기획연재 ② 자동화 설비 안전

지난호 목차

Ⅰ. 자동화 설비

1. 자동화 설비의 정의

2. 자동화 설비의 장, 단점

3. 자동화 설비 안전 대책

이번호 목차

Ⅱ. 산업용 로봇과 안전 시스템

1. 산업용 로봇의 정의

2. 산업용 로봇의 위험성

3. 산업용 로봇 설치 기준

4. 기타 안전 시스템

5. 비정상 상황 발생 시의 조치 사항

Ⅱ. 산업용 로봇과 안전 시스템

1. 산업용 로봇의 정의

산업용 로봇은 대표적인 공장 자동화 설비 중 하나로,현재 국내외에 있는 많은 제조 현장에서 활용되고 있다. 이러한 산업용 로봇은 인간의 팔에 해당하는 매니퓰레이터 및 기억장치로 구성되어 기억장치가 보유하고 있는 정보에 따라 매니퓰레이터의 신축, 굴절, 상하이동, 좌우이동, 선회동작 또는 복합동작을 자동적으로 수행하는 기계로 정의되어 있다.

2. 산업용 로봇의 위험성

다른 자동화 설비와 마찬가지로 산업용 로봇 역시 돌발 사태 발생 시 높은 강도의 재해를 일으킬 수 있는 위험성을 가지고 있는데, 산업용 로봇이 일으킬 수 있는 위험한 상황을 조성하는 요소에는 산업용 로봇의 ‘불완전한 행동’과 ‘불완전한 상태’가 있다. 불완전한 행동에는 ▲로봇이 작업 중임을 인식하지 못하거나 로봇 작업 영역 내로 진입하는 행동 ▲미숙한 작업자가 로봇의 작업 영역 내로 진입하는 행동 ▲동작버튼의 오조작 및 임의 접촉에 의한 동작 ▲안전장치의 무효화 또는 철거 및 무자격자의 운전점검 등이 해당된다.

불완전한 상태의 경우에는 ▲로봇 제어 시스템에 내재된 소프트웨어상의 결함 ▲전자기파 또는 라디오파에 의해 발생하는 신호교란 ▲전기 과부하 및 유압계통의 오일누수로 인한 화재 ▲전격재해 또는 축적된 에너지 방출로 인한 위험 ▲예상치 못한 로봇의 움직임(갑작스러운 정지 및 동작) ▲로봇 암의 정지 실패 및 작업장의 디자인 불량 등이 해당된다.

3. 산업용 로봇 설치 기준

산업용 로봇을 배치 및 설치하는 데에 적합한 장소는 ▲작업 공간이 확보된 곳 ▲고정형 조작반이 설치된 곳 ▲계기류가 보기 쉽게 설치된 곳 ▲비상정지용 스위치가 설치된 곳 ▲정지 표시램프가 보기 쉽게 설치된 곳 ▲성능이 확보된 스토퍼(정지장치)가 설치된 곳 등이다. 한편, 산업용 로봇을 설치할 때에는 산업용 로봇에 ‘설비상의 표시’와 ‘안전상의 표시’를 해두어야 하는데, 설비상의 표시에 있어야 할 요소에는 ▲제조가, 명 ▲제조 연월일 ▲형식 ▲구동용 원동기의 정격출력이 있으며, 안전상의 표시에 있어야 할 요소에는 ▲출입금지 표시 ▲기동스위치 취급 방법 ▲이상상태 발생 시의 대처 방법 ▲기타 필요한 사항 등이 있다.

또한 산업용 로봇이 설치되는 경우, 종류별 방호장치도 함께 설치되어야 하는데, 이러한 종류별 방호장치는 ‘Fail-Safe 기능, 동력차단장치, 비상정지기능, 방책 및 울, 안전매트’를 갖추어야만 한다. Fail-Safe 기능은 ▲제어장치의 이상을 검출해 로봇을 자동 정지시키는 기능 ▲U/T 시스템(공압, 유압, 전기 등)에서 변동이나 정전 발생 시 로봇을 정지시키는 기능 ▲로봇 및 관련기기에서 이상 발생 시 이를 외부로 알리는 기능 ▲로봇 작동구역 내에 사람 등이 출입 시 이를 감지해 로봇을 자동으로 정지시킬 수 있는 기능 등을 갖춰야만 하며, 동력차단장치는 ▲스위치, 클러치, 제어 밸브 등과 같은 기기들로부터 독립적으로 구성 ▲접촉이나 진동으로 인한 갑작스러운 작동 또는 복귀 미발생 등과 같은 기준을 충족해야 한다.

