오차(error)의 종류

 

오차의 정의 (네이버 사전)

계통오차(systematic error) 또는 가측오차(determinate error)

계통오차의 종류에는 3가지가 있다.

측정 장치의 불완전성, 잘못된 검정 및 전력 공급기 의 불안정성에 의해 발생하는 기기오차(instrumental error), 분석 장치의 비이상적인 화학 적 및 물리적인 영향에 의해 발생하는 방법오차(method error) 및 실험하는 사람의 부주 의, 무관심, 개인적인 한계 등에 의해 생기는 개인오차(personal error)가 있다.

 

기기오차

유리로 만들어진 부피 측정 장치(뷰렛, 피펫, 부피 플라스크)는 부피를 나타내는 눈금과 약간 차이가 나는 부피를 가질 수 있다. 이러한 차이는 검정온도와는 다른 온도에서 사용 하거나 건조하는 동안에 가열에 의해서 용기의 벽이 뒤틀리거나 내부 표면이 오염됨으로서 발생될 수 있다. 이런 종류의 계통오차는 검정을 통하여 보정할 수 있다. 전자측정기기도 계통오차를 수반할 수 있는데 배터리를 이용하는 기기의 경우 전력공급 기의 전압이 시간이 지남에 따라 오차를 유발할 수 있다. 또한 기기에 대한 검정이 잘못되 거나 자주 검정을 하지 않음으로서 오차를 유발할 수 있다. 온도변화는 많은 전자 부품에 대하여 변동성을 유발하여 오차를 유발하며 교류전압에 의한 잡음의 영향을 받아 정밀도 와 정확도에 영향을 미치게 된다. 이러한 오차는 검출이 가능하며 보정할 수도 있다.

 

방법오차

분석의 기초원리가 되는 반응과 시약의 비이상적인 화학적 또는 물리적 행동은 방법오 차의 발생 원인이 될 수 있다.

이런 비이상적인 행동의 원인에는 느린 반응속도, 반응의 불 완결성, 화학종의 불안정성, 대부분의 시약의 비선택성, 측정과정을 방해하는 부반응 등이 있다.

어떤 방법에 존재하는 본질적인 오차는 검출하기 어렵기 때문에 3가지 계통오차 종류 중에서 가장 심각하다.

 

개인오차

많은 측정은 개인적인 판단을 요구하기도 한다.

예를 들면 두 눈금사이에 있는 지시침의 위치를 정할 때, 적정의 종말점에서 용액의 색깔을 구별할 때, 또는 액체의 눈금을 뷰렛과 피펫에 있는 눈금에 맞출 때 등이다.

예를 들면, 어떤 사람은 지시침의 위치를 항상 큰 값으로 읽고, 다른 사람은 타이머의 작 동을 약간 늦게 하기도 하고, 또 다른 사람은 색깔변화에 대해 민감하지 못 할 수도 있다. 색의 변화에 민감하지 못한 분석자는 부피분석에서 과량의 시약을 첨가하는 경향이 있다. 분석자의 알려진 신체적 장애로 인한 오차를 최소화할 수 있도록 분석과정에 대한 수정을 하여야 한다.

개인 오차의 일반적인 원인은 편견 즉 개인적인 선입관에서 온다. 우리들 대부분은 아무 리 정직하다고 할지라도 한 무리의 결과에 대한 정밀도를 증가시키려는 방향으로 눈금을 읽으려고 하는 자연스러운 경향성을 가지고 있다.

또는 측정의 참값을 미리 마음속을 정해 놓은 경우도 있다. 개인마다의 차이는 심하지만, 숫자에 대한 편견은 또 다른 개인오차의 원인이 된다.

눈금 위의 바늘의 위치를 읽을 때 생기게 되는 가장 흔한 선입관은 숫자 0과 5를 선호한다는 것이다. 또한 큰 수보다는 작은 수를, 홀수보다는 짝수를 더 선호하는 편견 도 가지고 있다

 

계통오차를 검출하는 방법

1.표준 기준 물질(Standard Reference Material, SRM)과 같은 조성을 아는 시료를 분석 하라. 그 분석 방법은 알고 있는 값을 재현할 수 있어야 한다.

2. 분석 성분이 들어 있지 않은 바탕시료(blank)를 분석하라. 만일 측정결과가 “0”이 되 지 않으면 분석 방법은 얻고자 하는 값보다 더 큰 값을 얻게 될 것이다.

3. 같은 양을 측정하기 위하여 여러 가지 다른 방법을 이용하라. 만일 각각의 방법에서 얻은 결과가 일치하지 않으면 한 가지 또는 그 이상의 방법에 오차가 발생한 것이다.

4. 같은 시료를 각기 다른 실험실이나 다른 실험자(같은 방법 또는 다른 방법의 이용) 에 의해서 분석한다. 예상한 우연오차 이외에 일치하지 않는 결과는 계통오차이다

 

우연오차(random error) 또는 불가측오차(indeterminate error)

우연오차 또는 불가측오차는 측정할 때 조절하지 않은(그리고 조절할 수 없는) 변수 때 문에 발생한다.

우연오차는 양의 값을 가지거나 음의 값을 가질 확률은 같다. 이것은 항상 존재하며 보정할 수 없다.

대부분의 우연오차의 원인들을 확실하게 찾아내기는 어렵다.

만일 불확도를 일으키는 원인을 확실히 찾아낸다고 하더라도, 대부분이 너무 작아서 개별적으로 검출 할 수 없다.

개개의 불가측 오차의 축적된 효과는 한 무리의 반복 측정으로부터 얻은 결과 값이 평균 주위에 불규칙하게 분포되어 나타나게 된다. 만일 검출할 수 없는 작은 불확도가 검출할 수 있는 우연오차를 만든다고 가정하면 정성적인 개념을 얻을 수 있다.

단지 네 개의 작은 우연 오차가 모여서 총괄 오차를 만드는 상황에 대해 생각해 보기로 하자.

각 오차는 같은 확률을 가지고 일어나고, 그리고 각 오차가 최종 결과로 하여금 일정한 양 ±4U 의 편차를 나타내는 조합은 한 경우뿐이고, 4개의 조합이 ±2U의 편차를 갖고 있고, ±0U 의 편차를 갖 는 조합은 6개가 있다. 음의 오차를 갖는 조합의 수도 마찬가지이다. 1:4:6:4:1의 비는 각 크 기의 편차를 나타낼 수 있는 확률의 척도가 된다. 매우 많은 개개의 오차에 적용하였을 때 종모양의 곡선을 얻게 된다. 이러한 곡선을 Gauss 곡선(Gaussian curve) 또는 정규오차 곡 선(normal error curve)이라고 한다