[논문]81 mm 조명탄용 마그네슘계 조명제 저장수명 예측

백승준; 손영갑; 임성환; 명인호

doi:10.9766/kimst.2015.18.3.267

81 mm 조명탄용 마그네슘계 조명제 저장수명 예측
Storage Life Estimation of Magnesium Flare Material for 81 mm Illuminating Projectile 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.18 no.3, 2015년, pp.267 - 274

백승준 (국립안동대학교 기계자동차공학과) , 손영갑 (국립안동대학교 기계자동차공학과) , 임성환 ((주)한화 여수사업장) , 명인호 (국방기술품질원 대전센터)

Abstract ▼ AI-Helper

It is necessary to both analyze root-cause of non-conformance of effective illumination time to the specification, and estimate the storage lifetime for 81 mm illuminating projectile stockpiled over 10 years. In this paper, aging mechanism of magnesium flare material due to long-term storage was supposed, and two-stage tests, pre-test and main test based on accelerated degradation tests were performed. Field storage environment of moistureproof was set up, and illumination times in the accelerated degradation tests for temperatures 60 and $70^{\circ}C$ were measured. Then, storage reliability of the projectile was estimated through analyzing the measured data and applying distribution-based degradation models to the data. The $B_{10}$ life by which 10 % of a population of the projectiles will have failed at storage temperature of $25^{\circ}C$ was estimated about 7 years.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

제안 방법

본 연구에서는 마그네슘계 조명제의 장기저장에 따른 노화메커니즘에 대한 가설을 수립하고, 가속열화시험을 예비시험과 본시험 2단계로 수행하였다. 가속열화 예비시험을 통하여 유효조명시간 감소를 유발하는 환경스트레스 인자와 수준을 확인하고 이를 바탕으로 가속열화 본시험을 수행하였다.
유효조명시간 감소 문제점이 발생한 군용 조명탄의 마그네슘계 조명제를 대상으로 60 ℃ 와 70 ℃ 조건의가속열화시험을 실시하여 저장수명을 예측하였다. 마그네슘계 조명제의 장기저장에 따른 노화메커니즘에 대한 가설을 수립하고, 가속열화시험을 예비시험과 본 시험 2단계로 수행하였다.

대상 데이터

81 mm 조명탄 KM301A3에 적용되는 마그네슘계 조명제는 주 에너지 원료인 마그네슘 분말(Magnesium Powder)과 산화제인 질산나트륨(Sodium Nitrate)으로 구성되어 있고 충진을 용이하게 하기 위해 결합제인라미낙(Laminac)을 사용하며 세부 조성은 보안상 공개할 수 없다. Fig.

데이터처리

가속열화시험 결과분석은 열화분포모델을 적용하여 분석하기 때문에 각 시점 별 유효 조명시간 데이터에 대한 분포 적합도 검정을 Anderson-Darling test를 이용하여 수행하였다. Anderson-Darling test는 Minitab을 이용하며, 분포 적합도 검정 결과 AD값을 얻을 수 있다.

이론/모형

가속열화시험 결과분석은 열화분포모델을 적용하여 분석하기 때문에 각 시점 별 유효 조명시간 데이터에 대한 분포 적합도 검정을 Anderson-Darling test를 이용하여 수행하였다. Anderson-Darling test는 Minitab을 이용하며, 분포 적합도 검정 결과 AD값을 얻을 수 있다. 이때 AD는 Anderson-Darling test의 결과 값으로 데이터가 해당분포에 가까울수록 작은 값을 갖는다^[7].

성능/효과

조명제의 저장 신뢰도를 예측한 결과 25 ℃ 저장온도 기준으로 10 % 수준의 규격 불만족 발생 시점인 B10 수명은 약 7년으로 예측되었다. 또한, 20 ℃와 23 ℃에서의 B₁₀수명은 각각 약 12년, 9년으로 예측되었으며 신뢰수준을 고려 시 보증할 수 있는 최소 신뢰도는 Fisher information 행렬을 이용하여 추정하였다. 본 연구결과가 향후 신뢰도를 기반으로 한 탄약의 수명주기 관리제도 정착에 크게 기여할 것으로 기대한다.
방습 상태인 실제 저장 환경을 구성하고 60 ℃와 70 ℃ 조건에서 가속열화시험을 실시하여 조명시간을 측정하였다. 조명제 유효조명 시간 감소의 관점에서 열화분포모델을 적용하여 시험 조건별 열화량을 평가하고 와이블 수명분포를 가정하여 가속성이 성립함을 확인하였다. 조명제의 저장 신뢰도를 예측한 결과 25 ℃ 저장온도 기준으로 10 % 수준의 규격 불만족 발생 시점인 B10 수명은 약 7년으로 예측되었다.
조명제 유효조명 시간 감소의 관점에서 열화분포모델을 적용하여 시험 조건별 열화량을 평가하고 와이블 수명분포를 가정하여 가속성이 성립함을 확인하였다. 조명제의 저장 신뢰도를 예측한 결과 25 ℃ 저장온도 기준으로 10 % 수준의 규격 불만족 발생 시점인 B10 수명은 약 7년으로 예측되었다. 또한, 20 ℃와 23 ℃에서의 B₁₀수명은 각각 약 12년, 9년으로 예측되었으며 신뢰수준을 고려 시 보증할 수 있는 최소 신뢰도는 Fisher information 행렬을 이용하여 추정하였다.

후속연구

또한, 20 ℃와 23 ℃에서의 B₁₀수명은 각각 약 12년, 9년으로 예측되었으며 신뢰수준을 고려 시 보증할 수 있는 최소 신뢰도는 Fisher information 행렬을 이용하여 추정하였다. 본 연구결과가 향후 신뢰도를 기반으로 한 탄약의 수명주기 관리제도 정착에 크게 기여할 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	조명제의 유효조명시간 감소 현상은 원인은 무엇 때문으로 판단되는가?	조명제의 유효조명시간 감소 현상은 장기 저장 시 화공품의 노화 특성 때문으로 판단되나 그 원인에 대해서는 그간 명확히 규명된 바가 없다. L.
	탄약의 신뢰도 척도로 저장환경과 기간에 따른 임무성공률을 사용하는 이유는 무엇인가?	81 mm 조명탄 KM301A3을 10년 이상 장기 저장 후사용 시 국방 규격에 명시된 유효조명시간 60초 이상을 만족하지 못하는 현상이 발생하여 이에 대한 근본 원인 분석과 저장 수명에 대한 예측이 필요하다. 운용시스템과는 다르게, 탄약은 통상적으로 대기 또는 보관 상태에서 제품 수명의 대부분을 보내기 때문에 수명주기 동안 고장 데이터를 입수하기 어렵고 실제 사용될 시점을 정확하게 예측할 수 없다. 따라서, 저장환경과 기간에 따라 실제 발사될 때의 임무 성공확률을 신뢰도 척도로 사용한다.
	KM301A3에 적용되는 조명제는 무엇으로 구성되어 있는가?	81 mm 조명탄 KM301A3에 적용되는 마그네슘계 조명제는 주 에너지 원료인 마그네슘 분말(Magnesium Powder)과 산화제인 질산나트륨(Sodium Nitrate)으로구성되어 있고 충진을 용이하게 하기 위해 결합제인라미낙(Laminac)을 사용하며 세부 조성은 보안상 공개할 수 없다. Fig.

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