통신시스팀을 구성하는 PBA수준에 대해 운용중의 고장률 추정 및 고장형태 파악을 목적으로 실시하는 가속수명시험에 대해 서술하였다. 이를 위해 통신 시스팀에서 나타나는 고장 유형 및 각 기간에서의 고장률데이터 확보방법, 가속수명시험의 종류 및 원리, 시스팀을 구성하는 PBA 수준에 대한 가속수명시험조건에 대해 서술하였다.
신제품 개발 또는 개선 과정에 있어서 내구 수명의 평가는 장기간이 소요되는 작업으로서, 제품의 개발 또는 개선 기간에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서 고장 메커니즘을 분석하여 제품의 신뢰성을 정확히 평가하는 것은 제품의 초기 시장 진입 기간을 단축하여 시장 경쟁력을 강화하는데 중요한 요소로 작용하게 된다. 본 논문에서는 트랙터의 무상보증기간에 이루어진 고장 데이터에 근거하여 주요 고장 부품에 대한 고장 메커니즘 분석을 통하여 고장형태를 규명하고, 신뢰성 분석을 통하여 파워트레인에 대한 B10 수명을 향상시키기 위한 대상 부품을 규명하였다.
본 논문은 블루투스 모듈의 구조 및 솔더접합부에 대한 신뢰성 평가에 국한된 기존의 방법을 확장하여 정량적인 신뢰성 평가를 수행한 결과를 나타낸다. Field 환경조건에서의 정량적인 신뢰성 평가를 위해, 온도 싸이클링(temperature/thermal cycling)에서의 온도차를 가속스트레스로 선정하여 가속수명시험을 실시하였다. 가속수명시험을 통해 구한 고장시간 데이터들을 이용하여 수명분포 매개변수들을 추정하고 코핀-만슨(Coffin-Manson) 모델을 이용하였다. 가속수명시험을 수행한 결과, 블루투스 모듈의 고장모드는 Open, 고장메커니즘은 크랙(Crack)과 박리(Delamination)였다. Field에서 수거한 고장품들의 고장모드와 고장메커니즘이 가속수명시험을 통해 재현되었다. 또한 본 논문에서 블루투스 모듈이 Field에서 받을 수 있는 온도 싸이클링에서의 다양한 온도차에 대한 정량적인 수명을 예측할 수 있는 방법이 제시되었다. 제안된 방법을 이용하여 온도차 $70^{\circ}C$를 받고 있는 블루투스 모듈의 $B_{10}$ 수명은 약 4년으로 추정되었다.
현재 국내 ITS는 현장장비 유지관리에 대한 연구 및 고장관련 DB가 부족하여 예비부품수 및 교체시기 산정에 대한 규정이 없는 실정이다. 이에 본 연구는 실제 고장이력자료를 갖고 신뢰성 분석을 실시하여 단거리전용통신(DSRC)방식 노변기지국(RSE)의 예비부품수 및 교체시기를 산정하였다. 전체 수집기간동안의 고장자료는 욕조곡선의 형상을 나타내어 우발고장기간의 자료로 신뢰성 분석을 실시하였으나 고장 수명 분포 중 적합되는 분포가 없었다. 따라서, i)장비가동률과 ii)경험적(empirical) 누적분포함수(CDF) 곡선을 이용한 장비의 고장률(건/일)을 감안하여 예비부품수를 산정한 결과 16.22개 이상의 노변기지국(완제품)을 확보하여야 하는 것으로 분석되었다. 하자보수기간(2년)이 지난후 일정기간($2{\sim}3$년)이 지난 시점에서 향후 10년간에 대하여 수리하면서 사용하는 경우와 신품구입시의 총비용을 비교하여 산정한 교체시기는 10.67건/40개월 이상이다. 본 연구 수행결과 첫째, 비모수적 방법으로 적합도 검정을 실시하지 못하였다는 한계와, 둘째, 초기에 고장이 많이 발생하는 장비는 향후에도 고장이 많이 발생한다는 가정에 기반하여 향후 10년의 운영비용을 분석하였으나 이러한 가정을 입증하지는 못하였다. 따라서, 향후엔 본 연구에 사용된 자료가 고장 수명분포도 적합 되지 않은 원인을 분석하는 것과 분석대상 기간 이후의 자료를 추가하여 적합도 검정 및 신뢰성 분석을 실시하는 것이 필요하다.
제품이나 부품의 잔존 수명을 정확하게 예측할 수 있다면 고장이나 중단으로 인한 손실을 방지하는 것이 가능해질 것이다. 제품의 잔존 수명은 시계열 데이터 분석을 통해 예측될 수 있으며, 최근에는 딥러닝을 이용한 잔존 수명 예측 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서 우리는 컴퓨터 기반 시스템의 주요 고장 요소가 되고 있는 하드디스크의 잔존 수명을 예측하는 문제에 1D CNN-LSTM 을 이용한 모델을 적용하고, RMSE 와 R-Square 값을 이용해 적용한 모델의 성능을 평가하였다.
