샘플링 검사란 전체 제품을 모두 검사하는 대신 일정한 기준에 따라 일부 제품을 표본으로 선택해 검사하고, 그 결과를 이용하여 전체 로트의 수용 여부를 판단하는 검사방법입니다.
예를 들어 동일한 조건에서 제품 10,000개를 생산했다고 가정해보겠습니다.
10,000개를 전부 검사하는 방법도 있지만 검사시간과 인력, 비용이 많이 필요할 수 있습니다.
특히 검사 과정에서 제품이 파괴되는 인장시험이나 강도시험이라면 모든 제품을 검사하는 것은 현실적으로 불가능합니다.
이러한 상황에서 일정 수량을 표본으로 추출하여 검사하는 샘플링 검사를 활용할 수 있습니다.
하지만 샘플링 검사는 단순히 제품 몇 개를 임의로 골라 확인하는 방법이 아닙니다.
로트 크기와 제품 특성, 검사방법, 품질 수준과 판정위험 등을 고려하여 적절한 샘플링 계획을 사용하는 것이 중요합니다.
샘플링 검사란 무엇인가?
샘플링 검사를 이해하려면 먼저 로트와 샘플의 차이를 알아야 합니다.
| 구분 | 의미 | 예 |
|---|---|---|
| 로트 | 동일하거나 유사한 조건에서 관리하는 제품 집단 | 생산품 5,000개 |
| 샘플 | 로트에서 검사를 위해 선택한 제품 | 80개 |
| 검사 결과 | 샘플에서 발견된 불량 또는 측정값 | 불량 1개 |
| 판정 | 정해진 검사계획에 따른 로트 수용 여부 | 합격 또는 불합격 |
전체 로트에서 선택한 일부 제품을 검사한 뒤 미리 정해진 합격기준과 비교합니다.
검사계획에 따라 불량품 수가 허용기준 이하라면 로트를 수용하고 기준을 초과하면 불합격으로 판단할 수 있습니다.
ASQ는 Acceptance Sampling을 로트에서 표본을 검사하여 해당 로트를 수용할지 결정하는 방법으로 설명하고 있으며, 샘플 수량과 합격·불합격 기준은 샘플링 계획에 따라 결정된다고 설명합니다. ASQ
왜 전체 제품을 검사하지 않고 일부만 검사할까?
가장 큰 이유는 검사비용과 시간입니다.
하나의 제품을 검사하는 데 30초가 걸린다고 가정해보겠습니다.
제품이 100개라면 비교적 쉽게 전수검사를 할 수 있습니다.
하지만 생산량이 수만 개 또는 수십만 개라면 모든 제품을 동일한 방법으로 검사하는 데 많은 시간이 필요합니다.
또한 검사 자체가 제품을 손상시키는 경우도 있습니다.
용접부를 파괴하여 강도를 확인하거나 제품을 절단하여 내부 구조를 확인해야 한다면 전수검사를 실시할 수 없습니다.
이런 경우 샘플링 검사를 이용하면 검사량을 줄이면서 전체 로트의 품질을 일정한 기준으로 판단할 수 있습니다.
다만 검사량을 줄이는 대신 검사하지 않은 제품이 존재한다는 사실도 함께 이해해야 합니다.
전수검사와 샘플링 검사는 무엇이 다를까?
두 방법을 비교하면 샘플링 검사의 특징을 쉽게 이해할 수 있습니다.
| 비교 항목 | 전수검사 | 샘플링 검사 |
|---|---|---|
| 검사 대상 | 전체 제품 | 일부 제품 |
| 검사시간 | 상대적으로 큼 | 상대적으로 적음 |
| 검사비용 | 증가할 수 있음 | 절감 가능 |
| 미검사 제품 | 없음 | 존재 |
| 파괴시험 | 적용하기 어려움 | 적용 가능 |
| 로트 판정 위험 | 상대적으로 낮음 | 통계적 위험 존재 |
| 대표 활용 | 중요특성, 유출방지 | 로트 수용 여부 판단 |
전수검사가 무조건 좋고 샘플링 검사가 나쁘다고 볼 수는 없습니다.
제품의 중요도와 검사 특성, 비용, 고객 요구사항 등을 기준으로 적절한 방식을 선택해야 합니다.
이전 글인 전수검사란? 모든 제품을 검사해도 불량을 완전히 막기 어려운 이유와 연결하면 두 검사방식의 차이를 더 쉽게 설명할 수 있습니다.
샘플은 아무 제품이나 뽑으면 될까?
