Transcript 측정의소급성
불확도 평가 및 표현 세계 표준화 동향과 각국의 전략 1) ‘80년대까지는 국가표준을 시장수요 확대 및 원가절감 의 수단으로 활용 2) ‘90년대 들어서는 각국은 세계표준과 연계하여 세계시 장을 선점하려는 전략 구사 - 동서냉전 종결로 세계시장이 하나로 통합 - WTO/TBT 협정에서 국내 규격을 새로 제정 또는 개정할 경우 세 계규격을 기초로 사용하는데 합의 . WTO-TBT 권고 적합성 평가 체제 정부기관 지정(Designation) 제품인정기관 (ISO/IEC 가이드 61) 인정(ISO/IEC Guide 65) 제품인증기관 별도의 인증기준 품질시스템 인정 시험소 인정 (ISO/IEC 가이드 61) (ISO/IEC 가이드 58) 인정(ISO/IEC Guide 62) 품질시스템인증기관 ISO 9000, 14000 인정(ISO/IEC 17025, 17020) 교정 · 시험 · 검사기관 각종 교정,시험,검 사방법에 의함 정부기관, 연구기관, 소비자, 구매자, 제조업체 REGULATORY MRAs Product Certification Product Certification Accreditation System Accreditation System Quality System Certification VOLUNTARY MRAs Inspection, Testing & Calibration National Measurement System Country A Quality System Certification Inspection, Testing & Calibration International Equivalence (Comparability) National Measurement System Country B The Building Blocks of Mutual Recognition Agreement 국가간 MRA 동향과 경제적 영향 - 통상에 있어서 주요 이슈로 등장 : WTO체제하에서 관세의 축소가 이루어짐에 따라 무역에 관한 비관세 장벽이 시장접근의 중대한 장벽으로 인식되기 시작함. 1) 국제규격 부합화를 통한 적용규격의 차이점 해소 - 적합성평가를 통한 국가간 신뢰 구축 2) MRA를 통한 시장자유화와 규제개혁 - 규제개혁을 통한 국제적인 사회기반구조 구축 표준과 규제기준이 상이함이 따라 교역에 미치는 영향 i) 표준과 규제의 상이함에 따른 중복시험 또는 인증비용 부담액은 전체생산비의 2∼10% 차지(1996년 OECD 보고서) 실례 1) 미국과 EU 대 EU 수 출 물 량 의 약 50%(600 억 불 /1100 억 불 ) 가 EU 인증필요(95년 기준) → 수출비용의 15% 차지 실례 2) 우리 나라와 EU CE마크 : 우리 나라 수출품의 34.5%가 부착(`95년 기준) 인증비용 - 평균 2,500만원 APLAC 다자간 상호인정협정 1. APLAC 시험소상호인정 협정 개요 – KOLAS의 공인시험기관 MRA 가입(‘98.10) 협정 국가들간에 시험기관에서 발행한 성적 서의 동등성을 상호 인정 – APLAC-MRA를 교정기관으로 확대 • 2000.9월에 APLAC 평가를 받을 예정임 2. APLAC-MRA의 체결 현황 – APLAC 회원국 : 19개국 24개 인정기구 – MRA 체결국가(‘99.12) :9개국 13개 인정기구 • 미국(3), 호주, 뉴질랜드, 홍콩, 싱가폴, 대만,한국, 일본(3), 중국, * 공인시험소 인정 시 사용되는 기준 및 절차는 ISO/IEC 가이드 58 및 17025에 따름 비교 숙련도 시 험 시험소의 수행도 평가 현장 평가 숙련도시험 ISO/IEC 17025 시험검사기관 인정에 관한 운용규정 교정기관지정제도 운영요령 ISO GUIDE 43 시험소간비교에의한숙련도시험시행기준 평가사에 의한 사후관리 숙련도시험 운영기관 협력기관 비교숙련도시험 결과의 평가 • 교정프로그램에 있어서 결과의 평가는 • En 값 (1 < En < +1)에 기초를 둔다. En LAB REF U • 2 LAB U 2 REF 여기서, LAB은 참가시험소의 결과 REF는 기준시험소의 결과 ULAB은 참가시험소의 보고된 불확도 UREF는 기준시험소의 보고된 불확도 En 값 • 인정을 획득한 정확도의 달성능력을 평가 • 결과값 수용 : 1 < En < +1 • 교정기관의 측정불확도를 고려하여 기준값의 측 정에서 특정 불확도 내에 있는지를 보여줌. • 기준값과 근접정도를 나타내지 않음. Traceability (소급성이란?) property of the result of measurement or the value of a standard whereby it can be related to stated references, usually national or international standards, through an unbroken chain of comparisons all having stated uncertainties 모든 불확도가 명확히 기술되고 끊어지지 않는 비교의 연 결고리를 통하여 명확한 