환경시험의 목적은 시험대상 제품이 수명주기 중 겪을 수 있는 환경에 노출되었을 때 정상적인 기능을 수행할 수 있는지 설계 제조되었는지를 시험 평가하는 것이다. 본 논문은 한반도 내륙에서 운용할 군수장비의 운용환경조건에 대한 온도시험의 설계 기준을 제안한다. 온도기준은 과도하거나 과소하지 않게 합리적으로 설계되어야하는데 본 연구에서는 한국에서 가장 더웠던 지역과 가장 추웠던 지역을 기준으로 고온 및 저온에 대한 다양한 백분위별 발생빈도를 제시한다. 1904년부터 2014년까지 132개 관측지점의 기온 자료를 분석한 결과 1개월 기준으로 가장 더운 지역은 대구, 가장 추운 지역은 양평으로 확인되었다. 한반도 내륙의 운용 환경에서 고온과 저온의 1% 발생빈도값은 각각 $38.7^{\circ}C$와 -$29.0^{\circ}C$로 추정되었다. 아울러 상대습도, 풍속, 태양복사를 포함하는 고온과 저온의 일주기표도 제시한다.
환경시험의 목적은 시험대상 제품이 수명주기 중 겪을 수 있는 환경에 노출되었을 때 정상적인 기능을 수행할 수 있는지 설계 제조되었는지를 시험 평가하는 것이다. 본 논문은 한반도 내륙에서 운용할 군수장비의 운용환경조건에 대한 온도시험의 설계 기준을 제안한다. 온도기준은 과도하거나 과소하지 않게 합리적으로 설계되어야하는데 본 연구에서는 한국에서 가장 더웠던 지역과 가장 추웠던 지역을 기준으로 고온 및 저온에 대한 다양한 백분위별 발생빈도를 제시한다. 1904년부터 2014년까지 132개 관측지점의 기온 자료를 분석한 결과 1개월 기준으로 가장 더운 지역은 대구, 가장 추운 지역은 양평으로 확인되었다. 한반도 내륙의 운용 환경에서 고온과 저온의 1% 발생빈도값은 각각 $38.7^{\circ}C$와 -$29.0^{\circ}C$로 추정되었다. 아울러 상대습도, 풍속, 태양복사를 포함하는 고온과 저온의 일주기표도 제시한다.
This paper suggests a temperature guidance for requirements which must be addressed in the preparation of specifications for military equipment used in land applications in the Korean peninsula. In general, the equipment should be designed to operate during all but a certain small percentage of the ...
This paper suggests a temperature guidance for requirements which must be addressed in the preparation of specifications for military equipment used in land applications in the Korean peninsula. In general, the equipment should be designed to operate during all but a certain small percentage of the time. Daegu and Yangpyeong are the hottest and coldest regions by month, respectively, based on surface weather observations over 132 regions from 1904 to 2014. The 1-percent high and low temperatures for land environment in the South Korea are $38.7^{\circ}C$, and -$29.0^{\circ}C$, respectively. This paper also presents the temperature values occurring for specified frequencies of occurrence during the most severe month. Diurnal cycles associated with the hottest and coldest top one-percent temperatures, including associated solar radiation, relative humidity, and wind-speed are provided.
This paper suggests a temperature guidance for requirements which must be addressed in the preparation of specifications for military equipment used in land applications in the Korean peninsula. In general, the equipment should be designed to operate during all but a certain small percentage of the time. Daegu and Yangpyeong are the hottest and coldest regions by month, respectively, based on surface weather observations over 132 regions from 1904 to 2014. The 1-percent high and low temperatures for land environment in the South Korea are $38.7^{\circ}C$, and -$29.0^{\circ}C$, respectively. This paper also presents the temperature values occurring for specified frequencies of occurrence during the most severe month. Diurnal cycles associated with the hottest and coldest top one-percent temperatures, including associated solar radiation, relative humidity, and wind-speed are provided.
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문제 정의
본 연구에서는 온도에 대한 한국형 환경시험 기준을 설정하기 위한 고온과 저온의 기준값을 산출한다. 대기온도는 지표면에서 반사되는 일사량, 가열된 지면으로부터의 장파장 복사, 공중으로 흡수되는 장파장 복사, 하늘과 구름 등으로부터 산란되는 일사량, 장비 주변 공기의 온도분포, 그리고 바람과 난기류로부터 발생하는 통풍 등에 영향을 받는다 (MIL-HDBK-310).
