초록 ▼

□ 연구개요
특정 시스템이나 부품에 대한 설계, 정비 주기, 수명을 예측할 때에는 시스템의 사용 환경에 따라 존재할 수 있는 불확실성을 고려한 신뢰성 있는 설계 과정이 수반되어야 함. 본 연구에서는 설계 초기 단계에서부터 시스템에 내재된 불확실성 및 산포를 고려하는 설계를 위해 신뢰성 해석 및 신뢰성 기반 최적 설계를 진행함. 또한 운용 기간 동안 보장 수명의 신뢰도를 높이는 보수적 설계를 진행하고, 실시간 모니터링을 통해 시스템 고장을 진단함으로써, 현재의 상태를 기반으로 정비 주기와 잔존수명을 예측할 수 있는 고장예지 및

□ 연구개요
특정 시스템이나 부품에 대한 설계, 정비 주기, 수명을 예측할 때에는 시스템의 사용 환경에 따라 존재할 수 있는 불확실성을 고려한 신뢰성 있는 설계 과정이 수반되어야 함. 본 연구에서는 설계 초기 단계에서부터 시스템에 내재된 불확실성 및 산포를 고려하는 설계를 위해 신뢰성 해석 및 신뢰성 기반 최적 설계를 진행함. 또한 운용 기간 동안 보장 수명의 신뢰도를 높이는 보수적 설계를 진행하고, 실시간 모니터링을 통해 시스템 고장을 진단함으로써, 현재의 상태를 기반으로 정비 주기와 잔존수명을 예측할 수 있는 고장예지 및 건전성 관리 연구를 진행함. 이와 같이 시스템의 신뢰성 있는 설계에서부터 수명 예측까지의 설계 프레임웍을 구성하여 다양한 대상 모델에 적용함.

□ 연구 목표대비 연구결과
[1차년도] 모델 기반 방법의 고장예지 및 건전성 관리 연구
- 폴리머 소재의 인장 시험, 피로 시험, 활성화 에너지 시험을 진행
- 순차적 통계모델링 기반 물리적 불확실성을 정량화
- Zhurkov 모델 기반 피로수명 모델 검증 및 확률론적 S-N 커브를 추정
- 유한요소해석 기반 폴리머 소재 피로손상 데이터 확보
- 피로손상 모델 및 베이즈 추론 기반 폴리머 소재의 잔존수명 예측

[2차년도] 데이터 기반 방법의 고장예지 및 건전성 관리 연구
- 시험 및 유한요소해석을 통한 손상 데이터 확보
- 리튬이온배터리 전기화학적 열화 모델 선정 및 모델 기반 방법의 건전성 관리
- 리튬이온배터리 데이터 기반 방법의 건전성 관리를 위한 외삽 모델 선정 및 비교 분석
- 모델 및 데이터 기반 방법의 고장예지 및 건전성 관리 결과 비교 분석 및 평가

[3차년도] 하이브리드 방법의 고장예지 및 건전성 관리 연구
- 센서의 신호 특성 파악 및 정상/이상 신호 데이터 분류
- 시험 데이터 기반 순차적 통계모델링을 통한 불확실성 정량화
- 시편 스케일에서의 다양한 응력 조건에 대한 복합소재 S-N 커브 산출
- 딥러닝을 이용한 재료 물성, 피로하중과 피로수명 간의 손상 모델 학습
- 학습된 손상 모델을 이용하여 복합재료의 강성저하 기반 잔존수명 예측
- 모델 및 데이터 기반 방법의 건전성 관리 결과 비교 분석 및 평가

□ 연구개발결과의 중요성
[기술적 측면]
- 부품 및 시스템의 손상 및 고장 개선을 위한 구조 해석 기술 개발
- 불확실성에 대한 정량적 평가를 통한 시스템 품질 향상과 공학적 설계 구현
- 신호 처리 및 진단 알고리즘 개발을 통한 향상된 진단 시스템 구축
- 부품 및 시스템의 건전성 유지 및 관리 기술 확보

[경제적 측면]
- 고장예지 및 건전성 관리 기술을 통해 대형 시스템의 유지보수 비용 절감
- 건전성예측및관리 기술 개발을 통한 관련 분야 시장 진출 마련
- 본 연구의 응용기술을 통한 다양한 분야에 부가가치 향상이 가능

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 본 연구개발의 필요성 ... 4
• 2) 연구자가 수행하고자 했던 가설 및 최종 목표 ... 4
• 3) 연구 범위 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 1) 모델 기반 방법의 PHM 연구 (1차년도) ... 8
• 2) 데이터 기반 방법의 PHM 연구 (2차년도) ... 10
• 3) 하이브리드 방법의 PHM 연구 (3차년도) ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 25
• 끝페이지 ... 41