KOLAS 질량교정기관에서 F급 또는 M급 분동을 교정하기 위해 질량비교기(Mass comparator)가 아닌 일반 저울을 사용하는
경우가 아직도 많이 있습니다. 일반저울보다 10배~100배 이상 분해능이 높은 질량비교기는 표준분동과 비교 대상 분동이 가진 무게 차이값 즉, 기차를 측정하는 장비입니다.
질량비교기를 사용시 무부하상태에서 무게가 변하는 Drift 현상의 원인과 왜 자동영점추적기능을 가진 일반저울을 질량 비교
측정시 사용하면 안되는지 알려드립니다.
▪ 드리프트(Drift)
무게가 안정상태에서도 자꾸 변하는 드리프트 현상은 일반저울에서도 나타나지만 특히, 고분해능을 가진 질량비교기에서 아래 그림처럼 더욱 두드러지게 보여, 제품에 이상이 있는 것이 아닌가 의심을 하기도 합니다.
드리프트에는 다양한 원인이 있습니다. 대표적으로 몇 가지를 들면,
첫째, 질량비교기에 전원을 공급하고 난 후에 계량센서부의 온도가 올라감으로 인해 계량센서 부피가 물리적으로 변함으로 분동을 올려놓거나 또는 무부하 상태에서도 시간이 지남에 따라 지시값이 변하게 됩니다.
둘째, 질량비교기 위에 올리는 표준분동 또는 시험분동의 온도가 주변환경 및 질량비교기의 온도와 다른 경우 분동 표면 근처에서 공기 대류 현상이 나타나고 이것이 드리프트로 질량비교기에서 지시값의 변화로 감지됩니다.
따라서, 분동을 교정하는 장소는 저울을 교정하는 환경과 마찬가지로 20±1℃, 습도는 50± 5% RH로 유지되어야 합니다.
▪ 드리프트 특성
드리프트 값은 측정초기에는 직선적으로 변하지 않고 아래 그림처럼 곡선형태로 나타나므로 질량비교기가 충분히 주변환경과 온도가 비슷해진 상태에서 측정을 해야 합니다.
▪ 차별칭량과 자동영점기능
분동을 교정하기 위해 표준분동의 무게값과 시험할 분동의 무게값을 각각 측정하여 (실제로는 표준분동을 질량비교기에 올린 다음 테어(용기) 기능으로 영점을 만든 다음, 시험할 분동을 올려 지시된 값을 기록함) 기차를 측정합니다.
그러나, 저울 또는 질량비교기로 측정중 항상 드리프트가 존재하므로 드리프트는 수정되어야 합니다. 이 드리프트는 OIML R111-1: C.4.1-2에 따라 다음 그림과 같이 수정될 수 있습니다.
그러나, 상기 측정절차를 진행할 때 일반저울의 경우 자동영점 기능이 작동하게 되면, 측정기기인 저울, 분동의 드리프트가 나타나지 않고, 위의 계산식도 실제와는 차이가 발생하므로 표준분동과 시험할 분동사이의 기차값을 정확하게 측정할 수 없게 됩니다. 즉, 자동영점 기능은 일반 저울에서는 빠른 판독을 위해 중요하지만, 분동을 비교하여 기차를 측정시에는 오히려 정확도를 떨어뜨려 분동의 불확도 계산에 오류를 가져오게 됩니다.
결론적으로 저울보다 높은 분해능을 가진 질량비교기는 자동영점 기능을 사용하지 않음으로 인해 겉보기에 영점이 안정이 안되는 것 같이 보이나, 이것은 질량비교기, 분동 및 환경에서 기인하는 드리프트를 보여주는 것이며, 이 드리프트를 보정하므로 보다 정확하게 분동의 질량을 비교할 수 있습니다. 더불어 자동영점기능은 분동의 질량비교시 드리프트를 원천적으로 제거하므로 질량 교정과 측정에 오류를 가져오므로 사용할 수 없습니다.