Failure mechanism: 시스템 분석과 신뢰성 평가를 결정하는 지표

제품이나 시스템이 신뢰성을 유지하는 동안 발생하는 고장과 결함은 우리 일상에서 빼놓을 수 없는 현상입니다. 이러한 고장은 제품의 기능을 영향을 미치거나 성능을 저하시킬 수 있으며, 때로는 안전에도 위협을 줄 수 있습니다. 이러한 고장과 결함의 원인을 이해하고 예방하기 위해 "Failure mechanism"이라는 개념이 사용됩니다. Failure mechanism은 제품이나 시스템이 고장하는 원인과 그 과정을 분석하고 이해하는 것을 의미합니다.

 

Failure mechanism의 정의

Failure mechanism은 제품, 장비, 시스템 등이 고장하거나 결함이 발생하는 원인과 그에 따른 과정을 설명하는 개념입니다. 이는 제품의 설계, 제조, 사용 및 유지보수 단계에서 발생할 수 있는 다양한 원인을 포함합니다. Failure mechanism은 물리적, 화학적, 전기적, 기계적 등 다양한 측면에서 분석될 수 있습니다.

 

주요 Failure mechanism

1. 웨어 아웃 (Wear Out)

웨어 아웃은 제품이 시간이 지남에 따라 사용량에 의해 노후화되거나 마모되는 현상입니다. 기계 부품이나 소모품의 경우, 연속적인 사용으로 부품 표면이 마모되거나 소모되는 것이 웨어 아웃의 예입니다. 이러한 과정은 부품의 수명을 단축시키고 기능 저하를 초래할 수 있습니다.

2. 예측 불가능한 고장 (Random Failures)

일부 고장은 예측하기 어렵습니다. 이는 무작위로 발생하는 고장으로, 제품의 불량이나 외부 환경의 영향을 받는 경우에 발생할 수 있습니다. 이러한 고장은 사전에 예방하기 어렵지만, 신뢰성을 높이기 위해 백업 시스템이나 운영 중 감시 시스템 등을 활용할 수 있습니다.

3. 화학적 부식 (Chemical Degradation)

화학적 부식은 화학 반응에 의해 소재나 부품이 손상되는 과정을 의미합니다. 부식은 제품의 내구성을 감소시키고 성능을 저하시키는 주요 원인 중 하나입니다. 부식을 방지하기 위해 부식 방지 코팅이나 적절한 소재 선택이 중요합니다.

4. 과열 (Overheating)

제품이나 장비가 과열되면 부품의 손상과 성능 저하를 초래할 수 있습니다. 과열은 전기 장치나 기계 부품에서 특히 주의해야 하는 요소로, 적절한 냉각 시스템을 도입하여 과열을 방지하거나 관리해야 합니다.

5. 기계적 충격 및 진동 (Mechanical Shock and Vibration)

기계적 충격이나 진동은 부품의 손상과 결함을 초래할 수 있습니다. 특히 이동식 장비나 운송 중에는 외부 충격이나 진동으로 인한 손상에 주의해야 합니다. 충격 흡수 장치나 진동 저감 장치를 사용하여 부품의 보호를 강화할 수 있습니다.

 

 

단계와 중요성

Failure mechanism 분석은 제품이나 시스템의 고장 원인과 그 과정을 규명하고 이해하는 프로세스입니다. 이를 통해 제품의 신뢰성을 향상시키고 안전성을 확보하는 데에 도움이 됩니다. Failure mechanism 분석은 제품 수명 주기의 모든 단계에서 적용될 수 있으며, 제품 개발, 설계, 제조, 사용, 유지보수 등의 단계에서 중요한 역할을 합니다.

단계

1. 실패 현상 정의 및 수집: Failure mechanism 분석의 첫 단계는 제품의 고장 현상을 정확하게 정의하고 기록하는 것입니다. 고장 현상의 종류, 빈도, 발생 시기 등을 수집하여 분석의 기초를 마련합니다.
2. Failure mechanism 식별: 다양한 Failure mechanism 중에서 해당 제품이나 시스템에 어떤 Failure mechanism이 적용될 수 있는지 식별합니다. 이 단계에서는 기술적인 지식과 경험이 요구됩니다.
3. Failure mechanism 분석: 각 Failure mechanism을 분석하여 그 원인과 과정을 상세히 파악합니다. 물리적, 화학적, 전기적, 기계적인 요인 등을 종합적으로 고려하여 분석합니다.
4. Failure mechanism 평가: 각 Failure mechanism의 발생 가능성과 심각도를 평가합니다. 이를 통해 어떤 Failure mechanism이 가장 우선적으로 대응되어야 하는지 판단할 수 있습니다.
5. 예방 및 개선 조치: 식별된 Failure mechanism에 대한 예방 및 개선 조치를 계획합니다. 설계 개선, 소재 변경, 테스트 계획 개선 등 다양한 방법을 활용하여 제품의 신뢰성을 향상시킵니다.
6. Failure mechanism 모니터링: 제품이나 시스템이 운영되는 동안 발생하는 고장 현상을 모니터링하고 분석합니다. 실제 운영 환경에서 발생하는 실패 사례를 분석하여 더욱 정확한 Failure mechanism을 식별하고 대응 조치를 취할 수 있습니다.

중요성

Failure mechanism 분석은 제품의 신뢰성을 향상시키기 위해 핵심적인 역할을 수행합니다.

• 신뢰성 향상: Failure mechanism 분석을 통해 고장의 원인과 과정을 이해하고 이를 예방하는 조치를 취함으로써 제품의 신뢰성을 높일 수 있습니다.
• 비용 절감: 고장으로 인한 유지보수 비용이나 제품 리콜 비용을 줄일 수 있습니다. 또한, 불필요한 예방 조치를 제거하여 비용을 절감할 수 있습니다.
• 고객 만족도 향상: 제품의 신뢰성을 향상시키면 고객들의 만족도를 높일 수 있습니다. 고객들은 안전하고 신뢰할 수 있는 제품을 원하기 때문입니다.
• 제품 개선: Failure mechanism 분석을 통해 얻은 정보를 바탕으로 제품 설계 및 생산 과정을 개선할 수 있습니다. 이를 통해 제품의 성능과 품질을 높일 수 있습니다.

 

한계

Failure mechanism 분석은 제품의 신뢰성을 높이는 중요한 접근법이지만 몇 가지 한계가 있을 수 있습니다.

• 복잡성: 제품이나 시스템의 복잡성에 따라 Failure mechanism 분석이 복잡해질 수 있습니다. 다양한 요소들의 상호작용을 고려해야 하므로 분석이 어려울 수 있습니다.
• 시간과 비용: Failure mechanism 분석은 시간과 비용을 소요할 수 있습니다. 실패 사례 수집, 분석, 대응 조치 등에 시간과 비용이 많이 들 수 있습니다.
• 예측의 한계: 모든 고장을 예측하거나 완전히 제거할 수 없습니다. 예상치 못한 상황이나 외부 요인으로 인해 실패가 발생할 수 있습니다.

 

맺음말

Failure mechanism은 제품과 시스템의 고장 원인과 과정을 이해하고 예방하는 데 중요한 개념입니다. 다양한 Failure mechanism을 분석하고 예방 조치를 취함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 안전하고 효율적인 운영을 보장할 수 있습니다. 신뢰성 엔지니어링에서 Failure mechanism 분석은 핵심적인 단계이며, 지속적인 개선을 통해 제품의 성능과 신뢰성을 최적화할 수 있습니다.