직렬·병렬 설비 신뢰도

개념 정의

직렬·병렬 설비 신뢰도는 두 설비의 연결 방식에 따라 정전 특성을 구하는 방법이다.

설비 하나가 고장나면 전체가 멈추는지, 다른 설비가 대신하는지를 먼저 본다.

멈추면 직렬, 대신하면 병렬이다.

직렬과 병렬의 구조

직렬 연결은 설비 중 하나라도 고장나면 전체 기능이 정지하는 구조다.

병렬 연결은 구성 설비가 모두 고장나야 전체가 정지하는 구조다.

이중 회로처럼 한쪽이 나머지를 대신하는 구성이 병렬이다.

두 연결의 계산식은 서로 반대 구조를 가진다.

직렬 설비 계산

직렬 설비의 사고 발생률은 개별 발생률을 더해 구한다.

평균정전시간은 각 발생률을 가중치로 한 가중 평균이다.

발생률이 합산되므로 설비 수가 늘수록 신뢰도는 낮아진다.

직렬과 병렬 계산 예제

설비 1은 0.02건/년, 4시간이고 설비 2는 0.03건/년, 6시간이다.

직렬 합성 발생률은 0.05건/년이고, 평균정전시간은 가중 평균으로 5.2시간이다.

병렬 합성 발생률은 두 설비가 동시에 고장나는 경우로 계산해 0.006건/년이다.

병렬 평균정전시간은 S1·S2/(S1+S2)로 구해 2.4시간이 된다.

병렬 설비 계산

병렬 설비는 한쪽이 살아 있으면 공급이 유지되어 동시 고장 때만 정전된다.

평균정전시간은 S1·S2/(S1+S2)로 구하는 근사식이다.

S1이 4시간, S2가 6시간이면 SP는 2.4시간이 된다.

직렬과 병렬 비교

직렬은 발생률이 누적되어 신뢰도가 떨어지고, 병렬은 신뢰도를 높인다.

두 방식을 나누는 기준은 한 설비가 고장났을 때 전체가 정전되는지 여부다.

계산에는 두 설비의 고장이 서로 독립이라는 가정을 반드시 명시한다.

직접 풀어 보자.

정리

직렬은 하나라도 고장나면 정전, 병렬은 모두 고장나야 정전이다.

직렬은 발생률을 더하고, 병렬은 동시 고장 확률로 계산한다.

중요 부하는 병렬 구성으로 이중화하고, 고장 모드를 함께 검토한다.