항공 무기체계 초가속수명시험 최적 시험방안 적용을 위한 산업군 별 초가속수명시험 시험 절차 비교

황성국(Seongguk Hwnag),김무영(Mooyoung Kim) 항공우주시스템공학회 2019 항공우주시스템공학회 학술대회 발표집 Vol.2019 No.5

최근 초가속수명시험(HALT)을 포함한 신뢰성 시험의 중요성과 그 효과에 대한 인식이 점점 높아지고 있는 추세이다. 자동차, 생활가전, 국방 등 다양한 산업군에서 신뢰성 시험을 통한 제품의 신뢰성 및 품질 향상을 요구하고 있으며 국내/외 일부 완성차 업체에서는 신뢰성 시험을 강제 요구 규격으로 제시하기도 한다. 특히 HALT는 개발단계에서 비교적 짧은 시간에 제품의 품질 확보를 할 수 있는 신뢰성 시험으로 개발 초기 단계에 짧은 시간, 적은 비용으로 고신뢰성 설계에 용이하다. 본 연구에서는 초가속수명시험에 대한 각 산업군 별 수행 사례 및 기준을 비교분석 함으로써 국방 항공 무기체계의 초가속수명시험 최적 시험방안을 연구해 보고자 한다.

고 신뢰성 확보를 위한 가속시험의 연구동향 분석

김종걸,송정무 대한안전경영과학회 2011 대한안전경영과학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.04

가속 스트레스의 교호작용을 고려한 가속계수 모델에 대한 연구

김형의(Hyoung Eui Kim),강보식(Bo Sik Kang),조유희(You Hee Cho) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.7

사용조건에서 수명시험을 수행할 경우 시험시간이 많이 소요되므로 사용조건보다 가혹한 스트레스 조건을 추가하여 가속수명시험을 수행하면 시험시간을 단축시킬 수 있다. 수명에 영향을 미치는 스트레스를 선정하여 각 스트레스의 사용조건과 가속조건에서 시험을 수행할 경우 가속 스트레스간에 교호작용이 존재할 수 있다. 그러나 기존의 연구에서는 2가지 이상의 가속 스트레스를 부과하여 가속수명시험을 수행할 경우 교호작용을 고려하지 않은 경우와 가속 수명에 대한 모델식을 제시한 연구들이 대부분이다. 본 논문에서는 기계류 부품의 수명에 영향을 미치는 가속 스트레스를 선정한 후 교호작용을 고려한 시험계획에 따라 가속수명시험을 수행한 자료를 이용하여 가속 계수와 가속 스트레스간의 관계식을 산출하는 방법을 제시하고자 한다. 또한 본 논문에서 제시한 교호작용을 고려한 가속시험방법과 가속 계수를 산출할 수 있는 모델식을 이용하여 복합적인 가속수명시험 수행시 쉽게 적용하고 결과를 산출할 수 있는 기초가 될 것으로 기대된다. An accelerated life test (ALT) is a test method that forces components to fail more quickly than they would under use conditions by applying higher overstresses. When two or more accelerating stresses are involved in an ALT, an interaction effect may occur. In previous studies, mostly ALTs without considering an interaction of accelerated stresses and accelerated life models were proposed. The life data obtained are extrapolated using a life-stress relationship to estimate the life distribution at use conditions. We use the general log-linear relationship to model the dependence of life in the Weibull distribution on stress. Therefore, this study suggests the acceleration factor model between the lives at use conditions and accelerated conditions by using mechanical component life data considering an interaction effect. Further, the accelerated life test method and acceleration factor model proposed in this paper will be the basis for adopting an accelerated life test with accelerated stress interactions.

고 신뢰성 확보를 위한 가속시험의 연구동향 분석

김종걸,송정무 대한안전경영과학회 2011 대한안전경영과학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.1

