MTBF/MTTR 계산기

MTBF와 MTTR이란?

MTBF(평균고장간격)는 정상 작동 중 수리 가능한 시스템의 고유 고장 사이 평균 경과 시간입니다. MIL-HDBK-217을 비롯한 신뢰성 공학 참고문헌 전반에서 널리 쓰이는 기본 지표입니다. IEC 61508 같은 기능 안전 표준도 MTBF를 입력값으로 사용하지만, 그 위에 PFDavg, SIL 등 별도의 지표를 정의합니다.

MTTR(평균수리시간)은 고장난 시스템을 운영 상태로 복원하는 데 필요한 평균 시간을 측정합니다. MTBF와 MTTR은 함께 설비 가용성을 결정합니다: A = MTBF / (MTBF + MTTR). 높은 가용성(>99%)을 위해서는 매우 높은 MTBF 또는 매우 낮은 MTTR이 필요합니다.

고장률(람다)은 MTBF의 역수입니다. 지수 분포(일정 고장률)를 가정하면, 시간 t에서의 신뢰도는 R(t) = e^(-t/MTBF)입니다. t = MTBF일 때 신뢰도는 약 36.8%입니다.

Formula: MTBF = 총 가동시간 / 고장 횟수 MTTR = 총 수리시간 / 고장 횟수 가용성 = MTBF / (MTBF + MTTR) 고장률 (λ) = 1 / MTBF

계산 예시

펌프가 1년간 8,760시간 가동하고 4번 고장났습니다. 총 수리시간은 24시간. MTBF = 8,760 / 4 = 2,190시간. MTTR = 24 / 4 = 6시간. 가용성 = 2,190 / (2,190 + 6) = 99.73%. 고장률 = 1/2,190 = 0.000457/시간.

이 계산기를 사용하는 경우

• 보전 전략 계획 시 과거 고장 데이터를 기반으로 최적 예방 보전 주기를 결정할 때
• 최소 가용성과 최대 수리 시간 목표를 명시하는 SLA 또는 보증 조건 작성 시
• 신뢰성 개선 프로그램 실행 후 전/후 MTBF를 측정하여 변경이 효과적인지 검증할 때
• 예비부품 재고 규모 산정 시 — MTBF와 고장률이 주어진 서비스 수준에 필요한 예비부품 수를 결정
• 설비 교체 분석 시 노후 설비(감소하는 MTBF) 유지 보수 총비용과 신규 구매를 비교할 때

흔한 실수

• 총 운전 시간에 계획 보전 시간 포함 — MTBF는 비계획 고장 이벤트와 그 사이의 운전 시간만 사용해야 함; PM 정지 포함 시 고장 횟수가 과대평가됨
• 설비가 마모 거동을 보일 때 일정 고장률 가정 — MTBF는 욕조 곡선의 일정 고장률(유용 수명) 단계에서 가장 의미 있음; 마모 부품에는 Weibull 분석 사용
• MTBF를 예상 유용 수명과 혼동 — MTBF 10,000시간은 설비가 10,000시간 지속된다는 의미가 아님; 평균적으로 10,000 운전 시간마다 고장이 발생하며 해당 기간 내 최소 1회 고장 확률이 63.2%
• 이종 설비 간 MTBF 평균 — 압축기와 컨베이어는 매우 다른 고장 모드를 가짐; 의미 있는 추세 분석을 위해 설비 유형이나 등급별로 MTBF 추적

결과 해석 방법

• 가용성 90% 미만은 빈번한 고장 또는 느린 수리를 나타냄 — 문제가 신뢰성(MTBF)인지 정비성(MTTR)인지 조사
• 가용성 90-95%는 비핵심 설비에 허용 가능하지만 병목 또는 안전 핵심 시스템에는 불충분
• 가용성 95-99%는 잘 관리된 설비 — 생산 핵심 기계의 일반적 목표
• 가용성 99% 이상은 탁월 — 안전 시스템, 유틸리티 인프라 및 고가치 연속 공정에 요구됨
• MTTR이 MTBF의 5% 이상이면 수리 시간 단축(더 나은 진단, 사전 배치 예비부품, 훈련된 기술자)이 신뢰성 개선보다 가용성을 더 빨리 향상시킴

관련 표준 및 참고문헌

• IEC 61508 — 안전 계장 시스템을 위한 기능 안전 표준; MTBF, MTTR, 가용성 자체를 정의하기보다 MTBF를 입력값으로 삼아 자체 지표(PFDavg, SIL)를 정의합니다
• MIL-HDBK-217F — MTBF 추정의 기초 참조인 전자 장비 신뢰성 예측 군사 핸드북
• IEC 61709 — 고장률 및 응력 모델에 대한 전자 부품 신뢰성 기준 조건
• ISO 14224 — 신뢰성 및 보전 데이터 수집과 분석을 위한 석유 및 천연가스 산업 표준

자주 묻는 질문

MTBF가 설비의 예상 수명인가요?

아닙니다. MTBF는 수리 가능한 시스템의 일정 고장률(욕조 곡선의 평탄 부분)을 가정합니다. MTBF 100,000시간인 장치가 100,000시간 동안 작동한다는 의미가 아니라, 정상 작동 중 평균적으로 그 비율로 고장이 발생한다는 의미입니다.

MTBF와 MTTR은 가용성 목표와 어떻게 관련되나요?

가용성 = MTBF / (MTBF + MTTR). 99.9% 가용성을 달성하려면 MTBF/MTTR 비율이 999:1이어야 합니다. 예를 들어 MTTR이 2시간이면 MTBF가 최소 1,998시간 필요합니다. MTTR 개선이 MTBF 개선보다 빠르고 저렴한 경우가 많습니다.