무기체계 핵심부품·구성품 신뢰성시험 설계조건(신뢰수준) 적용기준에 대한 고찰

서론

최근 무기체계는 기능 통합 및 성능 고도화로 인하여 체계뿐만 아니라, 하위 부품 및 구성품 수준에서의 구조적 복잡성이 크게 증가하고 있다. 이로인해 하위 부품이나 구성품 수준에서의 신뢰성은 단순한 부품단위에서의 품질 문제가 아니라 체계 전체의 임무 수행능력과 직결되는 핵심 요소로 인식되고 있다. 이러한 배경에서 무기체계 개발 및 운용단계에서 수행되는 신뢰성시험은 설계 적합성 검증 및 신뢰성 확보를 위한 필수적인 수단으로 활용되고 있다. 신뢰성시험은 목적에 따라 신뢰도 결정시험과 신뢰도 검증시험으로 구분할 수 있으며, 각각 시험을 통해 신뢰도 수준을 추정하거나 요구 신뢰도를 만족하는지 통계적으로 입증하는 역할을 수행한다. 특히 시험 설계 단계에서는 목표 신뢰도, 신뢰수준, 시험시간 및 시료 수 등의 요소가 상호 연계되어 있으며, 특히 신뢰수준은 시험 결과의 신뢰성과 보수성을 결정짓는 핵심 설계 변수로 작용한다. 그러나 실제 무기체계 개발 시 신뢰성시험 설계에 적용되는 신뢰수준 및 설계 기준은 관련 규격 또는 기존 관행에 의존하여 설정되는 경우가 많으며, 적용 규격 간 목적과 전제조건의 차이에 대한 충분한 검토 없이 인용되는 사례도 존재한다. 특히 규격의 적용 범위 및 조건(수명분포, 고장 정의, 시험 중단 조건 등)에 대한 해석이 불명확한 상태에서 신뢰성시험 설계가 이루어질 경우, 시험 결과의 해석과 활용에 오류가 발생할 가능성이 높다. 본 기고에서는 무기체계 핵심부품·구성품 신뢰성 시험에 적용하고 있는 신뢰도 검증시험에 대한 개요와 설계방법을 정리하고, 일반적으로 인용되는 주요 규격과 적용 기준을 검토하였다. 이어 규격 인용 시 발생할 수 있는 적용 범위의 모호성을 분석하고, 이를 명확히 하기 위한 적용기준 설정 방안을 제시하였다. 또한, 민수산업과 국방분야 간 신뢰성시험 설계 접근 방식의 차이를 비교하고 분야별 차이점을 고려한 설계조건의 활용방안에 대하여 고찰하였다.

무기체계 핵심부품·구성품 신뢰성시험

무기체계 핵심부품·구성품

총수명주기관리업무훈령, 방위사업관리규정, 무기체계 RAM업무지침 등 관련규정에서 무기체계 체계개발 시, 핵심부품·구성품을 선정하고 할당된 목표값을 충족하는지 확인하도록 법제화 되어있다. 핵심부품·구성품은 명확하게 정의된 용어가 있는 것은 아니지만, 체계의 핵심적인 기능을 수행하고 성능이나 운용에 필수적인 품목으로 복잡성, 최신 기술의 적용, 잠재적 고장의 영향 또는 신뢰성 문제가 예상되는 등으로 관리가 요구되는 하드웨어, 소프트웨어, 인터페이스, 기타 부품·구성품 등의 품목[1] 또는 무기체계의 성능이나 운용, 인명보호 또는 인원의 안전을 위하여 필수적인 품목으로 군에서 판단하는 품목[2] 등으로 정의할 수 있다. 핵심부품·구성품 선정부터 신뢰성시험 수행까지의 일련의 과정들은 무기체계 체계개발 단계별로 각 단계들이 세분화 되어 있으며, 방위사업청 주관의 RAM 검토위원회를 통해 기술적 검토가 이루어지고 있다.

