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5.4 품질관리

출제기준

5. 작업관리와 성과측정 › 4. 품질관리

출제 경향

총 71문항 출제 (1교시 단답형 37 · 2~4교시 논술형 34) · 최근 10개 회차(109~139회) 24문항 · 최근 출제 제139회

주제 출제 수 출제 회차
5.4.1 품질경영·TQM·ISO 9000 8 63회, 68회, 91회, 103회, 109회, 124회, 133회
5.4.2 품질비용(COQ) 8 65회, 67회, 76회, 85회, 94회, 112회, 127회, 139회
5.4.3 통계적 공정관리(관리도·공정능력) 13 67회, 68회, 73회, 97회, 103회, 109회, 112회, 127회, 130회, 133회
5.4.4 측정시스템분석(MSA·Gage R&R) 5 65회, 67회, 76회, 115회, 130회
5.4.5 6시그마(DMAIC·DMADV·DFSS) 13 65회, 67회, 70회, 76회, 79회, 85회, 91회, 109회, 121회, 130회, 139회
5.4.6 다구찌 품질공학과 강건설계 8 65회, 91회, 100회, 106회, 112회, 115회, 133회, 136회
5.4.7 카노 모델 3 65회, 100회, 124회
5.4.8 FMEA·FTA·실수방지 8 67회, 71회, 82회, 94회, 133회
5.4.9 제조물책임(PL) 5 63회, 67회, 70회, 73회, 82회

목차

  1. 품질경영·TQM·ISO 9000
  2. 품질비용(COQ)
  3. 통계적 공정관리(관리도·공정능력)
  4. 측정시스템분석(MSA·Gage R&R)
  5. 6시그마(DMAIC·DMADV·DFSS)
  6. 다구찌 품질공학과 강건설계
  7. 카노 모델
  8. FMEA·FTA·실수방지
  9. 제조물책임(PL)

5.4.1 품질경영·TQM·ISO 9000

TQM(Total Quality Management) (124회)

TQM은 최고경영자의 리더십 아래 전 부문·전원이 참여해 고객 만족을 목표로 제품·서비스·업무 프로세스의 품질을 지속적으로 개선하는 전사적 경영 방식이다.

구분 QC(품질관리) TQC(전사적 품질관리) TQM(종합적 품질경영)
초점 제품의 검사·규격 적합 제조 중심 전 부문의 품질 활동 경영 전반의 품질과 고객 만족
주체 품질부서 품질·생산 부서 중심 최고경영자부터 전 구성원
목표 불량 감소 품질 보증 고객 만족·경쟁력·장기적 성공

핵심 원칙: 고객 중심, 최고경영자의 리더십, 전원 참여, 프로세스 중심, 지속적 개선(PDCA), 사실에 근거한 관리, 공급자와의 협력

Garvin의 제품 품질 8가지 차원 (91회)

차원 의미
성능(Performance) 제품의 기본 기능 수준
특징(Features) 기본 기능을 보완하는 부가 기능
신뢰성(Reliability) 일정 기간 고장 없이 작동할 가능성
적합성(Conformance) 설계 규격에 맞는 정도
내구성(Durability) 제품의 수명
서비스성(Serviceability) 수리의 신속성·용이성·친절함
심미성(Aesthetics) 외관·느낌·소리 등 감각적 특성
인지된 품질(Perceived Quality) 브랜드·평판 등으로 고객이 느끼는 품질

Crosby의 품질경영 4대 절대 원칙 (103회)

  1. 품질의 정의는 "요구사항에 대한 적합"이다.
  2. 품질 시스템은 평가가 아니라 예방이다.
  3. 성과 기준은 무결점(ZD)이다 — "이 정도면 된다"를 허용하지 않는다.
  4. 품질의 척도는 부적합 비용(PONC)이다 — 품질 문제를 돈으로 측정한다.

예방의 원칙과 한국 기업의 품질 의식 (103회)

문제점 개선 방안
검사로 불량을 걸러내는 사후 대응 중심 설계·공정 단계의 예방(FMEA, 실수방지, 공정능력 확보)
"이 정도 불량은 어쩔 수 없다"는 허용 문화 무결점 목표, 품질비용으로 손실 가시화
품질은 품질부서의 일이라는 인식 전원 참여·자주검사, 품질 책임의 공정 내재화
원가·납기 우선으로 품질 투자 소홀 예방 투자의 효과(1:10:100 원칙) 공유, 경영층 의지
협력사 품질의 방치 공급자 품질 보증·육성

ZD(Zero Defect) 프로그램의 단점 (109회)

1960년대 미국 마틴사에서 시작된 ZD 운동은 작업자의 동기 부여로 무결점을 달성하려 했지만 다음 한계가 있다.

  1. 구호·캠페인 같은 정신 운동에 치우침
  2. 불량의 대부분은 관리·시스템의 문제인데 작업자에게 책임을 전가
  3. 통계적 방법과 근본 원인 분석이 부족
  4. 공정 능력이 부족하면 의욕만으로는 달성할 수 없음
  5. 초기 열기가 식으면 지속성이 떨어짐

ISO 9000 품질경영 원칙 (103·133회)

ISO 9000:2000/2008 8원칙 ISO 9001:2015 7원칙
① 고객 중시 ① 고객 중시
② 리더십 ② 리더십
③ 전원 참여 ③ 인원의 적극 참여
④ 프로세스 접근방법 ④ 프로세스 접근법
⑤ 경영에 대한 시스템 접근방법 (④에 통합)
⑥ 지속적 개선 ⑤ 개선
⑦ 의사결정에 대한 사실적 접근방법 ⑥ 증거 기반 의사결정
⑧ 상호 유익한 공급자 관계 ⑦ 관계 관리

ISO 9001 실행 시 함께 참고하는 지원 표준 (103회): KS Q ISO 9000(기본 사항과 용어), ISO 9004(조직의 지속적 성공을 위한 경영), ISO 19011(경영시스템 심사 지침), ISO 10005(품질계획서 지침), ISO 10014(재무적·경제적 이익 실현 지침), ISO 10015(교육훈련 지침) 등 — 문제의 의도에 맞는 5가지를 골라 쓴다.

프로세스 접근방법 (68회): 원하는 결과를 얻기 위해 활동과 자원을 입력 → 출력의 상호 관련 프로세스로 관리하는 방식이다. 프로세스 간 상호작용을 하나의 시스템으로 보고 PDCA와 리스크 기반 사고로 관리한다.

Hidden Factory (63회): 공식적인 생산 흐름 뒤에서 재작업·수정·선별·재검사 같은 눈에 보이지 않는 작업이 공장 능력의 상당 부분을 소모하는 현상(숨겨진 공장)이다. 최종 수율에는 드러나지 않으므로 누적수율(RTY)로 측정해 드러낸다.

답안 작성 포인트

  • 품질경영 이론은 학자명 + 원칙 목록 + 의미 표로 정리한다(Garvin 8차원, Crosby 4원칙, ISO 7·8원칙).
  • ISO 원칙은 2008년판 8원칙과 2015년판 7원칙의 대응 관계를 알아 두면 어느 판으로 묻든 대응할 수 있다.
관련 기출 8문항 (63회, 68회, 91회, 103회, 109회, 124회, 133회)
  • 제63회(2001) 1교시 10번 · 10점
    Hidden Factory
  • 제68회(2002) 1교시 11번 · 10점
    프로세스 접근방법
  • 제91회(2010) 1교시 13번 · 10점
    Garvin 교수가 제시한 제품 품질특성의 8가지를 나열하고 설명하시오.

