압력센서 ±FS·±Reading 정확도 차이｜센서 오차 계산하는 법

압력센서 데이터시트를 보면 정확도가 다음과 같이 표시되는 경우가 있습니다.

Accuracy: ±0.5% FS

Accuracy: ±0.5% of Reading

두 제품 모두 0.5%라고 적혀 있지만 실제 측정오차는 크게 달라질 수 있습니다.

가장 간단하게 보면

%FS = 센서의 전체 측정범위를 기준으로 오차 계산

%Reading = 현재 측정값을 기준으로 오차 계산

이라고 이해하면 됩니다.

%FS와 %Reading 차이

표기	오차 계산 기준	특징
%FS	센서 전체 측정범위	측정값이 작아도 절대오차는 일정
%Reading	현재 측정값	측정값이 작아지면 절대오차도 감소
%Span	측정 Span	일반적인 0부터 시작하는 범위에서는 FS와 비슷
혼합형	%Reading + %FS	고정오차와 비례오차를 함께 반영

따라서 압력센서의 정확도를 비교할 때는 숫자만 보면 안 되고 반드시 % 뒤에 무엇이 붙어 있는지 확인해야 합니다.

±0.5% FS는 어떻게 계산할까?

측정범위가

0~10bar

인 압력센서가 있다고 가정하겠습니다.

정확도가

±0.5% FS

라면 오차는 전체 측정범위인 10bar를 기준으로 계산합니다.

10bar × 0.5% = 0.05bar

따라서 허용오차는

±0.05bar

입니다.

중요한 점은 측정값이 달라져도 이 계산상의 절대오차는 동일하다는 것입니다.

예를 들어

1bar 측정 → ±0.05bar
5bar 측정 → ±0.05bar
10bar 측정 → ±0.05bar

입니다.

1bar를 측정한다면 상대오차는 얼마나 될까?

0~10bar 센서의 정확도가 ±0.5% FS이고 실제 압력이 1bar라고 해보겠습니다.

절대오차는

±0.05bar

입니다.

그러면 1bar 기준 상대오차는

0.05 ÷ 1 × 100 = 5%

입니다.

즉 데이터시트에는 ±0.5% FS라고 되어 있지만 실제 측정값 1bar를 기준으로 보면 최대 ±5% 수준의 상대오차가 될 수 있습니다.

그래서 저압을 정밀하게 측정할 때 지나치게 큰 측정범위의 센서를 선택하면 불리할 수 있습니다.

±0.5% Reading은 어떻게 다를까?

이번에는 정확도가

±0.5% of Reading

이라고 가정하겠습니다.

이 경우 현재 표시되는 압력값을 기준으로 오차를 계산합니다.

1bar를 측정하면

1 × 0.5% = ±0.005bar

5bar를 측정하면

5 × 0.5% = ±0.025bar

10bar를 측정하면

10 × 0.5% = ±0.05bar

가 됩니다.

즉 측정값이 낮아질수록 절대오차도 함께 작아집니다.

두 방식을 실제로 비교해보자

측정범위가 0~10bar이고 정확도가 각각 ±0.5%라고 가정하면 다음과 같습니다.

실제 압력	±0.5% FS	±0.5% Reading
1bar	±0.050bar	±0.005bar
2bar	±0.050bar	±0.010bar
5bar	±0.050bar	±0.025bar
8bar	±0.050bar	±0.040bar
10bar	±0.050bar	±0.050bar

Full Scale에서는 두 방식의 오차가 같지만 낮은 압력으로 내려갈수록 차이가 커집니다.

이 때문에 센서 정확도는 단순히

0.5% vs 0.5%

로 비교해서는 안 됩니다.

%Reading이면 0bar에서 오차가 0일까?

순수하게 계산하면 그렇습니다.

0bar × 0.5% = 0bar이기 때문입니다.

하지만 실제 센서에는

Zero Error
Offset Error
Linearity
Hysteresis
Repeatability
Temperature Error

등이 존재합니다.

그래서 실제 정밀 센서나 측정장비에서는 정확도를

±(% Reading + 고정값)

형태로 표시하는 경우가 있습니다.

즉 %Reading만 보고 0 근처에서 오차가 완전히 없다고 생각하면 안 됩니다.

