신뢰성의 중요성 및 중요 요소

 품질관리 관점보다 최근 중요하게 관리되는 관점이 있다면 "신뢰성"이라는 학문일 것입니다. 시스템이 복잡해지고, 부품의 수가 많아질수록 고장의 확률이 높아지기 때문에 신뢰성의 중요도 높아지고 있습니다. 신뢰성에 대해서 알아보고 신뢰성의 구성 요소에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 

신뢰성이란?

신뢰성이란 개념적으로는 시스템이나 기기가 정해진 사용조건 하에서 의도하는 기간동안 만족하게 작동하는 시간적 품질을 의미하고 있다. 그러므로 품질관리에서의 제품 품질이 일정시점에서의 정적인 품질, 즉 시간에 무관한데 반하여 신뢰성은 시간에 의존적이다. 따라서 제품의 시간적 품질인 신뢰성을 나타내기 위해서는 이것을 정량적으로 표현할 수 있는 척도가 있어야 하며, 이 척도로서 신뢰도라는 용어를 사용하고 있다. 즉, 영어로 "Realiability"는 추상적인 의미로 신뢰성이라고 하고 이를 확률로 정량화하여 정의한 것을 신뢰도라고 한다.

신뢰도란 시스템, 기기 및 부품 등이 규정된 사용조건에서 특정한 기간동안 의도된 기능을 수행할 확률이라고 정의된다.

이 정의에서 중요한 요소는 첫째 적용대상 범위, 둘째 제품의 사용 또는 환경조건의 규정, 셋째 제품 사용기간의 척도, 넷째 제품에 요구되는 기능 또는 고장의 규정 다섯째 평가척도이다.

1. 적용대상

신뢰도의 정의는 시스템에서부터 부품까지 모든 수준에 공통적으로 적용할 수 있다. 따라서 시스템 또는 기기에 적용 시 인간이 개재될 경우에는 이의 포함여부를 명확하게 하여야 부품의 신뢰도와는 다른 의미를 가질 수 있다.

2. 사용환경의 규정

사용환경은 단순한 사용조건이 아니고 온도, 진동 부하 등의 환경 스트레스, 보전 가능 여부, 보전환경, 사용자의 능력 등을 포함한 광의의 환경을 의미한다. 이는 고장의 정의와도 관련이 있으며 어떤 제품이라도 극단적으로 부하를 가하거나 오용 혹은 고의로 파손하면 제품의 고장이 발생하므로 사용조건(범위)을 명확하게 규정해 두는 것은 고장의 책임이 사용자측에 있는가, 제조자 측에 있는가를 결정하는 열쇠가 된다. 또한 소비자에게 사용법을 홍보하는 것은 제조자 측의 임무이며 적정 신뢰도를 보증하는 기간 등의 정보를 제공해야 한다.

3. 사용기간

사용기간에 따른 정의가 신뢰도의 특징이다, 이 기간은 주로 시간으로 표현되지만 대상에 따라 사이클(Cycle) 수, 거리, 반복횟수 등 시간에 대응되는 척도를 의미한다. 또한 시간에도 연속사용, 간헐적 사용, 방치하는 경우와 장시간, 단시간, 극히 짧은 시간동안에 1회만 사용되는 경우 등의 여러 가지 형태가 있으므로 이의 구별도 중요하다.

4. 요구 기능

대상 제품의 고장을 명확하게 정의하여야 한다. 제품이 요구되는 기능을 발휘하지 못하는 것을 고장이라고 하지만 기능에는 중요도에 따라 중요한 것과 그렇지 않은 것으로 분류된 수 있다. 따라서 그 고장에 의해 발생하는 손실도 각각 다르며, 또한 고장 시 대책마련이 용이한 고장과 그렇지 못한 경우도 있다. 고장의 종류에는 갑자기 발생하여 완전하게 기능을 정지하는 파국고장, 기능이 점차 저하되어 발생하는 열화고장과 더불러 일시적, 간헐적, 불안정, 오작동도 있다. 따라서 고장은 그 횟수(확률)뿐만 아니라 질도 고려하여 기능의 수준별로 신뢰도를 평가할 수도 있다.

5. 척도

신뢰성의 명확한 척도를 확률로 정량화하고 있어 공학자에게 생소한 확률 이론과 통계학적 지식이 상당히 필요하다.

이러한 신뢰성 개념을 제품 개발과 설계, 생산, 운영 및 보전 등의 기술분야에 응용한 것이 신뢰성 기술이다 따라서 우주산업, 항공기 및 방위산업 분야에서는 신뢰성 기술을 활용하도록 사양서 등에 명시되어 있다고 한다. 신뢰성 기술에서는 기능 특성에 시간을 고려하여 기기가 기능을 제대로 발휘하여 사용되는 기간을 수명이라 하고 이 기간 중 발생하는 고장에 관심을 두고 있다. 즉, 고유기술과 관리기술을 활용하여 품질관리가 제품의 물리적 특성 변동을 최소화하고 품질특성치의 평균과 산포 수준을 제고시키는 것을 목표로 설정하고 있는 것에 비해 신뢰성 기술은 기능특성을 시간으로 삼아 수명기간 중에 발생하는 고장을 감소시키는데 중점을 두고 있다.

참고문헌 : 이레테크 "Minitab 신뢰성 분석", 서순근 지음