가속수명시험 정의 신뢰성시험

가속수명시험 정의

 

A. 가속수명시험의 종류

가속수명 시험은 사용조건 보다 가혹한 스트레스(온도, 습도, 전압 등) 수준에서 시험하여 아이템의 고장을 가속시키고, 가속 조건에서 관측된 고장 데이터를 분석하여 수명-스트레스 관계식을 사용 조건으로 외삽하여 사용 조건에서의 수명을 정확하게 추정하기 위한 시험이다. 이러한 가속시험은 제품개발 기간의 단축과 비용 절감을 위해서 수많은 기업에서 채용하고 있으며 다양한 연구 활동이 진행되고 있다.
가속 방법으로는 사용률 가속, 스트레스 가속, 열화 특성을 이용한 가속 등이 있다. 사용률 가속은 사용 조건에서 연속적으로 사용하지 않는 아이템을 연속적으로 가동하거나 사용조건에서 보다 동작 빈도를 높여서 시험 시간을 단축시키는 방법으로 아이템의 고장에 영향을 미치지 않는 불필요한 기간을 축소 또는 제거하는 방법이다. 예들 들어 자동차 문 걸쇠의 경우 1일에 20회 작동시킨다고 가정하면 10년 72,000회가 되지만, 이것을 1일에 17,280회 실시하여 단 4일 만에 72,000회의 수 명시험을 실시하는 방법이다.
스트레스 가속은 아이템의 고장 메커니즘에 영향을 미치는 온도, 습도, 진동, AC/DC 전압, 주파수 등의 스트레스를 사용 조건보다 가혹하게 설정하여 시험시간 을 단축시키는 방법이다. 비가동 시간없이 연속 사용되는 제품은 사용률 가속에 의해 시험기간의 단축이 불가능한데 스트레스 가속을 적용할 수 있다. 스트레스 가속의 예로는 금속의 부식이나 반도체 물질의 확산 등에 적용할 수 있으며, 여러 종류의 화학 반응률은 아레니우스 등식을 적용할 수 있다.
열화 특성을 이용한 가속은 커패시터의 정전용량 저하, 브레이크 라이닝 마모와 같이 사용기간에 비례하여 성능이 열화되는 제품의 시간에 따른 열화량의 예측이 가능하다면 고장 때까지 시험하지 않고 시험 종료 시점의 열화량으로부터 고장시간을 추정할 수 있다.

B. 스트레스 인가 범위

스트레스의 범위는 규격 한계, 동작 한계, 파괴 한계로 구분된다. 규격 한계는 실사용 조건에서 의도한 제품의 기능을 수행하기 위해 설정된 스트레스의 범위이다. 동작 한계는 특정 스트레스(온도, 진동) 수준에서 아이템이 기능을 수행하지 못하거나 성능이 규격을 벗어나지만, 스트레스가 줄어들거나 없어지면 다시 정상으로 회복되는 스트레스 수준이다. 파괴 한계는 특정 스트레스(온도, 진동) 수준에서 아이템이 기능을 수행하지 못하거나 성능이 규격을 벗어나지만, 스트레스가 줄어들거나 제거되더라도 정상적으로 회복되지 않는 스트레스 수준이다. 일반적으로 규격한계는 초과하되 동작한계를 초과하지 않아야 한다.

 

C. 스트레스 인가 방법

일정 스트레스, 계단형 스트레스, 점진적 스트레스, 주기적 스트레스, 임의 스트레스가 있다. 이중에서 일정 스트레스 방법이 시험조건과 사용조건의 유사성, 시험 수행 및 관리의 용이함, 가속 수명시험 모형의 연구 및 검정, 데이터 분석을 위한 소프트웨어 가용 여부로 인하여 가장 널리 사용한다.