Space Product Assurance - EEE (Electrical, Electronic and Electromechanical) components
EEE Components는 Electrical(전기), Electronic(전자), Electromechanical(전자기계) 부품을 아우르는 포괄적인 용어로, 우주 산업에서 필수적으로 사용되는 모든 핵심 부품을 지칭합니다. 이러한 부품들은 위성, 우주 탐사선, 발사체와 같은 우주 시스템의 성능과 신뢰성을 결정짓는 핵심 요소로, 극한의 환경에서도 안정적으로 기능을 수행해야 합니다. Space Product Assurance는 이러한 EEE 부품들이 우주 임무를 성공적으로 수행할 수 있도록 품질, 신뢰성, 안전성을 철저히 보장하기 위한 일련의 활동과 프로세스를 포함합니다.
우주용 EEE 부품(우주반도체) 관리에 있어 전 세계적으로 인정받는 주요 표준은 다음과 같습니다.
- ESCC (European Space Components Coordination): ESA(유럽우주국), 유럽 각국 우주 기관 및 산업체가 함께 운영하는 우주용 전자부품(EEE) 표준·인증 체계로서, 부품 규격 제정, 평가·자격인증(QPL/EPPL) 관리, 시험·검증 절차 및 품질보증 요구사항을 통해 유럽 우주 프로그램 전반의 부품 신뢰성과 상호운용성을 확보하고자 만든 공식 표준
- ECSS (European Cooperation for Space Standardization): ESA(유럽우주국), 유럽 각국 우주 기관 및 산업체들이 공동으로 개발하여, 우주 시스템의 품질, 신뢰성, 안전성, 비용 효율성을 확보하고자 만든 일련의 공식적인 국제 우주 표준
- MIL-STD (Military Standard): 미국 국방부(DoD, Department of Defense)가 군사용 시스템, 부품, 장비, 공정 등을 대상으로 제정한 표준 규격 체계
- NTSS(NASA Technical Standards System): NASA가 공식적으로 운영하는 기술 표준 통합 시스템이며 이 시스템은 NASA 뿐만 아니라, 계약업체, 연구소, 대학, 산업 파트너들이 NASA 프로젝트를 수행할 때 필요한 공통 기술 기준을 공유하고, 프로젝트 전반의 일관성과 품질을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
이러한 표준들은 부품의 시험, 인증, 조달, 관리 등 전 과정을 포괄적으로 다루며, 우주 시스템의 안정성과 신뢰성을 철저하게 보장하고 있습니다.
유럽: ECSS / ESCC 체계
ESA의 ECSS와 ESCC는 우주 프로젝트에서 EEE(Electrical, Electronic and Electro-mechanical) 부품의 선정, 관리, 조달, 사용 요구사항을 규정하고 있고, 위험/ 보증 수준에 따라 Class 1~3으로 등급을 나누며, *AEC-Q 부품을 활용할 때 Up-Screening 시험을 어떻게 보완해야 할지 가이드를 제공합니다. ECSS에서는 전체적인 EEE부품의 시험 항목을, ESCC에서는 자세한 시험 요건을 명시하고 있습니다. 아래 표는 ECSS-Q-ST-60-13C Rev.2 (2025-04-30)에 따라서 정리한 Up-Screening 항목입니다.
*자동차 산업에서 사용되는 전자 부품의 신뢰성과 품질을 보증하기 위한 시험 및 평가 표준
ESA 우주 임무 등급은 보증 수준과 위험 간의 상이한 균형(trade-off)을 제공합니다. 가장 높은 보증 수준과 가장 낮은 위험은 Class 1에서 제공되며, 가장 낮은 보증 수준과 가장 높은 위험은 Class 3에 해당합니다. 조달 비용은 일반적으로 Class 1이 가장 높고, Class 3이 가장 낮습니다. 그러나 완화 대책(mitigation) 및 기타 공학적 조치를 통해 세 등급 간의 총 소유 비용(Total Cost of Ownership) 차이를 줄일 수 있습니다. 어떤 등급의 부품이 시스템 또는 서브시스템 내에서 적절한지를 결정하는 요소는 프로젝트의 목표, 정의, 제약 조건입니다. 이 외에도 Derating을 위한 부품군별 부하율/한계와 적용 규칙을 제공하는 ECSS-Q-ST-30-11C Rev.2 (2021-06-23), 방사선 내성 보증(RHA, Radiation Hardness Assurance)를 위해 프로젝트별 RHA 항목을 규정하고 있는 ECSS-Q-ST-60-15C Rev.1 (2025-03-20) 등이 있습니다. 또한 ESA가 인증·발행하는 자격부여 부품/제조사 리스트인 ESCC QML (Qualified Manufacturers List)과 QPL (Qualified Parts List)이 있습니다.
