산업용 로봇 고정식ㆍ이동식 협동작업 안전가이드

산업용 로봇은 협동작업을 통해 생산성을 높이고 안전성을 강화하는데 큰 역할을 합니다. 하지만 로봇과 인간이 함께 작업하는 경우 안전사고 발생 위험이 아주 높습니다. 

적용범위

협동작업 형태로 사용되는 고정식ㆍ이동식 로봇에 적용되며, 장소 또는 공정의 특성상 사람과 로봇이 같은 공간에서 작업하는 등 협동작업과 유사한 형태의 경우에도 적용됩니다.

※ 산업안전보건법상 산업용 로봇에 해당되지 않는 서비스 (공공(방역 등)ㆍ의료 등) 분야 등에서 사용하는 서비스 로봇은 이 가이드에서는 적용 제외※

 

협동작업시 안전기능별 특징

출처 : 고용노동부

로봇 협동 작업 시 필요한 충돌방지 조치

※산업용 로봇의 안전성을 유지하기 위해 해당 로봇의 사용과 관련된 유해ㆍ위험요인을 스스로 파악하고 개선하는 '위험성평가'를 실시해야 합니다. (위험성평가에 관한 지침 / 고시 참고)
※ 이 가이드는 고정식 및 이동식 로봇의 형태에 따라 산업안전보건기준에 관한 규칙의 울타리를 대체할 수 있는 충돌방지조치와 그 외 로봇 사용 시 준수할 사항을 설명하고 있습니다.

 

1. 고정식 로봇

(비상정지장치) 로봇의 비정상적인 작동 시 긴급히 정지시킬 수 있도록 작업자가 조작할 수 있는 위치에 비상정지장치를 설치해야 합니다.

• <참고> KS B ISO 10218-2 (로봇 및 로봇 장치 - 산업용 로봇의 안전에 관한 요구사항)
  • 5.3.8.2 비상정지 기능 (emergence stop function)
    동작 또는 기타 위험 기능을 기동할 수 있는 가 제어 스테이션은 KS C IEC 60204-1 및 KS B ISO 13850의 요구사항을 준수하는 수동 기동 비상정지를 가져야 한다. 비상정지 기능의 작동은 셀 또는 셀 간 연결 지점 및 기타 작업 영역에서의 모든 로봇 동작 및 기타 위험기능을 중지시켜야 한다. 
    
    로봇 시스템은 제반 부위에 하여 동작하는 단일 비상정지 기능을 가져야 한다. 큰 시스템(예 : 다중 로봇 또는 다중 셀)의 경우, 제어 범위를 나눌 수도 있다. 이 경우 제어 범위는 수행될 작업 요구 조건 또는 시스템의 특성 (예 : 장비구조, 경계 안전 보호 장치의 위치)에 맞게 설정해야 한다. 제어 범위는 비상정지 장치 근처에 명확하게 표시되어야 한다 (예 : 문자 또는 기호로)
    
    만약 두 이상의 로봇의 제한 영역이 겹치거나 또는 두 이상의 로봇이 공동 보호 영역에서 접근 가능하다면, 이 영역은 하나의 작업 영역으로 취급되어야 한다. 이 작업 영역에 대한 비상정지 장치는 동일한 제어 범위를 가져야 한다. 제어 범위는 하나 이상의 작업 영역을 포함할 수 있다. 사용자 정보는 각 비상정지 장치의 제어 범위 정보를 포함하여야 한다.
    