비상정지기능의 경우, ▲비상정지 스위치 조작 시 빠르고 정확히 정지 ▲적색 구성을 통해 작업자의 쉬운 확인 조작 지원 ▲작업자가 작업위치를 이탈하지 않고도 조작할 수 있는 위치에 설치될 것과 같은 기준에 부합해야 하며, 방책 및 울은 ▲1.8m 이상의 높이에 설치 ▲10cm 이하의 방책 간격 및 로봇과 1m 이상의 거리 유지 ▲고정식 방책, 충분한 강도 확보 ▲고정식 울 및 팔이 들어가지 않는 구조 적용 ▲출입구 외의 장소로 출입할 수 없는 구조 확보 ▲문 개방 시 자동적으로 로봇 등을 비상 정지시키는 기구를 출입구에 설치할 것 등의 기준을 만족시켜야 한다. 마지막 안전매트의 경우에는 사람이 매트를 밟을 시 스위치의 접점이 닫히는 구조를 갖춰야만 한다.

4. 기타 안전 시스템

산업용 로봇이 갖추고 있는 기타 안전 시스템에는 ‘광선식 안전장치 Fail-Safe, Safety Hold 정지, 초음파적 안전장치의 Fail-Safe, 비대칭 액추에이터에 의한 본질 안전화’ 등이 있다. 광선식 안전장치 Fail-Safe에 있어서 산란반사형은 Fail-Safe 센서라고 할 수 없지만, 투과형의 경우 Fail-Safe 센서라 할 수 있다. Safety Hold 정지는 로봇이 정지하고 있다 하더라도 전원이 투입될 수 있는 상태를 말하는데, 로봇 정지 확인 센서가 전동기 전류를 감지해 자동제어회로 전원을 차단한다.

초음파적 안전장치의 Fail-Safe는 초음파 센서가 초음파를 발사한 후, 그 반사파를 수신해서 출력이 되는 구조인데, 확산(산란)형 광선안전장치처럼 위험 검출형이라 고장 시에 안전을 보장할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 비대칭 액추에이터에 의한 본질 안전화의 대표적인 예로는 비대칭 액추에이터를 들 수 있는데, 이것은 가공물을 반송하는 Auto Loader(오토 로더)의 위, 아래쪽 방향에 비대칭성을 구비시킨 것이다.

5. 비정상 상황 발생 시의 조치 사항

작업 현장에서의 인명 피해 등을 막기 위해서는 산업용 로봇과 같은 자동화 설비에 비정상적인 상황이 발생하지 않도록 하는 사전 예방조치가 가장 중요하겠지만, 이와 함께 비정상적인 상황 발생 시 취해야 하는 조치 사항을 제조 현장에 있는 인력들이 숙지하는 것 역시 매우 중요하다. 비정상적인 상황 발생 시 취해야 하는 조치 사항에는 ▲작업규정에 따라 충분한 지식을 갖춘 자가 조치를 취할 것 ▲자동운전 중인 로봇 또는 관련 기계의 이상 작동으로 인해 인명 피해 발생이 예상될 시 로봇을 정지시킬 것 ▲로봇 또는 관련 기계에 이상 발생 시 로봇 및 기계 운전을 정지하고 ‘점검 작업 중’이란 표시를 할 것 ▲로봇의 공기 압축 구동부에 문제 발생 시 구동용 실린더 내의 잔압을 개방할 것 ▲응급조치 곤란 시 상사에게 상황을 보고한 후 조치를 취할 것 등이 있다. <끝>

자료제공 | 산업안전관리원(www.e-safety.co.kr)