- KOLAS 인정 체계와 국제 기준을 중심으로 

 

1. 서 론

국가 간 교정성적서의 상호인정은 국제무역 확대와 산업 기술 발전에 따라 그 중요성이 지속적으로 증가하고 있다. 이에 따라 각국의 인정 기구는 국제 기준에 부합하는 인정 체계를 운영하고 있으며, 우리나라도 ISO/IEC 17025를 기반으로 KOLAS 인정 체계를 운영하고 있다.

이러한 국제상호인정협정 체계에서 공인교정기관의 기술적 역량을 객관적으로 입증하는 핵심 요소 중 하나가 교정·측정능력(CMC, Calibration and Measurement Capability) 측정불확도이다. 

특히 유량 분야는 교정 설비의 특성, 측정 범위 및 측정 방법에 따라 측정불확도가 크게 달라지는 분야로서, 국제상호인정협정 체계에 부합하는 CMC 측정불확도의 산출과 관리가 매우 중요하다. 따라서 국내적으로는 KOLAS 인정 기준을 준수하고, 국제적으로는 ILAC 정책 문서와 WGFF 가이드라인을 적용하여 국제 수준에 부합하는 CMC 측정불확도를 유지·관리해야 한다.

KOLAS 공인기관 인정제도 운영 요령에 따르면, 우리나라는 소분류별로 교정기관을 인정하는 제도를 유지하고 있다. 본고에서는 소분류별 인정제도를 따르되, 인정 범위 항목 중 CMC 측정불확도의 산출 방법에 초점을 맞춰 국내외 기준을 검토하고자 한다. 이를 통해 각 기준에서 요구하는 사항을 분석하고, CMC 측정불확도 산출 시 고려해야 할 주요 사항을 제시하고자 한다. 

2. 유량 분야 CMC 측정불확도 

산정을 위한 국내외 기준

국제인정기구협력체(ILAC)의 상호인정협정(ILAC MRA) 체계에서 유량 분야의 CMC 측정불확도는 국내 기준뿐만 아니라 국제 기준과 국제 정책이 상호 연계되어 적용되어야 한다.

또 「ILAC Policy for Measurement Uncertainty in Calibration(ILAC-P14)」는 ILAC 회원기구가 CMC를 일관성 있게 적용하도록 함으로써 ILAC 상호인정협정의 신뢰성을 확보하기 위해 제정된 정책 문서이다. 특히 제3항에서는 각국 인정 기구가 측정불확도 평가 과정에서 ILAC 정책을 준수하도록 요구하고 있다.

국내에서는 「교정·측정능력 산출 및 유지관리 지침(KOLAS-G-003)」이 공인교정기관의 CMC 측정불확도 산출 기준으로 활용되고 있다.

한편, 유량 분야의 기술적 세부 사항은 「WGFF Guidelines for CMC Uncertainty and Calibration Report Uncertainty」에서 제시하고 있다. WGFF 가이드라인은 유량 분야 CMC 측정불확도를 국제적으로 일관되게 산출하기 위한 기술 지침으로 활용되고 있으며, 한국표준과학연구원(KRISS)도 이를 기반으로 CMC 측정불확도를 산출하고 있다.

(1) 국내 기준

① KS Q ISO/IEC 17025 해설서(KOLAS-G-005)

7.6.2항 해설에서는 “교정기관은 교정 활동에서 달성할 수 있는 최소 측정불확도를 나타내는 교정·측정능력(CMC)을 평가한 기록을 보유하여야 하며, CMC에 대한 추가 정보는 「교정·측정능력 산출 및 유지관리 지침(KOLAS-G-003)」을 참조한다”고 규정하고 있다.

② 교정·측정능력 산출 및 유지관리 지침(KOLAS-G-003)

•제1조(목적)에서는 “KOLAS 공인기관이 항목별 또는 유형별 교정·측정능력을 산출하고 유지·관리하기 위한 세부 사항을 규정하는 것을 목적으로 한다”고 명시하고 있다.

•제6조 제1항 제1호에서는 교정·측정능력 

측정불확도를 “측정 범위 전체에서 유효한 단일값”으로 정의하고 있다.

