본 논문에서는 고신뢰성 발사체개발에 필수적인 체계기술의 하나로 인식되고 있는 신뢰성 관리(Reliability Management)에 대한 기초연구를 수행하였으며, 향후 KSLV 프로그램에 적용될 신뢰성 관리 추진전략을 단계별로 기술하여 제시하였다. 또한 해외 신뢰성 관리 분석을 통하여 KSLV 프로그램의 최종목표인 상용 발사서비스 시장에 진출하기 위해 요구되는 신뢰성 목표수준을 제시하였다.
신뢰성이란 부품이나 시스템이 얼마나 오랫동안 안심하고 사용할 수 있는가를 정량적 수치로 표현하는 미래의 품질 개념으로 앞으로 제품의 국제적인 경쟁력을 갖추기 위하여 필수적으로 요구되는 기술이다. 국내에서도 제품의 신뢰성 향상에 대한 관심과 필요성이 더욱 고조됨에 따라, 정부에서도 세계적 수준의 신뢰성 평가 인프라를 구축하기 위해 “신뢰성 향상 기반 구축사업”을 적극적으로 추진하고 있으며, 대학, 연구기관 및 전자, 자동차, 중공업 등 수출업체에서 신뢰성에 관한 연구 및 시험평가센터를 설립하여 본격적으로 신뢰성 문제를 다루고 있다. 본 논문에서는 신뢰성 향상 사업에 대한 국내의 현황을 소개하고 항공우주분야에 대한 신뢰성 인증제도 도입의 필요성에 대하여 검토하였다.
본 연구는 가설부재의 신뢰성 설계규준을 고찰하고, Ellingwood가 제안한 신뢰성 해석과 신뢰성 설계규준 산정 알고리즘으로 부터 실용적인 알고리즘을 유도하였다. 하중의 불확실량은 우리의 실정을 고려한 적절한 값을 택하여 신뢰성 해석 및 신뢰성 설계규준을 산정했다. 현행 WSD와 USD 설계법의 신뢰성 수준을 분석함으로써, 우리 실정에 적당한 목표신뢰성지수 $\beta$$_{o}$ =3.5를 택하여 LRFD설계규준에 의한 하중-저항계수를 제안했으며, 신뢰성 설계와 비슷한 신뢰성을 갖는 WSD의 강재의 허용응력을 산정제안했다. 본 연구에서 제안한 신뢰성 설계규준 및 허용응력은 일정한 신뢰성을 주는 보다 합리적인 설계가 됨을 알 수 있었다.
인공위성은 지상 시스템과는 달리 극한 발사환경 및 우주환경에 노출되고, 운용 중 수리가 불가능하며, 임무 실패에 따른 위험비용이 매우 크기 때문에 고신뢰성, 고비용의 부품, 장비 및 시스템을 채택하여 개념설계단계에서부터 신뢰성을 관리한다. 신뢰성 관리의 주요 목적은 설계변경 및 개발 사이클의 반복을 최소화하고, 개발비용을 절감하며, 시스템의 신뢰성을 향상시키기 위한 것으로서, 대부분의 우주시스템 개발 프로젝트에서는 제품보증(Product Assurance) 활동의 일환으로 수행된다. 제품보증 업무는 크게 품질보증, 신뢰성 관리, EEE 부품관리, 재료 및 공정(Material & Process) 관리, 오염관리, 소프트웨어 품질보증 등으로 구분되지만, 포괄적인 의미의 신뢰성 관리 범주에 이를 모두 포함시키기도 한다. 인공 위성의 개발과정에서 기술성능지표 중 하나로서 중점 관리되고 있는 시스템 신뢰성 관리의 세부기법, 프로세스, 개선 필요사항 등에 대하여 살펴보고자 한다.
본 논문에서는 선진 제품의 신뢰성 수준과 국산 제품의 신뢰성 수준 비교 결과를 정량적으로 표시하기 위한 신뢰성지수를 개발하여 제안하였다 본 연구에서 제안한 신뢰성지수는 가장 우수한 제품의 신뢰성수준과 비교하고자 하는 제품의 신뢰성 수준을 점수화한 신뢰성점수의 비로서 나타낸다. 이 때 신뢰성점수는 제품 초기 특성값 산포, 환경시험 후의 특성변화율, 제품 설계 여유도, 제품 수명 또는 고장률의 4가지 항목을 고려하여 미리 정한 점수 산출 기준을 통하여 산출한다. 제안한 신뢰성지수의 적용방법에 대한 이해를 돕기 위하여 구체적인 적용례도 함께 제시하였다.