혼합형 정확도도 계산해보자

데이터시트에 다음과 같이 적혀 있다고 가정해보겠습니다.

Accuracy = ±(0.25% Reading + 0.05% FS)

측정범위는

0~10bar

이고 현재 압력이

2bar

라고 하겠습니다.

먼저 Reading 오차는

2 × 0.25% = 0.005bar

입니다.

FS 오차는

10 × 0.05% = 0.005bar

입니다.

두 항을 더하면

0.005 + 0.005 = 0.010bar

따라서 허용오차는

±0.010bar

가 됩니다.

이런 형태의 사양에서는 Reading 항과 FS 항을 각각 계산한 뒤 합해야 합니다.

같은 ±0.5% FS라도 센서 범위에 따라 오차가 다르다

이 부분도 센서를 선택할 때 매우 중요합니다.

센서 A

Range: 0~10bar

Accuracy: ±0.5% FS

라면

10 × 0.005 = ±0.05bar

입니다.

센서 B

Range: 0~100bar

Accuracy: ±0.5% FS

라면

100 × 0.005 = ±0.5bar

입니다.

둘 다 정확도 표기는 ±0.5% FS지만 실제 절대오차는 10배 차이가 납니다.

따라서 평소 3bar 정도를 측정하는 설비에 특별한 이유 없이 0~100bar 센서를 사용하면 측정 정밀도 측면에서 불리할 수 있습니다.

4–20mA 압력센서에서는 어떻게 볼까?

다음과 같은 압력 트랜스미터가 있다고 가정하겠습니다.

Range: 0~10bar

Output: 4~20mA

Accuracy: ±0.5% FS

4~20mA의 출력 Span은

20 – 4 = 16mA

입니다.

압력이 5bar라면 측정범위의 50%이므로 이상적인 출력은

12mA

입니다.

압력 정확도 ±0.5% FS는

±0.05bar

에 해당합니다.

이를 출력 Span으로 환산하면

16mA × 0.5% = ±0.08mA

수준입니다.

따라서 단순 환산 기준으로 약

11.92~12.08mA

범위에 해당합니다.

다만 실제 출력오차 범위는 제조사가 Accuracy를 어떻게 정의했는지 다시 확인해야 합니다.

FS와 Span은 항상 같은 말일까?

비슷하게 사용되지만 데이터시트에서는 구분해서 보는 것이 안전합니다.

예를 들어

0~10bar

범위라면 Span은

10 – 0 = 10bar

이므로 FS와 수치상 같게 보입니다.

하지만

-1~9bar

범위라면 Span은

9 – (-1) = 10bar

입니다.

또 센서 제조사는 Full Scale, Full Scale Span(FSS), Span을 조금씩 다르게 정의할 수 있습니다.

Honeywell의 일부 압력센서에서는 FSS를 Full Scale Pressure의 출력값과 Zero Pressure의 출력값 사이의 대수적 차이로 정의합니다.

따라서 %FS, %FSS, %Span이 보이면 해당 데이터시트의 용어 정의를 먼저 확인하는 것이 좋습니다.

Accuracy에 무엇이 포함되어 있는지도 확인해야 한다

Accuracy ±0.5% FS라고 되어 있다고 해서 모든 오차가 포함된다는 의미는 아닙니다.

제품에 따라 Accuracy에

Linearity
Hysteresis
Repeatability

가 포함될 수도 있고, 별도로 표시될 수도 있습니다.

예를 들어 실제 OMEGA의 일부 압력센서는 정확도를 BFSL 기준으로 표시하면서 Linearity·Repeatability·Hysteresis를 포함한다고 명시합니다.

반면 온도에 의한 Zero Shift나 Span Shift, 장기 안정성은 별도 항목으로 제공하기도 합니다.

따라서 제품 A가 0.25%, 제품 B가 0.5%라고 해서 숫자만으로 A가 무조건 두 배 정확하다고 판단하면 안 됩니다.

Total Error Band는 또 무엇일까?

일부 센서는 Total Error Band, TEB라는 사양을 제공합니다.

이는 단순 Accuracy보다 더 넓은 조건을 고려해

센서 기본오차
Zero Error
Span Error
온도 영향

등을 하나의 범위로 표시한 값일 수 있습니다.

