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군수품의 신뢰성 확보는 작전 수행의 성공 여부를 결정짓는 핵심 요소이다. 특히, 수리부속품의 열화 및 마모는 전체 시스템의 성능 저하와 직결되며, 예기치 않은 고장은 임무 수행에 큰 영향을 미칠 수 있다. 이를 예방하기 위해 다양한 신뢰성 평가 방법이 적용되고 있지만, 장기간의 실사용 시험은 현실적으로 불가능하다. 이를 극복하기 위해 가속열화시험은 제한된 시간과 자원 내에 군수품의 열화 특성을 분석하고, 신뢰성을 평가하는 중요한 방법으로 활용되고 있다. 본 기고문에서는 가속열화시험의 개념을 정리하고, 최신 기술 동향 및 군수품 수리부속품의 신뢰성 확보에 적용 가능한 전략을 제시한다. 이를 통해 군수품의 효과적인 높은 신뢰성 확보를 위한 실질적인 방안을 모색하고자 한다.

탄약 추진제는 총・포탄을 목적지까지 비행할 수 있도록 추진력을 제공하는 역할을 하며, 장비의 사용 시까지 장기간 저장되는 특성이 있다. 추진제의 주원료인 NC(Nitrocellulose), NG(Nitroglycerine, NGu(Nitroguanidine) 등은 질산염(NO3-) 화합물로서 제조 후 온도, 습도 등과 같은 환경요인에 의해 자연분해 된다. 특히, 보관 시 높은 온도나 산성 조건이 되면, 산화질소 가스가 발생하고 자연분해가 가속되어 발화의 원인이 될 수 있다. 따라서, 추진제의 분해 반응속도를 늦추기 위하여 안정제를 소량 추가하고 있다. 탄약 추진제의 신뢰성 평가는 저장 기간에 따른 추진제의 자연분해로 감소 되는 안정제 함량을 분석하여 결정하는 것이 가장 상용화된 방법이며, 선진국에서는 안정제 감량, 열 발생, 산화질소 발생 및 무게 감량 등의 다양한 방법으로 분석하고 있다. 따라서, 다양한 안정제 함량 시험규격들을 조사하여 평가 요소별로 구분하여 4개의 카테고리로 분류하였다. 추가로, 추진제의 저장수명 예측에 사용되는 시간에 따른 안정제 함량 감소를 추정하기 위한 수명예측 모델을 소개하고자 한다.

기품원은 2006년도부터 저장수명이 도래하는 화생방장비와 물자의 시효연장을 판정하기 위하여 저장 화생방장비·물자 신뢰성평가(Chemical Materiel Stockpile Reliability Program, 이하 CSRP)를 수행하고 있다. CSRP의 신뢰성 평가를 위하여 저장수명이 종료되는 연도부터 신뢰성 시험을 시작하므로 시험결과를 데이터로 축적하고 있다. CSRP 시험결과는 화생방장비와 물자가 시간 경과에 따라 지속적인 노화가 진행되어 물성 및 성능 저하가 발현되는 자연노화를 분석할 수 있는 실제 자료이다. 가속수명시험은 사용조건보다 가혹한 일정 스트레스 조건에서의 시험데이터들을 분석하여 수명-스트레스 관계식을 추정하고, 이로부터 사용조건의 수명을 추정하기 위한 시험이다. 가속수명시험은 사용조건에서의 수명을 짧은 시간에 추정할 수 있는 장점이 있지만, 적절하지 않은 평가항목과 스트레스 수준 등을 적용하면 잘못된 결론을 초래할 수 있어 검증이 필요하다. 화생방장비와 물자에 많이 사용되는 부틸 고무에 대한 가속수명시험 결과를 자연 노화된 제품의 CSRP 데이터를 이용하여 분석한 결과를 사례로 소개한다.