저변확대에 나선 세이프티 모션

비용효율 극대화, 인식의 전환 강조

안전 시스템에 대한 관심과 필요성은 증가했다. 최근에는 단순한 작업자의 안전만을 위한 세이프티가 아닌 생산성과 장비의 보호까지 보장해 주는 안전 시스템의 필요성이 대두되고 있다.
특히 모션 분야에서 안전 시스템은 작업자의 안전, 생산성 향상, 장비의 보호 등 3가지 모두를 충족시키는 통합적인 솔루션이 필요하다. 세이프티 모션 분야는 이제 시작하는 단계로 저변확대를 위해서는 비용 대비 효율을 극대화하는 솔루션의 개발과 사용자 인식의 전환이란 시급한 문제가 해결되어야 한다. 한발 앞서 나아가는 모션 컨트롤 업체들의 세이프티 모션을 위한 전략과 제품에 대해 알아본다.

글·이진수 기자(LJS@motioncontrol.co.kr)

수 년 전까지만 해도 국내 시장에는 세이프티 기술과 시스템은 사용하기 불편하고 추가로 들어가는 비용이라는 이유로 고려하지 않았으나 최근에는 유럽이나 미주로 수출하는 장비는 물론 국내 사용자와 장비의 보호를 위해 세이프티를 적용하는 제품까지 확산되고 있다.

세이프티 시장의 증대
여전히 더딘 확산추이

국내 안전 자동화 시장은 2005년 이후 매년 평균적으로 약 13%씩 성장해 왔다. 지난 2008년도의 국내 세이프티 시장의 매출 규모는 약 250억 정도이며, 이는 2007년 대비 약 15% 정도 증가한 것으로 파악되고 있다.

지멘스의 임병욱 차장은 “위와 같이 파악된 시장은 전체 자동화 시장이나 다른 산업에 비해 증가율이 매우 높다는 의미”라며, “따라서 시장에서의 안전 시스템에 대한 요구와 기업이 안전에 대한 중요성을 인식하고 실제 안전 자동화 시스템을 구축하고 있다.”고 판단된다고 전했다.

그러나 여전히 비용과 인식 등의 문제로 세이프티 시장은 더디고 더딘 행보만을 지속하고 있다. 특히 통합적인 안전 솔루션이 필요한 모션 분야에서의 세이프티는 피부로 느끼기엔 너무도 먼 미래의 일이라 여겨진다.

슈나이더 일렉트릭의 김창환 과장은 “기계 설비의 제어부인 모션 컨트롤, PLC 등에서의 세이프티 보다는 단위 장비들의 운전 중심으로 세이프티 기술이 많이 적용되고 있는 것이 상황”이라며, “이런 상황으로 세이프티 모션에 경우, 저변확대가 되어 있지 않고 세이프티 기능이 배제된 저가 제품들을 선호하는 것이 시장상황”이라고 전했다.

세이프티 모션에 대한 국내의 인식에 관하여, 보쉬 렉스로스의 김정용 과장은 “오랜 현장경험을 통하여 자연스럽게 알게 된 것은 국내에서 사용되는 장비의 대부분은 안전 기능을 적극적으로 활용하지 못하고 있을 뿐만 아니라 대부분의 사용자들은 세이프티 기능이 불편한 것으로 생각한다는 것”이라며, “세이프티 기능이 사용자에게 불편을 주는 것이 아니라 사용자와 장비를 보호하는 필수의 기능이란 인식 전환이 필요하며, 수출을 위해 장비에 세이프티 기능을 적용하는 것만이 아니라 국내에서 사용하는 장비에도 여러가지 세이프티 기능을 이용하여 보다 안전한 장비를 만들어야 한다.”고 강조했다.

시장확대를 위한
안전에 대한 법제화 시급

과거의 솔루션에 비해, 현재의 산업 자동화는 상당히 유연하고 개방적이라 할 수 있다. 또한 기계와 시스템들은 생산성이 대폭 향상되었으며, 보다 유연하게 변모하고 있다.

