측정 불확도는 측정량을 합리적으로 추정할 수 있는 값들이 얼마나 퍼져 있는지를 나타내는 값이다. 측정량의 값을 정확히 알 수 없으므로, 측정 결과 주변에 가능한 값의 산포를 수치로 표현한다.[7] [8]
1. 개요
2. 오차와 측정 불확도의 구분
오차는 측정값과 참값의 차이지만, 참값을 직접 알 수 없으므로 그 차이를 확정하기 어렵다. 불확도는 측정값이 참값과 얼마나 다른지를 단정하는 대신, 합리적으로 가능한 값들의 산포를 나타낸다.[4] [7]
수사과학에서 혈중 또는 호흡 알코올 농도를 수치로 측정할 때도 불확도가 관련된다. 불확도를 고려하지 않은 결과는 절대적이거나 참인 값으로 받아들여질 수 있다.[4] 따라서 측정값과 측정-불확도를 함께 제시하는 방식은 결과를 해석할 때 가능한 범위를 드러낸다.[7]
표본조사에서도 관측된 차이가 실제 변화인지 표본의 무작위 변동인지 구분해야 한다. 영국 흡연율 추정치는 2011년 20.2%에서 2018년 14.7%로 달라졌으며, 통계적 유의성 검정은 이 차이가 무작위 표본 변동만으로 설명되기 어려운지 살펴보는 데 사용됐다.[2] 이는 측정 불확도와 동일한 개념은 아니지만, 추정치의 변동을 고려해 결과를 해석한다는 점에서 관련된 문제다.[2]
3. 불확도 성분의 평가
불확도 성분은 평가 방법에 따라 A형과 B형으로 나뉜다. A형 평가는 반복 측정값을 통계적으로 분석하며, B형 평가는 사양서나 교정 성적서 등에서 얻은 정보를 이용한다.[7] 반복 측정의 표준편차와 측정 횟수는 A형 평가의 근거가 될 수 있다.[8]
토마토 페이스트의 중금속 분석에서는 시료와 표준품의 무게, 순도, 분자량, 용액 제조, 검정곡선, 회수율과 반복성이 불확도 성분으로 평가됐다.[1] 저울과 피펫의 성능, 부피플라스크의 안정성, 분석기기의 재현성도 결과에 영향을 줄 수 있다.[1]
불확도 평가에는 검증 자료와 관련 자료를 활용할 수 있다. 불확도 산정 지침은 검증 및 숙련도 시험 자료를 불확도 추정에 반영하는 방법을 다룬다.[5] 이렇게 구성한 근거는 각 성분의 표준불확도를 평가하고 결과에 미치는 영향을 파악하는 데 쓰인다.[1] [5]
4. 합성표준불확도 산출
여러 불확도 성분은 각각 표준불확도로 나타낸 뒤 하나의 값으로 합성할 수 있다. 입력량이 서로 독립이면 각 성분의 기여를 제곱해 더한 뒤 제곱근을 취하며, 감도계수는 입력량의 불확도가 결과에 미치는 영향을 결과 단위로 환산한다.[7] [8]
입력량 사이에 상관관계가 있으면 독립 성분에 적용하는 계산만으로는 충분하지 않으며 공분산 항을 고려한다.[6] 이렇게 산출한 합성표준불확도는 여러 성분의 기여를 모아 측정 결과의 불확도를 표현한다.[1] [8]
중금속 분석 사례에서는 A형과 B형으로 평가한 표준불확도 성분을 합성해 결과의 불확도를 구했다.[1] 이 사례에서 회수율, 검정곡선, 표준용액과 반복 측정은 불확도 평가에 포함된 요인이었다.[1]
5. 확장불확도와 결과 보고
확장불확도는 합성표준불확도에 포함인자 k를 곱해 나타낸다. 출처에서는 이를 약 95% 신뢰수준의 구간으로 설명하며, 포함인자의 값은 유효자유도 등 평가 근거에 따라 달라질 수 있다.[6] [8]
결과는 측정값과 확장불확도를 함께 y ± U 형태로 보고할 수 있다. 실무 안내는 이때 사용한 포함인자와 그 근거도 제시하도록 설명한다.[8] 토마토 페이스트 분석 결과는 카드뮴 0.106±0.015mg/kg(k=2.09), 납 0.302±0.029mg/kg(k=2.16)였으며, 각각 약 95% 신뢰수준으로 보고됐다.[1]
측정 결과와 불확도를 함께 기록하면 결과값의 산포와 보고 범위를 독자가 함께 파악할 수 있다.[7] 불확도 산출에서는 성분별 근거를 기록하고 합성 과정과 포함인자를 결과와 연결해 제시한다.[1] [8]