(2) 국제 기준

① 「ILAC Policy for Measurement Uncertainty in Calibration(ILAC-P14:09/2020)」 4.2항

ILAC-P14 4.2항에서는 “인정 범위(scope of accreditation)에 표시되는 CMC 표현에 모호성이 없어야 하며, 이에 따라 교정 또는 측정 과정에서 실험실이 달성할 수 있을 것으로 기대되는 최소 측정불확도를 명확히 제시해야 한다”고 규정하고 있다. 

또한 CMC 측정불확도는 다음과 같이 정의하고 있다.

•측정 범위 전체에서 유효한 단일값(a single value, which is valid throughout the measurement range)

즉 ILAC-P14에서는 CMC 측정불확도를 교정 또는 측정 시 달성 가능한 최소 측정불확도로 정의하며, 측정 범위 전체에 적용 가능한 단일값으로 표현하도록 요구하고 있다.

② 「WGFF Guidelines for CMC Uncertainty and Calibration Report Uncertainty」(October 21, 2013), 6페이지

WGFF 가이드라인에서는 CMC 측정불확도를 다음과 같이 정의하고 있다.

•교정 설비 또는 교정 시스템의 운용 범위에서 가장 큰 값(the largest value over the operating range of the facility or calibration system)

즉, WGFF 가이드라인에서는 유량 분야 CMC 측정불확도를 교정 설비의 운용 범위에서 발생하는 측정불확도 중 최댓값으로 정의하고 있다.

3. 유량 분야 CMC 측정불확도의 산출

(1) CMC 측정불확도의 기본 원칙

CMC 측정불확도는 공인교정기관이 인정 범위 내에서 정상적인 교정 서비스를 수행할 때 달성할 수 있는 최소 측정불확도를 의미하며, 교정기관의 기술적 역량을 나타내는 대표적인 지표로 활용된다. 또한 국제상호인정협정(ILAC MRA) 체계에서는 교정기관의 기술 역량과 국제적 신뢰성을 객관적으로 입증하는 핵심 기준으로 활용되고 있다.

따라서 CMC 측정불확도는 그림 1과 같이 ISO /IEC 17025 및 KOLAS 관련 기준을 기반으로 산출하여야 하며, ILAC-P14의 요구사항을 충족해야 한다. 또한 유량 분야의 기술적 특성을 반영하기 위해 WGFF 가이드라인을 준용함으로써 국제 기준과의 일관성을 확보하는 것이 필요하다.

(2) 유량 분야 CMC 측정불확도의 산출 기준

국가기술표준원 고시 「KS Q ISO/IEC 17025 해설서(KOLAS-G-005)」 7.6.2항에 “교정기관은 교정 활동에서 달성할 수 있는 최소 측정불확도를 나타내는 교정·측정능력(CMC)을 평가한 기록을 보유하여야 하며, CMC에 대한 추가 정보는 「교정·측정능력 산출 및 유지관리 지침(KOLAS- G-003)」을 참조한다”고 규정하고 있다.

CMC 측정불확도 산출의 기준이 되는 「교정·측정능력 산출 및 유지관리 지침(KOLAS-G- 003)」 제1조(목적)에서는 “KOLAS 공인기관이 항목별 또는 유형별 교정·측정능력을 산출하고 유지·관리하기 위한 세부 사항을 규정한다”고 명시하고 있다. 이는 교정·측정능력의 산출 방법이 인정 항목의 특성과 기술적 유형에 따라 항목별 또는 유형별로 적용될 수 있음을 의미한다.

이를 유체 유동 분야에 적용하면, 인정 범위의 소분류를 기준으로 하는 항목별(표 1) 산출 방법과 교정설비 및 교정 방법의 기술적 특성에 따라 액체용 유량계와 기체용 유량계로 구분하는 유형별(표 2) 산출 방법으로 CMC 측정불확도를 산출할 수 있다.

특히 액체용 유량계와 기체용 유량계로 구분하는 방식은 「교정·측정능력 산출 및 유지관리 지침(KOLAS-G-003)」에서 규정한 ‘유형별’ 개념을 유체 유동 분야의 기술적 특성에 적용한 것으로 해석할 수 있다.

