모바일 자동화; 이동식 기계의 안전성

이동식 기계의 자동화 수준이 높아짐에 따라, 제조사들은 반드시 유럽 기계 지침 요건과 안전 기술이라는 주제를 다뤄야 한다. 자체적인 안전 솔루션 개발을 위한 추가 비용을 피하기 위해 많은 제조사들은 신뢰할 수 있는 기술 동반자로부터의 지원을 구하고 있다.

X90 컨트롤러의 모듈형 설계 덕분에, 인터페이스, 조건 감시 또는 장래의 PLe 등급의 안전 입출력과 같은 추가 기능을 용이하게 추가할 수 있다.
X90 컨트롤러의 모듈형 설계 덕분에, 인터페이스, 조건 감시 또는 장래의 PLe 등급의 안전 입출력과 같은 추가 기능을 용이하게 추가할 수 있다.

이동식 기계에 대한 진화하는 시장 요건은 기계적 솔루션으로는 더 이상 충족시킬 수 없다. 그 결과, 농업, 건설 및 도시 정비 차량은 갈수록 자동화 수준이 높아지고 있다. 이것은 클라우드 연결성이나 자율형 또는 반자율형 프로세서와 같은 것이 구현되고 있음을 의미한다. B&R의 모바일 자동화 제품 부장 Stefan Taxer는 말한다. “이동식 기계에서 볼 수 있는 자동화 수준은 지난 수 년간 크게 높아졌습니다.”

자동화 프로세스의 여러 실례 중 하나는 유선 구동형(drive-by-wire) 시스템이다. 이것은 가스 페달로부터의 정보를 기계식이 아니라 전기적으로 전송하는 것이다. 이들 시스템은 많은 장점을 제공하지만 위험 부담도 없지 않다. “운전 중 오작동이 발생하면 심각한 사고를 일으킬 수 있습니다.” Taxer는 지적한다. 그러므로 안전 기술은 구동 시스템에 긴요하다.

안전 수준의 식별
그러나 이동식 기계의 제조사가 안전 솔루션이 반드시 어떠한 요건을 충족시켜야 하는지 어떻게 알 수 있는가? 첫째, 제조사들은 어플리케이션이 유럽 기계 지침(European Machinery Directive)의 관할권에 속하는지 여부를 반드시 결정해야 한다. 이것은 오늘날 제작되는 거의 모든 이동식 기계에 대해 적용된다. “기계 지침은 안전 기능에 필요한 수준을 결정하기 위해 제조사들이 리스크 그래프 하에서 위험 분석과 리스크 평가를 수행할 것을 요구합니다.” Taxer는 설명한다. Taxer는 경험으로부터 이동식 기계는 안전 통합 수준 SIL 2와 성능 수준 PL c를 반드시 충족시켜야 한다는 것을 알고 있다.

Taxer에 의하면, 프로그램 가능한 안전 기술을 이용하면 이러한 안전 수준을 달성하는 것은 문제가 없다고 한다. “그럼에도 불구하고 많은 제조사들은 프로그램 가능한 안전 기술을 회피하고 있습니다. 너무 복잡하다고 생각하기 때문입니다.” Taxer는 말한다. 예를 들어 B&R 시스템을 이용하면 실제로 그다지 복잡하지 않다고 그는 설명한다. “광범위한 안전 기능에 대해, TUV에 의해 사전에 인증된 소프트웨어 블록을 이용할 수 있습니다. 그에 따라 안전 프로그래밍 작업 자체는 간단한 설정과 래더 다이어그램(ladder diagram)을 통한 안전 소프트웨어 블록의 연결로 압축될 수 있습니다. 이때 기계 제조사가 해야 할 일은 이러한 작업이 안전 개발을 위한 가이드라인에 따라 수행되었다는 것을 TUV에 입증하는 것뿐입니다.” 이렇게 되면 복잡성과 업무 부하 및 인증 시간은 극적으로 축소된다.

주어진 기계에 대해 요구되는 정확한 성능 수준은 ISO 13489-1에 규정된 바와 같은 리스크 평가를 통해 결정될 수 있다.
주어진 기계에 대해 요구되는 정확한 성능 수준은 ISO 13489-1에 규정된 바와 같은 리스크 평가를 통해 결정될 수 있다.