지멘스의 임병욱 차장은 “엔지니어링 및 운영 비용 절감에 대한 요구로 인해, 필드 레벨에서 기업 관리에 이르기까지 통합 자동화 개념을 고장없이 구현하는 일은 피할 수 없는 지상명령이 되었다.”며, “기계 및 시스템들은 사용되는 지역의 안전 요건을 충족시키고 사용자가 위험에 노출되지 않도록 해야 하기 때문에 자동화 시스템인 모션 컨트롤에서도 기계, 시스템 및 사람의 안전에 대한 요구가 증가하고 있는 실정”이라고 설명했다.

국내 법규를 보면, 사업장 자체 안전에 대한 검사 및 강제 규정은 있으나 안전 자동화에 대한 인증 강도가 허술해서 자동화 설비 또는 시스템에 안전 자동화 시스템이 적절히 적용되지 못하고 있는  것이 현실이다.

지멘스의 임병욱 차장은 “EU국가들과 미주 그리고 일본의 경우에는 안전 규정을 제정하여 인명과 설비의 보호를 최우선으로 시행하는 안전 자동화 시스템을 운용하고 있다.”며, “과거 EU가 CE 인증제도를 도입하여 시장이 크게 성장하였듯이 국내도 안전에 대한 법제화가 이루어지면 매년 30% 이상 성장할 것으로 예상된다.”고 말했다.

사용자 보호는 물론
장비와 제품, 생산성 향상까지

실제로 유럽에서는 다양한 규약으로 세이프티 사용을 권고하고 있다. 사용자의 장비에 맞는 다양한 세이프티 기능을 선택함으로써 불필요하거나 사용하기 어려운 일들을 차단하고 있다. 즉, 단순한 작업자의 안전만을 위한 세이프티가 아닌 생산성과 장비의 보호까지 보장해 주는 안전 시스템의 필요성이 대두되고 있으며, 안전 시스템 또한 진화하고 있는 것.

보쉬 렉스로스의 김정용 과장은 “세이프티 기능은 사용자를 보호함은 물론 장비까지도 보호하기 때문에 반드시 필요한 기능이고 세이프티 시스템이 제공하는 여러가지 기능들을 활용하지 못한다면 2000년 이후 급속도로 발전되고 있는 세이프티 기술은 여전히 불편한 기능들이 될 것”이라고 말했다.

또한 그는 “세이프티 시장은 유럽과 미주 이외에도 장비에 대한 세이프티 요구사항이 글로벌 시장에서 점점 더 증가되고 있다.”며, “향후 움직이는 모든 엑추에이터(모터, 센서, 밸브 등 다양한 움직임의 제품군)들에 세이프티 기능이 포함되어 사용자는 물론 고가의 장비까지 보호하고 다운 타임을 줄임으로써 생산력 증대에 도움이 될 것”이라고 강조했다.

B&R 산업자동화의 임의진 차장은 “국내에서 기계나 장비는 아직까지 가격경쟁력을 최우선시 하기 때문에 세이프티 기능이 옵션인 반면 유럽에서는 엔드유저에 의한 요구가 없어서 사람과 기계를 보호하는 인식이 있어 세이프티 기능을 추천하는 상황”이라고 설명하며, “세이프티 제품이 고가라는 인식을 바꾸는 것이 최우선 사항이라 판단된다.”고 말했다.

세이프티 모션은 불필요하고 비용만 추가로 발생하는 것이 아니라 사용자와 장비를 보호하면서 생산성을 향상시킬 수 있는 필수의 기능이란 인식의 전환을 위해 모션 컨트롤 업체들은 다양한 솔루션과 세이프티 기술을 선보이고 있다.