기준 (국가 또는 국제표준) 에 연 관시킬 수 있는 측정치 또는 표준치의 특성 소급성(Traceability)의 구성요소(1) • 소급성은 다음의 몇 가지 필수 요소에 의해 특성화 되어진다. ◆ 끊어지지 않는 비교고리 ; An unbroken chain of comparisons going back to a standard acceptable to the parties, usually a national or international standard ◆ 측정의 불확도 Measurement uncertainty : the measurement uncertainty for each step in the traceability chain must be calculated according to defined methods and must be stated so that an overall uncertainty for the whole chain may be calculated. 소급성(Traceability)의 구성요소(2) ◆ 문서화; Documentation ; each step in the chain must be performed according to documented and generally acknowledged procedures; the results must equally be documented ◆ 자격 Competence; the laboratories or bodies performing one or more steps in the chain must supply evidence for their technical competence (e.g. by demonstrating that they are accredited) 소급성(Traceability)의 구성요소(3) ◆ SI 단위로의 표준 Reference to SI units ; the "appropriate" standards must be primary standards for the realization of the SI units ◆ 재교정; Recalibration ; calibrations must be repeated at appropriate intervals; the length of these intervals depends on a number of variables, (e.g. uncertainty required, frequency of use, way of use, stability of the equipment) 올바른 측정결과의 표현은? • 모든 측정결과는 불확도(Uncertainty)가 반드시 포함되어야 함 측정결과⇒ 올바르고, 분명하게 유효조건⇒ 누락 시 오해유발 시험조건, 불확도 특히 심함 측정불확도의 표현 지침서 • 1978 국제도량형위원회 – 국제적으로 인정될 수 있는 과학적인 방법의 필요성 – 공통된 의견추출의 실패 • 1980 권고안 INC-1 – BIPM IEC, OIML, ISO • 1993 – Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement” 제1판 – BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML • 현재 – – 불확도 평가 및 표현을 위한 예제(Example)로 접근 국제적 인정 및 필요성 측정과 오차 • 측정값은 반드시 어느 정도의 오차를 포 함 하며,참 값을 얻는 것은 불가능 하다. • 측정오차 : Ei = Xi - T • BUT, 참값을 모르므로 오차도 모름 • 따라서, 오차의 근사치 추정 불확도와 오차 참값 분석값 오차 불확도 U 불확도 U k=2 k=3 99% 신뢰구간 우연성분과 계통성분 참값 분석값 계통효과 우연효과 측정오차와 불확도 • 알려진 오차는 보정 • 불확도 = 전체오차 - 알려진 오차 •알려진 오차 •불확도 용어정의 정밀도 정확도 편의 재현성 반복성 불확도 반복성(Repeatability) 측정의 동일한 조건하에 수행된 도일한 측 정값의 연속적인 측정 결과들 사이의 근 접도 • • • • 동일한 측정절차 동일한 관찰자 동일한 조건하에서 사용된 동일한 측정기구 동일한 위치 • 짧은 시간 동안의 반복 재현성(Reproducibility) 측정의 변화된 조건하에서 행하여진 동일 한 측정 결과들 사이의 근접도 • 측정원리,측정방법 • 관찰자,측정기 • 참고규격,시간 • 사용조건 불 확 도 (Uncertainty) 란 ? • A parameter that characterizes the dispersion of the values that could reasonably be attributed to the measurand(measured value) • 충분히 타당성 있는 이유에 의해 측정량 에 영향을 미칠 수 있는 값들의 분포를 특 성화 한 패러미터 불확도의 요인은? • 정의 • 시료 – 대표성, 추출, 안정성 – 매질의 영향 • 분석자 – 능력 : 추출, 농축, 오염 – 읽기 • 기기 – 저울 – 분해능 – 자동분석 • 분석환경 • 시약 – 순도 – 불순물 – 표준물질 • 계산 – 검정선, 반올림 – 각종 가정 및 생략 • 우연효과 불확도의 해석·표시 ①시험소가 교정이나 시험을 하여 성적서를 발행 ②국제비교나 공용실험에 있어서 그 결과를 공표 ③학술.