오차

오차란 측정값이나 계산값과 참값(진실값) 사이의 차이를 의미한다. 참값을 알 수 없는 경우에는, 가장 신뢰할 만한 값(예: 표준값, 참조값)과의 차이를 오차로 정의하기도 한다. 오차는 측정 도구의 부정확성, 측정 과정에서의 실수, 자연적인 변동성 등 다양한 원인에 의해 발생한다. 오차의 크기와 종류를 파악하는 것은 과학적 연구, 공학적 설계, 그리고 일상생활에서 정확한 판단을 내리는 데 필수적이다.

종류

오차는 크게 계통오차(systematic error)와 우연오차(random error)로 나뉜다.

• 계통오차: 일정한 방향으로 발생하는 오차로, 측정 과정이나 측정 도구의 결함에 의해 발생한다. 예를 들어, 저울이 정확하게 영점 조정되지 않았다면 모든 측정값이 일정하게 과대 또는 과소 평가될 것이다. 계통오차는 반복적인 측정을 통해서는 줄어들지 않는다.

• 우연오차: 불규칙적으로 발생하는 오차로, 측정자의 실수나 외부 환경의 변화 등 예측 불가능한 요인에 의해 발생한다. 우연오차는 반복적인 측정을 통해 평균값을 구함으로써 그 영향을 줄일 수 있다.

오차의 표현

오차는 절대오차와 상대오차로 표현할 수 있다.

• 절대오차: 측정값과 참값(혹은 가장 신뢰할 만한 값)의 차이의 절댓값이다. 단위는 측정값과 동일하다.

• 상대오차: 절대오차를 참값(혹은 가장 신뢰할 만한 값)으로 나눈 값으로, 백분율(%)로 나타내는 경우가 많다. 상대오차는 오차의 크기를 상대적으로 나타내어 오차의 중요성을 평가하는 데 유용하다.

오차의 감소

오차를 줄이기 위해서는 측정 도구의 정확도를 높이고, 측정 과정을 표준화하며, 반복 측정을 통해 평균값을 구하는 등의 방법을 사용한다. 또한, 오차의 원인을 분석하여 이를 제거하거나 최소화하는 노력이 필요하다.