센서 출력이 자꾸 틀어진다면? Zero Drift와 Span Drift 차이와 구분 방법

센서나 트랜스미터를 오래 사용하다 보면 처음에는 맞았던 측정값이 어느 순간부터 조금씩 달라지는 경우가 있습니다.

이때 흔히 듣는 표현이 Zero Drift와 Span Drift입니다.

두 현상 모두 측정값이 변한다는 점에서는 비슷하지만 원인은 물론이고 교정 결과에 나타나는 형태도 다릅니다.

특히 현장에서 중요한 것은 단순히 “오차가 생겼다”라고 판단하는 것이 아니라

Zero가 움직인 것인지, Span이 변한 것인지 구분하는 것

입니다.

이 차이를 알면 교정 결과를 해석하기 쉬워지고 불필요한 센서 교체나 잘못된 조정을 줄일 수 있습니다.

Zero Drift와 Span Drift는 무엇이 다른가

가장 간단하게 정리하면 다음과 같습니다.

• Zero Drift: 출력의 시작점이 이동하는 현상
• Span Drift: 입력 변화에 대한 출력 변화량이 달라지는 현상

즉 Zero Drift는 그래프 전체가 위나 아래로 이동하는 것에 가깝고, Span Drift는 그래프의 기울기가 변하는 것에 가깝습니다.

Drift란 무엇인가

Drift는 입력 조건이 동일한데도 시간, 온도, 부품 열화 등의 영향으로 계측기의 출력이 서서히 변하는 현상을 의미합니다.

즉 실제 공정값이 변한 것이 아니라 계측기 자체의 출력 특성이 변한 것입니다.

Drift는 갑자기 큰 오차가 발생하는 고장과는 다르게 장기간에 걸쳐 천천히 나타나는 경우가 많습니다.

Zero Drift는 출력의 기준점이 이동하는 현상

Zero는 일반적으로 계측기의 측정범위에서 기준이 되는 시작점을 의미합니다.

예를 들어 0~100℃ 온도를 4~20mA로 출력하는 트랜스미터가 있다고 가정해보겠습니다.

정상 상태에서는

• 0℃ → 4.00mA
• 50℃ → 12.00mA
• 100℃ → 20.00mA

가 됩니다.

그런데 Zero Drift가 +0.20mA 발생했다고 가정하면 출력이 다음과 같이 변할 수 있습니다.

• 0℃ → 4.20mA
• 50℃ → 12.20mA
• 100℃ → 20.20mA

전체 출력이 약 +0.20mA만큼 이동했습니다.

즉 입력에 따른 출력 변화량은 유지되지만 출력 기준점 자체가 위쪽으로 이동한 상태입니다.

Zero Drift의 특징

Zero Drift에서는 일반적으로 다음과 같은 형태를 볼 수 있습니다.

• 낮은 입력에서도 오차가 발생함
• 중간값에서도 비슷한 방향의 오차가 발생함
• 높은 입력에서도 비슷한 크기의 오차가 나타날 수 있음
• 입력과 출력의 기울기는 상대적으로 유지됨

이 때문에 여러 교정점에서 거의 비슷한 크기의 오차가 반복된다면 Zero Drift 가능성을 의심할 수 있습니다.

Span Drift는 출력의 변화폭이 달라지는 현상

Span은 측정범위의 상한과 하한 사이의 차이를 의미합니다.

예를 들어 4~20mA 출력에서는

Span = 20mA – 4mA = 16mA

입니다.

Span Drift가 발생하면 Zero 근처에서는 오차가 작지만 입력값이 증가할수록 오차가 커질 수 있습니다.

예를 들어 정상 출력이

• 0℃ → 4.00mA
• 50℃ → 12.00mA
• 100℃ → 20.00mA

인데 Span이 1% 커졌다고 가정해보겠습니다.

출력 Span은

16mA × 1.01 = 16.16mA

가 됩니다.

Zero가 4mA로 유지된다면 대략

• 0℃ → 4.00mA
• 50℃ → 12.08mA
• 100℃ → 20.16mA

와 같은 형태가 나타날 수 있습니다.

Zero 지점에서는 거의 변화가 없지만 입력값이 커질수록 오차가 증가합니다.