신뢰도 검증시험 개요

신뢰성시험은 크게 환경시험, 수명시험으로 구분할 수 있으며, 그 중 수명시험에 신뢰도 결정시험과 신뢰도 입증시험이 포함된다. 신뢰도 결정시험과 신뢰도 입증시험을 간략하게 설명하면 다음 표 1과 같다.

핵심부품·구성품 신뢰성시험은 할당된 신뢰도 목표값을 충족하는지 여부가 합격기준으로 규정에 명시되어 있으며, 이에 따라 일반적으로 신뢰도 검증시험으로 설계된다. 신뢰도 검증시험은 제품이 규정된 신뢰성 요구사항을 만족하는지 검증하기 위한 시험으로 주로 시제품 단계에서 설계, 검증하거나 양산 준비단계 또는 양산단계에서 제품의 신뢰성을 관리하기 위해 활용된다. 또한, 제품의 신뢰성 정보가 알려져있는 경우, 개발 기간을 단축하기 위해 제품 개발단계에서 적용될 수 있다. 신뢰성 입증시험을 설계하기 위해서는 수명분포와 가속계수에 대한 정보가 요구되는데, 이상적으로는 신뢰성 결정시험을 통해서 대상 제품에 대한 신뢰성 모델(수명분포, 가속계수 등)을 수립하고 이로부터 신뢰도 검증시험을 설계하는 것이 바람직하다.

신뢰도 검증시험 설계방법

신뢰도 검증시험은 제품의 목표 신뢰도를 사전에 설정한 신뢰수준 하에서 만족하는지 확인하기 위한 목적으로 설계된다. 주어진 시료에 대해서 일정한 시험조건과 시간 동안 시험을 수행하고, 합격기준을 통과하면 목표 신뢰도를 달성한 것을 확인하는 것이다. 본 기고에서는 허용고장개수가 0개인 무고장시험 기준으로 수명분포를 지수분포로 가정하였을 경우의 신뢰도 검증시험 설계에 대하여 기술하였다.

제품이 수명분포로 지수분포를 따른다고 가정할 때, 매개변수(, )는 =MTTF, =1/ 의 관계를 가진다. 지수분포의 신뢰도 함수는 로 표기할 수 있으며, 이 때 는 의 역수로 고장률이고, t는 시간이다. 시간 T₀에서 목표 신뢰도 R₀이 주어졌을 때 목표 고장률은 로 계산할 수 있으며, 신뢰수준 CL₀에서 고장률 가 ₀미만임을 입증하기 위해서, 요구되는 총 시험시간은 식 1과 같다[3].

식 1

여기서, 는 허용고장 수, MTTF는 평균고장시간, CL₀은 신뢰수준, 는 유의수준

상기 수식으로부터, 목표 시간 T₀에서 목표신뢰도 R₀을 신뢰수준 CL₀으로 입증하기 위해서 무고장(γ=0) 시험으로 시료 n₀개를 확보했다면, 시료당 시험시간 T₁는 다음 수식 2와 같이 나타난다.

식 2

신뢰도 검증시험 설계 원리 및 방법 고찰

신뢰성(Reliability)은 “제품 또는 시스템이 의도된 사용조건에서 목표 시간 동안 요구되는 기능을 수행할 수 있는 능력 또는 확률”로 정의된다. 이를 기반으로 신뢰도 검증시험을 설계할 때, 아래 표 2에 도시된 세 가지 요소를 명확히 정의해야 한다.

신뢰도 검증시험은 신뢰성의 정의와 주요 고려 요소에 따라서 설정된 목표 신뢰도 만족 여부를 확인하기 위해 통계적 가설 검정 방법을 활용하여 설계된다. 귀무가설(H₀)과 대립가설(H₁)을 설정하고, 시험의 결과에 따라 신뢰수준 하에서 귀무가설을 채택하거나 기각하게 된다. 이 때, 가설설정은 다음과 같이 설정할 수 있으며, 목표 신뢰도를 초과하면 합격하도록 설계한다.

⦁ 귀무가설(H₀) : 제품의 신뢰도가 목표 신뢰도 R보다 작거나 같다.

⦁ 대립가설(H₁) : 제품의 신뢰도가 목표 신뢰도 R보다 크다.