또한 「WGFF Guidelines for CMC Uncertainty and Calibration Report Uncertainty」에서는 교정 설비별 CMC 측정불확도의 산출을 권장하고 있으며, 이에 부합하는 표준교정절차서(그림 2)는 2018년에 제정되어 현재까지 활용되고 있다.

따라서 국제인정기구협력체(ILAC)의 상호인정협정(ILAC MRA) 체계에서 유량 분야의 CMC 측정불확도 산출 방법은 국내 인정 기준뿐만 아니라 국제 기술 지침과의 일관성을 확보할 수 있도록 수립·운영하는 것이 바람직하다.

예를 들어 기준유량계를 이용한 액체용 유량계의 표준교정절차에 따라 액체용 유량계에 대한 CMC 측정불확도를 산출하고자 할 때는 식 1을 사용하여 합성표준불확도  

 를 구하고, 포함인자 k를 곱하여 CMC 측정불확도(U)를 구하면 된다.

 

 : BED의 반복측정 불확도(이견이 있을 수 있으나 편의상 명칭)

 : BED의 분해능 불확도(이견이 있을 수 있으나 편의상 명칭)

 : 교정 설비의 불확도

이 과정에서 사용하는 최상의 현존 장비(BED, Best Existing Device)는 특정 기종으로 한정되는 개념이 아니라, 교정기관이 보유한 설비의 성능, 운영 환경 및 목표로 하는 CMC 측정불확도 수준 등을 종합적으로 고려하여 해당 기관의 여건에 적합하게 선정할 수도 있다.

또한 여러 대의 BED가 필요한 경우, 고성능 장비 도입에 따른 비용 부담으로 인해 상대적으로 성능이 낮은 장비를 선택하고, 이에 따라 더 큰 CMC 측정불확도를 산출하는 경우도 발생할 수 있다. 이처럼 CMC 측정불확도는 교정기관이 보유한 설비와 기술적 조건을 기반으로 자체적으로 선언하는 값이므로, 교정기관별로 CMC 측정불확도가 다르게 나타나는 주요 원인 중 하나이다. CMC 측정불확도를 구하는 과정을 그림으로 표현하면 그림 3과 같다.

일반적으로 교정 설비의 전체 유량 범위는 BED로 사용하는 유량계의 측정 범위보다 넓기 때문에 하나의 BED만으로 전체 범위를 평가하기 어려우며, 여러 대의 BED를 활용할 수 있다. 이 경우 각 BED의 측정 범위에서 CMC 측정불확도를 산출하고, 인접한 BED 간 유량 범위가 중첩되도록 실험을 수행하여 소급성의 연결성이 유지되도록 하는 것이 중요하다.

그림 3의 예시에서는 교정 설비의 유량 범위 내에서 각 BED별로 3개의 CMC 측정불확도를 산출하였다. WGFF 가이드라인에 따라 측정 범위, 즉 교정 설비의 운용 범위 내에서 산출된 CMC 측정불확도 중 가장 큰 값인 0.15 %를 해당 교정 설비의 CMC 측정불확도로 결정할 수 있다.

(3) CMC 측정불확도와 교정성적서 불확도

CMC 측정불확도와 교정성적서 측정불확도는 측정불확도를 나타내는 값이지만, 산출 목적과 포함되는 불확도 성분에 차이가 있으므로 명확히 구분하여 이해할 필요가 있다.

앞서 설명한 바와 같이 CMC 측정불확도는 공인교정기관이 인정 범위 내에서 정상적인 교정 서비스를 수행할 때 달성할 수 있는 최소 측정불확도를 의미한다. 따라서 CMC 측정불확도는 교정기관이 선정한 최상의 현존 장비(BED)를 기준으로 산출되며, 해당 교정기관의 기술적 역량을 대표하는 기준값으로 활용된다.

반면, 교정성적서 측정불확도는 실제 고객이 의뢰한 교정 대상 유량계에 대해 산출되는 측정불확도이다. 이와 관련하여 「교정·측정능력 산출 및 유지관리 지침(KOLAS-G-003)」 제7조 제6항에서는 최상의 현존 장비에 대한 불확도 성분을 실제 교정 대상의 불확도 성분으로 대체하는 경우를 제외하고, CMC 측정불확도와 동일한 불확도 성분을 포함하여 교정성적서 측정불확도를 평가하도록 규정하고 있다.