Span Drift의 특징

• Zero 근처에서는 오차가 작음
• 입력값이 증가할수록 오차가 커짐
• Full Scale 부근에서 오차가 가장 크게 나타날 수 있음
• 입력과 출력 관계의 기울기가 변함

따라서 Zero Drift와 Span Drift는 교정 포인트별 오차를 비교하면 비교적 쉽게 구분할 수 있습니다.

Zero Drift와 Span Drift를 실제 데이터로 구분해보자

0~100 bar 압력 트랜스미터를 예로 들어보겠습니다.

정상 상태는 다음과 같습니다.

입력	정상 출력
0 bar	4.00mA
50 bar	12.00mA
100 bar	20.00mA

Zero Drift가 발생한 경우

입력	측정 출력	Error
0 bar	4.20mA	+0.20mA
50 bar	12.20mA	+0.20mA
100 bar	20.20mA	+0.20mA

모든 측정점에서 비슷한 +0.20mA 오차가 나타납니다.

이런 형태라면 Zero Drift를 먼저 의심할 수 있습니다.

Span Drift가 발생한 경우

입력	측정 출력	Error
0 bar	4.00mA	0.00mA
50 bar	12.10mA	+0.10mA
100 bar	20.20mA	+0.20mA

입력이 증가할수록 오차도 증가하고 있습니다.

이러한 형태는 Span Drift의 대표적인 특징입니다.

Zero Drift와 Span Drift가 동시에 발생할 수도 있다

실제 현장에서는 Zero Drift와 Span Drift가 항상 따로 발생하는 것은 아닙니다.

두 현상이 동시에 나타날 수도 있습니다.

예를 들어 다음과 같은 결과가 있다고 해보겠습니다.

입력	측정 출력	정상값 대비 Error
0%	4.10mA	+0.10mA
50%	12.20mA	+0.20mA
100%	20.30mA	+0.30mA

0%에서도 +0.10mA 오차가 있고 입력이 증가할수록 오차가 더 커지고 있습니다.

이 경우에는

• Zero Shift
• Span 변화

가 동시에 존재할 가능성을 검토해야 합니다.

따라서 하나의 측정점만 보고 Zero Drift 또는 Span Drift를 판단하는 것은 어렵습니다.

한 점만 측정하면 Drift를 구분하기 어려운 이유

현장에서 가장 흔한 실수 중 하나가 특정 운전값 하나만 확인하고 계측기 상태를 판단하는 것입니다.

예를 들어 50% 지점에서 +0.2%의 오차가 발견됐다고 해보겠습니다.

이 값만 보면

• Zero가 +0.2% 이동한 것인지
• Span이 변해서 50% 지점에서 +0.2%가 된 것인지
• 두 현상이 동시에 발생한 것인지

구분할 수 없습니다.

따라서 Drift를 판단하려면 최소한

• Low Point
• Mid Point
• High Point

와 같이 여러 지점을 비교하는 것이 좋습니다.

이 때문에 3-Point 또는 5-Point Calibration 결과가 계측기 상태를 분석할 때 중요한 의미를 갖습니다.

Zero Drift가 발생하는 주요 원인

Zero Drift에는 여러 원인이 있을 수 있습니다.

1. 주변 온도 변화

전자부품과 센서 소자는 온도에 따라 특성이 변할 수 있습니다.

특히 설치 환경의 온도가 기준조건에서 크게 달라지면 Zero가 이동하는 형태의 오차가 발생할 수 있습니다.

2. 센서 소자의 장기적인 변화

센서는 장기간 사용하면서 재료 특성이나 내부 소자의 특성이 조금씩 변할 수 있습니다.

이를 장기 안정성 또는 Long-Term Stability와 관련된 특성으로 설명하기도 합니다.

3. 기계적인 응력

압력센서나 로드셀처럼 기계적 변형을 이용하는 센서는 설치 응력이나 체결 상태의 변화가 Zero에 영향을 줄 수 있습니다.

4. 전원조건 변화

일부 센서나 트랜스미터에서는 전원전압이나 전원 품질의 변화가 출력 안정성에 영향을 줄 수 있습니다.

다만 일반적인 산업용 계측기는 지정된 동작전압 범위 내에서 사용하도록 설계되므로 실제 영향 정도는 제조사 사양을 확인해야 합니다.

5. 센서 내부의 잔류 영향

압력이나 하중을 제거했는데도 센서가 원래 Zero 위치로 완전히 돌아오지 못하면 Zero 출력이 달라질 수 있습니다.