VTR 제품에 대해 소비자가 만족하는 신뢰성을 보증하기 위해, 내구수명시험을 10,000시간 실시하여 제품의 특성치 변화와 고장률이 만족하는지 검토하였다. 아울러 시간의 경과에 따른 제품의 특성치 변화를 관측하여 고장분포를 추정하였고 실험실에서의 고장유형과 시장에서의 불량유형과 일치여부를 분석하였다. 내구수명시험 결과에서 제품의 특성치 변화와 Field의 시장불량 관계등은 제품에 중요한 요인이기 때문에 이를 바탕으로 신뢰성 방향을 재검토하는 계기가 되었다. 제품의 신뢰성을 향상시키기 위해 시험을 많이 실시하지만, 시험으로 모든 것을 검출하기에는 한계가 있으며 또한 많은 시험 시간이 소요되기 때문에 현업에 적용하기에는 한계가 있었다. 본 연구에서는 제품의 신뢰성을 향상시키기 위해 내구수명시험과 더불어 제품의 설계 마진 분석, 그리고 고장분석을 같이 추진해야만 단시간 신뢰성을 향상시키는데 좋은 지름길임을 제시하였다.
KM6 단기추진제의 저장수명을 감마과정 이론을 이용한 확률론적 방법으로 추산하였다. 장기 저장에 따른 안정제 함량의 저하량이 0.8%일 때를 상태고장으로 보았으며 정상감마과정으로 가정하였을 때 형상함수의 상수와 척도모수를 모멘트법으로 추정하였다. 저장기간별 확률밀도함수로부터 각 저장기간에서의 상태분포를 확인할 수 있으며 누적고장분포함수 곡선에서 누적고장확률이 10%인 $B_{10}$수명은 25년이며 $B_{50}$수명은 36년으로 추산되었다. 실용적 관점에서 볼 때 $B_{50}$수명을 평균저장수명으로 볼 수 있으며 확률과정론을 이용하면 저장수명을 분포곡선으로 표현할 수 있다.
본 논문은 새롭게 설계된 프린터에 적용될 SMPS(Switching Mode Power Supply)의 평균수명을 가속시험을 통해 단기간에 산출하고, 정상사용조건에서의 수명보증을 위한 가속수멍시험법 개발에 관한 것이다. SMPS가 온도, 습도 그리고 부하에 취약하므로 이들을 가속 스트레스로 사용하였으며, 고장시간은 SMPS의 작동 후 더 이상 전원이 공급되지 않을 때까지 걸린 시간으로 정의하였다. 시험결과 주요 고장부품은 스위치 IC와 저항이었으며 8$0^{\circ}C$에서 가속계수가 90으로 산출되었다. 또한, 정상사용조건에서의 평균수명 14년을 보증하기 위해서는 온도 8$0^{\circ}C$, 상대습도 80%RH, 부하 1.5A 그리고 전압 240V에서 10대의 시료를 500시간 시험하였을 때 고장이 하나도 발생하지 않아야 한다는 결론을 얻었다.
제품의 수명시험 전에 소요될 시험시간을 대강이라도 예측할 수 있으면 비용을 측정하여 시험을 어떻게 진행할지 판단하는데 도움이 된다. 기계부품의 경우의 신뢰도예측은 시스템의 고장 혹은 열화 메커니즘이 복잡하고 보편적인 데이터베이스가 존재하지 않기 때문에 수행이 난해하다. 본 연구는 유압 액추에이터와 공압 액추에이터에 각각 설치되는 탄성 U 형 씰을 대상으로 수명예측을 NSWC에서 제안하는 고장물리를 고려한 고장률 모형과 현장 데이터베이스를 활용하여 수행하였다. 그 결과들을 검증하기 위해 예측된 수명과 시험된 수명데이터들을 비교하였다. 본 연구는 고장률 모형에 포함된 각종 계수 값들을 결정하는 과정과 씰의 수명에 영향을 주는 인자들의 개별 민감도를 분석하고 그 미비점을 고찰하였다.
HVDC (high-voltage direct current) 시스템에 TP (thermoplastic) 케이블을 안전하게 사용하기 위해서는 다양한 연구와 테스트를 통해 운전 중 발생할 수 있는 시스템 고장으로 인한 케이블의 수명 손실률 분석이 필요하다. 본 논문에서는 HVDC 시스템 운영 중에 발생할 수 있는 고장 유형에 따른 TP 케이블의 절연체 수명 손실률을 분석하였다. TP 케이블 모델에 고장으로 인한 전력을 인가하고, 2D 유한요소법을 통한 분석 결과를 바탕으로 Arrhenius-IPM (Inverse Power Model)을 적용하여 절연체의 수명 손실률을 분석하였다. 분석결과 절연체 수명 손실률은 전기장 세기의 영향이 높았으며, 고장 발생 시 절연체 내부 측에서 손실률이 가장 높았다. 이러한 결과는 TP 케이블 상용화를 위한 초기 설계 단계에서 중요한 특성으로 사용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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