그렇지 않습니다.
샘플링 검사에서 중요한 것 중 하나는 선택된 제품이 전체 로트의 상태를 가능한 한 잘 대표해야 한다는 점입니다.
예를 들어 하루 동안 10,000개를 생산했는데 생산 시작 직후의 제품 50개만 검사했다고 가정해보겠습니다.
이후 금형이 마모되거나 설비 온도가 변하면서 후반 생산품의 상태가 달라졌다면 초기 50개만으로 하루 전체 제품을 충분히 대표하기 어려울 수 있습니다.
반대로 검사자가 외관이 좋아 보이는 제품만 골라 검사한다면 실제 로트보다 품질이 좋게 나타날 수 있습니다.
따라서 샘플 선정은 임의적인 편향이 생기지 않도록 해야 합니다.
ASQ 역시 효과적인 샘플링에서 표본이 모집단을 대표할 수 있어야 하며, 표본의 크기뿐 아니라 어떻게 선택했는지도 중요하다고 설명합니다. ASQ
계수형 샘플링과 계량형 샘플링의 차이
샘플링 검사에는 데이터 종류에 따른 차이도 있습니다.
대표적으로 계수형과 계량형으로 나누어 이해할 수 있습니다.
| 구분 | 계수형 샘플링 | 계량형 샘플링 |
|---|---|---|
| 데이터 | 합격/불합격, 결점 개수 | 실제 측정값 |
| 예 | 흠집 있음/없음 | 길이 10.02mm |
| 판단 | 불량품 또는 결점 수 | 평균과 산포 등 |
| 대표적인 기준 | ANSI/ASQ Z1.4 등 | ANSI/ASQ Z1.9 등 |
| 특징 | 비교적 이해하기 쉬움 | 더 많은 측정정보 활용 가능 |
계수형 샘플링은 제품 하나를 합격 또는 불합격으로 구분하거나 결점 개수를 세는 방식입니다.
계량형 샘플링은 길이와 두께, 무게처럼 실제 숫자로 측정되는 데이터를 사용합니다.
ASQ는 계량형 샘플링이 실제 측정값을 사용하기 때문에 공정이 목표 또는 규격한계와 어느 정도 가까운지도 파악할 수 있으며, 조건에 따라 계수형보다 작은 표본으로 비슷한 보호 수준을 제공할 수 있다고 설명합니다. ASQ
샘플 수는 어떻게 정할까?
샘플 수는 단순히 전체 생산수량의 10% 또는 5%처럼 임의의 비율로 결정하는 것이 아닙니다.
사용하는 샘플링 규격과 검사수준, 로트 크기, 품질수준 등에 따라 달라질 수 있습니다.
예를 들어 계수형 수입검사에서는 ANSI/ASQ Z1.4나 ISO 2859 계열과 같은 샘플링 규격이 활용될 수 있습니다.
ASQ의 Z1.4에서는 지속적으로 제출되는 로트에 대해 AQL을 기준으로 정상검사와 강화검사, 완화검사 등의 샘플링 계획을 제공합니다. ASQ
따라서 다른 업체가 제품 80개를 검사한다고 해서 우리 제품도 무조건 80개를 검사해야 하는 것은 아닙니다.
적용하는 표준과 고객 요구사항을 확인해야 합니다.
합격수와 불합격수는 무엇일까?
샘플링 검사에서는 샘플 수만 정하는 것이 아니라 몇 개의 부적합까지 로트를 수용할 것인지 판정기준도 함께 필요합니다.
다음은 개념을 설명하기 위한 단순한 예시이며 실제 샘플링 규격의 수치가 아닙니다.
전체 로트: 5,000개
검사 샘플: 80개
가상의 합격기준: 불량 1개 이하
이 경우 결과를 다음처럼 이해할 수 있습니다.
| 샘플 검사 결과 | 가상의 판정 |
|---|---|
| 불량 0개 | 로트 수용 |
| 불량 1개 | 로트 수용 |
| 불량 2개 이상 | 로트 불수용 |
중요한 것은 이 숫자를 인터넷 예시에서 그대로 가져와 실제 생산에 적용하면 안 된다는 점입니다.
실제 합격수와 불합격수는 적용하는 샘플링 계획에서 확인해야 합니다.
AQL이란 무엇일까?
샘플링 검사를 공부하면 AQL이라는 용어를 자주 접하게 됩니다.
AQL은 Acceptance Quality Limit을 의미합니다.