신뢰도 검증시험에서의 신뢰도 및 신뢰수준은 망대특성을 가진 지표이다. 따라서 시간과 비용의 제약조건과 시험의 엄격성(높은 신뢰도와 신뢰수준) 확보가 균형을 달성하도록 신뢰도 검증시험을 설계하여야 한다. 이를 위해서 다양한 방법들이 채택되는데 그 중 한가지가 사용조건을 강화하여 신뢰도 달성기준을 보수적으로 설정하는 것이다. 실제 운용환경보다 더 가혹한 조건을 사용조건으로 설정하여 명목 신뢰수준을 낮춰도 실제 운용환경에서의 신뢰수준은 높게 유지할 수 있도록 신뢰성 시험을 설계하는 것이다. 다만, 이 방법을 적용하기 위해서는 실제 운용환경의 “사용조건”을 정확하게 파악하고, 신뢰성 시험에서 강화된 사용조건과 완화된 신뢰수준의 효과에 대한 검토가 면밀하게 선행되어야 한다. 이러한 방법을 널리 채택하는 대표적인 분야는 자동차 산업이다. 국방분야와 유사하게 개발 과정에서 다수의 부품을 매우 높은 수준의 신뢰도와 신뢰수준으로 입증해야하기 때문이다. 이를 위해 자동차 업계는 가속시험과 사용조건 강화를 활용하여 시험시간을 단축하고 샘플 수량을 줄이는 노력을 지속적으로 기울이고 있다. 신뢰성 목표를 설정할 때 평균적인 사용환경 대신 가혹한 사용조건(제품을 극한환경에서 사용하는 고객의 조건)을 기준으로 사용조건을 상향하여 설정한다.

그림 1에 나타난 미국 자동차 산업분야의 사례에서는 신뢰성 검증 목표를 10년 150,000 마일로 설정하며, 이때의 사용 환경조건은 상위 5 % 고객의 가혹한 조건으로 정의하였다. 이러한 방법에서는 명목 신뢰수준을 50 % 수준으로 까지 낮추더라도, 실제 운용환경에서는 높은 수준의 실질적인 신뢰성을 확보할 수 있다. 이를 통해 시험에 필요한 시간과 시료수를 줄이면서도 제품의 실질적인 신뢰성을 높은 수준으로 유지할 수 있다. 단, 이 방법을 적용함에 있어서 상기 서두에 설명한 것처럼 사용조건과 신뢰수준 간의 정량적 관계에 대한 이론적 연구는 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 이에 각 기업들은 장기간에 걸쳐 축적된 데이터와 경험을 바탕으로 신뢰도 검증시험 설계기준을 수립하여 운영하고 있다. 이러한 배경속에 데이터와 경험이 부족한 상태에서는 단순히 외부 규격이나 시험기준을 차용하거나 사용조건 강화를 통한 리스크 경감 대책 없이 신뢰수준만을 완화하여 신뢰성시험을 설계하는 것은 큰 오류를 초래할 수 있다. 따라서 신뢰성시험 설계 시 사용조건 강화와 신뢰수준 조정을 체계적으로 고려한 접근이 필요하다.

신뢰도 검증시험 설계 시 규격 인용

일반적으로 신뢰성시험 규격에서는 규격의 산출근거와 과정이 제시되지 않은 경우가 많다. 낮은 신뢰수준 채택을 기준으로 한 시료수량과 시험시간에 대한 결과만 제시하고, 이에 대한 구체적인 설명이나 사용조건 강화와 같은 리스크 증가에 대한 보완대책의 설명이 미흡하여 실무활용 과정에서 혼선이 발생하는 경우가 빈번하다. 신뢰도 검증 시험의 기본 목표는 요구 목표값을 충족하는 것을 입증하는 것이므로, 설계된 시험 계획이 목표 신뢰도를 입증할 수 있음을 공학적, 논리적으로 제시할 수 있어야 한다. 무기체계 체계개발 시 주로 인용되는 규격에서 기술하고 있는 적용대상과 범위를 분석하고 핵심부품·구성품 신뢰성시험 시 적용기준을 검토하였다. 주로 인용되는 규격과 적용대상 및 범위는 다음 표 3에 나타내었다.

