[논문]사출성형기의 고장모드 영향분석(FMEA)을 활용한 위험 우선순위

신운철; 채종민

doi:10.14346/jkosos.2015.30.5.108

사출성형기의 고장모드 영향분석(FMEA)을 활용한 위험 우선순위
Risk Priority Number using FMEA by the Plastic Moulding Machine 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.30 no.5, 2015년, pp.108 - 113

신운철 (한국산업안전보건공단 산업안전보건연구원) , 채종민 (삼성디스플레이 환경안전팀)

Abstract ▼ AI-Helper

Plastic injection moulding machine is widely used for many industrial field. It is classified into mandatory safety certification machinery in Industrial Safety and Health Act because of its high hazard. In order to prevent industrial accidents by plastic injection moulding machine, it is necessary for designer to identify hazardous factors and assess the failure modes to mitigate them. This study tabulates the failure modes of main parts of plastic injection moulding machine and how their failure has affect on the machine being considered. Failure Mode & Effect Analysis(FMEA) method has been used to assess the hazard on plastic injection moulding machine. Risk and risk priority number(RPN) has been calculated in order to estimate the hazard of failures using severity, probability and detection. Accidents caused by plastic injection moulding machine is compared with the RPN which was estimated by main regions such as injection unit, clamping unit, hydraulic and system units to find out the most dangerous region. As the results, the order of RPN is injection unit, clamping unit, hydraulic unit and system units. Barrel is the most dangerous part in the plastic injection moulding machine.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

이 연구에서는 국내의 사출성형기 제조업체로부터 수집한 고장/수리 데이터 714건의 자료를 바탕으로 사출성형기에 고장이 발생한 경우 그것이 사출성형기의 성능 및 안전성에 미치는 영향을 FMEA를 활용하여 분석하고자 한다. 이를 바탕으로 사출성형기의 제조·설계단계에서 신뢰성 및 안전성을 향상시키기 위해 많은 관심을 기울여야 할 부위가 어느 곳인지에 대한 정보를 설계자에게 제공하고자 한다.
이 연구에서는 국내의 사출성형기 제조업체로부터 수집한 고장/수리 데이터 714건의 자료를 바탕으로 사출성형기에 고장이 발생한 경우 그것이 사출성형기의 성능 및 안전성에 미치는 영향을 FMEA를 활용하여 분석하고자 한다. 이를 바탕으로 사출성형기의 제조·설계단계에서 신뢰성 및 안전성을 향상시키기 위해 많은 관심을 기울여야 할 부위가 어느 곳인지에 대한 정보를 설계자에게 제공하고자 한다.

제안 방법

2008년부터 2012년까지 근로복지공단에 접수된 산재요양신청서 및 산업재해 조사 자료에 의하면 사출성 형기에 의해 발생된 재해는 총 917건으로 나타났으며 이를 재해발생 부위별로 분류하여 분석하였다. 그 결과 재해가 가장 많이 발생하는 부위는 형체부로 Table 8과 같이 나타났다.
기계 설비에 있어서 일반적으로 시스템(system)은 요구되는 기능을 충족시키기 위해 몇 개의 서브시스템 (sub-system)의 조합으로 구성되고, 또 이 sub-system은 다시 조립품(assembly), 부품(part)의 조합으로 구성된다. 이 연구에서는 사출성형기를 주요한 5개의 부위 (unit)로 구분한 후 각 부위별로 주요 부품 군에 대하여 분석을 실시하였다.
분석과정에서 시스템의 위험성을 정량적으로 표현하고 점검 및 보수에 대한 중요성과 우선순위를 부여하기 위하여 RPN 부여하였다. 이를 위해서 각각의 부품 군에 대하여 제조업체로부터 수집한 고장발생 자료에 근거하여 부품 군별 고장발생 가능성과 중대성에 의한 위험성(Risk)를 평가한 후, 검출도를 고려한 RPN 값을 계산하였다.

이론/모형

이 연구에서는 고장모드영향 분석에서 일반적으로 많이 이용되는 EN 60812:2006⁸⁾에 제시된 방법을 이용하였다.

