제조, 에너지, 광업과 같은 고위험 산업에서는 기계가 막대한 기계적, 전기적, 열적, 공압 또는 화학적 에너지원에 집중되는 경우가 많다.

이 때문에 사소한 설계 결함이나 소프트웨어 버그, 작업자의 실수조차도 연쇄적으로 확대되어 치명적인 결과로 이어질 수 있다.

미국 국립안전위원회(National Safety Council)에 따르면, 2023년 한 해 동안 미국에서만 400만 건 이상의 치료가 필요한 산업재해와 4,500건 이상의 사망 사고가 기록됐다.

이러한 통계는 자동화 환경에서 기계 안전이 선택이 아닌 필수임을 분명히 보여준다.

이제 기계 안전은 모든 공정과 시스템에 반드시 내재 되어야 하는 핵심 가치이자 설계 원칙으로 자리 잡고 있다.

설계 관점에서 볼 때, 최신 자동화 시스템은 사고를 방지하기 위해 기능 안전(Functional Safety)을 통합하고 있다.

이는 장치에 이상이 발생하거나 작업자가 실수를 하더라도 시스템이 위험을 감지하고 자동으로 안전 상태로 전환되도록, 이중화 및 페일세이프 제어를 구현하는 것을 포함한다.

예를 들어, 산업용 로봇은 사람이 가까이 접근하면 동작을 멈추는 라이트 커튼이나 레이저 스캐너를 사용할 수 있으며, 화학 반응기는 온도나 압력이 안전 범위를 벗어날 경우 자동으로 정지하는 인터록 시스템을 갖출 수 있다.

국제 안전 표준은 이러한 접근 방식을 안전 관련 전기·전자 시스템 설계를 위한 위험 기반 프레임워크로 정의하고 있다.

이 글에서는 산업 자동화가 기계와 작업자 모두를 보호하는 방향으로 발전할 수 있도록 지원하는 주요 기관들의 표준과 인증을 소개한다.

■ 안전 표준 기관

모든 산업 환경에서 안전은 기술에 설계 단계부터 반영되어야 하며, 작업 관행에도 깊이 내재되어야 한다.

이는 장비의 설계, 운영, 유지보수 전반에 걸쳐 잘 확립된 표준과 지침을 준수함으로써 달성된다. 다음은 이러한 안전 표준을 개발하는 주요 기관들과 그 영향 범위이다.

■ 국제표준화기구

국제표준화기구(ISO)는 전 세계 모든 산업 분야에 걸쳐 다양한 국제 표준을 개발하고 발행하는 글로벌 비정부 표준화 기관이다.

기계 및 산업 장비의 안전과 관련해 ISO는 ISO 12100과 ISO 13849를 포함한 여러 중요한 표준을 제정하고 있다.

○ ISO 12100: 이 기본 표준은 엔지니어가 위험요소를 식별하고, 위험을 평가하며, 위험을 합리적으로 가능한 한 낮은 수준으로 유지하기 위한 보호 조치를 구현할 수 있도록 체계적인 방법론을 정의한다.

○ ISO 13849: 이 표준은 안전 기능을 통합하는 제어 시스템의 구성 요소를 설계하기 위한 요구사항과 지침을 제공한다. 또한 해당 기능에 대한 성능 수준(PL)을 검증하는 방법을 규정하며, 이는 a(저위험)부터 e(고위험)까지의 등급으로 구분된다. 아울러 제어 시스템 구성 요소에 필요한 성능 수준(PLr)을 결정하는 방법도 포함한다. 예를 들어, 기계의 비상 정지 회로는 PL e(높은 성능, 일반적으로 이중 채널 및 자체 모니터링 구조)를 충족해야 할 수 있다.

■ 국제전기기술위원회

국제전기기술위원회(IEC)는 전기 및 전자 분야 표준에 중점을 둔 글로벌 표준화 기관이다. 안전 관점에서 IEC의 영역은 차단기 사양부터 복잡한 자동화 시스템의 안전에 이르기까지 장비의 모든 전기·전자적 측면을 포괄한다.

가장 중요한 안전 표준 중 하나는 IEC 61508로, 안전 기능을 수행하는 시스템의 설계, 구현, 유지보수 전반에 걸친 포괄적인 수명주기를 제공하는 핵심 기능 안전 표준이다.

기능 안전을 넘어, IEC는 하드웨어 중심의 중요한 안전 표준도 발표하고 있다.

예를 들어 IEC 60204-1은 적절한 접지와 비상 정지 회로를 포함한 기계의 전기 안전 요구사항을 규정한다.

또한 IEC 62061 시리즈는 안전 관련 제어 시스템의 기능 안전을 다루며, 이러한 규격은 기계 제어 시스템에 적용되고 IEC 61508 프레임워크와 정렬된다.

