위험 환경을 위한 방폭형 협동 로봇: 석유, 가스 및 화학 산업 가이드

방폭형 협동 로봇은 가연성 가스, 가연성 분진 또는 인화성 섬유가 존재하는 환경에서 안전하게 작동하도록 특별히 설계 및 인증된 협동 로봇입니다. 일반 산업용 협동 로봇과 달리, 이러한 특수 로봇은 국내(예: 중국 방폭 기준) 및 국제(유럽 ATEX/IECEx) 방폭 인증을 모두 획득했으며, IP68 등급의 방폭 기능을 갖추고 있어 1구역 및 2구역 위험 지역에 배치하기에 적합합니다. 석유 및 가스, 화학 처리, 탄약 취급과 같은 산업 분야에서 위험한 수작업을 자동화하려는 움직임이 커짐에 따라, 방폭형 협동 로봇은 중요한 자동화 분야로 부상하고 있으며, 아직 활용도가 크게 낮은 분야입니다.

위험한 환경에서 방폭형 협동 로봇이 필요한 이유는 무엇일까요?

문제점: 위험 지역에서의 육체노동

석유화학 공장, 정유 공장, 도장 공장, 탄약 제조 시설의 작업자들은 매일 폭발 위험이 있는 환경에 노출됩니다. 이러한 환경에서의 수작업, 즉 자재 취급, 장비 조작, 표면 코팅, 품질 검사 등은 전기 스파크, 고온 표면 또는 정전기 방전으로 인한 발화 위험을 내포하고 있습니다.

기존 자동화 솔루션은 이러한 환경에서 어려움을 겪어왔습니다. 일반 산업용 로봇은 위험 지역용으로 인증받지 못했으며, 방폭형 외함을 장착하는 것은 복잡하고 비용이 많이 들며, 종종 비현실적입니다. 결과적으로 폭발 위험이 있는 환경에서의 많은 위험한 작업은 여전히 인간의 노동력에 의존하고 있습니다.

해결책: 특수 제작된 방폭형 협동 로봇

방폭형 협동 로봇은 모터 권선과 엔코더부터 케이블 글랜드 및 제어 전자 장치에 이르기까지 위험 지역 보호 기능을 로봇 설계에 직접 통합함으로써 이러한 격차를 해소합니다. 스파크를 발생시키거나 안전 표면 온도를 초과할 수 있는 모든 부품은 발화를 방지하도록 설계되었습니다.

이러한 협동 로봇은 직관적인 프로그래밍, 유연한 배치, 안전한 인간 상호 작용 등 협동 로봇의 핵심 장점을 유지하면서 위험 지역에 필요한 특수 보호 기능을 추가합니다.

방폭 기준 및 인증 이해하기

위험 지역 분류

국제 표준에 따르면 (참조) OSHA 로봇 안전 기준 (미국 지침에 따르면) 폭발 위험 환경은 위험 물질의 종류와 존재 가능성에 따라 분류됩니다.

분류	기술설명	일반적인 위치
0구역 / 1부 리그	폭발성 분위기가 지속적으로 존재함	탱크 내부, 용기
1구역 / 1부 리그	정상 작동 중 폭발성 분위기가 발생할 가능성이 높습니다.	탱크 입구 근처, 주유 지점
2구역 / 2부 리그	폭발성 분위기는 발생 가능성이 낮으며, 비정상적인 조건에서만 발생할 수 있습니다.	일반 공장 구역, 저장

방폭형 협동 로봇은 일반적으로 구역 1 및 구역 2(가스 분위기)와 구역 21/22(분진 분위기)에 대한 인증을 받았으며, 이는 가공 공장 및 산업 시설의 대부분의 배치 시나리오를 포괄합니다.

보호 방법 설명

방폭 인증 마크는 사용된 특정 보호 방법을 나타냅니다. "Ex db eb ib pxb IIC T5 Gb"와 같은 일반적인 표시는 다중 보호 계층을 의미합니다.

db (방폭형 인클로저): 내부 폭발을 차단하고 주변 대기에 불이 붙는 것을 방지합니다.
eb (안전성 향상): 스파크나 과열을 방지하여 향상된 신뢰성을 제공합니다.
ib(내재적 안전성): 전기 에너지를 점화 임계값 이하로 제한합니다.
pxb(가압 밀폐 공간): 폭발성 가스가 유입되지 않도록 내부 압력을 양압으로 유지합니다.
IIC: 수소 및 아세틸렌을 포함한 가장 까다로운 가스 그룹에 적합합니다.
T5 : 표면 최대 온도 100°C - 대부분의 산업용 가스의 발화점보다 훨씬 낮음

유럽 표준 표기인 "Ex II 2G Ex db pxb IIC T4 Gb"는 구역 1 가스 환경에서 그룹 II(비광산용) 장비에 대한 ATEX 지침 준수를 확인합니다.

이중 자격증: 왜 중요한가

선도적인 방폭형 협동 로봇은 국내 및 유럽 인증을 동시에 획득했습니다. 이러한 이중 인증은 추가적인 규정 준수 작업 없이 전 세계에 제품을 배치할 수 있음을 의미하며, 이는 다양한 규제 관할권에서 사업을 운영하는 다국적 석유 및 가스 회사와 EPC 계약업체에 매우 중요합니다.

