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화생방장비와 물자는 제품 생산 시점에서부터 사용 시점에 이르기까지 일정 환경 조건에서 저장된다. 이때 시간 경과에 따라 지속적인 노화가 진행되어 물성 및 성능 저하가 발생한다. 즉, 제품이 제조될 당시에는 규격을 만족하는 제품일지라도, 일정 기간이 지난 후에는 이화학적 물성이 저하되어 사용자의 요구를 충족하지 못할 수 있다. 특히, 치장물자는 특성상 일정 기간의 저장수명(shelf-life)을 요구하므로, 저장된 제품의 품질을 어떻게 보증할 것인지, 순환주기를 어떻게 설정할 것인지가 매우 중요하다. 이를 해결하기 위하여 국방기술품질원은 2006년부터 저장 화생방장비·물자 신뢰성평가(CSRP, Chemical Materiels Stockpile Reliability Program)를 수행하여, 평가 기간이 도래하는 시점에 시효 연장 여부를 결정하고 있다. 또한, 저장수명이 종료되는 연도부터 시작하는 기술시험 데이터도 축적하고 있다. 이번 글에서는 화생방장비와 물자의 저장수명을 예측하기 위한 가속 수명시험 절차를 소개하고, CSRP 데이터를 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

전순기 신뢰성 관리의 하나로 수명이 도래한 탄약의 신뢰성을 확인하는 저장탄약신뢰성평가(ASRP)를 수행하였고, 생산 15년차의 OO로켓탄 추진기관의 온도반복시험에서 균열이 발견되었다. 균열 원인분석 및 계속 사용 가능 여부 확인을 위해 현재 상태 확인시험, 국내외 OO로켓탄 비교분석시험, 절단시험 등을 추가 수행하였고, 특성요인도 분석을 통해 26가지 균열원인 가능 인자 중 5가지 주요 원인을 식별하였으며, 고장 메커니즘을 분석한 결과, 추진제와 응력완화 인서트의 이형성 미확보가 핵심 원인인 것으로 확인되었다. 이에 따른 후속 조치로 OO로켓탄과 유사한 구조로 설계된 □□로켓탄 제조공정의 적용 가능성과 체계 영향성 검토 후 이형제 도포 공정을 추가하였고 이에 따라 □□로켓탄 추진기관의 실제 수명이 기존대비 최소 11년 이상 연장될 것으로 기대된다.

기품원은 2006년도부터 저장수명이 도래하는 화생방장비와 물자의 시효연장을 판정하기 위하여 저장 화생방장비·물자 신뢰성평가(Chemical Materiel Stockpile Reliability Program, 이하 CSRP)를 수행하고 있다. CSRP의 신뢰성 평가를 위하여 저장수명이 종료되는 연도부터 신뢰성 시험을 시작하므로 시험결과를 데이터로 축적하고 있다. CSRP 시험결과는 화생방장비와 물자가 시간 경과에 따라 지속적인 노화가 진행되어 물성 및 성능 저하가 발현되는 자연노화를 분석할 수 있는 실제 자료이다. 가속수명시험은 사용조건보다 가혹한 일정 스트레스 조건에서의 시험데이터들을 분석하여 수명-스트레스 관계식을 추정하고, 이로부터 사용조건의 수명을 추정하기 위한 시험이다. 가속수명시험은 사용조건에서의 수명을 짧은 시간에 추정할 수 있는 장점이 있지만, 적절하지 않은 평가항목과 스트레스 수준 등을 적용하면 잘못된 결론을 초래할 수 있어 검증이 필요하다. 화생방장비와 물자에 많이 사용되는 부틸 고무에 대한 가속수명시험 결과를 자연 노화된 제품의 CSRP 데이터를 이용하여 분석한 결과를 사례로 소개한다.