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신뢰성 향상을 위한 부하경감기법 연구동향
Research Trends of Derating Techniques for Reliability Improvement 원문보기

대한안전경영과학회 2011년도 춘계학술대회, 2011 Apr. 23, 2011년, pp.373 - 379  

김종걸 (성균관대학교 시스템경영공학과) ,  김진국 (성균관대학교 산업공학과)

초록
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디레이팅 과정은 개발 초기 단계에 제품의 신뢰성을 높이기 위하여 제어 가능한 스트레스 항목에 대해 제한을 두는 것이다. 부품의 열적, 전기적, 기계적 스트레스 등 여러 스트레스에 대해서 실제 부품의 규격보다 낮은 수준으로 사용을 제한하는 것을 디레이팅이라 하며, 부품의 고장률과 수명은 주위의 온도나 전기적 스트레스 등에 의해서 변화하기 때문에 신뢰성을 높이기 위해서는 부품의 사용조건을 최대정격보다 경감해서 사용하는 것이 필요하다. 또한 디레이팅과 고장메커니즘 간에는 밀접한 관계가 있지만 디레이팅이 모든 부품들의 고장률과 스트레스 개선을 똑같이 해주는 것은 아니기 때문에 공학적인 경험이 응용되어야 한다. 본 연구에서는 디레이팅 기법에 대한 최근 연구 동향을 살펴보고 향후 고장메커니즘 분석 및 부하강도 분석을 통한 디레이팅 방법을 연구해 보고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 디레이팅 및 안전계수의 목적은 사용 환경 및 부품의 동작특성의 근본적인 분산에 대하여 제품을 보호하고 고장을 방지하고자 하는 것이다. 특히 동작특성에서의 작은 변화가 고장률을 크게 증가시키는 것을 방지하기 위한 것이다.
  • 부하강도간섭 이론에서 전제 가정 조건은 강도는 시간 경과에 따라 열화가 되지 않는다는 것이고 고장률 예측의 정확도는 스트레스 정보에 의존하여 결정된다. 디레이팅시 스트레스 분석의 목적은 스트레스와 강도 간의 적정한 값을 구하여 신뢰성 있는 설계를 하고자 하는 것으로 스트레스의 디레이팅을 위해서 다음의 4가지 방법을 고려하여 실시한다[1].
  • 이에 앞서 기술한 디레이팅 방법 중 스트레스 및 분산 감소를 통해 신뢰성 파라미터에 어떠한 영향을 미치는지 증명하고 민감도 분석을 병행하여 신뢰도와 디레이팅의 최적점을 도출하고자 한다. 또한 모듈 및 시스템 수준에서 여러 사용 환경을 고려한 디레이팅 방법들을 제시하려 한다.
  • 기존의 디레이팅 방법의 연구는 대부분 스트레스 혹은 강도의 산포는 크게 고려하지 않고 부하를 경함하는 방법을 취하고 있으나 기존과 같은 평균값을 보이고는 있지만 산포를 줄여 제조사가 원하는 Safety Margin을 손쉽게 얻을 수도 있을 것이다. 이에 앞서 기술한 디레이팅 방법 중 스트레스 및 분산 감소를 통해 신뢰성 파라미터에 어떠한 영향을 미치는지 증명하고 민감도 분석을 병행하여 신뢰도와 디레이팅의 최적점을 도출하고자 한다. 또한 모듈 및 시스템 수준에서 여러 사용 환경을 고려한 디레이팅 방법들을 제시하려 한다.
  • 디레이팅 및 안전계수의 목적은 사용 환경 및 부품의 동작특성의 근본적인 분산에 대하여 제품을 보호하고 고장을 방지하고자 하는 것이다. 특히 동작특성에서의 작은 변화가 고장률을 크게 증가시키는 것을 방지하기 위한 것이다. 요구되는 디레이팅의 수준(40%, 50%, 60% 등)은 설계자가 동작특성이 조립되기 전에 제조공정상의 분산과 보다 중요한 사용 중의 사용 환경의 분산 등이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
디레이팅 과정이란 무엇인가? 디레이팅 과정은 개발 초기 단계에 제품의 신뢰성을 높이기 위하여 제어 가능한 스트레스 항목에 대해 제한을 두는 것이다. 부품의 열적, 전기적, 기계적 스트레스 등 여러 스트레스에 대해서 실제 부품의 규격보다 낮은 수준으로 사용을 제한하는 것을 디레이팅이라 하며, 부품의 고장률과 수명은 주위의 온도나 전기적 스트레스 등에 의해서 변화하기 때문에 신뢰성을 높이기 위해서는 부품의 사용조건을 최대정격보다 경감해서 사용하는 것이 필요하다.
디레이팅이란 무엇인가? 디레이팅 과정은 개발 초기 단계에 제품의 신뢰성을 높이기 위하여 제어 가능한 스트레스 항목에 대해 제한을 두는 것이다. 부품의 열적, 전기적, 기계적 스트레스 등 여러 스트레스에 대해서 실제 부품의 규격보다 낮은 수준으로 사용을 제한하는 것을 디레이팅이라 하며, 부품의 고장률과 수명은 주위의 온도나 전기적 스트레스 등에 의해서 변화하기 때문에 신뢰성을 높이기 위해서는 부품의 사용조건을 최대정격보다 경감해서 사용하는 것이 필요하다. 또한 디레이팅과 고장메커니즘 간에는 밀접한 관계가 있지만 디레이팅이 모든 부품들의 고장률과 스트레스 개선을 똑같이 해주는 것은 아니기 때문에 공학적인 경험이 응용되어야 한다.
디레이팅의 방법은 부품의 종류, 동작환경, 부품의 응용에 따른 한계레벨에 의존하며 어떠한 단계로 구성되어 있는가? 디레이팅의 방법은 부품의 종류, 동작환경, 부품의 응용에 따른 한계레벨에 의존하며 3가지 단계로 구성되어 있다. 첫째, 부품의 한계레벨이 결정되어야 한다. 이것은 예상치 못하는 환경 조건, 응용 그리고 기능이 결정되어야 한다. 둘째, 특정 실제 부품에 가해지는 스트레스에 대한 정보가 계산되어야 한다. 마지막으로 실제적인 부품의 수치와 부하경감의 조건에 대해서 확인되어야 한다[1].
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