산업용 로봇안전의 새로운 룰 ISO/FDIS 10218-1, 2 어떻게 바뀌었나
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아시아 국가에 비해 유럽 국가들 낮은 로봇 관련 재해 사고율은 안전에 대한 일반의 각성과 제도적 뒷받침 때문일 것이다. 이러한 까닭으로 앞서있는 유럽의 로봇 안전 표준 규격을 살펴보는 일도 의미가 있을 것이다. 본 면에서는 이번호(p. 46)에서 소개된 유럽의 새로운 로봇안전 표준인 ISO/FDIS 10218-1, 2의 주요 내용들을 좀 더 상세하게 소개하여 산업용 로봇 안전의 가이드라인을 제시코자한다. |
▶ ISO/FDIS 10218-1
1992년에 나온 EN775/ISO 10218보다 이해하기 쉽고 디테일이 보강된 ISO/FDIS 10218-1 초안이 기술 솔루션을 위해 공개 되었다. 아직 시장이나 실사용에 적용되지는 않은 탓에 생소할 수도 있는 이번 안의 중요 부분들을 소개코자 한다.
▶ 리스크 평가
리스크 평가는 안전한 작업 공간을 만들기 위한 중요한 요소 중 하나이다. ISO/FDIS 10218-1은 리스크 평가에 대해 아래와 같이 기술한다.
리스크 평가는 4.1에서 정의된 위험들을 고려하여 실시된다.
1) 교육, 유지, 세팅, 청소 등을 포함하는 로봇에서의 의도된 작업
2) 예기치 못한 작동
3) 여러 방향에서의 요원 접근
4) 논리적으로 예측 가능한 로봇의 잘못된 사용
5) 제어 시스템 상 실패의 결과
6) 특정 로봇 어플리케이션과 연관된 위험이 있는 곳
리스크는 디자인과 교체 등의 방법과 함께, 예방과 추가적 조치로 줄이거나 없앨 수 있으며, 이외의 잠재적 리스크는 경고, 표시, 훈련 등의 방법으로 줄일 수 있다.
여기서 중요한 부분은 작업자에 의해 수행되는 일의 종류와 관련지어져야 안전한 환경에서 일할 수 있다는 것이다. 또한 안전장치의 결함이나 조작 시에도 위험이 있을 수 있다. 제어 시스템 상 오류의 결과로 물건을 떨어뜨리게 될 수도 있으며 프로그램 오작동, 안전 시스템의 오류 등을 야기할 수도 있다.
짚고 넘어가야할 또 다른 한가지는 4.2에서 제시된 평가 대상의 중요도 순서이다. 이 우선순위들은 Machinery Directive 98/37/EC의 순서이기도 하다. 이를 표현하는 또 다른 방법은 아래의 표와 같다. (아래 내용은 ISO/FDIS 10218-1의 일부가 아님)
▶ 정지 기능
로봇은 비상 정지, 안전 정지와 같은 정지 기능을 갖고 있어야 한다. 두 정지 기능 간의 차이는 ISO/FDIS 10218-1를 근거로 기술 되어있는 아래 표에서 확인할 수 있다.
<긴급 정지 기능과 안전 정지 기능 간의 비교>
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위치 |
긴급 정지 기능 |
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작동 |
작업자에게 잘 보이고 빨리 접근할 수 있는곳 |
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안전시스템작동 |
ISO 13849-1:1999 카테고리 3또는 리스크 평가에서 정의된대로 |
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리셋 |
수동으로만 가능 |
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사용빈도 |
긴급한 경우에만 드물게 사용 |
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효과 |
모든 위험요소의 전원 제거 |
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NOTE(B,D,E) | |
<긴급 정지 기능과 안전 정지 기능간의 비교>
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위치 |
긴급 정지 기능 |
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작동 |
안전거리 공식 의해 정의된 지점 |
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안전시스템작동 |
ISO 13849-1:1999 카테고리 3또는 리스크 평가에서 정의된대로 |
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리셋 |
수동 또는 자동 |
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사용빈도 |
가변적임, 모든 사이클에 드물게 사용 |
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효과 |
예방 조치 된 위험요소 통제 |
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NOTE(B,D,E) | |
위에서 정의한 안전 정지는 EN 775/ISO 10218:1992에서 안전 정지로 명시되어 있다. EN 775/ISO 10218 안전시스템 수행 요건들은 IEC 204-1에 있는 요건들을 참조한다.
긴급 전지와 안전 정지에 대한 기본 카테고리는 3이다. 다른 기준의 요건도 쓰일 수 있지만, 같은 수준의 리스크 감소가 가능해야 한다.
안전과 관련된 제어 시스템 작동
5.4.1 일반
ISO 10218의 이 부분의 목적 때문에, 안전과 관련된 제어 시스템 기능은 ISO 13849-1:1999에 기술된 바와 같이 카테고리에 언급됐다. 제어 신뢰성, 작동 수준, 안전 무결성 수준 등 대안으로 제시되는 다른 규정들의 기능 요건 또한 쓰일 수 있다. 안전과 관련된 제어 시스템을 설계하기 위해 이러한 규정들을 쓸 때에는 동등한 수준의 리스크 감소가 가능한지 관심을 기울여야 한다.
