계측

계측(計測, instrumentation)은 여러 방법과 장치를 이용하여 어떤 사실을 양(量) 적으로 포착하는 일을 말한다.

개요

계측은 측정보다 더 넓은 내용을 함축한 것이다. 측정값을 어디에 쓸 것인지, 어떻게 측정할 것인지, 무슨 방법으로 계산하여 다른 값을 얻을 것인지 등을 다룬다.

사실을 양적으로 파악하기 위해 행하는 구체적인 조작 자체는 측정이라고 하여 계측과는 구별된다. 계측은 측정보다 훨씬 넓은 내용을 함축한 말이다. 개개의 경우에 따라 가장 적합한 측정 방법을 연구하여 그것을 실현할 장치와 설비를 설계 및 제작하고, 그 장치와 설비로 측정하여 측정 결과에 따른 연산(演算)과 필요한 정보를 얻으며, 이 정보를 바탕으로 어떤 조치를 취하는 것 등을 포함한다. 즉 측정하는 것에 관련된 일체의 과학 및 기술을 의미한다.

예를 들면, 이산화황 농도계를 어떤 지점에 설치하고 그 값을 읽는 행위는 측정이다. 하지만, 도시의 이산화황 농도를 감시할 목적으로 어떠한 방법을 사용할 것인가, 어떠한 장치를 제작할 것인가, 몇 군데에 설치할 것인가, 얻어진 측정값으로부터 무엇을 계산할 것인가, 어떤 상황에 이르면 경보 신호를 낼 것인가 하는 등의 문제를 다루는 일은 계측이다.

계측은 자연현상을 연구하거나 제조설비를 자동 제어하여 조업관리를 위해서, 자동차, 선박, 항공기 등의 운행에 필요한 정보를 얻기 위하여, 또는 환자의 증세를 감시하는 등 여러 목적을 위하여 행하여진다. 이와 같은 관점에서 과학, 공업, 항해, 의료 등 다양한 분야에 적용되며 또 대상으로 하는 양에 따라 질량, 온도, 습도, 유량(流量), 성분(成分) 등에 대한 계측이 있다.

계측의 기초

계측의 주제는 확립된 신뢰성과 정확성에 따라 해당 물체의 속성과 프로세스에 대한 정보를 포함하는 특정 측정 단위로 정보를 도출하는 것이다. 계측 수단은 합리적인 사용을 허용하는 일련의 측정 도구 및 일반적으로 허용되는 표준으로 이해된다. 표준화와 계측은 밀접하게 관련되어 있다.

계측은 인간 활동의 모든 실용적이고 이론적인 분야에 참여한다. 건설 산업에서 측정은 특정 평면의 구조적 편차를 결정하는 데 사용된다. 의료 분야에서 정밀 장비는 진단 절차를 가능하게 하며, 이는 전문가가 최대 정확도로 계산을 수행할 수 있도록 하는 장치를 사용하는 기계 공학에도 동일하게 적용된다.

기술 규제를 수행하고 대규모 프로젝트를 수행하고 규정을 수립하고 체계화하는 특수 계측 센터도 있다. 이러한 기관은 확립된 표준을 적용하여 모든 유형의 계측 연구에 영향력을 확장한다. 도량형에 사용되는 많은 지표의 정확성에도 불구하고 이 과학은 다른 모든 것과 마찬가지로 계속 발전하고 특정 변경 및 추가를 거친다.

측정 도구와 적용 방법 없이는 과학 기술 발전이 불가능하다. 현대 사회에서 사람들은 일상생활에서도 없어서는 안 되는 부분이다. 따라서 이러한 방대한 지식층은 체계화되어 본격적인 하나의 계층으로 형성될 수 없으며 이러한 방향을 정의하기 위해 "계측학"이라는 개념이 탄생한다.

계측의 일반 영역

계측은 일반적으로 계측은 측정의 모든 영역에 공통적인 문제를 다룬다. 일반 계측은 측정 단위에 영향을 미치는 실용적이고 이론적인 문제, 즉 단위 체계의 구조와 공식의 측정 단위 변환을 다룬다. 또한 측정 오차, 측정 도구 및 도량형 속성의 문제를 다룬다. 종종 일반 계측은 과학이라고도 한다. 일반 계측은 다음과 같은 다양한 영역을 다룬다.

산업 계측

산업에서 적용되는 계측은 생산 및 품질보증에 관한 것이다. 산업에서 계측 기술이 직면한 주요 문제는 교정 간격 및 절차, 측정 장비 제어, 측정 프로세스 검증 등이다. 종종 이 개념은 산업 부문의 측정 활동을 전개하는 데 활용된다.