최근 소프트웨어는 고성능의 많은 기능을 제공해야 하기 때문에 그 중요성이 증가할 뿐만 아니라 복잡도 또한 증가하고 있다. 그러므로 신뢰할 만한 소프트웨어를 개발하는 것이 중요한 이슈가 되고 있다. 신뢰할 만한 소프트웨어를 개발하기 위해서는 신뢰성을 초기단계에서부터 관리해야 할 필요성이 있지만 대부분 신뢰성 추정 모델의 경우 시스템 또는 운영 테스트 단계에서 주로 사용되고 있다. 신뢰성 높은 소프트웨어를 개발하기 위해서는 초기 테스트 단계에서부터 개별 유닛의 신뢰성을 관리할 필요성이 있기에 이 단계에서의 특징을 반영해야 한다. 그러나 초기 테스트 단계에서는 개발자와 테스터가 분리되는 것이 아니라 개발자가 테스트뿐만 아니라 디버그까지 함께 수행을 하게 된다. 그렇기 때문에 테스트 시간과 디버그 시간을 모두 고려하는 신뢰성 추정 모델이 필요하다. 본 논문에서는 초기 테스트 단계에서부터 개별 유닛의 신뢰성 관리를 지원하고자 새로운 신뢰성 모델을 제안하였다. 그리고 실제 산업에서 수집된 데이터를 이용하여 제안한 모델이 실제 데이터와 얼마나 일치하는지 그리고 기존 모델과 어떤 차이를 보이는지를 확인하기 위한 실험을 수행하였다.
In this paper, we propose a framework of reliability education program for industry people taking charge of reliability improvement or reliability evaluation. To this end, we investigate the situation of how reliability theories or reliability technologies are applied to industry and how industry people have reliability educations. And we also identify reliability theories or technologies which industry people need to ensure. Based on the result of such studies, we design a reliability education program which is appropriate for industry people.
신뢰성이란 단기간에 측정되는 성능과는 다른 지표로서 흔히 장기간에 걸쳐 평가되는 품질의 척도이다. Oil Cooler는 공작기계(machine tools)의 주축 및 구동부 등에서 발생하는 열 변형을 제어하는 장치로서 공작기계의 신뢰성 향상을 위해서는 oil cooler의 신뢰성 개선이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 oil cooler의 신뢰성 개선을 위해 고장률 데이터베이스를 이용한 신뢰성 예측과 이를 통한 취약부품 분석을 실시하고 신뢰성 시험기를 통한 oil cooler의 신뢰성을 평가하였다. 이를 통해 oil cooler의 정량적 신뢰도를 계산하였으며 신뢰성호 향상을 위한 공정기법을 개발하여 적용하였다. Oil cooler의 신뢰성 개선을 통해 공작기계 및 반도체 제조 장비 등과 같은 제조 시스템의 신뢰성 향상을 기대할 수 있으며, 제안된 기법을 이용하여 다른 기계류 부품의 신뢰성 평가 및 개선에 적용할 수 있다.
품질관리를 위한 샘플링검사 방식은 산업계에서 많이 제안되어왔다. 하지만 시간을 염두에 둔 품질인 신뢰성에 대한 샘플링검사 방식은 상대적으로 덜 제시되었으며, 일목요연하게 요약한 문헌도 그리 많지 않은 편이다. 이에 여기에서는 신뢰성 시험 중 대상 제품의 신뢰성 평가척도값이 목표로 하는 값을 만족하는지 확인하기 위한 신뢰성 적합시험의 설계에 대하여 설명한다. 이를 위해 먼저 소비자와 생산자가 모두 만족할 수 있는 조건은 무엇인지 OC곡선의 측면에서 살펴보면서 원하는 수준의 생산자위험과 소비지위험을 만족하는 샘플링검사가 무엇인지 알아본다. 이어서 신뢰성 샘플링검사 방식은 계수형과 계량형의 두 가지 방식이 있으므로 이들에 대해 살펴본다. 구체적으로 계수형 신뢰성 샘플링검사 방식은 대상 제품 중 n개의 시험품을 샘플링하여 일정 기간인 T시간 동안 시험하여 고장발생수가 c개 이하이면 합격시키는 형태이고, 계량형 신뢰성 샘플링검사 방식은 n개의 시험품을 미리 정한 기준의 시험시간 동안 시험하여 얻어진 시험 데이터를 이용하여 MTBF와 같은 신뢰성 평가척도값을 계산한 후 이 값이 일정 기준을 만족하면 합격시키는 형태이다. 계수형이든 계량형 신뢰성 샘플링검사이든 검사표를 이용할 수도 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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