고장의 개념

아이템이 작용하는 부하는 스트레스를 유발시키고, 이 스트레스는 다양한 고장메커니즘(failure mechanism)을 일으켜 부품의 고장을 발생시킨다.

JIS Z 8115는 고장메커니즘을 「물리적, 화학적, 기계적, 전기적, 인간적 원인 등으로 아이템이 고장을 일으키는 것」으로 정의하고 있으며, 즉 설계 및 제조공정에 기인한 대상아이템 내부의 소재요인이 외부에서 스트레스 및 사용환경조건의 변화에 따라 물리ㆍ화학적으로 변화해서 고장에 이르는 것을 고장메커니즘이라고 한다. ㆍ

 

고장 위치를 고장부위(failure site)라 한다. 결함(defects)은 고장부위와 관련 있지만 항상 그렇지는 않으며, 아이템에는 잠재 고장부위가 만이 있지만 지금까찌 규명된 고장 메커니즘의 목록은 유한하다. 하나의 부품에는 서로 다른 고장메커니즘이 작용하는 잠재 고장부위가 하나 혹은 그 이상 있을 수 있다. ㆍ

 

고장모드(failure mode)는 고장 메커니즘과 구별되어야 한다.

고장모드는 메커니즘을 나타내는 방법이며, 징후(symptom)이지 고장의 근본원인(root cause)은 아니다.

고장난 샘플에서 처음에 확인할 수 있는 것은 고장모드이고 고장메커니즘은 근본원인의 고장분석(failure analysis)을 통해서 규명될 수 있다. ㆍ

설계단계에서 제품에서 일어날 수 있는 고장 메커니즘을 체계적으로 규명함으로써 완벽한 제품을 설계할 수 있다. 즉, 잠재 고장메커니즘을 구체적으로 이해하고 있을 때 개발 및 설계단계에서의 고장을 예방할 수 있으며, 이를 통해 효과적으로 신뢰성 있는 제품을 만들 수 있다.

 

일반적으로 고장의 근본원인은 시스템 내의 부품에 작용하는 하나 혹은 그 이상의 고장메커니즘으로부터 추정할 수 있다.

따라서, 고장메커니즘은 시스템 부품이 고장나기까지 부품에 작용하는 물리적 과정으로서 정의할 수 있으며 단일 부품은 시스템에 인가된 부하로 인하여 하나 혹은 그 이상의 주요 고장메커니즘을 가진다. ㆍ

고장메커니즘은 고장이 발생하는 유형에 따라 우발고장(overstress failure)과 마모고장(wearout failure)으로 구분할 수 있고, 또한 고장 메커니즘을 유발시키거나 가속하는 부하의 성질에 따라 기계, 열, 전기 및 화학 등으로 분류할 수 있다.