성능/효과

넷째, 재해 예방측면에서 본다면 재해가 가장 많이 발생하고, RPN 값도 높게 나타난 형체부의 위험요소에 대하여 더 많은 주의를 기울일 필요가 있다.
둘째, 사출성형기에서 RPN 값이 가장 큰 부품은 바렐로 나타났다. 이는 고온의 히터를 사용, 용융물 취급 및 잦은 왕복운동에 따른 기능저하 등이 근본원인으로 작용하기 때문이다.
셋째, 재해발생 부위별 통계자료와 비교한 결과 재해분석 결과 위험성이 가장 높은 부위는 형체부, 사출부, 유압부, 시스템부 순으로 나타났으나 RPN값에 근거하였을 때 위험성이 높은 부위는 사출부, 형체부, 유압부, 시스템부, 프레임부의 순으로 나타났다.
첫째, 사출성형기의 위험우선순위는 사출부가 380으로서 위험순위가 322로 나타난 형체부에 비하여 높게 나타났다. 이는 사출과정에서 여러 부품이 고열 상황에서 빈번한 동작에 의해 사출되기 때문으로 고열에 대한 고장율 감소를 위한 성능 향상의 신뢰성 있는 설계가 필요하다.

후속연구

첫째, 사출성형기의 위험우선순위는 사출부가 380으로서 위험순위가 322로 나타난 형체부에 비하여 높게 나타났다. 이는 사출과정에서 여러 부품이 고열 상황에서 빈번한 동작에 의해 사출되기 때문으로 고열에 대한 고장율 감소를 위한 성능 향상의 신뢰성 있는 설계가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	중대성이란?	중대성은 고장이 기계시스템에 미치는 최종 영향의 정도를 등급별로 분류하여 정량화 시킨 것으로서 할당된 점수가 높으면 Table 3과 같이 시스템에 미치는 영향이 크다는 것을 의미한다.
	고장모드 영향분석에서 가능성은 무엇을 의미하는가?	가능성은 해당 고장이 발생할 빈도를 의미한다. 이 연구에서는 사출성형기 제조업체에서 직접 수집한 고장수리 자료를 바탕으로 자료의 최대치를 감안하여 고장발생 횟수가 35회 이상인 경우 5등급, 25회 이상 35회 미만인 경우는 4등급, 15회 이상 25회 미만인 경우 3등급, 5회 이상 이상 15회 미만은 2등급, 5회 미만은 1 등급으로 Table 4와 같이 구분하였다.
	산업안전보건법에서 사출성형기를 안전인증 대상으로 지정하여 관리하는 이유는?	사출성형기는 휴대전화기, 장난감, 각종 전자제품 등 다양한 제품생산에 폭넓게 사용되고 있는 기계중 하나이지만 금형의 개폐동작 중에 신체 일부의 끼임, 고온부 접촉에 의한 화상, 통전부위 접촉에 따른 감전등 재해발생의 위험이 높은 기계이다. 이러한 위험성 때문에 산업안전보건법에서는 사출성형기를 안전인증 대상으로 지정하여 관리하고 있다.

참고문헌 (10)

M. -s. Kang et al., "Design Failure Mode and Effect Anaylsis for Korean Fusion DEMO Plant", Fusion Engineering and Design, Vol. 87, pp. 412-417, 2012.

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L. Kurt et al., "Failure Mode and Effect Analysis for Dairy Product Manufacturing: Practical Safety Improvement Action Plan with Cases from Turkey, Safety Science, Vol. 55, pp. 195-205, 2013.

상세보기
K. Cicek et al., "Application of Failure Modes and Effects Analysis to Main Engine Crankcase Explosion Failure On-board Ship", Safety Science, Vol. 51, pp. 6-10, 2013

상세보기
K. -h. Shim and D. -h. Rie, "A Quantitative Risk Analysis of Related to Tower Crane using the Fmea", Journal of the Korean Society of Safety, Vol.25, No.6, pp. 34-39, 2010.

원문보기 상세보기
B. -s. Kim et al., "Reliability Assessment of Machine Tools using Failure Mode Analysis Programs", Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers Vol. 14 No. 1, pp. 15-23, 2005
http://en.wikipedia.org/wiki
R. Ahmad et al., "Failure Analysis of Machinery Component by Considering External Factors and Multiple Failure Modes - A Case Study in the Processing Industry-", Engineering Failure Analysis, Vol. 25, pp. 182-192, 2012.

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BS EN 60812:2006 Analysis Techniques for System Reliability - Procedure for Failure Mode and Effects Analysis (FMEA), 2011.
H. Arabian-Hosynnabadi et al., "Failure Modes and Effects Analysis(FMEA) for Wind Turbines", Electric Power and Energy Systems, Vol. 32, pp. 817-824, 2010.

상세보기
D. H. Kim et al., "Failure Mode and Effect Analysis on the Temporary Electric Power Installations, Journal of Industrial Science and Technology Institute, Vol.18 No.1, pp.97-102, 2004.

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