과학연구 논문이나 기술 보고에 있어서, 측정 결과를 수치표현 ④거래나 증명행위에 있어서 사실확인을 위해 문서의 교정결과.시험결과를 명기 ⑤공장내의 계측기기의 관리상황을 확인 ⑥부품의 치수등 사양을 만족하고 있다는 것을 확인 불확도의 산출 • 불확도의 요소 파악 • 수학적 모델링 • 표준 불확도(실험표준편차) - A, B형 표준불확도 • 합성표준불확도 - 불확도의 전파법칙 • 확장불확도 - 포함계수 불확도 산출 단계 수학적모델링 불확도의 요소 파악 표준불확도계산 A형불확도 B형불확도 불확도의 전파법칙 감도인자계산 합성표준불확도 신뢰수준결정 유효자유도계산 확장불확도 수학적모델링 • 실험대상과 관련측정인자 • y = f(x1,x2,x3,…….,xn) • 단계의 단순화 – 실험대상과 각 측정인자의 표현 – 수식화 A 형 불확도 • 여러 번의 반복 교정결과를 통계적으로 처리하여 구한 불확도 UA S N A형 표준불확도 산정 • 평균 xi x n s • 표준편차 • 평균의 표준편차 • 자유도 • 표준불확도 2 ( x x ) i n 1 s n n 1 UA S N B형 불확도 • 통계적방법 이외의 방법에 의해 추정하 는 불확도의 성분 • 종래의 기술정보에 의해 입력량의 흩어 짐에 의한 측정치의 분포를 가정하여,그 분포의 표준편차에 상당하는 것 B type 불확도 - 기술정보 • 지금까지의 측정데이터 • 해당물질과 측정기의 특성 및 작동에 관 한 지식, 경험 • 제조자의 규격(specification) • 교정성적서의 데이터 • 핸드북의 기준데이터에 부여된 불확도 B형 불확도 산출 P% 정규분포 100% a a k* 50 0.676 68 1 95 1.96 95.45 2 99.7 3 * divider a=kxu 측정값이 a 에 있을 가능성 = 95.45 % 신뢰구간 표준불확도 u=a/2 B형 불확도의 여러 분포 • 직사각형분포 삼각형분포 정규분포 a a u 3 a a a u 6 a a a u 9 3 측정불확도 평가방법 개요 A형 표준 불확도(uA) B형 표준 불확도(uB) 합성표준 불확도(uC) k 확장불확도(U) 합성표준불확도 감응계수(Sensitivity Coefficients) , ci • 각 성분요소가 불확도에 미치는 영향 • y = f(x1,x2,x3,…….,xn) • ci y xi , i = 1,2,……n 합성표준불확도(Combined Standard Uncertainty) uc 2 y c1u1 x1 2 c2u2 x2 2 ..... c3u3 x3 2 유효자유도 • Welcsh-Satterthwaite 4 uc ( y ) eff 4 ui ( y ) i eff 4 uc ( y ) 4 ui ( y ) i 여기서 u ( y) c u( x ) i i i 보정계수(Coverage factor) , k • t분포도에서 보정계수 선정 – 희망 신뢰수준 – 유효자유도 계산 • 보정 계수 k = Student factor “ t ”이다 (veff, F %), F% 신뢰구간 확장 불확도(Expanded Uncertainty) 확장 불확도 , U U = k uc (y) 불확도의 표현 Ms =100.021 47±0.000 70 g ,단 k = 2 불확도 평가의 문서화 불확도 평가를 위한 데이터와 불확도의 계산 방법 불확도의 성분과 그 평가 방법 데이터의 해석 방법 해석에 이용한 보정 계수의 값과 그 산 출 등이 포함되어야 하고, 평가의 과정 을 추적 가능한 형태 예 제 • 집벽에 페인팅을 하기 위하여 필요한 페인트를 사 기 위하여 벽의 면적을 구하고자 합니다. 폭을 5번 측정하여 678,676,678,682,681 cm의 결과를 얻었 고, 높이를 재기위한 충분한 자가 없어서 자를 연결 하여 한번 재었는데 435cm이었고 이 값은 확실하 게 10cm 이상은 틀리지 않는다고 확신합니다. 이때 벽면적의 측정에 따른 불확도는 얼마 일까요? 예 • A형 불확도 x 679 s 2.45 2.45 1.1 5 n 1 uw 제 풀 이 1 B형 불확도 높이 435cm, 직사각형분포 완전한 신뢰성으로 반너비가10cm uH 10 5.8 3 면적 679cm 435cm 295,365cm2 예 제 이 2 3.유효자유도 1.감도 A cH W 679 H A cW H 435 W 2.합성불확실도 (3,967) 4 eff 435 1.14 679 5.84 4 18,896 4.보상계수 uc cH u H cW uW 2 풀 2 2 95%신뢰구간, 유효자유도 18,896 679 5.8 435 1.1 k 1.96 5.확장불확도 3,967cm 2 U kuc 1.96 3967 7,775cm 2 2 2 결 과 보 고 벽면의 면적 95%의 신뢰구간, k=1.96 A 295,365 7,775cm 또는 295,365(7,775)cm 2 2