법적 계측

법적 계측은 기술적 관점에서 필수 요구 사항이다. 법적 계측 분야와 관련된 조직은 수행된 측정 절차의 신뢰성과 정확성을 결정하기 위해 이러한 요구 사항의 구현을 확인하는 데 참여한다. 이는 건강, 무역, 보안 및 환경과 같은 공공 영역에 적용된다. 법적 계측이 적용되는 영역은 각 개별 국가의 해당 규정에 따라 다르다.

대상 개체

계측 개체에는 다음이 포함된다.

• 측정 중인 모든 양
• 물리량의 단위
• 측정
• 측정 오차
• 측정 방법
• 측정을 수행하는 수단

중요성

계측 작업의 사회적 중요성에는 다음이 포함된다.

• 측정에 대한 신뢰할 수 있고 최대한 객관적인 정보를 제공한다.
• 안전을 보장하기 위해 잘못된 측정 결과로부터 사회를 보호한다.

산업에 주는 영향

• 제조사의 제품 품질 향상 및 경쟁력 강화 이는 생산 효율성 향상, 제품 생성 프로세스 자동화 및 기계화와 관련이 있다.
• 시장의 일반적인 요구 사항에 대한 국내 산업의 적응 및 무역 분야의 기술 계획 장벽 극복.
• 다양한 종류의 자원을 절약한다.
• 국제 시장에서 협력의 효율성을 높인다.
• 제조된 제품 및 자재 계획의 자원에 대한 기록을 유지한다.

목적과 목표

계측은 이론, 입법 및 실제의 세 가지 단계에서 몇 가지 중요한 작업에 직면해 있다. 과학 지식이 발전함에 따라 다른 방향의 목표가 상호 보완되고 조정되지만 일반적으로 계측의 목적과 목표는 다음과 같이 정리할 수 있다.

• 단위 체계 및 측정 특성의 형성.
• 측정에 대한 일반적인 이론 지식의 개발.
• 측정 방법의 표준화.
• 측정 방법, 검증 수단 및 기술적 수단의 표준 승인.
• 역사적 관점의 맥락에서 측정 시스템의 연구.

작업 내용

계측 작업에는 다음이 포함된다.

• 측정 이론의 발전.
• 새로운 측정 수단 및 방법을 개발한다.
• 균일한 측정 규칙을 보장한다.
• 작업 측정에 사용되는 장비의 품질을 향상시킨다.
• 현행 규정에 따른 측정 장비 인증.
• 계측의 주요 문제를 규제하는 문서의 개선.
• 측정 프로세스를 제공하는 직원의 추가 교육.

계측의 수단

계측의 수단은 곧 측정이다. 측정은 여러 요인, 즉 정보를 얻는 방법과 변화의 성격에 따라 혹은 정상 지표와 관련하여 측정을 위한 정보의 양에 따라 분류된다. 측정을 다양한 계측기들을 사용하며 일반적으로 직접 및 간접 측정, 공동 및 누적 측정으로 분류된다.

계측기의 종류

• 직접 측정 : 캘리퍼스나 마이크로미터 등의 측정 기기를 이용하여 대상 물체의 치수를 직접 측정하는 방법이다. 측정 기기의 눈금 범위에서 폭넓게 측정할 수 있는 반면, 눈금을 잘못 읽으면 측정 오차가 생길 수 있다.
• 간접 측정 : 게이지 블록이나 링 게이지 등의 기준 기기와 대상 물체와의 차이에서 다이얼 게이지 등의 계측기로 치수를 산출하는 방법이다. 기준기의 형상이나 치수가 정해져 있는 만큼 측정이 쉬운 반면, 측정 범위가 한정된다는 단점이 있다.
• 누적 측정 : 동일한 유형의 여러 수량을 동시에 측정한 결과 얻은 시스템에서 방정식을 푸는 것이 포함된다. 원하는 값은 이 방정식 시스템을 통하여 계산된다.
• 공동 측정 : 두 개 이상의 유사하지 않은 물리량을 정의하여 이들 간의 관계를 계산한다. 누적 측정과 공동 측정은 다양한 유형의 매개변수를 결정하기 위해 전기 공학 분야에서 자주 사용된다.

참고자료

• 〈계측〉, 《한국어사전》
• 〈계측〉, 《네이버 지식백과》
• 〈계측 기본 용어 및 정의〉, 《왁스》

같이 보기

• 측정
• 오차
• 교정
• 장치
• 계측기

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