    로봇 시스템 비상정지는 제어 스테이션이 활성화되지 않았더라도 기능을 유지해야 한다. 이 기능에 대한 KS C IEC 60204-1에 따른 분류 0 또는 분류 1 정지 기능의 선택은 위험도 평가에 의하여 결정된다. 위험도 평가에 의해서 다른 성능 기준이 적정하다고 판단되지 않는 이상, 비상정지 기능은 적어도 5.2.2의 요구사항을 준수하여야 한다.
• <참고> KS B ISO 13850 (기계 안전 - 비상정지기능 - 설계 원칙)
  • 4.3 비상정지장치
    4.3.1 비상정지장치는 운전자와 작동할 필요가 있는 다른 사람이 쉽게 식별하고 작동할 수 있도록 설계되어야 한다. 비상정지장치의 액추에이터는 다음 중 하나일 수 있다.
    a) 손바닥으로 쉽게 활성화되는 누름 버튼 b) 와이어, 로프, 바(bar), c) 핸들 d) 다른 대안의 적용이 어려운 곳에서, 보호 덮개가 없는 발-패달 비고 ) 비상정지에 영향을 미치는 공급 차단 장치의 경우, IEC 60204-1 참조
    
    
  • 4.3.2 비상정지장치는 다음에 위치하여야 한다.
    각 운전자 제어 스테이션, 위험성 평가가 불필요하다고 판단되는 경우는 제외, 위험성 평가에 의해 결정된 다른 장소들, 예를 들어 입구와 출구 위치, 기계에 개입이 필요한 위치 (예 : 스위치를 누르고 있는 동안에 작동, 홀드 투 런 제어 가능), 설계로 인해 사람과 기계의 상호 작용이 예쌍되는 모든 장소 (예 : 적재/하역 구역)
  • 비상정지장치는 바로 접근 가능하고 운전자나 작동할 필요가 있는 다른 사람에 의해 위험하지 않은 구동을 할 수 있도록 위치하여야 한다. 수동으로 작동하도록 의도된 비상정지장치의 액추에이터는 접근 레벨 (예 : 바닥 레벨, 플랫폼 레벨) 위로 0.6m 및 1.7m 사이에 설치하여야 한다. 발-페달은 접근 수준에서 직접 고정 위치에 설치하여야 한다. (예 : 바닥 레벨)

(협동운전 모드) 협동운전에 필요한 하나 이상의 안전기능이 적용되어야 합니다.

• <참고> KS B ISO 10218-2 (로봇 및 로봇 장치 - 산업용 로봇의 안전에 관한 요구사항)
  • 5.11.5 협동 공간에서의 운전 (operations in the collavorative workspace)
    5.11.5.1 일반사항
    효율성을 위하여 협동 운전을 설계하는 경우, 작업 셀에서의 잠재 위험원에 노출된 모든 인력을 위한 안전한 작업 환경을 제공하기 위하여 5.11.5.2 ~ 5.11.5.4에 있는 안전 기능을 하나 이상 적용하여야 한다. KS B ISO 10218 -1의 5.10에서 협동 운전에 사용되는 로봇에 대한 요구사항과 성능 특징을 제공하고 있다. 다음의 각 절(5.11.5.2 ~ 5.11.5.5)은 5.10.2 ~ 5.10.5에 해당하는 각각의 협동 로봇 형태에 적용된다. 협동 운전 시 선택된 안전 기능에 대한 고장 검출은 5.3.8.3에 따른 보호정지를 발생하여야 한다. 이러한 정지 후의 자동 운전 재기동은 협동 영역 외부에서 계획된 재기동 동작으로 리셋되기 전까지는 개시되어서는 안 된다.
    
    
  • 5.11.5.2 안전한 감시 정지 (safe monitored stop)
    협동 영역에 사람이 없는 경우, 로봇은 자동 운전을 행한다. 사람이 협동 영역에 들어가면, 로봇은 동작을 정지하고 운전자와 로봇 간에 직접 상호작용 (예 : 말단 장치에 부품을 적재)을 허용하기 위하여 KS B ISO 10218 - 1DML 5.10.2에 따른 안전 감시 장치를 유지한다.
  • 5.11.5.3 핸드가이딩 (hand guiding)
    다음의 요구사항이 만족된다면 핸드가이딩 운전이 허용되어야 한다.
    a) 로봇이 제어 이동점에 도달하면, KS B ISO 10218-1의 5.5에 따른 안전 감시 정지가 발생
    b)운전자가 로봇을 원하는 위치로 이동하기 위하여 KS B ISO 10218-1의 5.10.3에 따른 요구사항을 만족하는 가이딩 장치를 가질 것 
    c) 운전자가 전체 협동 영역에 대한 명확한 가시성을 확보할 것
    d) 운전자가 가이딩 장치를 놓으면, KS B ISO 10218-1의 5.5에 따른 안전 감시 정지가 발생
    
