정확도와 정밀도

측정기의 성능을 나타내는 주요 요소로는 정확성(accuracy), 반복성(repeatability), 재현성(reproducibility), 오차(error)가 있다. 또한 계기에 있어서 정확성 외에 정밀도 역시 결과 값에 직접적인 영향을 미친다.

 

 

 

정확도와 정밀도

 

정확도와 정밀도 역시 결과 값에 직접적인 영향을 미치는 오차 요인으로 파악할 수 있다.

계측기 등에서 고정확-고정밀 측정기를 만드는 것이 설계의 기본 목표가 된다.

 

 

정확도(accuracy)​

정확도는 참 값에 얼마나 가까운가를 나타내는 정도 값이다. 마찬가지로 측정에서는 참 값 대신에 기대 값을 넣는다. 이와 관련된 개념으로는 상대 정확도와 백분율 정확도가 있다.​

 

- 상대 정확도(relative accuracy)

- 백분율 정확도(percent accuracy)

 

 

다만 위의 수식에서도 알 수 있듯이, 상대 정확도와 백분율 정확도는 단지 최대값을 1로 보느냐 100%로 보느냐의 차이만 있을 뿐이다.

따라서 정확도를 비율 관점으로 바라본다는 측면에서는, 상대 정확도와 백분율 정확도 사이에 큰 차이는 없다. 오차와 마찬가지로, 절대 정확도와 상대 정확도(백분율 정확도) 관점으로 나눠서 생각하는 것이 더 편리하다.

 

※ 정확도 예제

​기대 값(expectevd value)가 50V 이고,  측정 값(measured value)가 49V 라면?

- 상대 정확도 A = 1 - (50 - 49) / 50 = 0.98

- 백분율 정확도 a = A * 100 = 98%​

 

 

​정밀도(precision)​

반복해서 측정이 이루어진 후, 특정 값이 얼마나 평균 값에 근접한가를 나타낸다.​

 

 

※ 정밀도 예제

 

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	평균
98	102	101	97	100	103	98	106	107	99	101.1

 

4번째 측정 값의 precision?

 

 

정확도 vs. 정밀도

 

 

<그림 1> 정확도 vs. 정밀도

 

말하자면 정확도는 target point 에 얼마나 가깝게 찍히느냐의 것이고, 정밀도는 같은 작업을 반복해도 그 편차가 얼마나 좁게 나타느냐의 것이다.

 

위 4가지의 경우 중 가장 이상적인 경우는 당연히 high accuracy-high precision 의 경우이다.

low accuracy-high precision 역시 큰 문제는 되지 않는다. 단지 점이 찍힐 좌표만 옮겨주면 되기 때문이다. high accuracy-low precision 부터는 문제가 된다. 일반적으로 precision 을 높이는 것이 accuracy 를 높이는 것보다 훨씬 어렵기 때문이다. 대개 장비의 설계 레벨이나 소프트웨어적 프로그래밍을 다시 짜줘야 하는 경우가 많으므로 이 경우부턴 장비를 개선하는 데에 많은 시간과 인력이 소모된다.

low accuracy 와 low precision 은 제품으로는 나와서는 안 될 종류의 것이다.

 

 

압력계의 정밀도

우선 일반적인 압력계를 살펴보자

 

<그림 2> 압력계

 

위 압력계를 보면 지시 바늘과 눈금 및 숫자(0 ~ 10), 관련 규격(EN 837-1), 지시 단위(bar), 제작자(WIKA), 그리고 알 수 없는 숫자 "CL 2.5" 가 표시되어 있다.

 

"CL 2.5"가 바로 압력계의 측정 정밀도를 표시하며 그 의미는 최대 지시 압력의 + 2.5%의 측정 오차를 갖는다는 뜻이다.

만일 위 압력계에서 5bar를 지시 한다면 최대 지시 압력인 10bar의 ± 2.5%인 5bar ±0.25 를 의미 하는 것이다.

 

 

이에 대해 KS에서 규정하고 있는 내용은 아래와 같다.

 

<표 1> KS 규정 등급별 오차

위 내용을 보면 압력계도 사용 목적에 따라 정밀도 등급을 고려하여 선정할 필요가 있다.

 

 

참고로 압력을 측정하는 계기는 다음의 3종류로 구분된다.

압력계(Press Gauge) : 양의 게이지 압을 측정하는 계기 → 0MPaG(0.1MPa) 이상

진공계(Vacuum Gauge) : 음의 게이지 압을 측정하는 계기 → -0.1MPaG(0MPa) ~ 중압(0.4MPaG 정도)

연성계(Compound Gauge) : 양 및 음의 게이지 압을 측정하는 계기 → -0.1MPaG(0MPa) ~ 0MPaG(0.1MPa) (대기압 이하)

("게이지 압" 이란 대기의 압력을 기준으로 표시한 압력 이다)

 

아래 그림은 연성계를 보여 준다.

 

<그림 3> 연성계 압력계

 

Reference : 1. 한신컴프레서기술 자료

2.  https://blog.naver.com/kore2758_ [센서/계측] 측정(measurement)의 기본 개념