품질
가속수명시험
Accelerated Life Test
정의
온도·전압·습도·진동 등 스트레스를 사용 조건보다 높여 고장을 앞당겨 관찰하고, 가속모델로 정상 사용 조건의 수명을 환산하는 시험.
자세한 설명
신뢰성이 높은 제품은 정상 조건에서 고장까지 수년이 걸려 시험이 현실적으로 불가능하다. 가속수명시험은 고장 메커니즘을 바꾸지 않는 범위에서 스트레스를 높여 시험 시간을 단축하고, 스트레스-수명 관계식(가속모델)으로 정상 조건 수명을 추정한다. 온도 가속에는 아레니우스 모델, 온도사이클 피로에는 코핀-맨슨 모델, 온습도 복합에는 습도 모델(Peck), 전압에는 역거듭제곱 모델이 대표적으로 쓰인다.
설계의 핵심은 가속 스트레스 수준의 선정이다. 지나치게 높이면 정상 사용에서 나타나지 않는 새로운 고장 메커니즘(재료 변성·용융 등)이 유발되어 환산 자체가 무의미해지고, 낮으면 시험 기간이 길어진다. 통상 2~3개 스트레스 수준에서 시험해 가속모델의 모수를 추정하고 사용 조건으로 외삽하는 방식으로 진행한다.
공식
AF(가속계수) = 정상조건 수명 / 가속조건 수명
정상조건 수명 추정 = 가속시험에서 관측한 수명 × AF 실무 예시
전해커패시터를 사용 온도 45℃ 대신 105℃에서 시험해 2,000시간에서 고장을 관측했다. 아레니우스 모델로 산출한 가속계수 AF = 25를 적용하면 정상 조건 수명은 2,000 × 25 = 50,000시간(연속 가동 약 5.7년)으로 추정되어, 요구 수명 5년을 만족함을 시험 3개월 만에 입증했다.
실무 포인트
- 가속 조건에서도 고장 메커니즘이 동일해야 환산이 성립한다 — 고장품 분석으로 메커니즘 동일성을 확인한다.
- 스트레스 수준을 2~3단계로 나눠 시험해야 가속모델의 적합성을 검증할 수 있다 — 1개 수준 시험은 모델 가정을 통째로 믿는 것이다.
- 표본 수·시험 시간·관측중단 처리 방침을 시험 전에 확정한다 — 사후 보정은 불가능하다.
- 가속계수는 활성화에너지 등 모수 가정에 민감하다 — 문헌값을 인용할 때는 출처·근거를 문서화한다.