실제 산업현장에서 -20℃부터 80℃까지 센서를 사용할 예정이라면 25℃ 기준 Accuracy만 보는 것보다 보상온도범위에서의 Total Error를 확인하는 것이 더 실용적일 수 있습니다.

측정범위는 작을수록 무조건 좋을까?

정확도만 보면 실제 사용하는 압력범위에 가까운 센서가 유리할 수 있습니다.

하지만 무조건 작은 Range를 선택해서도 안 됩니다.

예를 들어 정상압력이 8bar이지만 펌프가 켜질 때 순간적으로 12bar까지 압력이 올라간다면 0~10bar 센서는 적합하지 않을 수 있습니다.

따라서 센서를 선정할 때는

정상 사용압력
최대 공정압력
압력 Spike
Proof Pressure
Burst Pressure

까지 함께 확인해야 합니다.

즉 정확도 때문에 범위를 너무 크게 잡으면 안 되고, 정확도만 생각해 범위를 너무 작게 잡아서도 안 됩니다.

실제 데이터시트를 읽는 순서

다음과 같은 사양이 있다고 가정해보겠습니다.

Range: 0~20bar

Accuracy: ±0.25% FS

Output: 4~20mA

Temperature Error: ±0.5% FS

먼저 기본 Accuracy를 계산하면

20 × 0.25% = ±0.05bar

입니다.

하지만 사용온도에 따른 별도의 Temperature Error가 있다면 실제 시스템 오차를 검토할 때 이 항목도 추가로 고려해야 합니다.

따라서 데이터시트에서는

Range → Accuracy 기준 → 포함되는 오차항목 → 온도오차 → 장기안정성

순서로 보는 것이 좋습니다.

흔히 잘못 해석하는 부분

첫 번째는

“0.1% 센서는 0.5% 센서보다 무조건 5배 정확하다.”

는 생각입니다.

한쪽은 %Reading이고 다른 쪽은 %FS라면 단순 비교할 수 없습니다.

두 번째는

“±0.5% FS면 현재 측정값의 ±0.5%다.”

라는 생각입니다.

FS 방식은 현재 측정값이 아니라 센서 전체 범위를 기준으로 계산합니다.

세 번째는

“Accuracy만 보면 센서 전체 오차를 알 수 있다.”

는 생각입니다.

온도효과와 Zero Drift, 장기 안정성 등이 별도로 규정된 제품이라면 실제 사용조건에서는 추가 오차가 존재할 수 있습니다.

정리

압력센서의 정확도에서 %FS와 %Reading의 기준은 완전히 다릅니다.

핵심은 다음과 같습니다.

%FS 오차 = Full Scale × 정확도

%Reading 오차 = 현재 측정값 × 정확도

예를 들어 0~10bar 센서에서

±0.5% FS = 항상 약 ±0.05bar

이지만

±0.5% Reading = 1bar에서 ±0.005bar, 5bar에서 ±0.025bar

가 됩니다.

따라서 압력센서를 비교할 때는

측정범위 → %FS·%Reading 구분 → 실제 압력에서 오차 계산 → Accuracy 포함항목 → 온도오차 → Proof Pressure

순서로 확인하는 것이 가장 정확합니다.

참고자료

• Honeywell FP5000 Pressure Transducer – FP5000 시리즈는 ±0.1% Full Scale Accuracy를 제공하며 4~20mA, 0~5V, 0~10V 출력과 다양한 압력범위를 지원하는 실제 산업용 압력센서 사례입니다. Honeywell Automation
• Honeywell 19 mm Series Pressure Sensors – Full Scale Span(FSS)을 Full Scale Pressure 출력과 Zero Pressure 출력 사이의 대수적 차이로 정의하고 센서의 비선형성·히스테리시스 등 오차항목을 설명합니다. Honeywell
• OMEGA PX182 Pressure Transducer – 정확도 ±0.3% BFSL에 Linearity·Repeatability·Hysteresis가 포함되는 실제 데이터시트 사례이며 온도오차와 장기안정성은 별도로 제시됩니다. 오메가
• OMEGA PX409 Series – 정밀도, 온도보상, 장기안정성 등을 각각 구분해서 제시하는 사례로 압력센서 데이터시트에서 Accuracy 외의 오차항목을 함께 확인해야 하는 이유를 보여줍니다. 오메가