그림 4와 같이 교정 대상 유량계를 교정성적서 측정불확도 산출 과정에 적용하면, 교정 설비 자체의 불확도 성분은 그대로 유지되고, 최상의 현존 장비(BED)의 반복성 및 분해능에 해당하는 불확도 성분만 실제 교정 대상 유량계의 해당 불확도 성분으로 대체하여 교정성적서 측정불확도를 산출하게 된다.

다만 실제 교정 과정에서는 고객이 의뢰한 유량계의 성능이 교정기관에서 CMC 산출에 사용한 최상의 현존 장비보다 우수한 경우가 발생할 수 있다. 이 경우 계산 결과만 고려하면 교정성적서 측정불확도가 CMC 측정불확도보다 작게 산출될 가능성이 있다.

그러나 「교정·측정능력 산출 및 유지관리 지침(KOLAS-G-003)」 제7조 제6항 및 제7항에 따라 교정성적서에 기재되는 측정불확도는 CMC 측정불확도보다 작게 표시할 수 없으며, CMC 측정불확도 이상으로 보고하여야 한다.

(4) CMC 측정불확도 산출 방법의 변경 요구

최근 유체 유동 분야에서는 CMC 측정불확도를 소분류별로 산출해야 한다는 결정이 있었다. 그리고 해당 소분류와 동일한 종류의 유량계를 BED로 선정하여 CMC 측정불확도를 산출해야 소분류별로 정확한 CMC 측정불확도를 확보할 수 있다는 주장이 기술적 근거로 제시되었다.

이에 반해 「ILAC Policy for Measurement Uncertainty in Calibration(ILAC-P14:09/2020)」의 Appendix A. Calibration and Measurement Capabilities를 살펴보면, “CMC 측정불확도에는 실제 시료(교정 대상 유량계)에 적용하는 교정 방법에서 발생하는 영향은 포함되어야 하지만, 시료(교정 대상 유량계)의 안정성이나 균질성에 의해 발생하는 불확도 기여분은 포함하지 않는다”고 명시하고 있다.

또한 “CMC에 기재되는 측정불확도는 시료(교정 대상 유량계)에 따른 영향을 사전에 예상하여 포함할 수 없으므로, 일반적으로 안정하고 균질한 시료(BED)를 대상으로 해당 교정 방법 자체가 가지는 고유 성능을 평가한 결과를 기반으로 설정되어야 한다”고 설명하고 있다.

그림 4의 교정성적서 측정불확도 산출 개념을 살펴보면, CMC 측정불확도를 구성하는 불확도 성분 중 교정 설비의 불확도는 그대로 유지되고, 최상의 현존 장비(BED)의 분해능 및 반복성 불확도 성분은 실제 교정 대상 유량계의 분해능 및 반복성 불확도 성분으로 대체된다.

따라서 CMC 측정불확도와 교정 대상 유량계의 교정성적서 측정불확도는 교정 설비 불확도 성분을 제외하면 직접적인 연관성이 없다. 다시 말해, CMC 산출을 위한 최상의 현존 장비를 선정할 때 특정 종류의 유량계를 사용하더라도 유량계 종류 자체가 교정성적서 측정불확도에 영향을 미치는 요소로 볼 수 없다.

이는 앞서 설명한 ILAC-P14의 CMC 정의와 「교정·측정능력 산출 및 유지관리 지침(KOLAS- G-003)」 제7조 제6항의 취지를 종합적으로 고려하면 판단할 수 있다.

그림 5를 통해 기존 CMC 측정불확도 산출 방법과 새로운 산출 방법의 차이를 비교하여 설명하면 다음과 같다.

① 기존 방법의 절차

•질량유량계, 터빈유량계, 초음파 유량계를 사용하여 5단계 유량별 CMC 측정불확도 산출

•5번의 CMC test를 실시하고, 그 중에 가장 큰 값인 0.115 %를 전체 유량의 CMC 측정불확도로 결정

•전체 유량 범위에서 교정성적서 발행 가능

② 새로운 방법의 절차 및 문제점

■소분류별로 유량계를 준비하여 5단계 유량별 CMC 측정불확도 산출

•기존에는 5대의 유량계만 필요했지만, 인정항목 만큼 소분류별로 유량계가 필요. 