다양한 세이프티 기술
사용자는 물론 장비까지 보호

보쉬 렉스로스의 세이프티 모션

보쉬 렉스로스에서는 서보 드라이브인 인드라드라이브(Indra- Drive)에 세이프티 기술을 도입함으로써 상위 컨트롤러가 아닌 드라이브에서 직접 세이프티 기능을 수행할 수 있게 했다. 이를 통해 보쉬 렉스로스에서는 사용이 편리하고 비용절감 효과를 제공함으로써 세이프티 시장에서 좋은 평을 가지고 있다.

보쉬 렉스로스 코리아 김정용 과장은 “보쉬 렉스로스에서는 사용자가 원하는 다양한 세이프티 기술을 제공하기 때문에 사용자의 장비에 적합한 세이프티 기능을 선택하여 사용할 수 있으며, 사용자의 안전확보는 물론 장비까지 보호할 수 있다.”고 말했다.

보쉬 렉스로스의 모션 기술은 컨트롤러 그룹과 드라이브 그룹으로 나눠진다. 인드라드라이브에 제공되는 ‘Safety-In-Drive’는 엑추에이터를 컨트롤러에서 제어하여 지령을 내려 보내는 시간을 절약하고 드라이브에 직접 세이프티 기능을 부여함으로 상당히 빠르고 정확하게 반응할 수 있다.

김정용 과장은 “실제로 인드라드라이브는 별도의 프로세서를 가지고 메인 프로세서와는 별개로 신호들을 감시하여 반응한다.”며, “드라이브를 제어하는 프로세서와는 별도의 세이프티를 위한 프로세서가 드라이브 내부에 존재하여 반응하는 것”이라고 설명했다.

보쉬 렉스로스의 따르면, 실제로 유럽의 인증 기관에서 측정한 결과, 긴급 상황 정지 시 볼스크류로 동작하는 엑추에이터는 100~200mm, 리니어 모터로 동작하는 엑추에이터는 400~800mm를 이동 후 정지하였으나, 드라이브에서 직접 제어 가능한 세이프티-인-드라이브 기능을 사용하면 2mm이내에 정지하였다.

이는 소중한 사용자를 보호함은 물론 고가의 장비까지 보호하는 장점을 가지게 된다. 이러한 강력한 기능으로 세이프티 모션 기술을 이용하여 자동차의 프레스 공장은 물론 각종 로보트 장비에도 적용하여 보호하고 있다.

향후 보쉬 렉스로스 코리아는 우선 드라이브의 세이프티 기능의 적용을 위해 고객과 기능 적용에 대한 심도 깊은 협의를 할 계획이다. 더 나아가 컨트롤러는 물론 보쉬 렉스로스의 인버터 및 다양한 제품에도 세이프티 기능을 추가 적용할 예정이다.

로직에 의한
세이프티 기능 구현

B&R 산업자동화의 ACOPOSmuliti

지금까지 일반적인 세이프티의 개념은 필요한 신호에 의해 장비 전체를 세우는 방식인 반면 B&R 세이프티 기술은 Safe Direction이나 Safely Limited Increment와 같은 세이프티 기능을 사용하여 사람과 장비, 제품을 고려한 효율적이고도 안전한 제어를 가능하게 한다.

또한 TUV Rheinland에 인증된 PLC 오픈 펑션 블록을 사용하여 와이어링에 의존한 기존 방식에서 프로그램, 즉 로직에 의한 세이프티를 구현할 수 있다. 세이프티에 대한 로직을 구현하기 위해서는 분명 일반적인 컨트롤러와는 구분된 전용 장치가 필요한데, B&R에서는 세이프티 CPU가 바로 이 역할을 하고 있다.

B&R 산업자동화의 임의진 차장은 “단순히 멈추는 명령을 내리는 일반적인 세이프티와는 달리 세이프티 모션은 움직이는 회전체이기 때문에 로직에 의한 세이프티의 구현이 필요하다.”고 설명하며, “특히 B&R 세이프티 모션의 장점은 기존에 있는 시스템을 유지하면서 세이프티 펑션을 추가함으로써 구현이 가능하다는 것”이라고 강조했다.