  • 제103회(2014) 2교시 5번 · 25점
    품질경영에 대한 다음 각 물음에 답하시오.

    문제 전문

    품질경영에 대한 다음 각 물음에 답하시오.
    1) P. B. Crosby의 품질경영 4대 절대조건(Absolutes of QM)을 설명하시오.
    2) 1)항의 관점 중 2번째 원칙을 실현하는 수단으로 제시된 ‘예방의 원칙’에 대하여 한국기업의 품질의식에 대한 문제점과 개선방안을 연결하여 설명하시오.

  • 제103회(2014) 4교시 1번 · 25점
    ISO 9000 품질경영시스템에서 다음 사항에 대하여 설명하시오.

    문제 전문

    ISO 9000 품질경영시스템에서 다음 사항에 대하여 설명하시오.
    1) 품질경영의 8원칙
    2) KS Q ISO 9001:2009 품질경영시스템을 실행할 때 고려해야 할 활동들을 규정한 표준 5가지

  • 제109회(2016) 2교시 4번 · 25점
    ZD(zero defect) 프로그램의 단점에 대하여 설명하시오.

  • 제124회(2021) 1교시 9번 · 10점
    TQM(Total Quality Management)
  • 제133회(2024) 1교시 7번 · 10점
    ISO 9001:2015의 품질경영 7대 원칙

5.4.2 품질비용(COQ)

품질비용의 정의와 산출 의의 (76·139회)

품질비용(COQ, Cost of Quality)은 제품·서비스의 품질을 확보하고 유지하는 데 드는 비용과, 품질이 나빠서 생기는 손실을 합한 비용이다(Feigenbaum의 PAF 분류).

산출의 의의: 품질 문제를 금액으로 가시화해 경영층의 관심을 끌고, 개선 우선순위를 정하며, 품질 활동의 성과를 측정한다.

품질비용의 분류 (67·112·127·139회)

분류 의미 항목 예
예방비용(P) 불량이 생기지 않도록 미리 쓰는 비용 품질 계획, 품질 교육, 설계 검토, 공정 관리·개선, 공급자 품질 지도
평가비용(A) 품질 수준을 측정·평가하는 비용 수입·공정·최종 검사, 시험 장비 유지·교정, 품질 감사
내부 실패비용(IF) 출하 전에 발견된 불량으로 생기는 비용 폐기, 재작업·수리, 재검사, 등급 저하, 불량에 따른 설비 정지
외부 실패비용(EF) 출하 후 고객에게서 발견된 불량으로 생기는 비용 클레임 처리, 반품·교환, 보증 수리, 리콜, 제조물책임 배상, 신용 하락
  • COPQ(Cost of Poor Quality) (65회): 품질이 나빠서 생기는 비용 — 실패비용(내부 + 외부)에 판매 기회 손실·고객 이탈 같은 숨은 비용까지 포함한다.
  • F-Cost(실패비용) (94회): 내부 실패비용 + 외부 실패비용. 외부 실패비용은 금액보다 신용 손실이 더 크다(67회).
  • 1:10:100 원칙: 불량을 설계 단계에서 막으면 1, 공정에서 잡으면 10, 고객에게서 발견되면 100의 비용이 든다.

고전적 견해와 근대적 견해 (85·139회)

xychart-beta
    title "고전적 견해: 적합비용과 실패비용의 상충 → 최적 품질수준이 100% 미만"
    x-axis "품질 수준(적합률)" ["80%", "85%", "90%", "95%", "98%", "99%", "100%"]
    y-axis "비용" 0 --> 120
    line [5, 8, 12, 18, 30, 55, 110]
    line [100, 70, 48, 32, 22, 15, 10]
    line [105, 78, 60, 50, 52, 70, 120]
xychart-beta
    title "근대적 견해: 예방으로 실패비용이 급감 → 총비용이 100% 쪽에서 최소"
    x-axis "품질 수준(적합률)" ["80%", "85%", "90%", "95%", "98%", "99%", "100%"]
    y-axis "비용" 0 --> 120
    line [5, 8, 11, 14, 17, 20, 23]
    line [100, 70, 48, 30, 16, 6, 0]
    line [105, 78, 59, 44, 33, 26, 23]

(각 그래프에서 우상향 선은 예방·평가비용, 우하향 선은 실패비용, 나머지는 총품질비용)

구분 고전적(전통적) 견해 근대적(현대적) 견해
관점 품질을 높이려면 예방·평가비가 급증 예방 투자가 실패비용을 훨씬 크게 줄임
최적점 총비용 최소인 100% 미만의 품질 수준 무결점(100%)에 가까울수록 총비용 최소
시사점 일정 수준의 불량은 경제적 불량 제로를 향한 지속적 개선이 경제적

공장혁신 활동이 필요한 이유 (85회): 근대적 견해에 따르면 예방 중심의 혁신 활동(TQM·6시그마·TPM·실수방지)으로 실패비용을 줄이면 총품질비용이 계속 낮아진다. 따라서 품질 향상은 비용 증가가 아니라 원가 절감 수단이며, 혁신 활동을 멈추지 않아야 한다.

단계별 품질비용 개선 방안 (127회)

  1. 실패비용 파악: 품질비용 체계를 세워 숨은 실패비용까지 집계
  2. 실패 원인 제거: 파레토 분석으로 큰 실패비용부터 근본 원인 대책
  3. 예방비 투자 확대: 설계 검토, FMEA, 공정능력 확보, 교육
  4. 평가비 최적화: 공정 능력이 확보되면 검사를 줄이고 공정 내 보증으로 전환
  5. 예방 중심 체제 정착: 품질비용을 정기 보고해 경영 지표로 관리

답안 작성 포인트

  • 품질비용은 PAF 4분류 표(의미 + 항목 3개 이상)가 기본이다.
  • 고전적·근대적 견해는 두 그래프를 나란히 그리고 최적점의 위치 차이를 강조한다.
관련 기출 8문항 (65회, 67회, 76회, 85회, 94회, 112회, 127회, 139회)
  • 제65회(2001) 1교시 6번 · 10점
    COPQ(Cost of Poor Quality)
  • 제67회(2002) 1교시 8번 · 10점
    Q-Cost의 외적 실패코스트를 설명하시오
  • 제76회(2005) 1교시 2번 · 10점
    품질코스트(Q-cost) 산출의 의의와 분류.

  • 제85회(2008) 3교시 6번 · 25점
    품질코스트는 고전적 견해와 근대적 견해가 있다.

    문제 전문

    품질코스트는 고전적 견해와 근대적 견해가 있다.
    1) 두 견해의 차이를 설명하고,
    2) 공장혁신활동을 해야 하는 이유를 근대적 견해와 연계하여 설명하시오.

  • 제94회(2011) 1교시 12번 · 10점
    F-Cost(Failure cost)

  • 제112회(2017) 4교시 1번 · 25점
    품질비용(Cost of Quality)을 4가지로 분류하여 설명하고, 각각의 예를 2가지만 제시하시오.
  • 제127회(2022) 3교시 2번 · 25점
    품질코스트 분류, 산출기준 및 단계별 품질코스트 개선방안을 설명하시오.

  • 제139회(2026) 3교시 1번 · 25점
    품질비용에 대하여 다음의 물음에 답하시오.

    문제 전문

    품질비용에 대하여 다음의 물음에 답하시오.
    1) 품질비용의 정의를 설명하시오.
    2) 품질비용을 분류하고, 구체적인 항목을 3가지씩 쓰시오.
    3) 품질비용 곡선을 전통적인 관점과 새로운 관점으로 구분하여 작성하시오.