    
  • 5.11.5.4 속도 및 위치 감시 (speed and position monitoring)
    운전자와 로봇 사이의 안전거리를 동적 방법으로 유지하기 위해서 디자인된 로봇 시스템은 KS B ISO 10218-1의 5.10.4를 준수한 로봇들을 사용해야 한다. 로봇의 속도, 최소 안전거리 그리고 기타 변수들은 위험도 평가에 의하여 결정해야 한다.
  • 5.11.5.5 설계 및 제어에 의한 동력 및 힘 제한 (power and force limiting by design or control)
    동력 및 힘 제한에 의하여 위험원을 제어할 수 있도록 설계된 로봇 시스템은 KS B ISO 10218-1의 5.10.5를 준수해야 한다. 동력, 힘 및 인체공학적 변수들은 위험도 평가에 의하여 결정하여야 한다.

(협동영역 표시) 운전자와 로봇이 직접 접촉할 수 있는 협동영역은 바닥표시, 표지판등으로 표시해야 합니다.

• <참고>  KS B ISO 10218-2 (로봇 및 로봇 장치 - 산업용 로봇의 안전에 관한 요구사항)
  • 5.11.3 협동 영역에 대한 요구사항 (requirements for collaborative workspaces)
    운전자가 로봇과 직접적으로 접촉할 수 잇는 협동 영역은 명확하게 정의되어야 한다(예 : 바닥 표시, 사인 등) 사람 / 운전자는 보호 장치 및 KS B ISO 10218-1 5.10에서 허용하는 로봇 성능 특징 준수를 통하여 보호되어야 한다. 이러한 특징 준수는 5.2.2에 따라서 모든 위험원과 동작을 정지하게 만들 것이다. 협동 운전에 한 명 이상의 사람 (운전자)이 관련되는 경우, 각 사람이 5.2.2에 따른 제어에 의하여 보호되어야 한다. 협동 영역의 설계는 운전자가 쉽게 모든 작업을 수행할 수 있으며, 장치 및 기계의 배치가 추가적인 위험원을 만들지 않도록 되어야 한다. 가능한 경우, 안전 정격 완만한 축과 공간의 제한이 가능한 자유 동작의 범위를 제한하여야 한다.
    협동 영역은 사실상 동적이며, 영역 제한은 변화될 수 있다 (예 : 운전자와 로봇을 따르기), 로봇 시스템은 로봇 팔, 부가 장치, 작업물의 작업 영역으로부터 전체 몸통 접근을 허용하는 빌딩 영역, 구조 물 공급 설비, 기타 기계, 장치까지 최소 여유 공간 0.5m (20 inch)를 제공하도록 설계되어야 하며, 이로 인하여 갇힘 또는 끼임이 유발될 수 있다. 이런 최소 여유 공간이 제공되지 않는 경우, 정적인 환경에서 사람이 갇힘 또는 기임 위험원으로 부터 500mm 내에 있을 때 보호하기 위하여 로봇 동작을 중지시키는 부가 보호 장치가 설치되어야 한다. 동적 동작 (예 : 선 추적)이 있는 경우, 특별한 고려가 필요할 수 있다 (KS B ISO 13854 참조)

(위험성 주지) 협동로봇 사용 작업 및 그 위험에 관한 사항을 평가하여 작업자에게 주지시켜야 하며, 작업자의 안전한 사용을 위해 조작 및 안전에 대한 교육을 하여야 합니다.