지게차용 추진축의 가속 수명 평가

김도식,성백주 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.11

본 논문은 가속시험법을 이용하여 추진축의 피로 수명을 예측하는 것이다. 가속시험방법으로는 교정가속시험법을 적용하였으며, 이 시험법은 시험시료 수량이 적을 경우에 시험시간 단축과 신뢰성을 높이는 매우 효과적인 방법이다. 두 수준의 고부하 스트레스 수준에서 피로시험을 수행하고, 외삽법과 가용한 시험시간을 고려하여 저부하 스트레스 시험 수준을 결정하여 피로시험을 수행하였다. 본 논문에서는 가속지수와 형상모수 등의 신뢰성 파라미터를 시험을 수행하여 획득하였고, 실제 사용 환경의 로드 스펙트럼을 분석하고 시험 결과와 비교하여 추진축의 수명을 예측할 수 있었다. This paper proposes an approach for predicting the fatigue life of a propeller shaft of a forklift truck by an accelerated life test method. The accelerated life test method adopted in this study is the calibrated accelerated life test, which is highly effective in the prediction of the lifetime and enables significant reduction of the test time as well as a quantification of reliability in the case of small sample sizes. First, the fatigue test was performed under two high stress levels, and then, it was performed by setting low stress levels in consideration of the available test time and extrapolation. Major reliability parameters such as the lifetime, accelerated power index, and shape parameter were obtained experimentally, and the experimentally predicted lifetime of the propeller shaft was verified through comparison with results of an analysis of load spectrum data under actual operating conditions.

CALT 방법을 이용한 액슬구동축의 수명 예측

김도식(Do-Sik Kim),김형의(Hyoung-Eui Kim),윤성한(Sung-Han Yoon),강이석(E-Sok Kang) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.3

본 논문은 교정가속수명시험법을 이용하여 액슬구동축의 피로수명을 예측하는 법을 제안한다. 교정가속 수명시험법은 수명예측, 시험시간 절감, 신뢰성 정량화시에 매우 효과적이다. 피로시험은 두 개의 고 부하 수준과 한 개의 저 부하 수준에서 수행되고, 외삽법을 사용하여 사용수준에서의 수명시간을 예측하게 된다. 본 논문에서는 수행시험 결과로부터 획득한 수명시간, 가속지수, 형상모수, 척도모수등과 같은 주요 신뢰성 인자들을 보여주고 있다. 액슬구동축의 수명예측은 부하스펙트럼 데이터와 시험데이터와의 비교 연구를 수행하여 검증하였다. 교정가속수명시험법을 사용한 수명예측법은 짧은 시간내에 수명을 예측하는데 매우 효과적인 방법임을 확인하였다. In this paper, a method to predict the fatigue life of an axle drive shaft by the calibrated accelerated life test (CALT) method is proposed. The CALT method is very effective for predicting lifetimes, significantly reducing test time, and quantifying reliability. The fatigue test is performed by considering two high stress and one low stress levels, and the lifetime at the normal stress level is predicted by extrapolation. In addition, in this study, the major reliability parameters such as the lifetime, accelerated power index, shape parameter, and scale parameter are determined by conducting various experiments. The lifetime prediction of the axle drive shaft is verified by comparing the experimental results with load spectrum data. The results confirm that the CALT method is effective for lifetime prediction and requires a short test time.

제조 로봇용 RV 감속기의 가속수명시험 연구

이주홍(Joo Hong Lee),김도식(Do Sik Kim),이종직(Jong Jik Lee),김성현(Sung Hyun Kim),김광민(Kwang Min Kim) 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集A Vol.46 No.5

제조 로봇에 사용되는 감속기는 정밀한 반복운동을 하는 로봇에 있어 핵심적인 역할을 하기 때문에 감속기의 성능과 내구성은 로봇의 신뢰성에 매우 중요하다. 이에 본 논문은 로봇용으로 개발된 RV감속기의 신뢰성 검증을 위해 수명시험 모드와 가속수명시험법을 제안한다. 이를 위해 토크를 가속인자로 하는 계단형 스트레스 시험을 사전 시험으로 수행하여 가장 높은 가속 수준을 정한 후, 교정가속수명시험 방법에 따라 3개의 각기 다른 스트레스 수준에서 RV 감속기의 가속수명시험을 진행한다. 그리고 각각의 가속시험에서 얻어진 데이터를 외삽하여 정격 조건에서의 RV 감속기 수명을 추정하고, 통계적 분석법을 활용하여 다양한 수명 추정치와 신뢰성 정보를 확보하는 방법에 대하여 논하고자 한다. Among the parts of the power train of a manufacturing robot that performs precise and repetitive tasks, the performance and durability of the reducer are highly important for robot reliability. Therefore, we present a life test mode and an accelerated life test method to verify the reliability of the newly manufactured RV reducer for robots. Accordingly, the highest acceleration level is determined by performing a step stress test using torque as an acceleration factor. Then, the accelerated life test of the RV reducer is performed at each of the three stress levels according to the calibrated accelerated life test method. We also estimate the life of the RV reducer under rated conditions by extrapolating the data obtained from each accelerated test. Finally, we discuss methods to secure various life estimates and reliability information using statistical analysis.