5.4.3 통계적 공정관리(관리도·공정능력)

QC 7가지 도구와 신 QC 7가지 도구 (127·130회)

QC 7가지 도구(수치 데이터) 용도
파레토도 중점 문제(큰 항목) 선정
특성요인도 결과(특성)와 원인(4M·5M1E)의 관계 정리 — 이시카와 다이어그램
체크시트 데이터를 쉽게 수집·집계
히스토그램 분포 형태·산포 파악, 규격과 비교
산점도 두 변수 간 상관관계
관리도 공정의 안정 상태 감시
층별(또는 그래프) 데이터를 요인별로 나눠 차이 파악
신 QC 7가지 도구(언어 데이터) 용도
친화도법(KJ법) 혼란한 언어 정보를 유사성으로 묶어 구조화
연관도법 복잡한 원인·결과의 인과관계 정리
계통도법 목적 → 수단을 단계적으로 전개
매트릭스도법 두 요소 간 관계를 행렬로 정리
매트릭스 데이터 해석법 매트릭스의 수치 데이터를 다변량 분석
PDPC법 예상되는 문제와 대응책을 미리 계획
애로우 다이어그램 일정 계획(PERT/CPM 네트워크)

관리도의 종류와 적용 이론 (67·73·133회)

구분 관리도 관리 대상 분포
계량형 \( \bar X \)-R 관리도 평균과 범위 정규분포
\( \bar X \)-s 관리도 평균과 표준편차(시료가 클 때) 정규분포
X-Rs(I-MR) 관리도 개별값과 이동범위(시료 1개) 정규분포
계수형 p 관리도 불량률(시료 크기가 달라도 됨) 이항분포
np 관리도 불량 개수(시료 크기 일정) 이항분포
c 관리도 결점 수(일정 크기 시료) 포아송분포
u 관리도 단위당 결점 수(시료 크기가 다름) 포아송분포

p 관리도와 c 관리도의 차이 (73회): p는 불량품의 비율(제품을 양·불로 판정, 이항분포), c는 결점의 개수(한 제품·일정 단위에 있는 결점 수, 포아송분포)를 관리한다.

관리도 사용 전 결정 사항 (133회): ① 관리할 품질 특성 ② 관리도의 종류 ③ 군(群) 구분 방법과 시료 크기 ④ 샘플링 빈도(주기) ⑤ 관리한계의 산출 방법(보통 ±3σ) ⑥ 이상 판정 규칙과 조치 책임

해석용 관리도와 관리용(공정용) 관리도 (97·133회)

구분 해석용 관리도 관리용(공정용) 관리도
표준값 주어져 있지 않음 — 데이터로 \( \bar{\bar X}, \bar R \) 추정 주어져 있음(\( \mu, \sigma \) 또는 앞서 확정한 한계)
용도 과거 데이터로 공정 상태를 해석하고 관리한계를 설정 설정된 한계로 현재 공정을 감시·관리
계수 \( A_2, D_3, D_4 \) \( A, D_1, D_2 \)

공정능력지수 (67·112·127회)

\[ C_p = \frac{USL - LSL}{6\sigma}, \qquad C_{pk} = \min\!\left(\frac{USL - \mu}{3\sigma},\ \frac{\mu - LSL}{3\sigma}\right) = (1 - k)\,C_p, \qquad k = \frac{\lvert M - \mu \rvert}{T/2} \]

(\( \sigma = \bar R / d_2 \), \( M \): 규격 중심, \( T \): 규격 폭)

등급 공정능력지수 판정 조치
0 1.67 이상 매우 충분 관리 간소화, 원가 절감 검토
1 1.33 ~ 1.67 충분 현 상태 유지
2 1.00 ~ 1.33 보통(그런대로 만족) 공정 관리 철저, 개선 검토
3 0.67 ~ 1.00 부족 전수 검사, 공정 개선 필요
4 0.67 미만 매우 부족 전수 선별, 원인 규명과 긴급 대책, 규격 재검토

공정능력 분석 자료의 활용 (67회): 공정 개선 우선순위 결정, 설계 공차의 타당성 검토, 공정·설비 선정, 검사 방식(전수·샘플링·무검사) 결정, 협력사 품질 평가, 신제품 양산 승인

풀이: 97회 (규격 750 ± 40, k = 16, n = 5)

1) 표준값이 주어지지 않은 관리도(해석용) — 데이터로 중심선과 한계를 추정하는 경우다.

2) \( \bar{\bar X} = 12{,}137.8 / 16 = 758.61 \), \( \bar R = 628 / 16 = 39.25 \)

관리도 중심선 관리상한 관리하한
\( \bar X \) 758.61 \( 758.61 + 0.577 \times 39.25 = \mathbf{781.26} \) \( 758.61 - 22.65 = \mathbf{735.97} \)
R 39.25 \( 2.114 \times 39.25 = \mathbf{82.97} \) 고려하지 않음(\( D_3 = 0 \))

3) \( \sigma = 39.25 / 2.326 = 16.87 \)

\[ C_p = \frac{80}{6 \times 16.87} = \mathbf{0.79}, \qquad k = \frac{\lvert 750 - 758.61 \rvert}{40} = 0.215, \qquad C_{pk} = (1 - 0.215) \times 0.79 = \mathbf{0.62} \]

→ \( C_p \)는 3등급(부족), 치우침까지 고려한 \( C_{pk} \)는 4등급(매우 부족)이다. 개선 방안: 평균이 상한 쪽으로 8.6mm 치우쳐 있으므로 공정 중심을 750으로 조정하고, 산포(σ)를 줄이기 위해 4M 원인 분석(설비 정도·치공구·재료 편차·작업 표준)을 실시한다. 개선 전까지는 전수 검사로 부적합품 유출을 막는다.

풀이: 127회 (규격 8.40 ~ 8.60, n = 4, k = 20)

\( \bar{\bar X} = 171 / 20 = 8.55 \), \( \bar R = 1.6 / 20 = 0.08 \), \( \sigma = 0.08 / 2.059 = 0.0389 \)

\[ C_p = \frac{0.20}{6 \times 0.0389} = 0.86, \qquad k = \frac{\lvert 8.50 - 8.55 \rvert}{0.10} = 0.5, \qquad C_{pk} = (1 - 0.5) \times 0.86 = \mathbf{0.43} \]

1) 평균이 규격 중심에서 치우쳐 있으므로 \( C_{pk} = 0.43 \) 2) 0.67 미만이므로 4등급(매우 부족) 3) 조치: 즉시 전수 선별로 부적합품 유출 차단 → 공정 평균을 8.50으로 조정(치우침 제거만으로 \( C_{pk} \)가 0.86까지 상승) → 산포 감소를 위한 원인 분석과 개선 → 개선 후 공정능력 재평가

풀이: 103회 (부적합수, 시료 크기가 다름)

1) 일정 단위당 부적합 수는 포아송분포를 따른다. 시료 크기(길이)가 군마다 다르므로 u 관리도를 쓴다.

