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하이브리드 로켓 모터의 신뢰성 분석을 위한 FMEA 및 FTA
FMEA and FTA for Reliability Analysis of Hybrid Rocket Motor 원문보기

한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics, v.21 no.4, 2013년, pp.27 - 33  

문근환 (한국항공대학교 대학원 항공우주 및 기계공학과) ,  김동성 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부) ,  최주호 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부) ,  김진곤 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the FMEA and FTA for reliability analysis of hybrid rocket motor are performed, that was designed in the Hybrid Rocket Propulsion Laboratory of Korea Aerospace University. In order to carry out these analyses the structure of the hybrid rocket motor is hierarchically divided into 36 p...

주제어

#하이브리드 로켓 모터   #고장 형태 영향 분석   #결함 수목 분석   #심각도   #미니멀 컷 셋  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 로켓 시스템의 신뢰성 분석의 첫 단계로 한국항공대학교 하이브리드 로켓 추진 연구실에서 시험 발사를 목적으로 설계/제작한 2단(Two-Stage) 하이브리드 로켓의 모터를 대상으로 FMEA 및 FTA 분석 기법을 적용하여 하이브리드 로켓 모터의 잠재적 고장모드와 그 영향을 분석하고, 고장 모드와 원인의 관계를 파악하였다. 또한 정성적인 심각도(Severity) 평가를 통해 우선적으로 개선 조치가 필요한 고장모드를 확인하였다.
  • 본 연구에서는 구조도를 통해 상세 부품을 선정하였으므로 설계 단계에서 부품 선정 이후에 분석을 수행하는 설계 FMEA를 수행하였다.
  • 본 연구에서는 신뢰성 분석의 기초 단계로서 우선적으로 정성적 FMEA 및 FTA를 통한 위험 평가 및 위험 제거를 위한 개선 조치를 확인하여 하이브리드 로켓 모터의 신뢰성을 확보하고자 한다. 신뢰성 분석의 절차는 FMEA 수행을 위해 기능도 및 구조도를 작성 후 각 구성품에서 발생할 수 있는 고장 모드를 정의한다.
  • 본 연구에서는 앞서 수행한 FMEA를 기반으로 하여 하이브리드 로켓 모터의 신뢰도 분석을 위한 FTA의 첫 단계로서 정성적 FT(Fault Tree) 작성을 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
하이브리드 로켓 모터의 장점은 무엇인가? 하이브리드 로켓 모터는 경제성 및 안전성 측면에서 다른 추진기관에 비해 많은 장점을 가지고 있는 시스템으로, 상용화를 위한 많은 연구가 진행되고 있다.[7,8]
FMEA는 어떤 방법인가? FMEA는 시스템이나 기기의 신뢰성을 계통적으로 평가하는 방법으로서 발생이 예상되는 모든 요소의 고장 모드를 명확하게 하고 그 고장 원인 및 영향이 시스템 전체의 기능이나 임무에 어떠한 영향을 미치는가를 평가하여 고장 제거나 설계 불량을 해소하여 신뢰성을 높이는 방법이다. FMEA의 종류는 크게 시스템(System or Concept), 설계(Design), 공정(Process) FMEA 3가지로 구분 될 수 있다.
1986년 미국의 우주 왕복선 Challenger 호 폭발사고의 원인은 무엇인가? 1986년 미국의 우주 왕복선 Challenger 호가 발사 75초 만에 공중에서 폭발 하는 사고가 발생하였다. 사고의 원인은 고체연료 로켓 접합부 O-ring의 과도한 수축으로 인해 연소가스가 분출 되어 액체 연료 탱크가 폭발한 것으로, 승무원 7명 전원이 사망하고 약 4865억 원의 손실액이 발생 하였다.[1] 또한 2003년 미국의 우주왕복선 Columbia 호가 임무를 마치고 귀환하던 중에 공중 분해되는 사고가 발생하였다.
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참고문헌 (10)

  1. 송지호, 박준협, "기계계열 학생을 위한 신뢰성 공학 입문", 인터비젼, 2007 

  2. National Aeronautics and Space Administration, "Report of Columbia Accident Investigation Board, Volume I", NASA, 2003 

  3. 산업자원부 기술표준원, "신뢰성 용어 해설서", 2007. 

  4. Ford Design Institute, "Failure Mode and Effects Analysis", FMEA Handbook Ver. 4.1, 2004. 

  5. 일본총합안전연구회, "FTA 안전공학", 기전연구소, 1990 

  6. W. W. Wells, "Solid Rocket Booster Reliability Guidebook Volume-II- Probabilistic Design and Analysis Methods for Solid Rocket Boosters", Aerospace Information Report, SAE AIR 5006/2, 1996. 

  7. F. Martin, A. Chapelle, O. Orlandi, P. Yvart, "Hybrid Propulsion Systems for Future Space Applications", 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibits, Nashville, TN, July 25-28, 2010 

  8. A. Karabeyoglu, J. Stevens, D. Geyzel, B. Cantwell, "High Performance Hybrid Upper Stage Motor", 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibits, July 31-August 03, San Diego, CA, 2011 

  9. Reliability Information Analysis Center, "Failure Mode / Mechanism Distribution 1997", 1997 

  10. Department of Defense, "Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis", MIL-STD-1629A, 1980 

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