▶ 안전 운전 속도 제어
프로그래밍, 프로그램 테스트, 다른 종류의 작업 등을 하는 동안 작업자가 이 로봇 안전 운전 속도 제어기 근처에 있을 때 취할 수 있는 조치 중 하나는 가능한 안전한 작업환경을 제공하는 것이다. ISO/FDIS 10218-1은 안전 운전 속도 제어기 대해 다음과 같이 요구한다.
5.6 Reduced speed control
안전 운전 속도 제어기 근처에서 작업을 할 때에는 플랜지와 TCP(Tool Centre Point)의 앤드 이펙터(End-effector)의 속도가 250mm/sec를 넘지 말아야 한다. 이는 가능한 250mm/sec 이하로 설정해야 함을 뜻한다.
안전 운전 속도 제어기는 예측 가능한 어떤 오작동에 있어서 플랜지와 TCP의 속도가 제한된 수준을 넘지 않도록 설계되어야 한다. 만약 설정된 제한된 속도를 넘어선다면, 안전 정지 기능이 실행되어야 한다. 안전 운전 속도 제어 기능은 5.4의 요건들에 부합되어야 한다.
TCP 속도가 사용가능할 수 있도록 오프셋 특성이 맞춰 제공되어야 한다.
5.4에서 언급된 안전 운전 속도 제어기를 요하는 제어 기능은 카테고리 ISO13849-1:1999에 따라 카테고리 3에 언급되었으며 또한 사용되어야 한다. 만약 리스크 평가가 2 또는 4번과 같은 다른 카테고리에 제공된다면 이를 대신하여 사용될 수도 있다. 이 기능 지침들은 ISO13849-1:1999에 따라 하나의 카테고리로 주어진다. 하지만 이를 위해 다른 정의를 사용하는 기준들도 사용될 수 있다. ISO 10218-1의 예에서는 EN62061에서의 정의로 안전 무결성 수준이 언급되었다.
안전 운전 속도 제어기는 안전하고 신뢰할만한 TCP 속도 한계치를 부여했었다. 그러나 속도가 낮다 할지라도 조작자는 빠르고 안전한 방법으로 로봇을 정지시킬 수 있어야 한다. 그러므로 펜던트 상에는 3위식 장치를 위한 요건들이 있다. 이 장치는 다른 모션 제어 장치들과 독립되어져 있어야한다. 또한 펜던트 안에 내장되거나 분리될 수도 있다. 모션은 중앙 사용가능 포지션에 고정되어 있을 때만 허용된다. 장치를 아래 위치에서 풀거나 조이는 것은 안전 정지 기능을 제공해야 한다.
한편, 3위식 장치에는 인체공학적인 규정들도 존재한다. 만약 이 장치가 피로나 신체적 중압감을 야기한다면, 이 장치를 사용할 때 리스크가 존재하게 되므로 반드시 고려해야 된다. 만약 안전 장치가 사용자에게 새로운 리스크나 문제를 야기하고 있다면, 이를 조정하거나 제거해야 할 필요가 있다.
▶ 펜던트 제어
ISO/FDIS 10218-1은 3위식 장치의 요건에 대한 예외를 갖고 있을 뿐 아니라, 펜던트 제어에 있어서도 중요한 요건들을 갖고 있다.
긴급 정지 기능 : 펜던트는 ISO 13850에 부합하는 긴급 정지 기능을 갖추어야 한다.
자동 작업 : 펜던트를 이용하거나 제어 장치 교습에 로봇의 자동 작업이 전적으로 실행되어서는 안된다. 자동 모드를 실행하기 이전에 안전장치가 설치된 외부 공간에서 거리를 두고 확인 하는 것은 필수적 사항이다.
다중 로봇 : 한 대의 펜던트 제어로 여러 대의 로봇 제어가 가능한 곳에서는 작동하는 로봇을 우선 선택해야하고, 선택되어진 로봇은 안전한 장소에서 볼 수 있도록 명확히 표시되어야 한다.
▶ 무선 Teach controls
산업용 로봇을 위한 무선 티칭 컨트롤은 대부분 한시적인 프로토타입 제품이다. 하지만 이러한 앞으로의 제품에 대한 지침을 제시하는 것은 중요하다. 권장하는 지침들은 아래와 같다.
5.8.6 무선 teach controls
펜던트 또는 다른 티칭 컨트롤이 로봇 제어기와 선으로 연결되어 있지 않은 곳에서는 다음을 적용해야 한다.
a)Teach 펜던트 디스플레이와 같이 펜던트 작동 중에는 시각적인 식별이 가능하도록 해야한다.
b)수동 가감속 모드일 때, 통신 두절 시에는 모든 로봇을 안전 정지하게끔 해야 한다. 통신 복원 시 고의적 행동 없이 로봇 모션을 재시작하게 해서는 안된다.
c)데이터 통신을 위한 최대 반응 시간과 커뮤니케이션 누락은 사용을 위한 정보에 기술되어야한다.
d)긴급 정지 장치의 작동?꺼짐 스위치의 혼란을 유발하지 않기 위해 적절한 위치와 디자인 그리고 사용을 위한 정보가 제공되어져야 한다.