2) \( \bar u = \sum c / \sum n = 56 / 19.2 = 2.917 \)

\[ UCL_i = \bar u + 3\sqrt{\bar u / n_i}, \qquad LCL_i = \bar u - 3\sqrt{\bar u / n_i}\ (\text{음수이면 고려하지 않음}) \]
시료 크기 \( n \) 1.0 1.2 1.3 1.7
UCL 8.04 7.59 7.41 6.85
LCL – – – –

3) 각 군의 \( u = c / n \): 2.00, 5.00, 3.00, 2.00, 0.77, 3.85, 1.54, 3.08, 1.54, 5.00, 3.33, 0.83, 4.71, 1.76, 4.71

xychart-beta
    title "u 관리도 (막대: 군별 u, 선: UCL, CL=2.92)"
    x-axis ["1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "11", "12", "13", "14", "15"]
    y-axis "단위당 부적합수" 0 --> 9
    bar [2.0, 5.0, 3.0, 2.0, 0.77, 3.85, 1.54, 3.08, 1.54, 5.0, 3.33, 0.83, 4.71, 1.76, 4.71]
    line [8.04, 8.04, 8.04, 8.04, 7.41, 7.41, 7.41, 7.41, 7.41, 7.59, 7.59, 7.59, 6.85, 6.85, 6.85]
    line [2.92, 2.92, 2.92, 2.92, 2.92, 2.92, 2.92, 2.92, 2.92, 2.92, 2.92, 2.92, 2.92, 2.92, 2.92]

해석: 모든 점이 관리한계 안에 있고 특별한 습관성(연속 상승·한쪽 치우침)도 없으므로 관리 상태로 판단한다. 다만 13·15군에서 값이 높으므로 해당 시기의 조건을 확인한다.

기타 통계적 품질관리 용어

  • F 검정 (67회): 두 모집단의 분산이 같은지 검정하는 방법. \( F = s_1^2 / s_2^2 \)를 F분포의 임계값과 비교한다. 분산분석(ANOVA)의 기초가 된다.
  • AQL과 AOQL (109회): AQL(합격품질수준)은 샘플링 검사에서 합격으로 볼 수 있는 공정 평균 불량률의 상한(생산자 관점, 생산자 위험 α와 관련)이다. AOQL(평균출검품질한계)은 불합격 로트를 전수 선별하는 선별형 검사에서, 검사 후 출하되는 평균 품질(AOQ)의 최댓값으로, 소비자가 받는 최악의 평균 불량률이다.
  • 특성요인도 (68회): 결과(특성)를 오른쪽에, 원인을 큰 가지(4M·5M1E)·작은 가지로 생선뼈 모양으로 정리한 그림(이시카와 가오루)이다.

답안 작성 포인트

  • 관리도는 종류·대상·분포 표가 기본이고, 계산 문제는 중심선·한계 → 그림 → 해석(이상 판정 규칙)까지 쓴다.
  • 공정능력은 Cp와 Cpk를 함께 계산하고(치우침 여부 확인), 등급 판정과 조치를 연결한다.
관련 기출 13문항 (67회, 68회, 73회, 97회, 103회, 109회, 112회, 127회, 130회, 133회)
  • 제67회(2002) 1교시 7번 · 10점
    공정능력 분석자료를 활용하는 종류를 기술하시오.
  • 제67회(2002) 1교시 9번 · 10점
    F검증(Ftest)이란
  • 제67회(2002) 2교시 6번 · 25점
    관리도(control chart)의 종류와 사용용도를 설명하시오.
  • 제68회(2002) 1교시 10번 · 10점
    특성요인도(Cause Effect Diagram)
  • 제73회(2004) 1교시 13번 · 10점
    P관리도와 C관리도의 차이

  • 제97회(2012) 4교시 5번 · 25점
    어떤 제품을 생산하는 공정이 있다. 이 제품에 대한 치수의 규격은 750±40mm라고 한다. 이 공정은 많은 부적합품이 발생되고 있어 관리도를 통해 공정을 해석하고, 안정된 상태로 관리하고자 다음과 같이 측정결과를 얻었다. 각 물음에 답하시오.

    문제 전문

    어떤 제품을 생산하는 공정이 있다. 이 제품에 대한 치수의 규격은 750±40mm라고 한다. 이 공정은 많은 부적합품이 발생되고 있어 관리도를 통해 공정을 해석하고, 안정된 상태로 관리하고자 다음과 같이 측정결과를 얻었다. 각 물음에 답하시오.
    측정결과 k=16, n=5, ΣX̄=12137.8 ΣR=628
    n=5 일 때 A=1.342, A₂=0.577, D₂=4.918, D₄=2.114, d₂=2.326
    1) 표준값이 주어져 있는 관리도와 표준값이 주어져 있지 않는 관리도와의 차이를 설명하고, 이 경우는 현재 어느 관리도에 해당되는지 제시하시오.
    2) X̄-R관리도의 관리상한선, 중심선, 관리하한선을 구하시오.
    3) 공정능력지수(Cp(PCI))를 구하여 판정하고, 개선방안을 제시하시오.

  • 제103회(2014) 3교시 5번 · 25점
    다음은 어느 공정의 부적합수 데이터를 나타낸 것이다. (단위 n: 1000m)

    문제 전문

    다음은 어느 공정의 부적합수 데이터를 나타낸 것이다. (단위 n: 1000m)
    [표] 군(k) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15
    시료크기(n) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.7 | 1.7 | 1.7
    부적합수 | 2 | 5 | 3 | 2 | 1 | 5 | 2 | 4 | 2 | 6 | 4 | 1 | 8 | 3 | 8
    1) 위와 같은 데이터는 통계적으로 어떠한 분포를 따르는지 설명하시오.
    2) 위 데이터를 활용하여 관리한계선을 산출하시오.
    3) 위 데이터를 활용하여 관리도를 그리고, 해석하시오.

  • 제109회(2016) 1교시 10번 · 10점
    AQL과 AOQL에 대하여 각각 설명하시오.

  • 제112회(2017) 1교시 7번 · 10점
    공정능력지수
  • 제127회(2022) 1교시 2번 · 10점
    품질관리 7가지 도구(tool)의 명칭과 각각의 사용 목적 및 용도

  • 제127회(2022) 4교시 3번 · 25점
    가공품 규격이 8.40 ~ 8.60(mm)인 부품의 두께를 품질특성으로 하는 자동차부품회사에서 n=4, k=20의 데이터를 얻어 관리도를 작성하였다.

    문제 전문

    가공품 규격이 8.40 ~ 8.60(mm)인 부품의 두께를 품질특성으로 하는 자동차부품회사에서 n=4, k=20의 데이터를 얻어 관리도를 작성하였다.
    이때, ΣX̄=171, ΣR=1.6인 자료를 얻었다. 다음 물음에 답하시오.
    (단, n=4일 때, d2=2.059이다.)
    1) 공정능력지수를 구하시오.
    (단, 분포가 좌우대칭이 아니면 치우침을 고려함)
    2) 공정능력등급을 판정하시오.
    3) “2)”항 판정에 따른 필요한 조처를 설명하시오.

  • 제130회(2023) 1교시 3번 · 10점
    신 QC 7가지 도구를 설명하시오.

  • 제133회(2024) 3교시 1번 · 25점
    관리도에 대하여 다음을 설명하시오.

    문제 전문

    관리도에 대하여 다음을 설명하시오.
    1) 계량형 관리도와 계수형 관리도의 종류와 적용 이론
    2) 관리도 사용 전 6가지 결정 사항
    3) 공정용 관리도와 해석용 관리도의 용도

5.4.4 측정시스템분석(MSA·Gage R&R)

측정 오차의 두 구성 요소 (76회)

구성 요소 의미 관련 MSA 항목
정확도(Accuracy) 측정 평균이 참값에 얼마나 가까운가 편의, 선형성, 안정성
정밀도(Precision) 반복 측정값이 얼마나 모여 있는가(산포) 반복성, 재현성
\[ \sigma^2_{\text{관측}} = \sigma^2_{\text{공정}} + \sigma^2_{\text{측정}} \]

측정 오차가 크면 관측된 산포가 커져 공정능력지수가 실제보다 낮게 평가된다. 따라서 공정능력(SPC)을 평가하기 전에 측정시스템(MSA)이 적합한지 먼저 확인해야 한다(76회).