또한 그는 “특히 세이프티 모션 같은 경우, 기본적으로 B&R의 서보 드라이브에는 세이프티가 적용되어 있고 네트워크인 파워링크 또한 세이프티에 준하고 있기 때문에 세이프티 모션을 구축하기 위해서는 기존 시스템에 세이프티 컨트롤러만 추가하면 된다.”고 설명하며, “이는 전체 시스템에 가격 대비 작은 수준이고 세이프티가 작동했을 경우, 파라미터 셋업과 같은 작업이 필요없어 생산성을 보다 높일 수 있는 장점까지 제공한다.”고 강조했다.

B&R 제품은 EN/ISO 13849 up to PL e, EN/IEC 62061 up to SIL 3, EN/IEC 61511 up to SIL 3, IEC 61508 up to SIL 3, EN 954 up to CAT 4 등 표준에 준해 개발되었다. 세이프티 모션에 맞춰 디자인된 서보 드라이브인 ACOPOSmuliti는 세이프 드라이브 펑션, 세이프 스톱, Safe Operation Halt, Safely Limited Interval/ Speed/ Deceleration Ramp 등의 다양한 기능들이 포함된다.

‘모듈화’ 컨셉과
세이프티 제품과의 시너지

슈나이더 일렉트릭의 Lexium05

슈나이더 일렉트릭은 2006년 출시된 서보 드라이브인 ‘Lexium05’에 내장형 제동 저항 및 전원 차단 기능을 채택했으며, 기본 세이프티 사양으로 드라이브 내장형 STO(Safety Torque Off) 기능을 옵션 세이프티 사양으로 SS1, SS2, SLS, SOS 등을 제공하고 있다.

특히 슈나이더는 세이프티 기능을 모듈화함으로써 고객이 필요한 안전 기능만 선택할 수 있다. 슈나이더 주요 제품에는 Lexium32 서보 드라이브(Max 7kW), Lexium15 서보 드라이브(Max 42.5kW), Lexium05 서보 드라이브(Max 6kW) 등이 있다.

향후 슈나이더는 세이프티 모션을 위해 ‘Simplicity’ 슬로건에 따른 ‘모듈화’ 컨셉, 국제 안전 규격에 적합한 제품의 개발, 슈나이더의 세이프티 제품군(센서, 버튼, 경광등)과의 시너지를 노리는 전략을 꾀하고 있다.

통합 안전 시스템
안전 기술과 표준 자동화 결합

지멘스의 SINAMICS S110

지멘스의 통합 안전(Safety Integrated)은 전체적으로 조화된 시스템에서 안전 기술과 표준 자동화를 결합한 시스템 개념이다. 지멘스의 통합 안전은 자동화 설비와 시스템에 요구되는 안전사항을 수행하고 획기적인 솔루션을 필요로 하는 자동화 산업과 드라이브 테크놀로지에 사용된다.

지멘스의 임병욱 차장은 “통합 안전은 표준 자동화를 구성하는 필수 구성요소이며, 개별 구성요소들은 안전과 관련하여 표준 통신 방식으로 다른 장치와 통신이 가능하다.”며, “이는 추가 인터페이스 없이도 시스템의 표준 컴포넌트와 안전 레벨 간의 데이터 투명성 구현을 용이하게 하고 안전관련 데이터가 기존의 표준 버스를 통해 전송된다는 점이야 말로 이 개념이 지닌 독보적인 특징으로 그 결과 설치 및 엔지니어링 비용을 대폭 절감할 수 있다.”고 강조했다.

통합 안전 구성요소의 안전 기능은 안전에 관련된 모든 요구사항들을 적절하게 수행하며, 또한 BGIA(German Regulatory Group)와 TUV(German Technical Inspectorate) 같은 표준 규격을 모두 만족한다.

