로봇 부품 선택, 안전을 최우선으로 고려하는 법 > 로봇 개발 및 사용 안전 수칙

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로봇 부품 선택, 안전을 최우선으로 고려하는 법

'로봇 부품 선택, 안전을 최우선으로 고려하는 법'이라는 주제는 로봇 시스템의 안정성과 신뢰성을 확보하는 데 있어 가장 근본적이고 중요한 결정 과정을 다룹니다. 로봇은 수많은 부품들의 유기적인 결합으로 이루어지며, 단 하나의 부품이라도 안전 기준에 미달하거나 예상치 못하게 고장 난다면 전체 시스템의 안전성을 위협할 수 있습니다. 특히 인간과 직접적으로 상호작용하는 로봇이나, 고위험 환경에서 작동하는 로봇의 경우 부품 선택 시 안전을 최우선으로 고려하는 것은 단순한 원칙을 넘어 필수적인 책임입니다.

이는 마치 비행기나 자동차를 설계할 때 핵심 부품 하나하나가 최고 수준의 안전 기준을 충족해야 하는 것과 같습니다. 로봇 부품 선택은 로봇이 위험한 존재가 아닌, 안전하고 신뢰할 수 있는 동반자가 되기 위한 첫걸음이라고 할 수 있습니다.

그렇다면 로봇 부품 선택 시 안전을 최우선으로 고려하기 위한 구체적인 방법과 핵심 요소들은 무엇인지 자세히 파헤쳐 보겠습니다.

1. 안전 부품 선택의 일반 원칙

로봇 부품 선택 시에는 다음의 일반 원칙들을 반드시 준수해야 합니다.

• 인증된 안전 부품 사용: 국제 표준(예: ISO 13849, IEC 62061)이나 해당 국가의 안전 규격(예: 국내 KCs 인증, 유럽 CE, 미국 UL)을 충족하거나 초과하는 부품을 우선적으로 선택해야 합니다. 이는 해당 부품이 특정 안전 기능에 대해 검증되었다는 것을 의미합니다.
• 강건성과 신뢰성 확보: 예상되는 작동 환경(온도, 습도, 진동, 충격, 전자기 간섭 등)과 스트레스에 충분히 견딜 수 있는 내구성을 가진 부품을 선택합니다. 낮은 고장률(MTBF: 평균 무고장 시간)을 가진 부품은 시스템의 안정성을 높이는 데 기여합니다.
• 페일 세이프(Fail-Safe) 디자인 고려: 부품이 고장 났을 때, 자동으로 안전한 상태로 전환되도록 설계된 부품을 우선적으로 고려합니다. 예를 들어, 전원이 끊기면 자동으로 잠기는 브레이크나, 특정 신호가 단절되면 안전 상태로 전환되는 센서 등이 있습니다.
• 다중화(Redundancy) 및 다양성(Diversity): 단일 지점 고장(Single Point of Failure)이 치명적인 결과를 초래할 수 있는 핵심 부품에는 다중화(예: 두 개 이상의 센서 또는 제어기 사용)를 고려합니다. 또한, 서로 다른 작동 원리를 가진 부품(예: 비전 센서와 레이저 센서 조합)을 함께 사용하여 시스템의 강건성을 높일 수 있습니다.
• 명확한 문서화 및 추적성: 선택하는 부품은 상세한 사양서, 테스트 보고서, 고장률 데이터, 사용 제한 조건 등이 명확하게 문서화되어야 합니다. 또한, 제조사 및 생산 일련번호 등을 통해 부품의 이력을 추적할 수 있어야 합니다.

2. 주요 로봇 부품별 안전 고려 사항

로봇을 구성하는 각 부품 카테고리별로 특별히 고려해야 할 안전 요소들이 있습니다.

• 액추에이터 (모터 및 드라이브):
  • STO (Safety Torque Off) 기능: 모터에 제어 전원이 끊어져도 위험 상황에서 즉시 모터의 토크를 차단하여 예기치 않은 움직임을 방지하는 기능입니다. 협동 로봇 등 안전이 중요한 분야에서 필수적입니다.
  • 동적 제동(Dynamic Braking) 및 홀딩 브레이크(Holding Brake): 비상 시 로봇을 빠르게 정지시키거나, 전원이 공급되지 않을 때 로봇 팔이 중력으로 낙하하는 것을 방지하는 기능을 갖춰야 합니다.
  • 과부하 및 과열 보호: 모터 드라이브가 과부하 또는 과열 시 자동으로 전력을 차단하거나 경고를 발생시키는 기능을 갖춰야 합니다.
• 센서 (안전 센서 및 일반 센서):
  • 안전 등급 센서: 작업자나 장애물 감지에 사용되는 라이트 커튼, 안전 레이저 스캐너, 안전 매트 등은 IEC 61496(안전 관련 보호 장비) 등 해당 안전 표준에 따라 인증된 제품을 사용해야 합니다.
  • 페일 세이프 출력: 센서 고장 시 '안전' 신호를 출력하도록 설계되어 시스템이 안전한 상태로 전환되도록 해야 합니다. (예: N.C. (normally closed) 접점 방식).
  • 정확도 및 응답성: 로봇의 작동 속도와 위험 요소에 대한 요구 반응 시간을 고려하여 충분한 정확도와 응답 속도를 가진 센서를 선택해야 합니다.
• 제어기 (안전 PLC, 안전 컨트롤러):
  • 안전 기능 인증: 비상 정지, 안전 속도 모니터링, 안전 영역 감시 등 안전 기능을 관리하는 제어기는 IEC 61508(기능 안전) 또는 ISO 13849(안전 관련 부품)에 따라 특정 PL(Performance Level) 또는 SIL(Safety Integrity Level) 등급을 만족해야 합니다.
  • [이 게시물은 관리자님에 의해 2025-11-22 10:14:45 로봇