측정시스템의 변동 5가지 (115·130회)

유형 의미
편의(Bias) 측정 평균과 기준값(참값)의 차이
안정성(Stability) 시간이 지나도 같은 기준을 측정했을 때 편의가 일정한 정도
선형성(Linearity) 측정 범위 전체에서 편의가 일정한 정도
반복성(Repeatability) 같은 측정자가 같은 계측기로 같은 부품을 반복 측정할 때의 변동 — 계측기 변동(EV)
재현성(Reproducibility) 다른 측정자가 같은 계측기로 같은 부품을 측정할 때 평균의 차이 — 측정자 변동(AV)

130회처럼 그림을 요구하면, 기준값과 측정 분포의 위치 차이(편의), 시간에 따른 분포 이동(안정성), 측정 범위별 편의 변화(선형성), 한 측정자의 분포 폭(반복성), 측정자별 분포 중심의 차이(재현성)를 각각 그린다.

Gage R&R 연구 (65·67회)

절차(사례): 측정자 3명이 부품 10개를 무작위 순서로 각 2~3회 측정 → 반복성(EV)·재현성(AV)·부품 변동(PV) 계산 → 전체 변동 대비 R&R 비율 판정

\[ \%R\&R = \frac{\sqrt{EV^2 + AV^2}}{TV} \times 100 \]
%R&R 판정
10% 미만 측정시스템 적합
10 ~ 30% 조건부 수용(중요도·비용 고려)
30% 초과 부적합 — 개선 필요

추가로 구별 범주 수(ndc)가 5 이상이어야 한다. 반복성이 크면 계측기 정비·고정 방법 개선, 재현성이 크면 측정자 교육·측정 방법 표준화로 개선한다.

답안 작성 포인트

  • 정확도(위치) vs 정밀도(산포) 구분 → 5가지 변동 표 → Gage R&R 판정 기준의 순서로 쓴다.
  • 반복성과 재현성은 "같은 사람 반복 vs 다른 사람 사이"로 간결하게 구분한다.
관련 기출 5문항 (65회, 67회, 76회, 115회, 130회)
  • 제65회(2001) 4교시 3번 · 25점
    Gage R & R Study에서 반복성과 재현성이 무엇을 의미하는지 설명하시오.
  • 제67회(2002) 3교시 4번 · 25점
    재현성과 반복성(R&R)을 사례를 중심으로 기술하시오.
  • 제76회(2005) 2교시 3번 · 25점
    SPC의 공정능력지수와 MSA의 주요기법을 오차의 두 구성요소의 개념(정확도와 정밀도)을 이용하여 설명하시오.
  • 제115회(2018) 1교시 13번 · 10점
    측정시스템에서의 측정오차 유형 5가지
  • 제130회(2023) 3교시 6번 · 25점
    측정시스템의 변동과 오차의 종류 5가지를 설명하고, 이를 그림으로 나타내시오.

5.4.5 6시그마(DMAIC·DMADV·DFSS)

6시그마의 개념과 3.4ppm (67회)

6시그마는 1987년 모토로라에서 시작되어 GE에서 확산된 경영 혁신 기법으로, 데이터와 통계에 근거해 프로세스 변동을 줄여 결함을 100만 개당 3.4개 이하로 만드는 것을 목표로 한다.

3.4ppm인 이유: 규격 한계가 평균에서 ±6σ 떨어져 있으면 이론상 불량률은 약 0.002ppm이다. 그러나 장기적으로 공정 평균은 ±1.5σ 정도 이동한다고 보므로, 가까운 쪽 규격 한계까지의 거리는 4.5σ가 되고 그 바깥의 확률이 약 3.4ppm이다.

flowchart LR
    A["규격 한계 ±6σ<br/>(이론 0.002ppm)"] --> B["장기 평균 이동<br/>1.5σ 반영"] --> C["가까운 규격까지 4.5σ<br/>→ 3.4ppm"]

추진 조직과 성공 여건 (65회)

  • 벨트 체계: 챔피언(경영진·과제 후원) → 마스터 블랙벨트(전문 지도) → 블랙벨트(전임 과제 리더) → 그린벨트(현업 겸임) → 화이트·옐로벨트
  • 성공 여건: 최고경영자의 의지, 전략과 연계된 과제 선정, 전문 인력 육성과 전임 배치, 데이터 인프라, 재무 성과 검증과 보상, 전사적 교육

DMAIC 단계와 주요 도구 (70·85·91·130·139회)

단계 추진 내용 주요 도구
Define(정의) 고객 요구(CTQ) 파악, 과제·목표·범위 정의 VOC, CTQ 트리, SIPOC, 과제 정의서
Measure(측정) 현 수준 측정, 측정시스템 검증 데이터 수집 계획, Gage R&R, 공정능력, 시그마 수준
Analyze(분석) 잠재 원인 도출과 핵심 원인(X) 검증 특성요인도, 파레토, 가설검정, 회귀분석
Improve(개선) 개선안 도출·최적화·검증 실험계획법(DOE), 브레인스토밍, 파일럿
Control(관리) 개선 결과 유지, 표준화 관리도, 관리 계획서, 실수방지, 표준화

QFD와의 연계 (85회): QFD로 고객 요구를 기술 특성(CTQ)으로 전환해 Define 단계의 과제와 목표를 정한다.

Harry & Schroeder의 6시그마 혁신 전략 (91회)

범주 단계 목표
확인(Identification) ① 인식(Recognize) ② 정의(Define) 사업상의 문제와 개선 대상 프로세스 확인
특성화(Characterization) ③ 측정(Measure) ④ 분석(Analyze) 현재 성과 측정, 핵심 변수 규명
최적화(Optimization) ⑤ 개선(Improve) ⑥ 관리(Control) 핵심 변수 최적화와 유지
제도화(Institutionalization) ⑦ 표준화(Standardize) ⑧ 통합(Integrate) 성과를 표준화하고 경영 시스템에 통합

6시그마와 품질분임조 개선 단계 연계 (76회)

Bottom-up 과제는 현장 분임조의 QC 스토리 단계를 DMAIC에 대응시켜 추진한다.

DMAIC 품질분임조(QC 스토리)
Define 주제 선정, 활동 계획 수립
Measure 현상 파악, 목표 설정
Analyze 원인 분석
Improve 대책 수립·실시
Control 효과 확인, 표준화, 사후관리·반성

측정 지표와 성과 평가

  • 누적수율(RTY, Rolled Throughput Yield) (79회): 각 공정에서 재작업 없이 한 번에 통과한 비율(FTY)의 곱 \( RTY = \prod FTY_i \). 최종 수율이 감추는 재작업(Hidden Factory)을 드러낸다. 예: 3공정 FTY가 각 95%이면 RTY = 0.95³ ≈ 85.7%
  • FEA(Financial Effect Analyst) (109회): 6시그마 과제의 재무 성과를 객관적으로 검증하는 재무 전문가다. 과제 선정 시 기대 효과를 검토하고, 완료 후 실제 효과(Hard Saving: 손익에 직접 반영 / Soft Saving: 간접 효과)를 산정·인증한다.

6시그마 과제로 부적합한 경우 (79회)

'예산편성 소요일수 단축' 과제가 6시그마 과제로 부적합한 이유:

  1. 데이터가 너무 적다: 예산편성은 분기(또는 연) 단위로만 발생해 통계 분석에 필요한 데이터 수를 확보할 수 없다.
  2. 변동(산포)을 다루기 어렵다: 6시그마는 반복 프로세스의 변동을 줄이는 방법인데, 소요일수는 측정 기회가 드물어 결함·산포를 정의하기 어렵다.
  3. CTQ의 근거가 약하다: 고객(내부 고객) 요구와 사업 성과와의 연결이 분명하지 않다.
  4. 재무 효과가 작다: 과제 투입 자원에 비해 효과를 정량화하기 어렵다.

