협동로봇은 산업용로봇 범주에 포함되는 장치이다. 초기 출시 당시 사람과 함께 작업할 수 있도록 마련된 로봇으로 개발됐으나, 안전규정 신설 등이 보다 체계적으로 이뤄짐에 따라 해당 로봇도 산업용로봇 규정과 동일한 기준을 부여받았다. 그럼 협동로봇도 산업용로봇처럼 안전펜스를 설치해야 하는지 많은 이들이 고민하고 있을 것이다. 이에 대한 해답을 본지에서 다뤄본다.
사진. 클립아트코리아
산업현장 내 확대되는 로봇 자동화
산업현장 자동화를 위한 로봇 도입이 확대되고 있다. 국제로봇연맹이 밝힌 2023년 글로벌 로봇 공학(World Robotics 2023) 보고서에서 2022년 1만 명 당 로봇 밀도를 계산한 결과, 우리나라는 1,012대를 기록해 2위인 싱가포르(730대) 3위인 독일(415대)을 따돌리고 1등을 수성했다. 2021년 우리나라는 1,000대를 돌파하며, 전 세계에서 처음으로 네 자리 숫자를 기록한 국가로 거듭난 바 있으며, 2022년에는 이 같은 기록을 또다시 갱신한 것이다. 이는 싱가포르, 일본, 중국, 미국 등 첨단 로봇산업을 영위하고 있는 타국에 비해 높은 수치를 기록하고 있는 양상이다.
1990년 우리나라는 반도체, 디스플레이, IT 기술 등 첨단 산업을 수월하게 받아들인 전례가 있으며 로봇 산업도 미래 기술 확보, 관련 레퍼런스 수집, 인건비 상승과 인구절벽, 3D 기피 현상과 같은 사회적 문제에 활용하며 능동적인 태도를 취하고 있는 것으로 파악된다. 이러한 산업 태도는 실제 국내외 글로벌 기업의 판매전략과 어우러지는데, 많은 기업들은 대게 ▲아시아 ▲중동 ▲유럽 ▲미국 등으로 지역을 구분하고, 판매전략을 구상하고 있지만 최근에 일부 기업은 한국을 5대 지역으로 승격시켜 방향성을 깊이있게 고민하고 있고 있는 것으로 알려졌다. 이는 우리나라 시장에서 로봇 판매 비중이 높고, 첨단 산업을 유동적으로 받아들일 수 있는 인프라가 넓다는 이유에서 일 것이다. 일전에 로봇기술이 취재한 페어로보틱스 한유 디렉터는 한국시장에 도전장을 내민 이유를 “한국은 관련 규제나 정책, 치열한 경쟁 등으로 진입장벽이 높은 시장이지만 고차원의 로봇이나 자동화 기술을 보유하고 있으면서 관련 장비를 적용할 수 있는 산업군이 포진돼 있다. 해당 시장에서 영향력을 확보한다면 세계 시장에서의 적용도 긍정적일 것”이라고 답했다.
이처럼 글로벌 로봇 업계에 있어서 한국시장은 기회의 땅이다. 이는 단순히 로봇제조사에만 해당되는 것이 아니라, 해당 업계를 필두로 동반 성장하고 있는 SI분야도 마찬가지다. 현장에 로봇을 도입해 인건비를 절감하고 생산성을 높이려는 고객사에 입장에서는 현장 최적화를 위한 가용 로봇 라인업을 구상하고, 안전규칙을 준수해 작업자가 편안하게 운영할 수 있도록 함께 고민하는 SI기업과 파트너십을 원하고 있다. SI업체들은 고객사와 머리를 맞대고 현장 규격, 필요한 절차 등을 진행시켜 주는 만큼 보다 신뢰성 있는 과정과 절차, 기업 내 정책이 요구되고 있다. 그러나 많은 로봇 제조사나 SI업체가 간과하는 것이 있다. 바로, 로봇과 사람 간 안전성 확보를 위한 안전펜스(안전망) 설치 여부이다. 안전펜스 설치는 로봇과 작업자 간 철조망을 설치해 안전거리를 확보하는 작업이다. 이 작업은 각 나라마다 일정부분 다르게 해석되고 있는데, 많은 이들이 해당 내용을 정확하게 인지하지 못하거나 비용절감을 하기 위한 수단으로 미설치해 오히려 정부기관으로부터 징계를 받는 경우가 빈번하게 발생하고 있다.