• <참고> KS B ISO 10218-2 (로봇 및 로봇 장치 - 산업용 로봇의 안전에 관한 요구사항)
  • 4.4 위험원 식별 (hazard identifficaton)
    4.4.1 일반사항
    부속서 A에서 보여 주는 로봇 및 로봇 시스템의 주요 위험원 목록은 ISO 12100에서 설명하고 있는 위험원 식별 및 위험도 평가를 수행한 결과이다. 특정 프로세스에 고유한 위험원 (예를 들면, 연기, 가스 화학제품 및 고온 재료)들은 특정 응용 (예를 들면, 용접, 레이저 절단, 기계 가공)에 의하여 발생할 수 있다. 이러한 위험원들은 특정 응용에 대한 위험도 평가와 함께 별도로 고려되어야 한다.
  • 4.4.2 작업 인지 (task identification)
    위험 상황의 발생 가능성을 알기 위해서 로봇 시스템 및 관련 장비의 운전자가 수행할 작업을 인지하는 것이 필요하다. 통합지는 이러한 작업을 인지하고 문서화하여야 한다. 사용자는 로봇 셀과 고나련된 합리적으로 예측 가능한 위험 상황 (작업 및 위험원 결합)이 확인될 수 있도록 의견을 구하여야 하낟. 여기에는 간접적인 상호작용 (예를 들면, 시스템과 관련된 작업은 없지만, 시스템과 관련된 위험원에 노출된 사람)이 포함된다. 이러한 작업은 다음을 포함하되 다음으로만 제한되는 것은 아니다.
    a) 프로세스 제어 및 모니터링
    d) 작업 물 장착 (loading)
    c) 프로그래밍과 확인 (verification)
    d) 해체를 요구하지 않는 정도의 간단한 운전자 개입
    e) 설치 (예를 들면, 고정장치 변경, 공구 교환)
    f) 고장처리
    g) 불량 동작 정정 (예 : 설비 고장, 부품 낙하, 사건 회복, 비정상적 상태)
    h) 위험에너지 제어 (고정 장치, 꺽쇠, 회전반 및 기타)
    i) 유지보수 및 수리
    j) 장비 청소
    
    
  • 위험원 제거 및 위험도 감소 (hazard elimination and risk reduction)
    위험도를 적절하게 감소시키기 위한 적당한 수단을 적용하기 전에 위험원을 확인하고 위험도를 평가할 필요가 있다. 위험도 감소를 위한 수단은 다음과 같은 기본 원칙을 근거한다.
    a) 설계에 의한 위험원 제거 또는 대체에 의한 위험도 감축
    b) 운전자가 위험원과 접촉하는 것을 막기 위한 안전 보호 장치 또는 운전자가 위험원과 접촉하기 전에 위험원을 안전한 상태로 만드는 것
    c) 사용 정보, 훈련, 표식 등에 의한 보조 수단의 제공
• <참고> KS B ISO 10218-2 (로봇 및 로봇 장치 - 산업용 로봇의 안전에 관한 요구사항)
  • 7 사용 정보
    7.1 일반사항
    사용 정보는 시스템을 안전하고 올바르게 사용하기 위하여 필요한 정보와 지침을 포함하여야 하며, 사용자에게 잔여 위험도에 대한 정보와 경고를 제공하여야 한다. 요소 기계 제조자가 제공하는 사용 정보도 역시 포함되어야 한다. 여기에는 사용자에게 안전과 관련된 중요한 정보를 제공하기 위한 문서, 기호, 신호, 부호 또는 그림 등의 항목을 포함하여야 한다.
    사용 정보의 여러 부문 문체와 내용은 독자의 교육 수준, 기술 이해도 능력 등을 고려하여야 한다. 또한 사용자에게 적절한 언어로 작성되어야 한다. 이 정보는 통합 시스템의 사용 용도와 예측 가능한 오용을 모두 반영하여야 한다. 이 위험원을 경감하기 위하여 필요한 경우, 정보는 다음을 포함하여야 한다.
    - 훈련 요구사항
    - 개인적 보호 자입 요구사항
    - 추가 방호벽 또는 보호 장치에 관한 요구사항 (ISO 12100)

(안전성능 확인) 설치된 보호 장치(종류, 안전거리 등)와 보완대책(보호구 착용, 교육, 작업절차 등)을 확인해야 합니다.