→ 이런 과제는 6시그마보다 즉시 실행(Quick Win)·업무 프로세스 개선(BPR·ECRS)으로 처리하는 것이 적합하다.

DMAIC, DFSS, DMADV (121·130·139회)

구분 DMAIC DFSS
대상 기존 프로세스·제품의 개선 새로운 제품·프로세스의 설계
목적 변동·결함 감소 설계 단계부터 6시그마 품질 확보
단계 Define-Measure-Analyze-Improve-Control DMADV 또는 IDOV

DFSS의 대표 전개 방법

  • DMADV: Define(목표 정의) → Measure(고객 요구·CTQ 측정) → Analyze(설계 대안 분석) → Design(상세 설계·최적화) → Verify(검증과 양산 이관)
  • IDOV: Identify(고객 요구 확인) → Design(개념 설계) → Optimize(강건 설계·공차 최적화) → Validate(검증)

답안 작성 포인트

  • 6시그마는 12문항으로 5.4에서 가장 많이 나온 주제 중 하나다. 3.4ppm의 근거 그림, DMAIC 단계별 내용·도구 표, DMAIC vs DFSS 비교를 반드시 준비한다.
  • 79회 같은 사례형은 6시그마가 데이터 기반의 반복 프로세스 변동 감소 기법이라는 전제에서 부적합 사유를 찾는다.
관련 기출 13문항 (65회, 67회, 70회, 76회, 79회, 85회, 91회, 109회, 121회, 130회, 139회)
  • 제65회(2001) 3교시 2번 · 25점
    6σ 개선활동의 성공 여건을 열거하시오.
  • 제67회(2002) 2교시 1번 · 25점
    6시그마에서 결함의 발생확률을 3.4ppm으로 규정 하는 사유를 그림과 함께 설명하시오. (이론상 0.002ppm)
  • 제70회(2003) 3교시 1번 · 25점
    6시그마 활동과 활동에 따른 사용기법을 단계별로 구분하여 설명하시오.
  • 제76회(2005) 4교시 4번 · 25점
    6시그마 개선단계와 품질분임조 개선단계를 연계해서 설명하시오.(단 Bottom-up 과제일 경우)
  • 제79회(2006) 1교시 13번 · 10점
    누적수율(Rolled Throughput Yield)의 정의
  • 제79회(2006) 4교시 4번 · 25점
    S전자의 설비보전부서에서 근무하는 김과장은 예산편성업무를 담당하고 있는데, 경영 혁신활동으로 ‘예산편성 소요일수’라는 CTQ를 찾아냈다. 마침 3/4분기 Rolling Plan을 하는 시점이었던지라 ‘예산편성 소요일수’를 측정할 수 있었고, ‘예산편성 소요일수 단축’이라는 과제를 등록하였다. 이 과제를 진행할 때 6시그마 개선활동 관점에서 비적합한 사유를 기술하시오.
  • 제85회(2008) 1교시 9번 · 10점
    통계적 품질관리 도구 중에서 QFD(품질기능전개)와 6시그마기법의 DMAIC 프로세스 개념을 단계별로 간단히 기술하시오.
  • 제91회(2010) 1교시 6번 · 10점
    Harry와 Schroeder가 주장하는 6시그마 혁신 전략의 4개 범주와 8단계를 구분하고, 각 범주별 목표를 설명하시오.
  • 제91회(2010) 3교시 3번 · 25점
    6시그마의 핵심방법론인 DMAIC를 설명하고, 각 단계별로 사용되는 주요 개선도구들을 설명하시오.
  • 제109회(2016) 1교시 13번 · 10점
    6시그마 프로젝트 성과 평가 시 FEA(financial effect analyst)에 대하여 설명하시오.
  • 제121회(2020) 1교시 1번 · 10점
    6시그마 전개 방법 중 DMADV 절차

  • 제130회(2023) 3교시 5번 · 25점
    다음 물음에 답하시오.

    문제 전문

    다음 물음에 답하시오.
    1) DMAIC와 DFSS의 차이점에 대하여 설명하시오.
    2) DMAIC의 전개방법을 설명하시오.
    3) DFSS에서 사용되는 대표적인 2가지의 전개방법을 설명하시오.

  • 제139회(2026) 2교시 2번 · 25점
    6시그마 추진기법에 대하여 다음의 물음에 답하시오.

    문제 전문

    6시그마 추진기법에 대하여 다음의 물음에 답하시오.
    1) DMAIC를 정의하고, 단계별로 추진 내용을 설명하시오.
    2) DFSS를 정의하고, 단계별로 추진 내용을 설명하시오.

5.4.6 다구찌 품질공학과 강건설계

다구찌 품질공학의 품질 정의와 기본 철학 (91·112·136회)

다구찌 겐이치는 품질을 "제품이 출하된 후 사회에 끼치는 손실"로 정의했다. 품질 특성값이 목표값에서 벗어나는 만큼 손실이 생기므로, 규격 안에 있어도 목표값에 가깝게 만드는 것이 중요하다.

기본 철학 (91회)

  1. 품질은 사회적 손실로 측정한다.
  2. 특성값이 목표값에서 벗어나면 규격 안이라도 손실이 생긴다.
  3. 품질은 검사가 아니라 설계 단계(오프라인 품질관리)에서 만들어진다.
  4. 제품은 잡음에 둔감하도록(강건하게) 설계해야 한다.
  5. 직교배열 실험으로 적은 실험 횟수로 최적 조건을 찾는다.
  6. 값비싼 부품·공정보다 설계 파라미터 조정으로 산포를 줄이는 것이 경제적이다.

품질 손실함수 (112·133·136회)

\[ \text{망목특성: } L(y) = k\,(y - m)^2, \qquad \text{망소특성: } L(y) = k\,y^2, \qquad \text{망대특성: } L(y) = \frac{k}{y^2} \]

(\( m \): 목표값, \( k = A_0 / \Delta_0^2 \): 손실계수, \( A_0 \): 기능 한계 \( \Delta_0 \)에서의 손실)

품질 특성 의미 예
망목특성 목표값에 가까울수록 좋음 치수, 전압, 무게
망소특성 작을수록 좋음(이상값 0) 마모량, 소음, 불순물
망대특성 클수록 좋음 강도, 수명, 접착력 
xychart-beta
    title "망목특성의 손실함수: 목표값에서 멀어질수록 손실이 제곱으로 증가"
    x-axis "특성값 y" ["m-3", "m-2", "m-1", "m", "m+1", "m+2", "m+3"]
    y-axis "손실 L(y)" 0 --> 10
    line [9, 4, 1, 0, 1, 4, 9]

품질 설계의 3단계 (106·112회)

단계 내용
① 시스템 설계(개념 설계) 기능을 실현할 기술·구조 선택
② 파라미터 설계(인자 설계) 제어인자의 최적 수준을 정해 잡음에 둔감하게(강건) 만듦 — 핵심 단계
③ 허용차 설계(공차 설계) 파라미터 설계로도 부족할 때, 손실과 비용을 비교해 영향이 큰 부품의 공차를 좁힘

공차 설계 (100회): 품질 손실과 부품 등급 향상 비용의 균형을 따져, 품질에 대한 기여가 큰 인자만 선택적으로 공차를 좁히는 방법이다.