표 3에 제시된 규격을 신뢰성시험 설계에 인용 시, 해당 규격의 적용범위와 기준을 충분히 파악하지 않고 인용하는 것은 신뢰성시험 본래의 목적을 저해할 수 있다. 이는 신뢰수준 설정 시 MIL-STD-690D 규격을 인용하는 경우를 예시로 들 수 있다. 상기 표 3에 설명한 것처럼 MIL-STD-690D는 연속 대량 생산 중인 전자부품(소자) 단위에 고장률 등급이 유지되고 있는지 검증하기 위한 샘플링 절차를 제공하는 규격이다. 샘플링 절차로 로트단위의 생산 및 낮은 고장률로 연속 또는 대량 생산되는 부품 단위 양산품을 대상으로 고장률 검증을 위한 방법을 제시하며, 생산 프로세스의 관리에 목적이 있는 규격이다. 신뢰수준 60 %, 90 % 각각의 단일 샘플링 계획을 제공하고 있는데, 해당 신뢰수준을 그대로 신뢰도 검증시험에 인용하면서 검증력을 보장하지 못할 수 있는 위험성이 발생한다. 먼저, 핵심부품·구성품은 일반적으로 하위 부품단위보다는 조립체, 어셈블리 단위로 선정되는 경우가 대부분이기 때문에 전자부품 단위에 적용되는 해당 규격을 적용하는데 큰 괴리감이 있다. 또한, 규격에서는 신뢰수준 60%를 채택하는 경우, MTBF 하한 신뢰구간 설정을 통해 수명 기준에 미달하는 경우에도 통과 가능성이 40%라는 소비자 위험을 수용하도록 구성되어 있으며, DoD(미 국방부) 규격에 명시된 통제 조건 하에 정량적 검증을 요구한다. 따라서 개발단계 신뢰도 검증에 MIL-STD-690D 신뢰수준을 인용할 경우, 시험 설계가 실제 운용환경에서 목표한 신뢰도를 만족할 수 있을지 충분한 검토가 선행되어야 한다.

신뢰도 검증시험 설계 시 규격 인용에 대한 고찰

신뢰성시험 설계 시, 민간 및 군사 관련 규격들은 시험설계와 적용방법등의 내용으로 보다 정교한 신뢰성 시험설계의 참고자료로 사용될 수 있다. 다만 규격에서 제시하는 조건들을 시험 목적을 고려하지 않고 그대로 인용하거나 타당성의 근거로 사용하는 것은 부적절하다. 각 규격은 신뢰성시험에 필요한 기준을 다양한 선택지를 통해 제시하고 있으며, 이는 시험 설계자가 제품 특성, 운영 환경, 비용 등 다양한 요인을 고려하여 적합한 신뢰성 설계를 수행할 수 있도록 돕기 위함이다. 따라서, 신뢰성시험 설계 시, 각 규격에서 제시된 지침을 참고하되, 규격의 값을 그대로 사용하지 않고 개별 시험 목적에 맞게 합리적인 과정을 통해서 설정된 기준을 적용해야 한다. 즉, 시험 대상이 지닌 고유한 요구사항 및 환경을 기반으로 합리적이고 공학적인 근거를 바탕으로 시험 조건을 설정하는 것이 선행되고, 시험설계의 타당성과 적절성을 보장하기 위해 과학적이고 논리적인 근거를 명확히 제시하는 것이 필요하다.