미국: NASA / DoD (MIL) 체계
NASA의 EEE부품 관리 체계는 EEE-INST-002와 Military Standard에 명시되어 있습니다. EEE-INST-002는 부품 선정 및 조달, Screening, Derating등의 기준이 명시되어 있습니다. 아래표는 EEE-INST-002에 따라서 정리한 Up-Screening 항목입니다. 시험 항목은 우주 임무 등급(Level 1~3)에 따라 적용 여부와 기준이 다릅니다.
EEE-INST-002 기준 우주 임무 등급은 다음과 같습니다.
Level 1
이 레벨은 최고 수준의 신뢰성과 최소한의 리스크가 요구되는 임무를 위해 부품이 선택되고 가공되어야 합니다.
Level 1의 능동 소자는 반드시 Radiation Hardness가 검토되어야 하며, 관련 정보가 없을 경우 Radiation Testing이 요구됩니다.
Level 1 등급의 임무는 일반적으로 5년 이상의 기간을 가집니다.
Level 2
이 레벨은 낮은 수준에서 중간 수준의 리스크를 갖는 임무를 대상으로 하며, 비용 제약과 임무 목표 사이의 균형을 고려하여 부품이 선택되고 가공됩니다.
Level 2의 능동 소자 역시 방사선 내성이 검토되어야 하며, 관련 정보가 없을 경우 방사선 시험이 요구됩니다.
Level 2 프로그램의 일반적인 임무 기간은 1년에서 5년 사이입니다.
Level 3
Level 3 부품은 공식적인 신뢰성 평가, 스크리닝, 적격성 평가가 부족하여 본질적으로 높은 리스크 또는 미확인된 리스크를 갖는 부품입니다.
또한, 신뢰할 수 있는 데이터나 비행 이력이 거의 없으며, 설계·재료·제조 공정의 지속적인 변경으로 인해 한 LDC(Lot Design Code)의 데이터가 다른 LDC에 적용되지 않을 수 있습니다.
Level 3 부품은 고위험 부품의 사용이 허용되는 임무를 대상으로 하며, (큐브샛, 저비용 위성)
해당 부품 역시 방사선 내성 검토가 요구되며, 정보가 없을 경우 방사선 시험이 필요합니다.
Level 3 프로그램의 일반적인 임무 기간은 1년 미만에서 2년 사이입니다.
현재 사용 중인 EEE-INST-002는 2008년에 제정된 만큼 최신 New Space 요구사항에 부합하지 않는 부분이 있습니다. 이에 따라 NASA는 해당 기준을 보완하기 위해 NASA-STD-8739.11을 업데이트하였으며, 현재는 아직 공식적으로 공개되지 않은 상태입니다.
특히 이번 개정에서는 Level 4가 새롭게 신설되었는데, 이는 COTS(Commercial Off-The-Shelf) 등급 부품의 활용을 고려하여 마련된 분류로 보입니다.
NASA-STD-8739.11에는 Up-Screening과 관련된 항목이 명시되어 있지만, 구체적인 시험 요건 및 방법은 별도의 MIL-STD 규격에서 정의하고 있습니다.
예를 들어, Microcircuit(집적회로)에 대한 세부 시험 항목은 MIL-STD-883에 규정되어 있으며, 트랜지스터, 다이오드, 정류기, 전력 반도체 등 군용 및 우주항공 분야에서 사용되는 개별 반도체 소자의 신뢰성과 성능 기준은 MIL-PRF-19500에서 다루고 있습니다.
즉, NASA-STD-8739.11이 부품 선정 및 관리에 관한 상위 프레임워크라면, 실제 시험 절차와 조건은 MIL-STD/MIL-PRF 규격에 상세히 기술되어 있어 상호 보완적으로 운용된다고 볼 수 있습니다.
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