본 연구에서는 한국 내륙지역의 1904년부터 2014년까지 111년간 132개 관측지점의 온도자료를 분석하여 고온 및 저온에 대한 설계기준을 제시하였다. 1개월 기준으로 가장 더웠던 지역과 가장 추웠던 지역으로 1994년 7월의 대구와 1981년 1월의 양평을 선택하였다.
환경시험의 목적은 시험대상 제품이 수명주기 중 겪을 수 있는 환경에 노출되었을 때 정상적인 기능을 수행할 수 있는지 설계·제조되었는지를 시험·평가하는 것이다.
가설 설정
본 연구에서는 온난화 현상을 고려하지 않았다. 최근 빈번하게 급속한 전지구적 이상 기후 현상은 장기간 사용하는 무기체계의 온도설계 기준을 설정할 때 고려하여야할 중요한 요소라고 할 수 있다.
제안 방법
본 연구에서는 비모수적 방법인 발생빈도법(frequency of occurrence; FOO)을 이용한다. 111년간의 관측기간 동안 가장 더웠거나 가장 추었던 일정기간 동안 관측된 기온의 분포로부터 발생빈도를 구하여 결정한다. 여기서 일정기간은 15일, 1개월 또는 2개월 등이 될 수 있으나 기후적으로 최혹한기 및 최혹서기를 대표할 수 있어야하고 통계적으로 충분한 수량의 데이터를 확보할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.
온도를 환경설계요소로 반영하고자 할 때 장비가 노출되는 환경에서의 최고온도와 최저온도는 매우 중요하다. 본 연구에서는 1904년부터 2014년까지 111년 동안 관측된 132개 관측지점의 시간별 기온 데이터를 이용하여 한국의 고온과 저온에 대한 0.5%, 1%, 5%, 10% 및 20% 발생빈도값을 제시하여 사용자가 선택할 수 있도록 한다.
따라서 결측치를 추정하여 발생빈도값을 산출하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 결측치가 발생한 시간대의 일부 관측자료를 이용하여 분포를 추정하고, 추정된 분포를 따르는 난수를 발생시켜 결측치를 추정하였다. 이러한 방식으로 744시간의 기온자료를 구축한 후에 산출된 저온발생 빈도값은 Table 4.
본 연구에서는 관련 전문가 집단의 공감대 형성을 전제로 고은과 저온의 기준값을 1% 발생빈도값으로 제시한다. 참고로 MIL-HDBK-310에서는 고온 1%, 저온 20%를 기준으로 제시하고 있다.
본 연구에서는 혹서기 한 달을 대상으로 정확한 백분위 기온을 추정하기 위해 0시부터 04시 사이에 관측된 기온값이 정규분포를 따른다고 가정하고 이들의 평균과 표준편차를 추정한 다음 추정된 분포를 따르는 49개의 난수를 발생하여 결측치로 대체하였다. 추정된 기온은 일중 저온을 기록하는 시간대이므로 발생빈도값의 정확성을 제고하는데 기여한다.
0℃로 나타났다. 이들 지역의 기후 환경을 기준으로 고온 및 저온 1%에 대응하는 상대습도, 풍속, 태양복사를 포함하는 고온 및 저온의 일주기표도 제시하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 한국 내륙지역의 1904년부터 2014년까지 111년간 132개 관측지점의 온도자료를 분석하여 고온 및 저온에 대한 설계기준을 제시하였다. 1개월 기준으로 가장 더웠던 지역과 가장 추웠던 지역으로 1994년 7월의 대구와 1981년 1월의 양평을 선택하였다. 고온 및 저온의 0.
3℃와 적지 않은 차이가 발생하는데 그 이유는 추정에 사용한 데이터의 차이에 있다. Kim과 Kang (2002)과 KS C 0214에서는 1969년부터 2004년까지 매년 8월의 모든 자료를 이용하였고, 본 연구에서는 1994년 7월의 1개월 기록만 가혹한 기간으로 인식한데서 기인한다. 환경시험의 기준을 설정할 때는 이론적·현실적인 최악의 상황을 설정하고 그 상황에 노출되는 시스템이 정상적으로 작동할 수 있는지 여부를 평가하는데, 이를 위해서는 가장 더웠던 특정 1개월의 데이터만 사용하는 것이 바람직하다.