국방분야와 민수분야에서의 신뢰성시험 비교

신뢰성시험 설계는 적용 대상 체계의 운용 목적, 비용 및 일정 등 다양한 요소를 종합적으로 고려하여 수립된다. 산업 분야에 따라 그 접근 방식과 설계기준에 차이가 존재한다. 최근에는 무기체계가 고도화됨에 따라 민수분야에서 활용되는 신뢰성시험 설계기준을 적용하려는 시도가 증가하고 있다. 그러나 두 산업분야 간 요구조건과 설계 방식의 차이를 충분히 고려하지 않고 기준을 단순 차용하는 경우는 시험 결과의 신뢰성에 큰 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 국방분야에 민수분야의 신뢰성시험 설계 기준을 적용하기 위해서는, 양 산업 간 신뢰성시험 설계 접근방식의 차이를 명확히 이해하고 적용 가능 범위와 한계를 체계적으로 검토하여야 한다. 본 절에서는 이러한 관점에서 민수분야와 국방분야의 신뢰성시험 설계를 비교하고, 타 산업계 기준 적용 시 고려해야 할 한계점과 합리적 적용방안에 대해 기술하였다. 민수분야의 신뢰성시험 설계는 대표적 제조산업분야인 자동차산업과 철도산업 분야를 비교하였다.

민수분야의 신뢰성시험 현황 ① 자동차산업 분야

자동차산업 분야의 차량개발 프로세스와 신뢰성 확인 및 검증 단계는 그림 2, 3과 같이 나타난다. 자동차산업은 다양한 운용환경 조건에서 장기간 동안 높은 신뢰성을 달성하여야 한다. 특히 글로벌 제조업체의 경우, 매년 수백만 대 이상의 차량을 판매하기 때문에 장기적 신뢰성 확보가 기업 경쟁력과 생존에 필수적이다. 따라서 부품 단위부터 구성품 및 완성차량에 이르기까지 폭넓은 환경 및 신뢰성시험을 실시한다. 차량개발 프로세스에서의 신뢰성 활동은 기획단계에서 신뢰성 목표를 설정하고 개념 및 상세설계를 거쳐 부품 및 시제 차량을 대상으로 시험평가를 통한 신뢰성 확인 및 검증을 수행한다. 차량개발 프로세스 신뢰성 활동의 특징은 차량의 운용 프로파일을 분석하여 상위 수준의 사용조건을 신뢰성시험을 위한 사용조건으로 설정한다는 것이다. 상위 5 % 수준의 높은 가혹도를 사용조건으로 설정함으로써, 사용조건을 토대로 높은 신뢰도를 적용하는 경우엔 낮은 신뢰수준을, 낮은 신뢰도를 적용하는 경우엔 높은 신뢰수준을 설정한다. 종합하면 요구된 목표 신뢰도 충족 여부를 입증하는 것을 최우선 조건으로 고려하며, 현실적 제약을 감안하여 신뢰도와 신뢰수준을 절충하되, 시험시간과 비용의 부족을 이유로 신뢰수준을 낮춰 신뢰성 시험의 기본 목표를 희생하지 않는다는 것이다.

민수분야의 신뢰성시험 현황 ② 철도산업 분야

철도산업 분야의 신뢰성은 탑승객, 국민의 안전과 직결된 공공의 문제이므로 장기간 안정적이고 안전한 운행을 보장하기 위해 다양한 환경조건에서의 높은 신뢰성을 확보해야 한다. 철도 시스템은 주로 장시간 연속 운행되며, 극한 기후와 같은 다양한 운용환경에 직접적으로 노출된다. 따라서 운행 중 발생할 수 있는 고장 요소를 최소화하기 위해 철도 운영사와 제작사는 차량 및 하위 시스템의 설계 단계부터 다양한 신뢰성 시험을 수행하며, 부품 단위부터 시스템 전체까지 폭넓은 유지보수 계획을 수립하고 관리한다. 철도차량의 개발 프로세스에서의 신뢰성 활동은 다음 그림 4에 나타나있다.

철도 개발 프로세스에서 신뢰성 확인 및 검증은 그림 5와 같은 활동으로 구성된다.