방폭형 협동 로봇 제품 라인업

다양한 애플리케이션 요구 사항에 맞춰 여러 탑재량 및 도달 거리 구성을 지원하는 포괄적인 방폭형 협동 로봇 포트폴리오를 제공합니다.

모델	Payload	범위	Repeatability	최고 속도	중량(평량)	IP 등급
XR6	6의 kg	924 mm	± 0.02 mm	3m/s	21의 kg	IP68
XR9	9의 kg	1,500 mm	± 0.05 mm	3m/s	37의 kg	IP68
XR12	12의 kg	1,300 mm	± 0.03 mm	3m/s	36의 kg	IP68
XR18	18의 kg	900 mm	± 0.02 mm	3m/s	35의 kg	IP68
XR20	20의 kg	1,800 mm	± 0.05 mm	4m/s	68의 kg	IP68

모든 모델은 6자유도, EtherCAT/1KHz 제어 버스, -5°C ~ 55°C의 작동 온도 범위를 특징으로 하며, 소음 수준은 전 온도 범위에서 60dB 이하로 유지됩니다.

방폭형 제어 캐비닛

로봇 팔은 시스템의 일부일 뿐입니다. 방폭형 배치를 위해서는 그에 걸맞은 제어 인프라가 필요합니다.

방폭형 제어 캐비닛: IP65 방진 등급의 풀사이즈 인클로저로, 경보 조명 및 폭넓은 I/O 확장 기능을 제공합니다. 다양한 외부 인터페이스는 Zone 1 및 Zone 2 가스 및 분진 환경에 적합하며, 다수의 디지털 및 아날로그 I/O 채널이 필요한 복잡한 설치 환경에 적합합니다.

양압 제어 캐비닛: 콤팩트한 디자인에 IP65 등급을 획득하여 설치가 간편합니다. 내부 압력을 안정적으로 유지하여 폭발성 기체의 유입을 방지합니다. 공간 제약이 있는 설치 환경에 적합하며, 설치 공간을 최소화해야 합니다.

두 캐비닛 유형 모두 EtherCAT 필드버스, Modbus-TCP, RS485 통신을 지원하며 비상 정지, 안전 정지, 디지털 I/O 및 차동 엔코더 입력을 제공합니다.

주요 응용 프로그램 시나리오

자동차 연료 자동화

로봇 주유 시스템은 주유 과정에서 사람이 휘발유 증기에 노출되는 것을 방지합니다. 협동 로봇은 방폭 인증을 받아 연료 주입기 주변의 증기가 풍부한 구역에서도 안전하게 작동할 수 있으며, 정밀한 제어 기능을 통해 다양한 차량 유형에 맞춰 노즐 위치를 정확하게 조정할 수 있습니다.

산업용 도장 및 분체 도장

스프레이 페인팅 분체 도장 공정은 용제 증기와 가연성 분진 입자로 인해 폭발성 분위기를 발생시킵니다. 드래그 앤 티칭 프로그래밍 기능을 갖춘 방폭형 협동 로봇은 작업자가 직관적으로 분사 경로를 정의할 수 있도록 하며, VR 기반 프로그래밍은 위험 구역에서 숙련된 기술자의 필요성을 더욱 줄여줍니다.

탄약 및 추진제 취급

탄약 제조 및 추진제 장전에는 점화 임계값이 극히 낮은 재료가 사용됩니다. 방폭형 협동 로봇은 작업자가 안전한 거리를 유지하면서 품질 보증에 필요한 정밀도와 반복성을 갖추고 충전, 조립 및 검사 작업을 수행합니다.

화학 공정 작업

화학 공장에서 협동 로봇은 1구역 또는 2구역으로 분류된 구역에서 샘플링, 밸브 조작, 용기 세척 및 물질 이송 작업을 수행합니다. 컴팩트한 크기 덕분에 공정 플랜트 구조에서 흔히 볼 수 있는 협소한 공간에도 배치할 수 있습니다.

극한 온도 협동 로봇: 한계를 뛰어넘다

방폭 기능 외에도, 업계 최초로 극한의 온도 환경에서 작동하는 특수 협동 로봇이 출시되었습니다. 이러한 극한 온도 모델은 표준 모델(-5°C~55°C)과 비교하여 -30°C~80°C 범위에서 작동하며, 전체 영역에 걸쳐 IP68 등급의 보호 기능을 갖추고 있습니다.

모델	Payload	범위	Repeatability	온도 범위	IP 등급
AL6	6의 kg	924 mm	± 0.02 mm	-30 ° C는 ° C를 80하기	IP68
AL9	9의 kg	1,500 mm	± 0.05 mm	-30 ° C는 ° C를 80하기	IP68
AL12	12의 kg	1,300 mm	± 0.03 mm	-30 ° C는 ° C를 80하기	IP68

콜드체인 및 냉동고 적용 분야

냉동식품 창고, 의약품 냉장 보관, 아이스크림 생산 등 콜드체인 물류에는 영하의 저온 환경에서도 안정적으로 작동하는 로봇이 필수적입니다. 일반적인 협동 로봇은 -5°C 이하에서 윤활유 점도 증가, 센서 오차 발생, 케이블 취약화 등의 문제를 겪습니다. 극한 온도용 로봇은 -30°C에서도 성능을 유지할 수 있도록 처음부터 설계되었습니다.