강건 설계의 인자 (115·136회)

인자 개념 적용 예(자동차 브레이크)
신호인자(M) 사용자가 출력을 조절하려고 바꾸는 인자 브레이크 페달을 밟는 힘
잡음인자(X) 설계자가 통제할 수 없는 변동 원인 노면 상태·온도(외부), 패드 마모(내부), 부품 편차
제어인자(Z) 설계자가 수준을 정할 수 있는 인자 패드 재질, 디스크 직경, 실린더 크기

잡음 요인의 종류: ① 외부 잡음: 온도·습도·사용 조건 등 환경 ② 내부 잡음: 열화·마모 등 시간에 따른 변화 ③ 제품 간 잡음: 제조 편차

강건(Robustness) (65회): 잡음이 있어도 기능의 변동이 작은 성질. SN비(신호 대 잡음비)로 평가한다.

강건 설계 절차 (136회): ① 목적 기능과 품질 특성 선정 → ② 신호·제어·잡음 인자와 수준 결정 → ③ 직교배열로 실험 계획 → ④ 실험 실시 → ⑤ SN비·감도 분석 → ⑥ 최적 조건 선정 → ⑦ 확인 실험

답안 작성 포인트

  • 다구찌는 품질 정의(사회적 손실) → 손실함수 그래프·식 → 3단계 설계 → 인자 구분의 흐름으로 쓴다.
  • 손실함수는 망목·망소·망대 세 가지 식과 예를 표로 정리하고, "규격 안이라도 손실이 생긴다"는 점을 그래프로 보여 준다.
관련 기출 8문항 (65회, 91회, 100회, 106회, 112회, 115회, 133회, 136회)
  • 제65회(2001) 1교시 4번 · 10점
    Robustness
  • 제91회(2010) 4교시 4번 · 25점
    Taguchi 방법에 대한 기본철학(philosophy)은 무엇인지 6가지로 구분하여 설명하시오.
  • 제100회(2013) 1교시 10번 · 10점
    강건설계(Robust Design) 방법 중 공차설계
  • 제106회(2015) 1교시 13번 · 10점
    공학적 설계에서의 개념설계, 인자설계, 허용차설계
  • 제112회(2017) 3교시 2번 · 25점
    다구찌(Taguchi) 품질공학에서의 품질정의, 품질손실함수, 품질설계 단계에 대하여 각각 설명하시오.

  • 제115회(2018) 2교시 2번 · 25점
    강건설계 시 품질 특성에 영향을 주는 다음 인자에 대한 개념과 적용 예를 설명하시오.

    문제 전문

    강건설계 시 품질 특성에 영향을 주는 다음 인자에 대한 개념과 적용 예를 설명하시오.
    1) 신호인자(signal factor: M)
    2) 잡음인자(noise factor: X)
    3) 제어인자(control factor: Z)

  • 제133회(2024) 1교시 8번 · 10점
    품질손실함수(Quality Loss Function)

  • 제136회(2025) 4교시 5번 · 25점
    다구찌 품질공학에 대하여 다음 질문에 답하시오.

    문제 전문

    다구찌 품질공학에 대하여 다음 질문에 답하시오.
    (1) 다구찌 겐이치의 품질공학의 개념과 손실함수에 대하여 각각 설명하시오.
    (2) 손실함수의 품질특성 3가지에 대하여 설명하시오.
    (3) 잡음요인(Noise Factor) 종류와 강건설계(Robust Design) 절차에 대하여 설명하시오.

5.4.7 카노 모델

카노 모델의 품질 특성 (65·124회)

N. Kano(1984)는 물리적 충족 정도와 고객 만족의 관계에 따라 품질 요소를 다섯 가지로 나눴다.

품질 요소 충족되면 충족되지 않으면 예(스마트폰)
매력적 품질 큰 만족 불만 없음 예상하지 못한 혁신 기능
일원적 품질 만족 불만 배터리 사용 시간
당연적 품질 당연하게 여김(만족 증가 없음) 큰 불만 통화 기능, 안전성
무관심 품질 영향 없음 영향 없음 사용하지 않는 기능
역 품질 오히려 불만 만족 과도한 기능으로 인한 복잡성

동태성: 시간이 지나면 매력적 품질 → 일원적 품질 → 당연적 품질로 바뀐다(예: 카메라 기능).

실제 산업 현장의 적용 방법 (100회)

  1. 품질 요소 도출: VOC·인터뷰로 평가할 기능·속성 선정
  2. 카노 설문: 각 요소에 대해 "충족되면 어떻습니까?"(긍정 질문)와 "충족되지 않으면 어떻습니까?"(부정 질문)를 쌍으로 질문
  3. 평가표로 분류: 응답 조합을 카노 평가표로 매력·일원·당연·무관심·역 품질로 분류
  4. 고객만족계수 산출
\[ \text{Better} = \frac{A + O}{A + O + M + I}, \qquad \text{Worse} = -\frac{O + M}{A + O + M + I} \]

(A: 매력적, O: 일원적, M: 당연적, I: 무관심 응답 수)

  1. 우선순위 결정: 당연적 품질은 반드시 충족 → 일원적 품질은 경쟁사보다 높게 → 매력적 품질로 차별화
  2. QFD의 고객 요구 중요도에 반영해 설계 목표로 전개

답안 작성 포인트

  • 카노 모델은 2차원 그래프(가로: 충족도, 세로: 만족도)에 세 곡선(매력=위로 휘는 곡선, 일원=직선, 당연=아래 곡선)을 그리고, 5가지 요소 표를 붙인다.
  • 적용 방법은 설문 → 분류 → 만족계수 → 우선순위 절차로 쓴다.
관련 기출 3문항 (65회, 100회, 124회)
  • 제65회(2001) 4교시 5번 · 25점
    Kano의 품질 속성별 구분 방법을 나열하고 설명하시오.
  • 제100회(2013) 2교시 3번 · 25점
    카노모델(Kano Model)의 실제 산업현장에서 적용방법을 설명하시오.
  • 제124회(2021) 1교시 6번 · 10점
    카노(Kano) 모델의 5가지 품질특성

5.4.8 FMEA·FTA·실수방지

FMEA(고장형태 및 영향 분석) (67·71·94·133회)

정의: 제품·공정에서 발생할 수 있는 잠재적 고장 형태를 미리 찾고, 그 영향과 원인을 분석해 위험도가 높은 것부터 예방 대책을 세우는 상향식(Bottom-up) 신뢰성 분석 기법이다.

유형 대상
설계 FMEA(DFMEA) 제품 설계의 고장 형태
공정 FMEA(PFMEA) (133회) 제조·조립 공정에서 생길 수 있는 결함 형태와 원인
시스템 FMEA 시스템·서브시스템 간 기능 고장

절차: ① 대상·범위 정의 → ② 기능(공정 단계) 정리 → ③ 고장 형태 도출 → ④ 고장 영향과 심각도(S) → ⑤ 고장 원인과 발생도(O) → ⑥ 현재 관리 방법과 검출도(D) → ⑦ 위험 우선순위 \( RPN = S \times O \times D \)(각 1~10) → ⑧ 대책 수립·실시 → ⑨ RPN 재평가

(최신 AIAG-VDA FMEA(2019)는 RPN 대신 조치 우선순위(AP)로 대책 우선순위를 정한다.)