모듈형 시스템
B&R의 프로그램 가능한 안전 기술에 동반되는 하드웨어는 X90 안전 제어 및 입출력 시스템이다. 컨트롤러의 성능은 넓은 범위로 확대 도는 축소될 수 있고, 추가 입출력, 인터페이스 또는 진동 기반 상태 감시와 같은 기능으로 보안될 수 있다. 하우징은 대단히 튼튼하고 IP67K 수준의 보호를 자랑한다.

미래 대비형 기술
B&R은 기술 동반자로서 넓은 범위에 걸쳐 자사의 플랫폼이 미래 대비형임을 보장한다. 예를 들어 안전 요건이 SIL 3 또는 PL e로 높아진다고 하더라도, 하드웨어를 재설계하는 것은 필요하지 않을 것이다. 이 컨트롤러는 이미 PL e를 지원하도록 설계되었다. “그 경우에 우리는 간단히 PLe 요건을 충족시키는 대응되는 입출력을 갖춘 새로운 옵션 기판을 개발할 것입니다.” Taxer는 말한다. 이때 이 기판은 용이하게 X90 컨트롤러에 통합될 수 있다.

B&R은 또한 기계 어플리케이션의 표준과 안전 관련 컴포넌트들 사이의 상호작용이 미래 대비형이 되도록 큰 관심을 기울이고 있다. 사용자는 안전 솔루션을 표준적인 기계 어플리케이션을 둘러싸는 보호막 정도로 상상할 수 있다. “파라미터들이 각각의 한도 내에 있는 한 아무런 문제도 없습니다. 하나의 값이라도 한도를 벗어나면, 안전 컨트롤러가 넘겨받아서 기계를 정의된 안전 상태로 이끌고 갑니다.” Taxer는 설명한다. 이러한 구성의 큰 장점은 사용자가 기계 어플리케이션을 수정하거나 확장하는 경우에, 보호막까지 변경할 필요는 없다는 점이다. Taxer는 설명한다. “이것은 재검증이나 재인증이 필요하지 않다는 것을 의미합니다.”

업계의 경험을 갖춘 기술 동반자
점증하는 자동화 수준을 인해 기계 지침은 이동식 기계 제조사들에게 점점 더 중요해지고 있다. B&R은 자동화 전문업체로서 기능적 안전성 분야와 지침의 산업 어플리케이션 구현에 있어서 10년의 경험을 갖추고 있다. 이러한 경험은 농업, 건설 및 도시 정비 부문에 충분히 동등하게 적용된다. “당사는 광범위한 하드웨어와 소프트웨어 플랫폼과 설정이 용이한 엔지니어링 모듈을 갖추고 있으며 이동식 기계에 대한 안전 솔루션의 개발의 이상적인 기술 동반자입니다.” Taxer는 확신을 가지고 말한다.

B&R의 안전 솔루션은 기계 기능성 주변의 일종의 보호막을 형성하며 파라미터가 정의된 한도를 초과하는 경우에만 개입한다.
B&R의 안전 솔루션은 기계 기능성 주변의 일종의 보호막을 형성하며 파라미터가 정의된 한도를 초과하는 경우에만 개입한다.

 

기계 지침(Machinery Directive) 2006/42/EC

EU의 기계 지침은 제조사의 기계가 조작자나 그 밖의 사람들이 위험에 처하지 않도록 기계 제조사가 반드시 취해야 할 안전 조치를 규제한다. 이러한 목적을 위해 열거되고 통일된 주된 표준은 안전 관련 설계에 대한 ISO 13849와 안전 통합 수준(safety integrity level: SIL)에 대한 IEC 62061이다. 이들 두 표준은 국제적으로 인정되고 있고 그러므로 또한 유럽 경제 지역 외부에서도 적용된다. B&R 안전 기술 제품은 이들 두 표준의 요건을 모두 충족시킨다. 그 밖의 통일 표준들은 예를 들어 트랙터, 농업 및 임업 기계에 대한 ISO 25119/EN 16590와 같이 각각의 기계 유형에 대한 요건을 규정한다.

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