사용 조건과 시험 조건 등가 부하 분석을 통한 가속수명시험 설계 검증 방법

유영철,홍성훈,조용근 한국품질경영학회 2018 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2018 No.-

본 논문은 반복적인 피로에 노출된 건설기계 부품의 신뢰성을 보증하기 위한 가속수명시험(Accelerated life test)을 설계하는 절차 및 방법에 대하여 다룬다. 건설기계 부품의 경우 대부분 사용 환경 조건에 따라 부하가 가변되는 특성을 가지며 전자 부품과 같이 일정한 부하에서 사용되는 경우는 거의 없다. 따라서 가변 부하를 갖는 부품에 대하여 가속수명시험 설계의 중요 요소 중 하나인 가속 계수(Acceleration factor) 산출에 필수적인 사용 조건 부하와 가속 조건 부하를 어떻게 측정하고 분석하여 설정하는지를 보여 준다. 결론적으로, 이러한 사용조건의 부하를 설정하기 위하여 실차 작동 조건에서 부품 수명에 영향을 주는 부하를 계측하고 사용 조건에서의 부하 등가 데미지(Equivalent damage)를 분석하여 가속수명시험 조건 설계에 반영하는 방법 및 절차를 제시한다. 또한 실제 사용 환경에서 측정한 부하의 등가 데미지와 가속수수명시험 수행 중에 시험 시료에서 측정한 부하의 등가 데이지 비교 분석을 통하여 가속 수명시험 설계의 정합성을 검증하는 방법 및 사례도 소개한다.

트랙터용 작업기 구동 펌프의 내구 시험 프로세스 개발

문석표 ( Seok-pyo Moon ),한태호 ( Tae-ho Han ),심종열 ( Jong-yeal Shim ),김용주 ( Yong-joo Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1

농업 기계용 기어 펌프의 수명 평가는 펌프의 사양을 통해 시험되기 때문에 농작업 환경을 반영하지 못하는 실정이다. 따라서 본 연구는 트랙터용 작업기 구동 펌프의 농작업 환경을 고려한 수명 시험 프로세스 개발을 위하여 수행하였다. 수명 시험 방법은 가속수명 시험방법으로, 무고장 수명시험시간과 가속계수를 통해 개발이 가능하다. 농작업 부하 계측은 농작업 환경을 수명 시험 프로세스에 반영하기 위하여 실시되었으며, 쟁기 경운, 로타리 경운, 베일러 작업, 랩핑 작업을 실시되었다. 작업기 구동 펌프의 농작업별 부하 데이터는 등가 부하 계산식으로 계산되었으며, 하나의 값을 가지는 통합등가부하로 계산하여 사용되었다. 작업기 구동 펌프의 통합등가압력과 유량은 각각 103.62 bar, 30.56 L/min으로 설정되었다. 통합등가부하를 이용한 가속 수명 시험 프로세스 개발 결과, 무고장 수명시험 시간인 12,790시간을 2,478 시간으로 단축하여 시험이 가능할 것으로 판단된다. 향후 농작업 환경을 고려한 기어 펌프의 수명 시험 평가를 통해 내구성 확보가 가능할 것으로 판단된다.

항공전자 구성품 개발을 위한 가속수명시험(ALT)에 관한 연구

이종호 ・ 박근석 ・ 엄정호 大田大學校 社會科學硏究所 2019 社會科學論文集 Vol.38 No.1

항공전자 구성품은 항공기 수명과 비행안전을 보장하는데 중요한 역할을 하 므로 매우 높은 신뢰성이 요구된다. 일반적으로 사용수명(Service Life)을 판단 하기 위해 구성품의 수명만큼 시험을 해야 하지만, 수명 시험을 위해 장시간이 소요되고, 시료 수, 개발일정 등 제약조건으로 인해 정상적인 사용조건에서 충 분한 고장데이터를 획득하는 것은 매우 어려운 일이므로 항공전자 구성품에 적 용하기에는 적합하지 않다. 이에 따라 정상적인 사용조건보다 더 가혹한 조건에 서 시험하여 고장이 빨리 발생되도록 유도하고, 가속 조건에서 얻어진 고장 데 이터 등 신뢰성 정보에 기초하여 신뢰성을 평가하는 가속수명시험을 적용하면 효과적이다. 본 연구에서는 이러한 가속수명시험을 항공전자 구성품 개발에 적용할 수 있는 방안을 제시하고, 통계 분석 소프트웨어인 Minitab 프로그램을 활용하여 분석적 방법에 기반한 데이터 분석을 수행하여 항공전자 구성품의 온도와 스트레스 조건 간의 가속계수를 산출하고, 항공전자 구성품의 신뢰성 판단 기준을 제시하였다.