[신뢰성 공학] 고장률, 평균 고장 시간 , 평균 고장 간격이란?(Failure Rate, MTTF, MTBF, Bathtub Curve, Reliability Model, Reliability Index)

 

목차

• 신뢰성의 개념
• 신뢰성 지표 (Reliability Indices)
• 신뢰성 분석 소프트웨어 Reliasoft

 

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신뢰성의 개념

 

신뢰성은 어떤 제품이 특정 조건에서 일정 시간 동안 성공적으로 작동할 확률을 의미한다. 쉽게 말하면 신뢰성은 시간이 흐르면서도 품질이 유지되는 것을 뜻한다. 다시 말해 "시간에 따른 품질"이라고 할 수 있다. 제품은 단지 출하 당시의 품질뿐 아니라 일정 시간 이상 사용하면서도 요구되는 성능을 유지해야 하므로, 시간은 신뢰성 개념에서 핵심적인 요소다.

 

 

 

신뢰성 지표 (Reliability Indices)

1. 고장률 (Failure Rate, λ)
   고장률은 가장 기본적인 신뢰성 지표로, 제품이 시간당 얼마나 자주 고장 나는지를 나타낸다. 일반적으로 "시간당 고장 횟수"로 표현된다.
   예: 0.000334 고장/시간
2. 평균 고장 시간 (MTTF: Mean Time To Failure)
   수리 불가능한 제품에 적용되는 지표이다. 예를 들어, 전구처럼 고장 시 교체하는 제품은 수리가 불가능하므로 평균 고장 시간 개념이 사용된다.
   이는 제품이 평균적으로 얼마의 시간 동안 고장 없이 작동하는지를 보여준다.
3. 평균 고장 간격 (MTBF: Mean Time Between Failures)
   수리 가능한 제품에 사용된다. 예를 들어, 자동차나 전자기기처럼 고장 후 수리되어 다시 사용하는 제품에는 MTBF가 적합하다.
   고장과 고장 사이에 평균적으로 얼마나 작동했는지를 나타낸다.

MTTF와 MTBF는 수리 가능 여부만 다를 뿐 계산 방식과 개념은 동일하며, 이 둘의 역수는 고장률(λ)이다. 즉, λ = 1 / θ (여기서 θ는 MTTF 또는 MTBF를 의미함)

 

 

신뢰성 지표 계산 예제

 

예를 들어 20개의 제품을 각 1,000시간 동안 시험한 결과 6개의 제품이 고장났다고 가정하자. 고장 시점이 주어졌고 나머지 14개 제품은 고장 없이 테스트를 마쳤다면, 고장률은 다음과 같이 계산할 수 있다.

 

고장률(λ)은 총 고장 수를 전체 운전 시간으로 나누어 계산한다. 이때 전체 운전 시간은 고장난 제품들의 고장 시점의 합과 고장나지 않은 제품들이 테스트한 시간(14개 × 1,000시간)을 합산한 것이다. 결과적으로 λ는 약 0.000334 고장/시간이 된다.

 

 

이 값을 바탕으로 MTTF를 계산할 수도 있다. 전체 운전 시간을 고장 수로 나누면 평균 고장 시간인 약 2,996시간이 도출된다. 고객 요구가 1,000시간이라면 적합하나, 10,000시간이라면 부족하다는 결론이 나올 수 있다.

 

 

 

신뢰성 분석 소프트웨어 Reliasoft

 

Weibull++ 은 ReliaSoft에서 제공하는 업계 표준 신뢰성 분석 소프트웨어입니다. 이 툴은 수명 데이터 분석(Life Data Analysis)과 가속 수명 시험(Accelerated Life Testing)을 통합적으로 지원합니다. 다양한 고장 분포 모델(Weibull, 지수, 정규 등)을 적용하여 고장 시간 데이터를 분석할 수 있습니다. 제품의 신뢰도, 고장 확률, 평균 수명, 고장률 등을 정량적으로 예측할 수 있습니다.

 

신뢰성 성장 분석(RGA)을 통해 개발 단계나 운용 중인 시스템의 신뢰성 향상을 평가합니다. 또한 반복 고장 분석, 보증 데이터 분석, 열화 분석 등 실무에서 필요한 고급 기능도 제공합니다. 데이터 시각화, 보고서 자동 생성, 실시간 계산 도구(QCP)를 통해 분석 효율을 높입니다. 복잡한 시스템 테스트 설계와 신뢰성 시뮬레이션도 내장되어 있어 설계 검증에 강력합니다. 기업용 데이터베이스와 연동되어 팀 간 협업과 프로젝트 관리도 원활하게 지원합니다.

 

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팜테크