철도산업 분야의 신뢰성 확인 및 검증은 전체 수명주기에 걸쳐 지속적으로 수행되며, 운영 승인 여부를 결정하는 중요한 신뢰성 검증 절차는 제작 및 설치 단계에서 수행된다. 이 과정에서 차량-시스템-부품 계층에 따라 정의된 신뢰성 요구사항과 이를 실현하기 위한 검증 계획을 수립하는데, 운영사는 전체 시스템 수준의 신뢰성 목표를 설정하고, 제작사는 이를 하위 시스템 및 부품 수준으로 신뢰도를 할당하여 신뢰성 요구사항을 정의한다. 철도산업 분야의 신뢰성 확인 및 검증에서의 특이사항은 부품 및 시스템과 차량 단위의 검증시점, 방법, 조직이 구분되어 있다는 점이다. 부품 및 시스템은 제작사 주관으로 현차시험 전까지 신뢰성 검증을 완료하고, 차량은 운영사와 제작사의 협력 하에 현차시험을 통해 검증된다. 이 때, 차량 레벨에서의 시스템 통합 이슈, 실제 운행 조건에서의 신뢰성 등을 검증한다.

타 산업계 설계기준 적용 한계점 및 무기체계 적용방안

앞서 기술한 내용과 같이 다양한 산업분야에서는 각 분야별 특성에 적절한 신뢰성 프로세스를 수립하고, 신뢰성 시험을 수행하고 있다. 무기체계　신뢰성 향상을 위해 타 산업계의 신뢰성 업무 프로세스 및 신뢰성 시험 기준 등을 인용할 수 있지만, 이는 무기체계의 특성을 명확히 파악하는 것이 선행되어야 한다. 타 산업계의 설계기준을 무기체계에 적용하는 것에 대한 한계점은 크게 3가지로 분류된다. 먼저 운용 환경차이에 따른 한계점이다. 이는 단지 무기체계에만 적용되는 것은 아니지만, 그 차이는 무기체계와 일반 민수업체와의 차이점이 더욱 도드라진다. 무기체계는 작전수행을 위해 극지방 및 사막 등 극한환경에서도 운용되며 전투환경에서 발생하는 강한 충격, 폭발진동, 전자기 간섭 등 극한의 스트레스 수준이 고려된다. 또한, 무기체계는 대기상태에서 필요시에만 운용되지만 민수품은 지속적이거나 주기적 사용을 전제로 한다. 두 번째 한계점은 수명주기와 유지보수의 특성 차이이다. 신뢰도 및 신뢰수준 설정 시 민수품은 신뢰성과 필드발생 품질비용을 중점적으로 고려하지만 무기체계는 신뢰성, 가용도, 정비도, 비용을 종합적으로 고려하는 RAM-C 관점에서 고려한다. 또한, 무기체계는 20년 이상의 장기운용이 일반적이기 때문에 장기간 누적된 스트레스로부터 민수품에서는 고려하지 않는 고장 메커니즘 유발이 가능하다. 특히 민수분야의 제품은 기술발전에 따라 주기적으로 교체가 이루어지기 때문에 민수분야 수명예측 모델을 무기체계에 적용 시 주의하여야 한다. 마지막으로는 생산방식과 공급망 생태계의 차이가 있다. 민수분야의 경우 대량생산 체계로부터 규모의 경제를 달성해 시험비용의 절감이 가능하다. 또한 넓은 공급망 생태계로 부품과 소재의 안정적 공급이 가능하여 신뢰성 시험에 필요한 시료확보 등이 유리하다. 하지만 무기체계의 경우 주문개발 방식으로 생산 수량이 제한적이며 공급망 생태계가 상대적으로 좁아 특수 구조, 부품 소재 등을 사용하는 경우가 많다. 때문에 신뢰성 시험에 대한 부담이 민수분야에 비해 비교적 크다. 이러한 한계점들이 존재하고 있음에도, 고도화된 무기체계의 신뢰성을 확보하고 신뢰성 시험 설계의 효율성을 높이기 위해서는 민수분야의 신뢰성 시험 설계 기준 인용 및 활용이 필요하다.

