를 분석하여제품이 올바르게 생산이 되었는지 확인한다.

측정의 중요성
측정은 품질 검사의 성격이 강하다. 품질에대해 고객의 불만사항이나 결함이 발생할 경우 그 원인과 개선책을 찾기 위한 대책으로서의 기능을 하기도 한다. 올바른 측정이 이루어지지 않을 경우 다음 생산단계로 진행되지못하거나 원점으로 돌아가야할 사태가 발생할 수 있다. 이러한 문제가 발생할 경우 시간적 금전적 비용을 감수해야 함은 물론, 제품과 기업에 대한 신뢰도에 타격을 받을 수 있다. 따라서 기업체에서는 측정에 대한 절차를마련하여 정기적으로 측정을 해야 한다. 작업자가 측정과 측정기기에 관한 지식과 사용법을 숙지하고 있어야 함은 물론이다.

측정의 변수
반면 측정은 어렵고 까다로운 작업이다. 측정 작업에서 고려해야 하는 요소가 많음에도 불구하고 항상 측정 결과와 오차에 관한 신뢰성 문제가 따르기 때문이다. 정확도 높은 측정 값을 얻으려면 측정량, 측정방법, 측정절차 등의 조건을 정확히 정의해야 한다. 측정 환경 역시 온도, 습도 등의 요소를 고려해야 한다. 모든 물체는 온도 변화에 따라 팽창하거나 수축하는 성질이 있기 때문에 측정에서 열팽창계수가 결과값에 큰 편차를 발생시킬수 있다. 열팽창계수는 1°C의 온도 변화에 대한 물체의 길이 변화 비율을 의미 한다. 특히 측정 제품의 길이가 길고 열팽창 계수가 클수록 또는 온도 변화가 심할수록 길이 변화는 커진다. 이에 측정 표준 온도는 국제적으로 20°C를 지키도록 규정돼 있다. 측정기에 관해서는 소급 체계를 확보한 정기 검사로 측정 값의 정확도를 유지 하는 것이 필요하며, 측정하는 사람은 실무교육과 관리를 통해 올바른 측정 방법의 지식과 기능을 습득해야 한다.

측정의 신뢰도를 높이기 위한 접근
1. 교정
측정기를 오래 쓰다 보면 마모 등 외부적 요인으로 정확도가 떨어질 수 있다. 이때 높은 수준의 측정기로 측정 정밀도를 높이는 작업이 바로 교정이다. 국제 품질 보증 규격 ISO 9000에 따르면 “정해진 간격으로 국제 또는 국가계량 표준에 추적 가능한 계량표준에 비추어 교정 또는 검증한다.”고 명시되어 있다. 계측기기 관리의 참조 규격인 ISO10012에도 같은 내용이 기술되어 있다. 품질의 신뢰도를 유지하기 위해 측정은 물론 측정기에 대한 교정이 함께 이루어져야 하는 것이다.
이러한 교정은 품질을 증명하기 위해 선행되어야 하는 작업임과 동시에 그 증명에 대한 신뢰성이 공통의 척도에 근거한다는 것을 의미한다. 교정 주기는 사용 빈도나 요구되는 정밀도에 따라 사용자가 결정한다. 과거 교정 결과에 따라 주기를 결정하기도 하는데, 이는 측정기 도입 후 문제 발생까지 걸렸던 시간을 주기로잡는 방법이다.

2. 소급성(Traceability)
가장 일반적 측정 도구인 자를 떠올려 보자. 이자의 눈금이 정확한지 궁금해졌다. 의문을 해결하려면 자를 만든 공장에서 더 높은 정확도를 가진 측정기로 점검해야 한다. 이 측정기 마저 의심스럽다면 보다 더 높은 정밀도의 측정기로 재어보아야 한다. 한국표준과학연구원에 있는 최상위 측정기가 그것이다. 그러나 이 측정기 역시 100%의 신뢰도를 보장할 수 없다. 때문에 각 나라의 최상위 측정 장비를 서로 비교하여 측정의 신뢰성을 검증 받아야 한다.
이러한 끊어지지 않는 일련의 검증 과정이 바로 끊어지지 않는 비교의 사슬인 소급성이다. 이 소급성이 유지될 때 비로소 자는 측정의 신뢰도를 갖는다. 현장에서 사용하는 측정기는 그보다 높은 단계의 정밀도를 가진 측정기로 검증을 받으며, 그것이 국가적, 국제적 측정 표준과 연결이 되는 상태를 소급성이 이어진다고 표현한다. 즉 더 높은 측정 단계로의 연결된 흐름을 의미하는 것이다. 이 소급성이 유지 될 때 측정 값에 대한 신뢰도가 보장된다.

3. 불확도
불확도란 측정의 신뢰도에 관한 정량적 표현이다. 실제로 측정 과정에서는 측정물과 측정 기기, 측정 과정에 의해 항상 불확실성이 생긴다. 이 불확실성에 대한 정도를 불확도라고 한다. 즉 불확도는 측정량을 합리적으로 추정한 값의 분산을 나타내는 척도인 것이다.
측정값에서 불확도를 고려해야 하는 이유는 측정 결과가 절대적이지 않기 때문이다. 그 결과는 측정량에 대한 근사값 또는 추정치일 뿐 이므로 신뢰도를 높이기 위해서는 불확도라는 요소가 반영되어야 한다. 측정 값에서 불확도를 더하거나 뺌으로써 신뢰수준을 평가할 수 있다. 이러한 불확도는 여러가지 요인에 의해 결정 된다. 측정하는 사람에 따른 판독 차이, 기기의 분해능과 검출의 한계, 측정 환경은 같지만 측정을 반복적으로 실시했을 때 생기는 오차 등이 그것이다. 이러한 요소들은 서로 영향을 줄 수 있고, 불확도와 측정값의 신뢰도를 결정짓는다.

About 이상준 기자

생산제조인을 위한 매거진 MFG 편집장 이상준입니다. 대한민국 제조업 발전을 위해 일합니다.