■ 국제자동화협회

국제자동화협회(ISA)는 국제 전문가들에 의해 설립된 미국 기반의 비영리 전문 단체로, 해당 표준은 미국국가표준협회(ANSI)의 승인과 인증을 받는다. ISA의 가장 중요한 안전 표준은 ISA-84로, 이는 IEC 61511(즉, 프로세스 산업을 위한 기능 안전)과 동등하며, 프로세스 산업에서의 안전 계장 시스템(SIS)을 다룬다.

ISA-84 표준은 초기 위험 평가와 안전 무결성 수준(SIL) 결정부터 SIS의 설계 및 엔지니어링, 유지보수, 시험, 그리고 최종 폐기에 이르기까지 안전 수명주기의 모든 단계에 대한 상세한 지침을 제공한다. 이 표준의 중요한 특징 중 하나는 안전 요구사항 명세서를 작성하고 문서를 지속적으로 유지함으로써 SIS가 장기적으로 적절하게 관리되도록 하는 점을 강조한다.

■ 실제 현장에서 안전 표준을 적용하기

표준이 문서로 존재하는 것과 실제 산업 시스템 및 설비가 이를 충족하는 것은 별개의 문제다. 따라서 이러한 표준이 실제 현장에서 제대로 구현되도록 하는 것이 매우 중요하다.

이를 위해 인증, 시험, 적합성 평가가 중요한 역할을 한다. 다양한 기관과 제도가 존재하며, 이들은 부품, 기계 또는 시스템이 관련 안전 표준을 준수하는지 인증한다.

유럽연합(EU)에서 잘 알려진 사례 중 하나는 CE 마킹이다.

CE 마킹은 제품이 적용 가능한 모든 EU 지침의 필수 요구사항을 충족함을 나타내는 규제 적합성 표시다.

CE 마크를 부착하기 위해 제조업체는 자사 제품이 유럽 표준을 준수함을 보장해야 하며, 이들 표준 중 다수는 ISO/IEC 표준에 기반한다.

또한 고위험 제품의 경우 독립적인 공인기관(Notified Body)이 시험이나 검토를 수행해야 하는 경우가 많다.

북미에서는 UL Solutions와 CSA Group과 같은 기관의 인증이 표준으로 간주된다.

장비에 UL 인증 또는 CSA 마크가 부착되어 있다는 것은 해당 기관이 제품을 시험해 관련 안전 표준을 충족한다고 판단했음을 의미하며, 이는 일반적으로 ANSI/IEC 표준과도 부합한다.

예를 들어 UL 508A 라벨이 부착되어 있다면, 해당 산업용 제어 패널의 구조와 구성 요소가 화재 및 감전 보호 요구사항을 충족함을 의미한다.

UL 인증은 미국 연방법상 필수는 아니지만, 많은 지역 규정과 산업 고객 요구사항에서는 이를 필요로 한다.

■ 비준수의 비용

물론 안전 표준과 규정을 준수하는 것은 단순히 벌금을 피하기 위한 것이 아니다. 그 본질은 생명을 보호하는 데 있다. 그러나 기업이 비용 절감을 위해 안전을 소홀히 할 경우 그 결과는 매우 심각할 수 있다.

가장 먼저 발생하는 것은 안전 실패로 인한 인명 피해다.

이를 간과하는 기업은 막대한 재정적 처벌 또한 감수해야 한다. 전 세계 규제 기관들은 안전 법규와 표준을 위반한 기업에 대해 벌금과 법적 책임을 부과하며, 특히 과실이 입증될 경우 그 수준은 더욱 커진다.

예를 들어 미국에서는 산업안전보건청(OSHA)이 정기적으로 작업장을 점검하고 위반 사항에 대해 처벌을 부과한다.

위반 건당 벌금은 수만 달러에 이를 수 있으며, 경우에 따라 그 이상이 부과되기도 한다.

2023년 OSHA 조사 사례에서는 알라바마주의 한 제조업체에서 20세 근로자가 보호 장치가 없는 기계 부품에 끼여 사망한 사건과 관련해 약 18만 5,000달러의 벌금이 부과됐다.

■ 결론

자동화 및 산업 환경에서의 안전은 엄격한 표준, 철저한 엔지니어링, 지속적인 교육, 그리고 제3자의 감독이 결합된 복합적인 생태계다. 그러나 결국 모든 것은 하나의 단순한 진실로 귀결된다. 모든 작업자의 생명은 무엇과도 바꿀 수 없으며, 적절한 예방 조치를 통해 모든 사고는 방지할 수 있다.

※ 저자 소개
아비셰크 자다브(Abhishek Jadhav)는 전기 및 컴퓨터공학 석사 학위를 취득했으며, 기술 작가로 경력을 시작했다. 그는 프리랜서 기술 작가로 5년 이상의 경력을 보유하고 있으며, 주요 관심 분야는 전력전자와 임베디드 시스템이다. 그의 글은 EE Times, embedded.com, Power Electronics News 등 다양한 매체에 게재된 바 있다.