이 경우에는 Hysteresis나 기계적 변형 등 다른 특성과 함께 검토할 필요가 있습니다.

Span Drift가 발생하는 주요 원인

Span Drift는 센서의 Sensitivity, 즉 감도가 변하는 것과 관련이 깊습니다.

Sensitivity란 무엇인가

Sensitivity는 입력값이 변할 때 출력값이 얼마나 변하는지를 나타내는 특성입니다.

쉽게 말하면 입력과 출력 그래프의 기울기라고 생각할 수 있습니다.

Sensitivity가 변하면 동일한 입력 변화에도 출력 변화량이 달라지므로 Span Drift가 발생할 수 있습니다.

Span Drift의 대표적인 원인

• 센서 소자의 감도 변화
• 장기간 사용에 따른 부품 특성 변화
• 온도에 따른 Sensitivity 변화
• 증폭 회로의 Gain 변화
• 기계적 구조의 특성 변화
• 과도한 입력 이력에 따른 성능 변화

원인은 센서 방식과 계측기의 구조에 따라 달라지므로 단순히 Span Drift가 확인됐다는 이유만으로 특정 부품의 고장이라고 단정해서는 안 됩니다.

Zero Drift와 Span Drift를 구분하는 가장 쉬운 방법

현장에서는 Low, Mid, High 세 점의 Error를 비교하는 방법이 가장 이해하기 쉽습니다.

오차가 거의 일정하다

예:

• 0%: +0.2%
• 50%: +0.2%
• 100%: +0.2%

이 경우 Zero Drift 또는 Offset Error 가능성을 먼저 검토합니다.

입력이 증가할수록 오차가 커진다

예:

• 0%: 0%
• 50%: +0.1%
• 100%: +0.2%

이 경우 Span Drift 또는 Sensitivity 변화 가능성을 검토합니다.

오차가 불규칙하다

예:

• 0%: +0.1%
• 25%: -0.2%
• 50%: +0.3%
• 75%: -0.1%
• 100%: +0.2%

이런 경우 단순 Zero 또는 Span Drift만으로 설명하기 어려울 수 있습니다.

다음 항목까지 함께 확인하는 것이 좋습니다.

• Linearity
• Hysteresis
• Repeatability
• Noise
• 설치 상태
• 기준기 상태

Zero Adjustment와 Span Adjustment는 어떤 차이가 있을까

과거의 아날로그 방식 계측기나 일부 트랜스미터에는 Zero와 Span을 각각 조정하는 기능이 있습니다.

Zero Adjustment

출력의 시작점을 이동시키는 조정입니다.

그래프의 기울기는 그대로 유지하면서 전체 출력 특성을 위 또는 아래로 이동시키는 개념에 가깝습니다.

Span Adjustment

입력 변화에 대한 출력 변화량을 조정합니다.

즉 출력 그래프의 기울기를 조정하는 역할을 합니다.

다만 실제 계측기의 조정 구조는 제품마다 다릅니다.

특히 디지털 스마트 트랜스미터에서는 Sensor Trim, Output Trim, Range 설정 등이 구분되어 있는 경우가 있으므로 제조사의 절차에 따라 조정해야 합니다.

LRV·URV 설정과 Zero·Span Drift는 구분해야 한다

여기서 한 가지 더 주의할 점이 있습니다.

트랜스미터의 LRV와 URV를 변경하는 것과 Zero Drift 또는 Span Drift가 발생한 것은 다른 개념입니다.

LRV

Lower Range Value의 약자로 4mA에 대응하는 공정값을 의미합니다.

URV

Upper Range Value의 약자로 20mA에 대응하는 공정값을 의미합니다.

예를 들어 압력 트랜스미터의 설정을

• LRV: 0 bar
• URV: 10 bar

에서

• LRV: 2 bar
• URV: 8 bar

로 변경했다면 이것은 Range 설정을 바꾼 것이지 Drift가 발생한 것이 아닙니다.

Drift는 설정값이 그대로인데 실제 출력 특성이 시간이나 환경의 영향으로 변하는 현상입니다.

교정에서 As Found 데이터가 중요한 이유

Zero Drift와 Span Drift를 판단할 때 특히 중요한 것이 As Found 데이터입니다.

As Found는 계측기를 조정하기 전에 처음 발견한 상태에서 측정한 결과를 의미합니다.

