분석화학 실험오차(우연오차, 계통오차) #3

실험 오차를 공부해야 하는 이유는 모든 측정에 오차가 있기 때문, 오차는 참값과 측정값의 차이에 해당하는 것을 숫자로 표현한다.
화학 측정에서는 아이러니하게 참값을 알 수 없음.... 그래서 기준 값(레퍼런스 밸류)를 사용한다.
일반적인 참값을 알 수 있는 경우와 화학 측정 차이는 좀 있다. 화학 측정에서는 오차는 기준 값과 측정값의 차이!

참값: 인간의 힘으로 힘들더라도 구할 수 있는 것!
ex. 참값은 우리 동네 노인 인구!! 전체를 측정하면 참값, 구역을 나누어 일부만 하면 측정값이다. 측정값을 가지고 통계적인 절차를 통해서 전체 노인 인구를 추적하는 경우는 오차가 발생할 수 있다.

실험 오차 성질을 이해할 때 정밀도와 정확도의 성질을 알아야 한다.
정밀도는 재현성에 관련된 것으로 측정값끼리 얼마나 가까운지 비교하는 것.
정확도는 참값과 측정값과 관계로 측정값이 참값에 가까우면 정확하다고 한다.

오차의 종류는 우연오차와 계통오차로 나눌 수 있습니다.
우연오차는 랜덤(random error)라고 하고 계통오차는 (systematic error)라고 합니다.
실험에서는 우연과 계통이 함께 들어가 있고, 우연오차는 우연히 발생한 오차로 원인을 알 수 없고, 계통오차는 시스템적으로 발생한 오차로 원인을 알 수 있어 오차를 제거할 수도 있습니다. 우연오차는 불가측 오차로 원인을 알 수 없다는 것, 주로 재현성에(정밀도)에 영향을 줍니다. 얼마나 일관성 있는 결과를 주느냐,,,, 들쭉날쭉하지 않는 일관성 있는 결과를 주냐!
측정할 때 조절할 수 없는 변수들이 많이 있습니다. 대표적인 예로 자 눈금을 읽을 때 사람이 갖고 있는 시력의 한계! 아무리 집중해도 눈금 읽는데 한계가 있을 수 있다. (안경을 끼거나 측정하는 사람의 컨디션을 좋게 유지는 것은 조절 가능하지만... 이건 계통 오차지 우연이 아니다.) 우리 몸의 상태 술 취한 상태는 문제가 있다면 술을 먹지 않든지, 몸이 아프면 회복될 때 측정한다든지 보정이 가능한 것은 계통오차이다.
최상의 컨디션, 안경을 낀 상태 할 수 있는 최대한 좋은 컨디션에서 오차가 발생하는 게 우연 오차이다.
우연오차의 또 다른 특징은 들쭉날쭉 말했는데, 들쭉이 양이면 날쭉이 음이고 이런 확률이 같다. 측정하면 양과 음의 빈도가 같을 수 없겠죠? 이건 측정을 무한히 했을 경우이다. 실제 우리가 실험할 때 무한히 할 수 없으니 저게 딱 맞는 건 아니지만 경향이 있음을 알 수 있다.

우연오차는 항상 100% 존재한다고 보면 되고 보정될 수 없다. 우연과 계통의 구별은 보정이 될 수 있다 없다로 판단하면 좋을 것 같다. 자를 이용한 우연오차의 예는. 눈금을 보면 0.235, 0.234 등으로 읽을 수 있고 아무리 잘 읽으려 해도 우리의 눈에 한계로 정확히 구별하기 힘들다. 그러면서 발생하는 실제 눈금의 참값과의 차이가 우연오차이며 0.2345, 0.2346 등 읽을 때 마지막 숫자는 5,6, 등 유효숫자에 포함되지 않으니 과학적으로 의미가 없다.

계통오차는 측정할 수 있는 가측오차이고, 우연오차가 정밀도에 영향을 준다면 정확도에 영향을 미친다. 우연오차가 크다고 해서 값이 틀렸다 얘기하는 건 합당하지 않고, 계통오차가 크면 값이 틀렸다고 말할 수 있다. 계통오차는 참값으로부터 떨어진 정확도의 영향을 미치는 것이니까. 대부분 계통오차는 실험 설계 못하거나, 장비의 결함에서 온다.

(컨디션, 마음가짐도...) 실험하다 보면 계통오차 소스들이 합쳐져서 실험에 포함되기 때문에 원인들을 모두 파헤쳐서 보정할 수 없다. 할 수 있는 한 최대한 원인을 밝히고 계통오차를 줄이는 과정이 필요. 계통오차가 어디서 발생할 것인지, 그 소스를 잘 알아야 하는 것도, 보정하는 것도 능력이다. 경험이 많을수록 그런 노하우가 늘어간다. 예는 pH 미터로 산도를 측정할 때 오차이다. 측정 전 완충용액으로 보정을 하는데, 완충용액이 오차가 생기면 측정 결과값도 오차가 생긴다. 우연과 계통은 같이 존재하며 계통을 할 수 있는 만큼 제거하면 남는 오차를 우연오차라고 간주한다. 계통오차가 함유될 수 있는데.... 가정을 하고 나머지를 우연오차라 하고 절차를 진행한다.