심해저 시험집광기의 주행 신뢰성 최적설계를 위한 중도절단 해류속도자료의 분포추정

Abstract

신뢰성해석은 제품의 제작단계에서 발생되는 공차 및 환경변수들의 불확실성에 대한 분포특성을 정량적으로 평가하여 성능의 신뢰도를 예측하는 방법이다. 신뢰성해석의 신뢰도를 제한조건으로 정식화하여 최적설계를 수행하는 신뢰성기반 최적설계기법은 변수들의 통계적 정보를 고려하여 설계자가 원하는 시스템의 신뢰도를 만족하는 최적설계안을 도출할 수 있다. 신뢰성해석 기법에는 변수들의 통계적 특성을 연속적인 분포를 갖는 특정한 확률 분포함수로 가정하여 시스템의 신뢰도를 추정하는 방식과 변수들에 대하여 한정적인 이산정보로부터 분포를 가장 잘 따르는 통계적 특성을 추정하는 신뢰성해석 방법이 있다. 이산정보를 이용한 신뢰성해석에서 해당 이산정보가 측정한계를 넘게 되어 실제의 측정값을 알지 못하는 중도절단자료가 포함된 경우 최우량추정을 중도절단자료의 고려 없이 분포를 추정하면 신뢰도 예측에 오차가 발생할 수 있다. 중도절단자료는 시간과 비용의 한계 및 관측범위의 한계로 인해 발생되는 데이터이며 수명 측정 및 심해저 해류속도에서 중도절단자료가 발견된 사례가 있다. 심해저 환경에서 측정된 해류속도 데이터는 분포 형태가 다중모드이며 관측장비의 측정 한계로 인해 특정 구간에서 관측되지 않은 중도절단자료가 포함되어 있다. 해류속도를 고려한 심해저 시험집광기의 신뢰성기반 최적설계의 정확성을 확보하기 위해서는 해류속도의 측정 데이터가 다중모드이며 중도절단자료가 포함된 특성을 고려한 분포추정을 통해 정확한 통계적 정보를 획득하여야 한다. 본 연구에서는 중도절단된 이산정보에 대해 신뢰성해석을 위한 통계적 정보를 예측하기 위해 중도절단자료의 최우량추정을 아카이케 정보척도에 적용하여 분포를 추정하는 중도절단 아카이케 정보척도 기법을 제안한다. 수학예제를 통해 다양한 형태의 중도절단자료의 분포를 추정하여 제안한 기법의 정확성을 검증하고 중도절단된 환경변수가 포함된 신뢰성기반 최적설계의 수학 예제를 통해 중도절단자료의 고려 여부에 따른 결과의 차이를 비교한다. 또한 해류속도를 고려한 심해저 시험집광기의 신뢰성기반 최적설계를 수행하기 위해 다중모드이며 중도절단자료가 포함된 해류속도를 중도절단 아카이케 정보척도 기법으로 분포를 추정하여 통계적 정보를 획득하고, 추정된 해류속도의 분포를 환경변수로 고려한 신뢰성기반 최적설계를 수행하여 해류속도의 고려여부에 따른 결과의 유용성을 확인한다.