예를 들어 교정을 하면서 먼저 Zero와 Span을 조정한 뒤 결과만 측정하면 계측기가 현장에서 얼마나 Drift되어 있었는지를 알기 어렵습니다.

따라서 Drift 추이를 관리하려면

1. 조정 전 As Found 결과 확인
2. 각 Calibration Point별 Error 비교
3. Zero 형태인지 Span 형태인지 분석
4. 필요하면 조정 실시
5. 조정 후 As Left 결과 확인

순서로 보는 것이 좋습니다.

Drift가 반복된다면 교정주기도 함께 검토해야 한다

교정할 때마다 비슷한 방향으로 Zero Drift 또는 Span Drift가 반복된다면 단순히 매번 조정하고 끝낼 문제인지 검토할 필요가 있습니다.

예를 들어 매년 교정할 때마다 Zero가 지속적으로 같은 방향으로 이동한다면 장기 안정성이 실제 사용 목적에 충분한지 확인할 수 있습니다.

이때는 다음 자료를 누적해서 보는 것이 좋습니다.

• 최근 As Found 결과
• Drift 방향
• Drift 크기
• 사용 기간
• 설치 환경
• 주변 온도
• 공정 운전 범위

이러한 이력을 가지고 있으면 교정주기가 적절한지 판단하는 데도 도움이 됩니다.

Zero Drift와 Span Drift를 현장에서 점검하는 순서

센서 출력이 이전과 달라졌다면 다음 순서로 확인하면 원인을 좁히기 쉽습니다.

1. 실제 공정값이 변한 것은 아닌지 확인합니다.
2. 사용 중인 기준기의 상태를 확인합니다.
3. 센서와 트랜스미터의 전원 상태를 확인합니다.
4. 배선과 접속 상태를 확인합니다.
5. Zero 또는 Low Point를 측정합니다.
6. Mid Point를 측정합니다.
7. Span 또는 High Point를 측정합니다.
8. 각 포인트의 Error를 비교합니다.
9. 동일한 Offset 형태인지 확인합니다.
10. 입력에 따라 Error가 증가하는지 확인합니다.
11. 필요하면 추가 포인트를 측정해 Linearity를 확인합니다.
12. 이전 As Found 결과와 비교합니다.

이 과정을 거치면 단순히 “센서가 틀어졌다”에서 끝나는 것이 아니라 어떤 형태의 변화가 발생하고 있는지 더 구체적으로 판단할 수 있습니다.

Zero Drift와 Span Drift 핵심 정리

Zero Drift와 Span Drift의 차이는 출력 그래프를 생각하면 가장 쉽게 이해할 수 있습니다.

Zero Drift

• 출력의 시작점이 이동
• 전체 측정범위에서 비슷한 방향의 Offset이 발생할 수 있음
• 그래프가 위나 아래로 평행 이동하는 형태에 가까움

Span Drift

• 입력 변화에 대한 출력 변화량이 변함
• Zero에서는 오차가 작고 Full Scale로 갈수록 오차가 커질 수 있음
• 그래프의 기울기가 변하는 형태에 가까움

따라서 한 점의 출력만 확인해서는 둘을 정확하게 구분하기 어렵습니다.

Low, Mid, High Point의 오차를 함께 비교하고 As Found 데이터를 누적해서 보는 것이 Zero Drift와 Span Drift를 구분하는 가장 실용적인 방법입니다.

센서 출력이 이전과 달라졌다면 바로 Zero나 Span을 조정하기보다 먼저 여러 Calibration Point를 측정해 오차가 어떤 형태로 나타나는지 확인하는 것이 중요합니다.

참고자료

• IEC 61298-2:2026 — 공정 계측·제어기기의 기준 조건에서 성능평가 및 Drift 시험 방법
• NI, What is the Span Drift and Zero Drift Specification? — Zero Drift와 Span Drift를 각각 Offset 변화와 Gain/Scale 변화로 구분한 기술자료
• Fuji Electric, Why Sensor Drift Happens—and How Modern Pressure Transmitters Compensate for It — 센서의 Zero Drift·Span Drift 발생 원인과 보상 방법 관련 기술자료
• 해당 센서 또는 트랜스미터 제조사 공식 데이터시트 — Zero Stability, Span Stability, Long-Term Stability 사양 확인용

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