6개의 인정 항목이 필요하다면 총 30대의 유량계가 필요함(교정기관의 비용 부담 증가)

•또한 동일 유량 범위에서 기존에는 5번의 CMC test로 가능했다면 변경된 방법에서는 총 30번의 CMC test를 하여야 함(교정기관의 준비 기간 증가로 비용 부담 증가)

■소분류별로 CMC 측정불확도 산출

•동일 측정 범위에서 여러 개의 CMC 측정불확도가 존재하고 있어 교정·측정능력 산출 및 유지관리지침 및 ILAC Policy for Measure -ment Uncertainty in Calibration의 ‘측정범위 전체에서 유효한 단일 값’ 요구사항에 부적합

■소분류별 CMC 측정불확도 중 가장 큰(worst) 값을 대푯값으로 결정하는 경우

•전체 교정 범위에서 소분류별로 산출된 CMC 측정불확도 가운데 가장 큰(worst) 값을 대푯값으로 사용하면, KS Q ISO/IEC 17025 해설서 7.6.2항 및 ILAC Policy for Measurement Uncertainty in Calibration (ILAC-P14:09/2020) 4.2항에서 설명하는 최소값 요구사항에 부적합

■일부 유량 구간 CMC test를 실행하지 못함

•CMC test를 하지 못한 구간은 교정성적서를 발급할 수 없다. 초음파 유량계를 사용하여 전 교정 범위에서 CMC test를 실시하여 교정 설비 및 교정 방법 자체가 갖는 고유한 성능을 분석한 상태이므로 유량계의 종류가 달라졌다고 교정을 할 수 없다는 것은 시료(교정 대상 유량계)에 따른 영향을 미리 예상하여 불확도에 포함할 수 없다는 ILAC의 방침에 부합하지 않음(국제 기준과 불일치)

4. 맺음말

본고에서는 유체 유동 분야 CMC 측정불확도의 개념과 산출 원칙을 국내 인정 기준 및 국제 기술 지침을 중심으로 검토하고, CMC 측정불확도와 교정성적서 측정불확도의 차이를 비교·분석하였다. 또한 최근 제기되고 있는 유체 유동 분야 CMC 측정불확도 산출 방법 변경 요구에 대하여 관련 규정과 국제 기준을 바탕으로 기술적 관점에서 검토하였다.

검토 결과 CMC 측정불확도는 교정기관의 실제 측정 능력을 대표하는 기술적 지표이며, 인정 범위의 행정적 분류보다는 교정 설비의 성능, 측정 방법 및 교정 시스템의 특성을 기반으로 산출하는 것이 CMC 측정불확도의 산출 목적에 부합하는 것으로 판단된다.

CMC 측정불확도를 반드시 동일한 종류의 유량계를 사용하여 산출해야 한다는 주장이 기술적으로 타당하다면, WGFF 가이드라인을 따르고 있는 한국표준과학연구원(KRISS)에서 기준기를 교정받아 표준 소급성을 확보하고 있는 국내 유량 분야 공인교정기관의 소급 체계에 대해서도 추가적인 기술 검토가 필요할 수 있다.

CMC 측정불확도는 국제상호인정체계에서 공인교정기관의 기술적 역량을 나타내는 핵심 기준 중 하나이므로, 산출 방법의 변경은 충분한 기술적 근거와 국제 기준과의 정합성을 바탕으로 신중하게 검토되어야 한다. 특히 기술적 해석이나 적용 방법에 중대한 영향을 미치는 사항은 관련 기술위원회의 전문적인 검토와 이해관계자의 의견 수렴을 거쳐 합리적인 절차에 따라 결정하는 것이 바람직하다.

앞으로 유체 유동 분야 CMC 측정불확도의 산출 기준에 대한 해석은 국내 및 국제 기준의 요구사항과 지속적으로 비교·검토하고, 분야별 기술 특성을 반영한 합리적인 적용 기준을 마련함으로써 국내 공인교정제도의 신뢰성과 국제적 수준의 경쟁력이 더욱 강화될 것으로 본다.

 

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