MTBF·MTTR·가용도 계산기

MTBF·MTTR·가용도 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리

평균고장간격(MTBF), 평균수리시간(MTTR), 가용도는 설비 보전과 신뢰성 관리에서 가장 기본이 되는 세 가지 지표입니다. 수리 가능한 설비의 총 가동 시간, 그 기간에 발생한 고장 횟수, 평균 수리 시간을 넣으면 MTBF와 고장률, 정상 상태의 가용도, 1년(8,760시간) 동안 예상되는 정지 시간을 구해 줍니다. 설비 비교와 예비품·이중화 투자 판단에 널리 쓰입니다.

계산 방법

• MTBF = 총 가동 시간 ÷ 고장 횟수 (시간)
• 고장률 λ = 고장 횟수 ÷ 가동 시간 = 1 ÷ MTBF (회/시간)
• 가용도 A = MTBF ÷ (MTBF + MTTR), 백분율로 표시
• 연간 정지 시간 = 8,760시간 × (1 − A)

가동 시간에는 수리 시간을 뺀 실제 운전 시간만 넣어야 하며, MTTR도 같은 단위인 시간으로 입력합니다.

원리

수리 가능한 설비는 평균 MTBF만큼 정상 가동하다가 고장이 나고, 평균 MTTR만큼 멈춘 뒤 다시 가동하는 주기를 반복합니다. 오랜 기간으로 보면 가동 중인 시간의 비율은 한 주기 전체 길이 가운데 가동 시간이 차지하는 몫, 곧 MTBF ÷ (MTBF + MTTR)이 됩니다. 이를 고유 가용도라 하며, 부품 대기나 행정 지연, 계획 정비 시간은 포함하지 않습니다. λ = 1/MTBF라는 관계는 고장이 마모가 아니라 무작위로 일어나 고장률이 일정하다고 볼 때(지수분포 모형) 잘 들어맞습니다.

예제 풀이

1. 입력값: 가동 시간 8,760시간, 고장 4회, MTTR 3시간
2. MTBF = 8,760 ÷ 4 = 2,190시간
3. 고장률 = 4 ÷ 8,760 = 0.000456621회/시간 (1,000시간당 약 0.46회)
4. 가용도 = 2,190 ÷ (2,190 + 3) = 2,190 ÷ 2,193 = 99.86%
5. 연간 정지 시간 = 8,760 × (1 − 0.998632) ≈ 11.98시간

결과 해석

가용도는 흔히 '나인(9)의 개수'로 말합니다. 99%는 연간 약 87.6시간, 99.9%는 약 8.8시간, 99.99%는 약 53분의 정지를 허용합니다. 가용도를 높이는 방법은 고장을 줄여 MTBF를 늘리는 것과 수리를 빨리 끝내 MTTR을 줄이는 것 두 가지입니다. 예제에서 MTTR을 3시간에서 1.5시간으로 줄이면 연간 정지 시간이 절반이 되므로, 설비를 바꾸는 것보다 예비품 비치나 정비 절차 개선이 더 경제적일 때가 많습니다.

흔한 실수

• MTBF를 보장 수명으로 오해하는 경우: 고장률이 일정하면 MTBF 시점 전에 약 63%가 이미 고장 납니다.
• 수리 시간이 포함된 달력 시간을 가동 시간으로 넣어 MTBF를 부풀리는 경우
• 고장이 한두 번뿐인 자료로 계산해 불확실성이 매우 큰 경우

자주 묻는 질문

MTBF와 MTTF는 어떻게 다른가요?

MTTF는 수리하지 않는 부품이 처음 고장 날 때까지의 평균 시간이고, MTBF는 고장 후 수리해 다시 쓰는 설비에 적용합니다.

가용도는 어느 정도면 좋은가요?

용도에 따라 다릅니다. 정지 한 시간의 손실 비용을 기준으로 목표를 정하는 것이 합리적이며, 중요한 IT 서비스는 99.9% 이상을 목표로 하는 경우가 많습니다.

예방 정비 시간도 MTTR에 넣나요?

보통은 따로 관리합니다. 계획 정지까지 넣으면 고유 가용도가 아닌 운용 가용도가 됩니다.

출처: IEC 60050-192, International Electrotechnical Vocabulary – Part 192: Dependability · MIL-HDBK-338B, Electronic Reliability Design Handbook, U.S. Department of Defense · C. E. Ebeling, An Introduction to Reliability and Maintainability Engineering, McGraw-Hill