기계가공 공정 PFMEA 예 (71회)

공정 고장 형태 영향 S 원인 O 현재 관리 D RPN 대책
선반 외경 가공 외경 치수 초과 조립 불가 7 공구 마모 5 1일 1회 측정 6 210 공구 수명 관리, 자동 측정

특징·효과 (94회): 사전 예방(설계·공정 단계), 체계적·팀 단위 분석, 위험 우선순위로 자원 집중 → 품질 문제·클레임 감소, 개발 기간 단축, 지식의 축적

FMECA (82회)

FMEA에 치명도(Criticality) 분석을 더해 고장의 치명도를 정량적으로 평가하는 방법이다(MIL-STD-1629A). 시스템 수준에서의 두 가지 접근 방법:

  1. 하드웨어 접근: 부품(하드웨어) 단위로 고장 형태를 찾아 위로 영향을 분석 — 설계 도면·부품 목록이 확정된 후 적용
  2. 기능적 접근: 시스템의 기능 단위로 기능 고장을 분석해 아래로 전개 — 설계 초기, 하드웨어가 정해지기 전에 적용

FTA(결함수 분석) (67회)

정의: 원하지 않는 정상 사상(Top Event, 시스템 고장)에서 출발해 그 원인을 AND·OR 논리 게이트로 하향식(Top-down) 전개하는 분석 기법이다. 기본 사상의 발생 확률로 정상 사상의 확률을 계산하고, 최소 컷셋으로 취약점을 찾는다.

구분 FMEA FTA
방향 상향식(원인 → 결과) 하향식(결과 → 원인)
출발점 부품·공정의 고장 형태 시스템의 특정 고장(정상 사상)
표현 표(워크시트) 논리 나무(게이트)
분석 정성적(RPN) 정량적(확률) 가능
강점 단일 고장의 빠짐없는 검토 복합 원인·조합 고장의 분석

(FT도 작성 예는 3.5.5의 115회 풀이 참고)

실수방지(Fool Proof·Poka-Yoke) (67·82회)

개요: 작업자가 실수해도 불량·사고로 이어지지 않도록 설비·치공구에 장치를 두는 방법이다(시게오 신고의 Poka-Yoke).

구분 방법
기능에 따라 ① 규제(정지)형: 이상이 생기면 설비가 멈추거나 작업이 진행되지 않음 ② 경고형: 램프·부저로 알림
검출 방식에 따라 ① 접촉식: 형상·치수로 이상 검출(가이드 핀, 리밋 스위치) ② 정수(定數)식: 정해진 개수·횟수로 확인(부품 수 카운터) ③ 동작 단계식: 정해진 순서대로 해야 진행

구조: 검출 장치(센서·핀) → 판정 → 조치(정지·경보) — 이상 발생 즉시 원인 공정에서 멈추게 한다.

Fool Proof와 Fail Safe (82회): Fool Proof는 사람의 실수를, Fail Safe는 설비의 고장을 대상으로 안전·품질을 지키는 설계다(비교는 4.3.3 참고).

답안 작성 포인트

  • FMEA는 절차 + RPN 식 + 워크시트 예시(한 행)를 반드시 쓰고, FTA와의 비교표로 차이를 정리한다.
  • 실수방지는 기능(규제·경고)과 검출 방식(접촉·정수·동작 단계)의 두 분류로 쓴다.
관련 기출 8문항 (67회, 71회, 82회, 94회, 133회)
  • 제67회(2002) 1교시 4번 · 10점
    결점나무 분석(Fault Tree Analysis) 이란
  • 제67회(2002) 1교시 5번 · 10점
    고장형태 및 영향분석(FMEA)을 설명하시오.
  • 제67회(2002) 3교시 1번 · 25점
    Fool Proof(실수방지) 시스템의 개요와 방법과 구조를 설명하시오.
  • 제71회(2003) 4교시 3번 · 25점
    기계가공 공정에서 FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)의 예를 들어 설명하시오.
  • 제82회(2007) 1교시 3번 · 10점
    시스템수준에서의 FMECA(failure mode, effect and criticality analysis)의 두 가지 접근방법
  • 제82회(2007) 1교시 11번 · 10점
    Fool Proof와 Fail Safe의 정의
  • 제94회(2011) 2교시 4번 · 25점
    FMEA(Failure Mode and Effects Analysis)의 정의, 특징, 효과에 대하여 설명하시오.
  • 제133회(2024) 1교시 11번 · 10점
    Process FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)

5.4.9 제조물책임(PL)

제조물책임(PL, Product Liability) (63·67·70·73회)

정의: 제조물의 결함으로 소비자 등의 생명·신체·재산에 손해가 생겼을 때, 제조업자가 과실이 없어도 손해를 배상해야 하는 책임(무과실 책임)이다. 한국은 제조물책임법을 2002년 7월부터 시행하고 있다.

결함의 3가지 유형

유형 내용 예
제조상 결함 설계대로 만들지 못해 생긴 결함 이물질 혼입, 조립 불량
설계상 결함 설계 자체가 안전하지 못함 안전장치가 없는 구조
표시상 결함 설명서·경고 표시가 부적절 위험 경고 누락, 잘못된 사용법 안내

면책 사유: 제조업자가 제조물을 공급하지 않은 경우, 공급 당시 과학·기술 수준으로 결함을 발견할 수 없었던 경우(개발 위험의 항변), 법령 기준을 지켜서 생긴 결함 등

PL 대책과 제품안전경영시스템(PSMS) (82회)

PSMS의 정의: 제품의 기획·설계부터 제조·판매·사용·폐기까지 제품 안전을 체계적으로 관리하는 경영시스템이다.

도입 필요성: 제조물책임법 시행으로 배상 위험 증가, 리콜·소송에 따른 막대한 손실과 신뢰 하락, 글로벌 안전 규제(CE 등) 대응, 소비자 안전 의식 향상

PSMS의 두 가지 내용

구분 PLP(제조물책임 예방) PLD(제조물책임 방어)
목적 결함이 있는 제품을 만들지 않음 사고가 났을 때 손실을 최소화
내용 안전 설계(위험성 평가·FMEA), 제조 품질 보증, 적절한 경고 표시·설명서, 협력사 품질 관리, 시판 후 감시 PL 보험 가입, 계약상 책임 분담, 설계·제조·검사 기록 문서화, 사고 대응 조직·리콜 체계, 소송 대응
중요성 근본적·우선적 — 사고 자체를 막음 보완적 — 발생한 손실을 줄임

→ PLP가 우선이며, PLD는 PLP로도 막지 못한 위험에 대비하는 2차 방어선이다. 두 가지를 함께 갖춰야 한다.

답안 작성 포인트

  • PL 단답형은 정의(무과실 책임) → 결함 3유형 → 면책 사유 → 대책(PLP·PLD)으로 쓴다.
  • PSMS 문제는 PLP와 PLD의 비교표와 "예방이 우선"이라는 결론이 핵심이다.
관련 기출 5문항 (63회, 67회, 70회, 73회, 82회)
  • 제63회(2001) 1교시 8번 · 10점
    PL
  • 제67회(2002) 1교시 13번 · 10점
    제품책임(Product liability)
  • 제70회(2003) 1교시 6번 · 10점
    제품책임(PL)
  • 제73회(2004) 1교시 11번 · 10점
    제조물 책임(Product liability)

  • 제82회(2007) 4교시 2번 · 25점
    기업의 제조물책임(PL : product liability) 대책을 위한 제품안전경영시스템(PSMS : product safety management system)의 정의 및 도입 필요성을 설명하시오.

    문제 전문

    기업의 제조물책임(PL : product liability) 대책을 위한 제품안전경영시스템(PSMS : product safety management system)의 정의 및 도입 필요성을 설명하시오.
    또한 PSMS의 내용을 두 가지로 구분하여 기술하고 그 중요성을 비교하시오.