업계에 해답 제시하는 ‘KSB ISO 10218-2’
우리나라는 로봇산업 안전규정 기초를 산업안전보건법에 두고 있다. 산업안전보건법은 산업현장 근로자의 안전 확보를 위한 위험성평가와 이에 의한 안전/보건 조치인 안전인증, 자율안전확인신고, 안전검사 대상 및 절차를 규정하고 있다. 여기서 로봇산업에 해당되는 내용은 산업안전보건기준에 관한 규칙(고용노동부령) 제13절 산업용로봇-제223조(운전 중 위험 방지)에 포함돼 있는데, 바로 ‘사업주는 로봇의 운전으로 인하여 근로자에게 발생할 수 있는 부상 등의 위험을 방지하기 위하여 높이 1.8미터 이상의 울타리(로봇의 가동범위 등을 고려하여 높이로 인한 위험성이 없는 경우에는 높이를 그 이하로 조절할 수 있다)를 설치해야한다. 다만, 고용노동부장관이 해당 로봇의 안전기준이 한국산업표준에서 정하고 있는 안전기준 또는 국제적으로 통용되는 안전기준에 부합한다고 인정하는 경우에는 본문에 따른 조치를 하지 않을 수 있다.’라는 부분이다. 여기서 주목해야 하는 단어는 바로 ‘다만’이다. 다만이라는 용어가 나오기 전까지를 해석해보면 근로자 위험방지를 위해서는 특정 규격에 해당하는 로봇 안전펜스를 설치해야한다고 규정돼 있다. 즉, 로봇을 사용하기 위해서는 안전펜스를 설치하고, 안전거리를 확보하라는 것이다. 이는 산업용로봇은 물론이거니와 사람과 함께 작업하는 협동로봇도 마찬가지다. 그러나 ‘다만’이라는 용어 이후를 보면 ‘한국산업표준에서 정하고 있는 안전기준’ 또는 ‘국제적으로 통용되는 안전기준에 부합한다고 인정하는 경우’에는 안전펜스를 설치할 필요가 없다고 밝히고 있다. 단서조항을 충족시킨다면, 별도의 철조망 설치 없이 사람과 로봇이 유동적으로 업무를 ‘협동’할 수 있다는 것이다.
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그렇다면, 해당 조항에 포함되는 안전표준체계는 무엇일까. 바로 KSB ISO 10218-2이다. 이 조항은 물리적방호장치, 인터록 규정, 보호장치 및 보호정지 기능 요구사항, 비상정지기능 요구사항, 신뢰성 여부 등이 포함돼 있다. 협동로봇 제3자 인증(KSB ISO 10218-2 인증)이라고도 불리는 이 조항은 현장에 로봇을 설치하고 운영하기 전 안전검사를 하는 과정으로, 필수적으로 거쳐야 하는 것이다. 정리하면, 로봇을 설치하고자 하는 사업장은 안전펜스를 설치 운영하거나, KSB ISO 10218-2 인증 두 가지 중 하나를 선택하면 된다.
사업자가 산업용로봇과 협동로봇을 중 원하는 로봇 종류를 선택하고 나면, 로봇 설치를 위한 과정에 본격적으로 돌입하게 되는데, 여기서 유의할 사항은 자율안전확인신고와 협동작업에 요구되는 KSB ISO 10218-1 인증 획득 여부이다. 자율안전확인신고는 공통으로 요구되며, KSB ISO 10218－1 인증 여부는 협동로봇에 추가적으로 해당된다. 다만 KSB ISO 10218-2 인증은 SI기업, KSB ISO 10218－1 인증은 로봇 제조사가 각각 확보해 제시해야 한다.
이러한 과정을 마치고 나면, 로봇과 주변 설비를 설치하고 테스트하는데, 여기서 위험성평가를 진행하고 위험성 저감이 확인되면 인증제와 자기적합선언을 중 사업자 요건에 맞는 형태를 취사 선택하면 된다. 인증제는 안전관련서류를 확보해 KSB ISO 10218-2 인증에 관한 안전검사고시산업용로봇검사항목을 충족시켜 4개 기관(대한산업안전협회, 한국승강기안전공단, 한국안전기술협회, 안전보건공단) 중 선택해 안전검사를 받으면 되며, 자기적합선언은 내부적으로 관련 내용을 충족시킨 후 기관 승인 신청을 받으면 된다. 최초 로봇 시스템을 사업장에 설치하고 난 후 3년 이내에 안전검사를 받아야 하며, 이후 2년마다 갱신해 알루미늄 소재의 안전검사 합격표시증명서 스티커를 부착하면 된다. 안전검사에서 불합격 통보를 받게 되면 운영을 즉각 중단해야 하고, 검사기관은 고용노동부 관할지방 고용노동관서에 해당 내용을 전달해 사용중지명령서를 발급받아 업체에 전달한다.
협동운전 모드 주요 4가지 유형
협동운전 요건이 명시된 국제표준 KSB ISO 10218-2과 상세 기술 시방서인 ISO/TS 15066은 4가지 유형의 협동운전 모드를 정의하고 각각의 안전 기준을 설명하고 있다. 4가지는 ▲안전 정격 감시 정지 ▲핸드가이딩 ▲속도 및 위치 감시 ▲압력 및 힘 제한이다(단, 안전 정격 감시 정지 부문은 향후 발행될 개정판에서 제외될 예정이다.).