ASQ는 AQL을 지속적인 로트가 수입검사에 제출되는 상황에서 허용할 수 있는 최악의 공정 평균 품질수준과 관련된 개념으로 정의합니다. ASQ
여기서 주의할 점이 있습니다.
AQL 1.0을 사용한다고 해서 납품되는 모든 제품에서 불량률 1%를 고객이 무조건 허용한다는 뜻으로 단순하게 해석해서는 안 됩니다.
AQL은 샘플링 계획을 선택하고 수용확률을 설계하기 위해 사용하는 지표입니다.
실제 로트에서 허용되는 불량 개수는 로트 크기와 검사수준, 선택한 샘플링 계획 등에 따라 결정됩니다.
생산자 위험과 소비자 위험이란?
샘플링 검사는 전체 제품을 검사하지 않기 때문에 판정 오류 가능성이 존재합니다.
실제로 품질이 좋은 로트가 우연히 뽑힌 샘플 때문에 불합격될 수 있습니다.
반대로 품질이 좋지 않은 로트가 우연히 좋은 제품들만 샘플로 선택되어 합격할 수도 있습니다.
이를 생산자와 소비자의 관점에서 생각할 수 있습니다.
| 구분 | 의미 |
|---|---|
| 생산자 위험 | 실제로 좋은 로트를 불합격으로 판단할 가능성 |
| 소비자 위험 | 실제로 좋지 않은 로트를 합격으로 판단할 가능성 |
샘플 수를 늘리면 이러한 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있지만 검사시간과 비용은 증가합니다.
샘플링 계획은 이러한 관계를 고려해 설계됩니다.
샘플링 검사에서 OC Curve는 무엇일까?
샘플링을 조금 더 깊게 공부하면 OC Curve라는 용어도 나옵니다.
OC는 Operating Characteristic의 약자입니다.
쉽게 말하면 실제 로트의 품질 수준에 따라 해당 샘플링 계획이 그 로트를 합격으로 판단할 확률이 어떻게 달라지는지를 보여주는 곡선입니다.
좋은 품질의 로트는 높은 확률로 수용하고 품질이 나쁜 로트는 낮은 확률로 수용하도록 샘플링 계획을 구성하는 것이 목적입니다.
즉, 샘플링 검사는 일부 제품을 보고 전체를 100% 확실하게 알아내는 마법 같은 방법이 아닙니다.
일정한 통계적 위험을 가지고 로트의 수용 여부를 결정하는 방식입니다.
샘플링 검사가 제조공정 관리를 대신할 수 있을까?
샘플링 검사의 주요 목적은 검사한 로트를 수용할지 판단하는 것입니다.
하지만 제품을 왜 불량으로 만들었는지를 직접 알려주지는 않습니다.
예를 들어 매일 샘플링 검사에서 합격하고 있더라도 실제 공정 평균이 점점 규격 상한 쪽으로 이동하고 있을 수 있습니다.
샘플링만으로는 이러한 시간에 따른 변화를 충분히 확인하기 어려울 수 있습니다.
ASQ 역시 샘플링은 결함을 발견하는 데 사용할 수 있지만 결함이 공정에서 언제 어디서 발생하는지 파악하고 개선하려면 SPC와 관리도 같은 다른 방법이 필요하다고 설명합니다. ASQ
SPC에 대한 자세한 내용은 LifeScopeHub의 SPC란? 양산 품질에서 공정 변화를 관리하는 이유에서 확인할 수 있습니다. LifeScopeHub
LifeScopeHub SPC 글 열기
측정 시스템도 샘플링 검사에 중요할까?
당연히 중요합니다.
샘플을 적절하게 선정했더라도 검사 결과 자체가 신뢰할 수 없다면 로트 판정도 잘못될 수 있습니다.
예를 들어 실제로는 정상인 제품을 측정오차 때문에 불량으로 판정하면 좋은 로트가 불합격될 수 있습니다.
반대로 실제 불량을 측정 시스템이 검출하지 못한다면 문제가 있는 로트가 합격할 수도 있습니다.
특히 계량형 샘플링에서는 실제 측정값을 이용하기 때문에 측정 시스템의 반복성과 재현성이 중요합니다.
측정 시스템에서 발생하는 변동에 대해서는 LifeScopeHub의 Gage R&R이란? 측정자가 바뀌어도 같은 결과가 나와야 하는 이유 글에서 자세히 확인할 수 있습니다. LifeScopeHub
LifeScopeHub Gage R&R 글 열기
샘플링 검사에서 자주 하는 실수
첫 번째는 전체 생산수량의 일정 비율을 무조건 검사하면 된다고 생각하는 것입니다.
