교정(Calibration)과 표준 그리고 SI단위계의 이해

교정(Calibration)과 표준 그리고 SI단위계

 

교정이란, 계기나 측정기를 비교함으로써 보정하는 것. 또는 오차를 구하는 것.

 

교정의 대략적인 의미에 대해서는 제약회사 공무팀이 하는일에 기록해 놓았다.

 

제약회사 공무팀이 하는 일

 

교정(Calibration)을 정확히 이해하려면 우선 표준과 SI단위계에 대한 이해가 필요하다.

위의 개념을 어느정도 이해하고 나면 세상사에 관여된 모든 수치에 대해 의심할 수 있는 능력을 갖게 된다.

표준의 정의

'표준'이란 '어떤 것을 재는 기준'으로 곧 측정의 기준이다.
현재 국제적으로 합의된 표준의 정의는 어떤 양을 재는 기준으로 쓰기 위하여
어떤 단위나 어떤 양의 한 값 이상을 정의하거나 보존하거나 또는 재현하기 위한
물적 척도, 측정 기기, 기준물질이나 측정 시스템을 말한다.

 

SI단위계(국제단위계 : International System of Unit))

현재 세계 대부분의 국가에서 채택하여 사용하고 있는 단위계다.
이 단위계는 1960년 제 11차 국제도량형총회(CGPM)에서 결정된 것이다.

 

우리는 일상생활 혹은 산업에 단위계를 적용하고 있다.

 

1. 시간(단위 : 초 / 기호 : s)

초(기호:s)는 시간의 SI 단위이다. 초는 세슘-133 원자의 섭동이 없는 바닥상태의 초미세 전이 주파수 

Δ ν Cs를 Hz 단위로 나타낼 때 그 수치를 9 192631770으로 고정함으로써 정의된다. 

여기서 Hz는 s–1과 같다.

 

2. 길이(단위 : 미터 / 기호 : m)

미터(기호:m)는 길이의 SI 단위이다. 미터는 진공에서의 빛의 속력  c 를 m s–1단위로 나타낼 때, 

그 수치를 299792458로 고정함으로써 정의된다. 여기서 초(기호:s)는 세슘 전이 주파수 Δ

 

3. 질량(단위 : 킬로그램 / 기호 : kg)

킬로그램(기호:kg)은 질량의 SI 단위이다. 

킬로그램은 플랑크 상수 h 를 Js 단위로 나타낼 때 그 수치를 6.62607015☓10-34으로 고정함으로써 

정의된다. 여기서 Js는 kgm2s-1과 같고, 미터(기호:m)와 초(기호:s)는 c 와 Δ ν Cs를 통하여 정의된다

 

4. 전류(단위 : 암페어 / 기호 : A)

암페어(기호:A)는 전류의 SI 단위이다. 암페어는 기본전하 e 를 C 단위로 나타낼 때 그 수치를 1.602176634☓10-19으로 고정함으로써 정의된다.

여기서 C은 As와 같고, 초(기호:s)는 Δ ν Cs를 통하여 정의된다. 켈빈(기호:K)은 열역학 온도의 SI 단위이다.

 

5. 열역학 온도(단위 : 캘빈 / 기호 : K)

켈빈(기호:K)은 열역학 온도의 SI 단위이다. 켈빈은 볼츠만 상수  k 를 J K-1 단위로 나타낼 때 

그 수치를 1.380649×10-23으로 고정함으로써 정의된다. 여기서 JK-1은 kgm2s-2K-1과 같고, 

킬로그램(기호:kg), 미터(기호:m)와 초(기호:s)는 h , c 와 Δ ν Cs를 통하여 정의된다.

6. 물질량(단위 : 몰 / 기호 : mol)

몰(기호:mol)은 물질량의 SI 단위이다. 1몰은 정확히 6.02214076☓ 1023개의 구성요소를 포함한다. 

이 숫자는 mol-1 단위로 표현된 아보가드로 상수 N A의 고정된 수치로서 아보가드로 수라고 부른다. 

어떤 계의 물질량(기호: n )은 명시된 구성요소의 수를 나타내는 척도이다. 

구성요소란 원자, 분자, 이온, 전자, 그 외의 입자 또는 명시된 입자들의 집합체가 될 수 있다.

 

7. 광도(단위 : 칸델라 / 기호 : cd)

칸델라(기호:cd)는 어떤 주어진 방향에서 광도의 SI 단위이다.

칸델라는 주파수가 540×1012Hz인 단색광의 시감효능 K cd를 lmW–1단위로 나타낼 때,

그 수치를 683으로 고정함으로써 정의된다. 여기서 lmW–1은 cdsrW-1 또는 cdsrkg–1m–2s3과 같고,

킬로그램(기호:kg), 미터(기호:m)와 초(기호:s)는 h , c 와 Δ ν Cs를 통하여 정의된다. 

 

출처 : 한국표준과학연구원(KRISS)

 

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즉, 교정이란 각 단위계를 측정하기 위한 측정기기를 더 정밀한 표준기기로 비교측정 하는 것이다.

 

그럼 더 정밀한 표준기기는 무엇을 말하는 걸까?

 

 

[분야별 소급체계] 출처 : 한국계량측정협회

 

[소급체계] 출처 : 한국계량측정협회

우리가 제조공정에 사용하는 계측기는 표준 소급체계에 맨 아래에 있는 측정장비다.

이 측정장비는 더 정밀한 표준이 되는 기기인 공장용 표준기로 비교측정을 한다.

그렇게 비교측정한 결과가 오차범위를 넘지 않으면 해당 기기는 적합한 기기임을 증명할 수 있다.

이러한 비교측정 결과가 문서화되고, 적합여부를 해당기기에 라벨을 통해 표시하면 교정은 완료된다.

또한, 공장용 표준기는 더 정밀한 표준기인 교정용 표준기로 비교측정을 한다.

그리고 교정용표준기는 더 정밀한 표준기인 국가 표준으로 비교측정을 한다.

결국 어떤 단위계를 측정하기 위한 기기들은 모두 상위 표준기기로 비교측정을 해야 한다는 뜻이다.

그리고 그 결과가 모두 추적이 가능하도록 문서화 하는 것이 소급성(Traceability)을 유지하는 것이다.