통합 안전 기능으로 짧은 응답시간과 낮은 결선비용 덕분에 전체적으로 비용절감의 효과를 제공한다. 즉 안전과 생산성이 동시에 향상될 수 있는 것. 지멘스는 이와 관련하여 전체적으로 일관적인 안전 개념을 만드는데 사용될 수 있는 다량의 제품을 보유하고 있다.

지멘스는 각종 고난도 애플리케이션을 지원하기 위해 통합안전 기능을 내장한 드라이브를 공급한다. 예를 들어, 간단한 위치제어 작업을 위한 단축(single-axis) 드라이브 ‘SINAMICS S110’, 고난도 고성능 어플리케이션을 위한 드라이브 시스템 ‘SINAMICS S120’, 고난도 다이내믹 싱글 드라이브를 위한 인버터 캐비닛 ‘SINAMICS S150’ 등이 있다.

임병욱 차장은 “지멘스의 통합 안전 기능을 내장한 드라이브는 급속도의 동작 시퀀스에 높은 부하를 수반하고 때로 대용량 운반을 담당하는 상황에서 통합 안전 기능의 지연시간을 단축함으로써 기존 안전 컨셉트 대비 인적 상해나 물적 손실을 대폭 방지하는 고도의 보호수준을 실현할 수 있다.”며, “예전에는 불가능했던 전혀 새로운 안전 기능을 적용하여 완전히 새로운 안전 컨셉을 비용효율적으로 구현할 수 있어, 그 결과 생산성 저하를 걱정할 필요없이 기계 및 장비의 안전성을 향상시킬 수 있다.”고 설명했다.

세이프티 모션
주도적인 위치 선점 위해

한국오므론의 G5 시리즈

한국오므론은 국제 안전규격 IEC 61800-5-2를 획득한 AC 서보 드라이브 ‘G5 시리즈’를 선보였다. G5 시리즈에 STO(Safe Torque Off) 기능은 CPU가 아닌 세이프티 디바이스에 의해 모터의 안전한 정지가 가능하며, 모터의 정지 이후에도 피드백을 받고 프로세싱을 모두 수행할 수 있다.

이 외에도 G5 시리즈는 택 타임을 단축시켰으며, 응답 속도 주파수를 2KHz를 실현한 제품이다. 또한 오토튜닝 기능으로 게인 조정이 간편하고 모니터 기능을 강화했으며, 100만 펄스 분해능, 외부 엔코더 데이터를 드라이브로 직접 받을 수 있는 기능, 제진 기능 강화(기구부의 진동까지 잡아 줄 수 있는) 등의 성능을 제공한다.

한국오므론의 김기훈 대리는 “G5 시리즈의 출시는 오므론이 세이프티 모션 분야에서 주도적인 위치를 선점하는 것에 의의가 크다.”고 강조하며, “기존에 네트워크에서부터 다양한 세이프티 제품까지 오프론이 세이프티 관련 풀-라인업을 구축하고 있기 때문에 시너지 효과도 발생할 것”이라고 말했다.

G5 시리즈 출시를 계기로 한국오므론은 국내 LCD와 타이어 시장에 집중한다는 전략이다. 단순한 G5 시리즈의 판매가 아닌 PLC, MECHATROLINK-Ⅱ, 그리고 새롭게 출시할 EtherCAT 통신방식의 서보 제품까지 아우르는 포괄적인 전략을 펼칠 계획이다.

김기훈 대리는 “오므론에서는 MECHATROLINK-Ⅱ 통신방식의 서보 제품을 선보이고, 이와 더불어 오는 4월에는 EtherCAT 통신방식의 서보 제품까지 아우르는 라인업을 구축할 예정”이며, “세이프티와 연계하여 한국오므론에서는 국내 신규 프로젝트가 진행되는 FPD 분야와 타이어 시장을 공략할 계획이다. 이를 위한 전략은 컨트롤러가 중심이 되어야 서보 드라이브의 판매가 가능하기 때문에 우선적으로 PLC에 집중하고 세이프티와 관련된 드라이브를 아우르는 방법이 될 것”이라고 밝혔다.