• <참고> KS B ISO 10218-2 (로봇 및 로봇 장치 - 산업용 로봇의 안전에 관한 요구사항)
  • 6.4 보호 장치의 확인 및 검증 (verification and validation of protective measures)
    확인된 위험원들을 경감시키기 위하여 설치된 보호 장치가 제조자의 지침에 따라서 사용되었는지, 그리고 다음을 위하여 로봇 시스템에 적절히 적용되었는지를 확인하여야 한다.
    a) 위험원에 접근을 방지하기 위하여 (접근 전에 위험원을 없애도록, 우발적 운전에 의한 위험원 발생을 방지, 부품과 공구를 고정, 기타 프로세스 위험원 제어)
    b) 설치된 보호 장치는 다음에 하여 확인 (방호벽의 종류, 틈의 크기, 기타 데이터, 방호벽의 배치, 올바른 안전거리, 높이, 보호 영역 내에서 리셋 제어가 가능하지 않도록, 보호 장치의 종류, 검출 능력, 배치, 올바른 안전거리, 크기, 우회 및 일시중지 기능)
    c) 보완 보호 대책은 다음을 제공하는지 확인되어야 한다. (지침, 훈련 자료, 경고, 개인 보호 장구, 절차, 기타)

(시스템 접근 권한) 작업의 변경, 교시, 유지보수 등을 위한 시스템 설정 변경은 권한이 잇는 사람만이 해야 하며, 잠금장치 또는 비밀번호 등을 사용하여 임의로 설정 변경할 수 없도록 해야 한다.

출처 : 고용노동부

• <참고> KS B ISO 10218-2 (로봇 및 로봇 장치 - 산업용 로봇의 안전에 관한 요구사항)
  • 5.10.11 보호 장치 중단 (suspension of safeguards)
    예를 들어, 로봇 교시와 같이 안전장치의 중단이 필요한 작업의 경우, 위험도를 평가하여 해당 작업에 대하여 자동으로 적절한 안전장치를 선택하여 주는 전용 운전 모드가 있어야 한다. 운전 모드의 선택은 반드시 확실한 방법으로 해야 하고 (예 : 잠금 선택 장치, 암호, 접근 코드) 또한 5.2.2 의 요구사항을 충족하여야 한다.
    다음의 요구사항들이 만족되어야 한다.
    a) 모드가 활성화된 상태에서 자동 운전을 재개하는 것이 가능하여서는 안 될 것
    b) 자동 운전은 보호 영역 외부에서만 기동 가능하도록 할 것
    c) 제어 모드 기능은 중단되는 보호 기능과 동등한 수준을 가질 것
    d) 중단 기능의 고장이 발생한 경우, 고장이 해결될 때까지 후속 중단이 금지될 것
    e) 모드 선택 장치, 셀 입구, 관련된 운전자 스테이션에 보호 장치가 중단되었다는 시각적 표시가 있을 것
    f) 모든 위험원을 관리하도록 대체 보호 대책이 활성화되어 있을 것. 이러한 대체 보호 대책은 동등한 보호 수즌을 제공할 것
    안전장치가 중단되는 경우, 다음이 적용되어야 한다.
    작업에 필요하지 않은 기계류 및 장치는 보호정지 상태일 것, 작업에 필요한 기계류 및 장치는 운전자의 직접적인 통제하에 있을 것

2. 이동식 로봇

※ 이 가이드는 현재 제정죽인 이동식 산업용 로봇에 관한 한국산업표준(안)을 토대로 정리되었으며, 행휴 표준 제정이 완료되면 관련 조문을 반영할 예정입니다.
※ 이동식 로봇에 대해서 알고 싶으신분은 첨부파일 확인 부탁드립니다.

고정식 이동식 산업용 로봇의 협동작업 안전가이드 

고정식 이동식 산업용 로봇의 협동작업 안전 가이드.pdf

2.96MB

 

 

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