적용 방안의 첫 번째는 신뢰성 시험의 적용가능 영역을 식별하고 우선순위를 검토하는 것이다. 민수분야의 신뢰성 시험 중 기본적인 환경시험 및 가속수명시험의 원리 및 방법론은 무기체계에도 적용이 가능하다. 물론 무기체계의 핵심적인 부품이나 시스템에 대해서는 해당 무기체계의 특성에 맞게 수정하여 사용하여야 하지만, 중요도가 낮은 부품에 대해서는 표준화된 방법을 적용함으로써 자원을 효율적으로 활용할 수 있다. 두 번째는 무기체계 특성을 반영하여 적합한 시험기준을 적용하는 것이다. 일반적인 시험기준을 기반으로 하되, 무기체계의 운용환경을 반영하여 시험조건을 테일러링하는 방법이다. 극한 상황에서 운용되는 무기체계의 특성을 반영하여 극한 온도 조건을 적용한다던가, 장기보관에 따른 영향 및 간헐적 사용에 따른 고장모드를 반영하기 위해 사이클 시험등을 수행한다면 앞서 기술한 기술적인 방법론을 적용하면서도 무기체계 특성을 반영한 신뢰성 시험의 설계가 가능하다. 마지막으로는 신뢰성 시험의 방법 및 절차의 개선이 필요하다. 무기체계는 대규모 양산이 불가능하고, 상대적으로 시료 확보가 제한되기 때문에 통계적으로 신뢰성을 확보하기 어려움이 있다. 신뢰성 시험 결과에 대한 통계적 타당성을 확보하기 위해 최소한의 샘플 수량으로 시험을 수행할 수 있는 방안에 대한 검토가 필요하다. 또한, 운용환경, 스트레스 수준, 수명주기의 차이에서 기인한 무기체계의 특성을 반영하여 가속모델을 개선, 보완이 필요할 것이다. 이러한 방안들은 지속적으로 제기되어온 의견들이지만, 시료확보 및 비용의 문제 등으로 인해 구체적인 연구 또한 어려움을 가지고 있는 실정이다. 고도화된 무기체계의 신뢰성 향상을 위해 해당 분야에서의 구체적이고 지속적인 연구가 필요하다.

결론

본 기고에서는 기술의 발전으로 인하여 인공지능화, 고도화되고 있는 무기체계 신뢰성 발전 방안을 위한 일환으로 핵심부품·구성품 신뢰성 시험 설계조건에 대해 고찰하였다. 무기체계 핵심부품·구성품의 신뢰도 검증시험에 대한 개요를 간단하게 설명하였고, 허용고장개수가 0개인 무고장시험 기준으로 수명분포를 지수분포로 가정하였을 경우의 신뢰도 검증시험 설계방법에 대하여 기술하였다. 통계적 가설검정을 활용하여 신뢰도 검증시험을 설계하는 원리에 대하여 설명하고, 주로 인용하고 있는 규격들에 대한 적용 범위와 적용 대상등을 검토하였다. 이후 국방분야와 민수분야의 신뢰성 프로세스 및 신뢰성 시험을 비교하여 무기체계 신뢰성의 발전 방안을 재고하였다. 제조업의 대표산업분야인 자동차 산업과 철도 산업의 신뢰성 프로세스 및 시험 현황을 분석하였고, 민수분야 신뢰성 시험 기준 및 방안의 국방분야로의 적용 방안에 대해 고찰하였다.

최근 무기체계는 다양한 요구기능을 충족하기 위해 전자화되고 있으며, 이로 내부 구성품들이 매우 복잡해지고 있다. 또한, AI, 인공지능화로 인해 임무수행 환경이 사람이 직접 수행할 수 없는 범위까지 확장되고 있으며 무인화를 필두로 운용시간 또한 증가하고 있다. 세계 각국 간 이러한 트렌드의 무기체계 기술개발 경쟁이 가속화되고 있으며, 방산분야 수출품의 경쟁력 확보를 위해서는 무기체계의 고도화된 신뢰성 확보가 필수적이다. 세계 방산시장의 주목을 이끄는 현재에 만족하지 않고, 심도 깊은 국방분야 만의 차별화된 신뢰성 발전 방안 연구를 지속한다면 K-방산이 미래 국방분야의 트렌드를 이끄는 기준점이 될 수 있을 것이다.