열간 단조 및 고온 공정

반면, 고온 단조 스프레이 담금질 공정에 투입되는 협동 로봇은 약 1,200°C에 달하는 고온의 공작물에서 작동합니다. 한 사례에서는 고온 단조 공정에서 이형제 분사 작업을 수행하는 협동 로봇이 극한의 열 순환, 유도 가열기에서 발생하는 40kW의 전자기 간섭, 정격 부하를 초과하는 지속적인 과부하에도 불구하고 2년 이상 고장 없이 연속 가동되었습니다.

위험 환경에서의 선택 시 고려 사항

방폭형 협동 로봇을 선택할 때는 표준 선정 기준 외에도 다음과 같은 요소를 고려해야 합니다.

구역 분류: 특정 위험 지역 분류(1구역, 2구역, 21구역, 22구역)를 확인하고 협동 로봇의 방폭(Ex) 마크가 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오.

가스 그룹 호환성: IIC 인증은 수소를 포함한 가장 광범위한 가스 범위를 포괄합니다. 사용 환경에 IIA 또는 IIB와 같이 요구 조건이 덜 까다로운 가스 그룹이 포함되는 경우, IIC 인증 장비는 안전성을 보장합니다.

온도 등급 : 협동 로봇의 최대 표면 온도 등급(T-등급)이 작업 공간에 있는 모든 재료의 자동 발화 온도보다 낮은지 확인하십시오.

제어반 선택: 설치 환경에 맞는 캐비닛 유형을 선택하십시오. 다양한 I/O 기능을 갖춘 설치에는 방폭형 캐비닛을, 소형 설치에는 양압형 캐비닛을 선택하십시오.

케이블 라우팅: 위험 지역 설치에는 방폭 경계의 무결성을 유지하는 인증된 케이블 글랜드, 전선관 및 배선 방식이 필요합니다.

자주 묻는 질문

일반적인 협동 로봇을 위험한 환경에서 사용할 수 있을까요?

아니요. 일반적인 협동 로봇은 폭발성 환경에 적합하게 설계되거나 인증되지 않았습니다. 전기 부품, 모터 및 커넥터에서 스파크가 발생하거나 표면 온도가 안전 기준치를 초과하여 발화 위험이 발생할 수 있습니다. 폭발 방지 인증(Ex 마크)을 받은 협동 로봇만 위험 지역에 배치해야 합니다.

방폭형 협동 로봇에서 IP68은 무엇을 의미합니까?

IP68은 최고 수준의 방진 등급으로, 완벽한 방진과 지속적인 침수에도 견딜 수 있음을 의미합니다. 방폭형 협동 로봇의 경우, IP68 등급은 내부 전자 장치가 외부 환경으로부터 완벽하게 밀폐되어 어떤 작동 조건에서도 폭발성 가스나 먼지가 내부로 유입되지 않도록 보장합니다.

방폭형 협동 로봇은 일반 모델에 비해 가격 면에서 어떤 차이가 있나요?

방폭형 협동 로봇은 특수 외함, 인증된 부품, 이중 인증 절차 등으로 인해 일반 산업용 모델보다 가격이 높습니다. 하지만 이는 다른 대안들과 비교하여 고려해야 합니다. 위험 지역에서의 인건비(위험 수당, 교육, 개인 보호 장비, 사고 위험 포함), 일반 로봇을 개조하는 데 드는 비실용성, 그리고 규제 준수 부담 등을 감안할 때, 위험한 작업을 자동화하는 것이 목표인 경우, 특수 설계된 방폭형 협동 로봇이 일반적으로 가장 비용 효율적인 선택입니다.

제품 개요

방폭형 협동 로봇은 산업 자동화 분야에서 중요한 공백을 메워줍니다. 일반 로봇으로는 작동할 수 없는 환경에서도 협동 로봇의 유연성과 사용 편의성을 제공하기 때문입니다. 이중 인증 보호 방식, IP68 등급의 밀폐성, 6kg에서 20kg에 이르는 적재 용량 옵션을 갖춘 이 특수 협동 로봇은 석유 및 가스, 화학 공정, 자동차 도장, 탄약 취급 등 다양한 산업 분야에 투입될 준비가 되어 있습니다.

극한 온도 환경에 직면한 시설의 경우, 최신 극한 온도 협동 로봇 모델은 작동 범위를 -30°C에서 80°C까지 확장하여 콜드체인 물류 및 열간 단조 공정에서 자동화 가능성을 열어줍니다.

최종 업데이트: 2026년 3월. 본 문서에 언급된 인증 세부 정보 및 보호 표시는 공개적으로 이용 가능한 제품 사양 및 국제 표준 문서를 기반으로 합니다.