먼저 안전 정격 감시 정지는 작업자가 협동영역에 진입하면 로봇이 정지하고 영역을 벗어나면 업무를 재개하는 사항이다. 여기에는 레이저 스캐너, 라이트 커튼 등 한국산업표준(KS) 규격에 만족하거나 안전인증품(KCS) 또는 동등 이상 인정되는 제품을 사용해야 하며, 안전펜스가 일부에만 적용된 경우, 개구부에 감응형 방호장치를 설치하는 것이 일반적이다. 또한 안전거리를 계산해 필요에 요구되는 규격을 준수해야 할 것이다(S=(K×T)+C), S : 최대 동작영역으로부터 방호장치 검출영역까지의 최소 안전거리, K : 신체 접근 속도, T : 로봇 시스템 전체 정치할 때까지 시간, C : 방호장치의 검출 능력에 따른 추가거리).
핸드가이딩은 작업자가 로봇에 부가하는 외력으로 움직이는 형태를 말한다. 이를 위해서는 핸드가이딩 장치를 손에서 놓거나, 제한 영역을 벗어나거나, 다른 작업모드에서 핸드가이딩 모드로 전환될 경우, 로봇 시스템이 보호상태에 놓여야 하는데 이때 즉각적인 보호정지 기능이 발동돼야 한다. 다음으로 작업자의 조작 없이 자동으로 다른 협동운전 모드로 전환돼서는 안되며 작업자의 명령없이 로봇이 스스로 재동작을 하지 않아야 한다. 이를 위해서는 동력, 파워 그리고 회전 속도 제한 설정을 염두할 필요가 있을 것이다.
이어 속도 및 위치 감시는 로봇과 사람 간격을 일정하게 유지하며, 안전거리가 확보돼 있을 때 로봇이 움직여야 한다는 취지이다. 이를 위해서는 상대속도를 감지할 수 있는 센서가 필요하며, 핸드가이딩 모드 상태임을 알 수 있는 외부표시장치, 그리고 동작 허가 장치가 요구된다.
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마지막으로 동력-힘 제한은 로봇과 작업자간 충돌시 발생하는 물리력이 표준에서 허용되는 정도로 안전한 수준임을 검증해야 한다는 점이다. 해당 모드를 위해서는 KS혹은 KCS 인증품을 사용하거나 물리적 충격을 완화하기 위한 완충제, 쿠션을 사용해야 한다. 또한 신체 일부가 끼일 수 없는 구조로 로봇 부위가 제작돼야 하고, 작업 시나리오를 작업자가 주도면밀하게 이해해 접촉 가능성 여부를 확인해야 할 것이다.
안전펜스 그래도 설치해야 한다면.
지금까지 협동로봇 사용 이행을 위한 표준과 절차를 확인했음에도 불가피하게 혹은 불필요한 사항이라고 생각하는 사업장의 경우, 안전 안전펜스를 설치해 사용하면 된다. 여기에는 기본적으로 산업안전보건법에 수록돼 있는 것처럼 개구부 없는 1.8m 이상의 안전펜스를 설치해야 하는데, 로봇 가동 범위를 고려해 높이에 따라 위험성이 없다면 1,400㎜까지 조절이 가능하다. 아울러 안전펜스 출입구는 가드 연동형 보호장치를 설치해 출입문을 개방하면 로봇이 자동적으로 이를 인식해 가동을 중단해야 한다. 이외에도 안전펜스 단면에 개구부가 위치할 경우, 작업자 신체가 들어갈 수 없는 규격이거나 작업자 신체 지입을 감지할 수 있는 센서를 설치하거나 크기에 따라 신체부위로부터 위험점이 이격돼 있어야 할 것이다. 또한 티칭펜던트는 안전펜스 외부에 거치해야 하며, 만약 작업자가 유지, 보수, 점검을 위해 내부 작업에 투입될 경우, LOTO(Lockout, Tagout) 조치를 취해야 한다.
결론
기업 규모를 규정할 필요없이 로봇산업이 확대되고 있는 상황은 자동화 시장 수요가 지속 이어지고 있음을 시사하는 대목이다. 자동화는 작업자를 산업재해로부터 보호하고, 일정하고 반복적인 활동으로 생산성을 유지하는 것이 핵심이기에 이를 위한 적절한 안전규정과 보호조치가 반드시 현장에 적용돼야 할 것이다. 로봇을 도입하고자 하는 많은 기업은 주변 SI업체에 지속적인 소통을 통해 해당 내용을 깊이있게 접근할 필요가 있다.
한편, 협동로봇 안전규제 및 주요 절차를 보다 심층있게 이해하고 싶다면, 시뮬레이션 기반 충돌안전 검증 서비스를 제공하는 SI 솔루션 기업 세이프틱스와 접촉하는 방안도 고민해볼 수 있다.
