스마트 공장의 구동 장비에서는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)의 예기치 못한 고장이 흔히 관찰된다. 전기적 스트레스는 현장에서 IGBT 고장의 지배적인 원인 중 하나이다. 그러나 전기적 스트레스가 IGBT의 열화(degradation)에 미치는 영향에 대해서는 연구가 거의 이루어지지 않았다. 본 논문에서는 전기적 스트레스를 받는 IGBT에 대한 핵심 고장 전구체(failure precursor)를 규명하고, 해당 고장 전구체의 진화 과정을 모델링하고자 한다. 이를 위해 먼저, 유지보수 이력, 현장 고장 데이터, 전문가의 의견을 바탕으로 IGBT 고장의 주요 원인을 식별한다. 둘째, 인공 고장 주입 방법, 즉 정전기 방전(ESD)을 적용하여 부분적으로 열화되었지만 아직 고장나지는 않은 IGBT를 생성한다. 전기적 부하의 강도에 대한 적절한 수준(즉, ESD의 크기와 횟수)도 함께 결정한다. 마지막으로, 인공 ESD 고장을 IGBT에 주입하고 고장 전구체 후보로 측정되는 항목들을 평가한다. IGBT의 고장이 관찰될 때까지 이러한 단계를 반복한다. 그 결과를 바탕으로 관련 고장 전구체를 결정한다. 이후 해당 전구체의 열화 모델을 구축한다. 본 연구에서 규명된 핵심 고장 전구체와 제안된 열화 모델은 스마트 공장의 구동 장비에서 IGBT의 예기치 못한 고장을 예방하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

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