가속 수명 시험을 이용한 자동차 마그네틱 인코더의 신뢰성 예측에 관한 연구

Abstract

국내 마그네틱 인코더 제조업체는 해외 업체보다 저렴한 가격으로 공급할 수 있으나, 제품의 신뢰성에 대한 database가 없어서 대응에 한계를 겪고 있다. 이에 차량환경에서의 마그네틱 인코더의 고장 모드를 파악하고 목표수명을 단기간에 보증하기 위한 방법으로 가속 수명 시험을 진행하였다. 최근 우리나라 자동차/자동차 부품 산업이 발달하는 상황에서 마그네틱 인코더에 대한 수요도 늘어나고 있다. 자동차 바퀴 구동부의 허브 베어링에 장착되는 마그네틱 인코더는 각 바퀴의 회전 및 정지 여부 신호를 휠 스피드 센서에 전달하여 바퀴 회전 속도를 검출하고, 이 결과는 ABS (Anti-lock Braking System), TPMS (Tire Pressure Monitoring System)의 작동에 중요하게 사용된다. 마그네틱 인코더의 실차 조건에서 고장모드는 시동 on/off시 발생하는 급속한 열피로 환경에서 발생하는 마그네틱 고무와 금속 간의 박리현상이다. 고장이 발생한 마그네틱 인코더는 초음파 현미경을 통해 박리 현상을 관찰할 수 있었다. 가속 수명 시험으로는 두가지 수준의 열충격 시험을 진행하였고, 가속 수명 시험 모델로 열피로 스트레스 환경에서 적용할 수 있는 Coffin-Manson 모델을 적용하여 수명보증시험 시간을 단축시켰다. 실차 환경에서의 마그네틱 인코더 수명을 예측하기 위해 수명 분석 software인 Minitab을 사용하였고, 두가지 수준의 열충격 시험 결과를 Weibull 분포를 통해 실차 환경에서의 수명을 예측하였다. 본 연구를 통해 실차 환경에서의 마그네틱 인코더의 고장 메커니즘을 확인하여 수명 보증식을 수립하고 시험시간을 단축시킬 수 있는 가속 시험법을 이용하여 수명 예측 방법을 제시하였다.