두 번째는 좋은 제품처럼 보이는 샘플만 골라 검사하는 것입니다.
세 번째는 AQL을 고객이 허용하는 실제 불량률과 완전히 같은 개념으로 해석하는 것입니다.
네 번째는 샘플링 검사에서 합격했기 때문에 해당 로트에 불량품이 하나도 없다고 생각하는 것입니다.
다섯 번째는 중요한 안전특성에도 비용만 고려해 임의로 샘플 수를 줄이는 것입니다.
여섯 번째는 고객이나 적용 규격에서 정한 샘플링 기준을 확인하지 않고 다른 제품에서 사용하던 샘플 수를 그대로 적용하는 것입니다.
샘플링 검사는 검사량을 줄이기 위한 단순한 편의수단이 아니라 통계적인 판정위험을 관리하는 검사방법이라는 점을 기억해야 합니다.
샘플링 검사를 적용하는 기본 흐름
| 순서 | 확인 내용 |
|---|---|
| 1 | 검사 대상 제품과 특성 확인 |
| 2 | LOT의 정의와 범위 결정 |
| 3 | 계수형 또는 계량형 데이터 확인 |
| 4 | 고객 및 적용 샘플링 규격 확인 |
| 5 | 검사수준과 품질수준 확인 |
| 6 | 샘플 수와 판정기준 결정 |
| 7 | 대표성 있게 샘플 추출 |
| 8 | 표준화된 방법으로 검사 |
| 9 | 합격·불합격 기준에 따라 LOT 판정 |
| 10 | 결과 기록 및 반복 불량 분석 |
특히 반복적으로 동일한 유형의 불량이 발견된다면 단순히 로트를 불합격시키고 끝내지 말고 제조공정에서 해당 문제가 발생하는 원인을 확인해야 합니다.
샘플링 검사에 대한 자주 묻는 질문
샘플 수가 많을수록 무조건 좋은가?
일반적으로 더 많은 데이터를 얻을 수 있지만 검사비용과 시간이 증가합니다. 필요한 보호 수준과 적용 규격을 기준으로 적절한 수량을 결정해야 합니다.
샘플링 검사에서 합격하면 로트 전체가 정상이라는 뜻인가?
아닙니다. 해당 샘플링 계획의 기준으로 로트를 수용한다는 의미입니다. 검사하지 않은 제품에 불량이 전혀 없다는 것을 보장하는 것은 아닙니다.
AQL 1.0이면 불량 1%까지 허용한다는 뜻인가?
그렇게 단순하게 해석하면 안 됩니다. AQL은 샘플링 검사계획을 구성할 때 사용하는 품질수준 지표이며 실제 합격수는 LOT 크기와 검사수준 등과 함께 결정됩니다.
파괴시험에는 왜 샘플링 검사를 사용할까?
검사한 제품을 다시 사용할 수 없기 때문에 전수검사가 현실적으로 불가능한 경우가 많기 때문입니다.
샘플링 검사와 SPC 중 어떤 것이 더 중요한가?
목적이 다릅니다. 샘플링 검사는 주로 로트 수용 여부를 판단하고 SPC는 제조공정의 시간에 따른 변동을 관리합니다. 필요에 따라 두 방법을 함께 활용할 수 있습니다.
결론
샘플링 검사란 전체 제품 가운데 일부를 일정한 기준으로 선택하여 검사하고 그 결과를 이용해 전체 로트의 수용 여부를 판단하는 품질검사 방법입니다.
검사량과 비용을 줄일 수 있으며 파괴시험처럼 전수검사를 실시하기 어려운 상황에서도 활용할 수 있습니다.
하지만 일부 제품만 검사하는 만큼 판정에는 항상 일정한 통계적 위험이 존재합니다.
따라서 샘플 몇 개를 임의로 선택하는 방식이 아니라 로트 크기와 데이터 종류, 검사수준, AQL, 고객 요구사항 등을 고려한 적절한 샘플링 계획을 사용해야 합니다.
또한 샘플링 검사에서 합격했다고 해서 전체 제품에 불량이 전혀 없다는 의미는 아닙니다.
샘플링 검사는 로트를 판정하는 도구이고 제조공정을 안정화하는 활동과는 목적이 다릅니다.
안정적인 양산품질을 만들기 위해서는 샘플링 검사와 함께 측정 시스템 관리, SPC, 관리도와 공정개선 활동을 연결하는 것이 중요합니다.