5℃와 적지 않은 차이가 발생하고 있는 이유는 추정에 사용한 데이터의 차이에 있다. Kim과Kang과 KS C 0214에서는 1973년부터 2004년까지 매년 1월에 관측된 모든 자료를 이용하였고, 본 연구에서는 1981년 1월의 한 달 기록만 가혹한 기간으로 인식한데서 기인한다.
이론/모형
합리적 수준의 고온이나 저온의 환경시험 기준값을 설정하려면 고온 및 저온 자료에 기초하여 모수적 또는 비모수적방법으로 산출할 수 있다. 본 연구에서는 비모수적 방법인 발생빈도법(frequency of occurrence; FOO)을 이용한다. 111년간의 관측기간 동안 가장 더웠거나 가장 추었던 일정기간 동안 관측된 기온의 분포로부터 발생빈도를 구하여 결정한다.
성능/효과
1개월 기준으로 가장 더웠던 지역과 가장 추웠던 지역으로 1994년 7월의 대구와 1981년 1월의 양평을 선택하였다. 고온 및 저온의 0.5%부터 20% 발생빈도까지 추정한 결과를 제시하였으며 특히 1% 발생빈도값은 고온 38.7℃와 저온 -29.0℃로 나타났다. 이들 지역의 기후 환경을 기준으로 고온 및 저온 1%에 대응하는 상대습도, 풍속, 태양복사를 포함하는 고온 및 저온의 일주기표도 제시하였다.
후속연구
이러한 배경에서 한반도의 자연환경조건을 반영한 내수용 제품에 적용 가능한 한국형 환경시험규격을 제정할 필요가 있다. 한국형 환경시험규격의 제정을 통하여 개발비와 운용유지비용의 절감 등을 기대할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
제조상 결함이 없는 장비가 현장에서 고장나는 이유로 무엇이 있는가?
제조상 결함이 없는 장비가 운용현장에서 고장나는 주요 원인 중 하나는 설계 시 고려하지 못한 환경에 노출되는 경우이다. 이와 같이 장비가 저장, 운송, 사용 중에 노출될 수 있는 환경 스트레스에 대하여 충분한 내성을 가지고 있는지 평가하기 위하여 실시하는 것을 환경시험이라 한다.
환경시험의 목적은?
환경시험의 목적은 시험대상 제품이 수명주기 중 겪을 수 있는 환경에 노출되었을 때 정상적인 기능을 수행할 수 있는지 설계 제조되었는지를 시험 평가하는 것이다. 본 논문은 한반도 내륙에서 운용할 군수장비의 운용환경조건에 대한 온도시험의 설계 기준을 제안한다.
한반도의 자연환경조건을 반영한 내수용 제품에 적용 가능한 한국형 환경시험규격 제정이 필요한 배경은 무엇인가?
그러나 내수용 제품의 경우 우리나라 자연 환경에 적합한 엄격도를 적용함이 타당할 것이다. 한반도 기후 환경보다 가혹한 전지구적 환경을 기초로 설정된 국제규격을 내수용 장비의 환경시험규격으로 적용하면 과도한 설계로 인한 불필요한 비용이 발생할 수 있다. 일례로 -40℃에서 70℃까지 측정 가능한 데이터로거는 -30℃에서 40℃까지 측정할 수 있는 제품에 비하여 매우 비싸게 판매되고 있다. 이러한 배경에서 한반도의 자연환경조건을 반영한 내수용 제품에 적용 가능한 한국형 환경시험규격을 제정할 필요가 있다.
참고문헌 (5)
Kim, I. S. and Kang, C. W. (2002). A temperature analysis study of east asia for generation of temperature specification. Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology, 5, 11-22.
KS C 0214. (2007). Test method standard for environmental tests, Korean Agency for Technology and Standards, Seoul, Korea.
Lee, H. J. (2014). Analysis of statistical models on temperature at the Seosan city in Korea. Journal of the Korean Data & Information Science Society, 25, 1293-1300.
Lee, H. J. (2015). Analysis of statistical models on temperature at the Suwon city in Korea. Journal of the Korean Data & Information Science Society, 26, 1409-1416.
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