2026년 로봇 용접 안전 절차는 국제 표준(ISO 10218-1/2:2025, ISO/TS 15066, IEC 62046:2018), 지역 규정(EU의 CE 기계 규정 2023/1230, 미국의 OSHA 및 ANSI RIA R15.06, 중국의 GB 11291.1), 셀 설계 제어(고정 가드, 광전식 안전 커튼, 영역 스캐너, 양손 조작), 공정 제어(안전 등급 PLC, 비상 정지 시스템, 안전 속도 모니터링)의 네 가지 요소로 구성됩니다. 국제 로봇 연맹(IFR)의 World Robotics 2025 보고서에 따르면, 전 세계 산업용 로봇 설치의 약 35%가 용접 분야에 사용됩니다. 매년 500,000만 대 이상의 새로운 로봇이 출하되는 상황에서, 안전 기준을 준수하지 않는 셀로 인한 비용(부상, 가동 중단, 시장 진출 기회 상실)은 이론적인 문제가 아닙니다. 이 가이드에서는 각 계층에 대한 관련 표준, 필수 구성 요소 및 준수 절차를 설명합니다.
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로봇 용접 안전이란 무엇인가요?
로봇 용접 안전은 자동화된 용접 작업장에서 발생하는 부상, 재산 피해 및 규정 위반을 방지하기 위한 체계적인 엔지니어링 제어, 표준 준수 조치 및 운영 절차의 집합입니다. 이는 용접 환경에 특유한 네 가지 위험 범주를 포괄합니다. 즉, 로봇 동작으로 인한 기계적 위험(끼임, 압착, 충격), 아크 위험(자외선, 적외선, 아크 플래시), 화학적 위험(용접 연기, 보호 가스 치환, 오존) 및 열 및 화재 위험(용접 비산물, 고온 공작물, 가연성 표면)입니다.
이 분야는 두 가지 병행 규제 체계, 즉 로봇 관련 안전 표준(ISO 10218 시리즈, ANSI RIA R15.06, IEC 62046)과 용접 환경 표준(화재 예방을 위한 NFPA 51B, 용접 안전을 위한 AWS Z49.1, 흄에 대한 NIOSH 노출 한계)을 기반으로 합니다. 로봇 용접 셀은 이 두 체계를 동시에 고려해야 하는데, 로봇 표준만으로는 아크 플래시나 흄 위험을 다룰 수 없고, 용접 환경 표준만으로는 로봇 동작 제어나 안전장치를 규정할 수 없기 때문입니다.
실제로 규정 준수는 한 시점에 달성되는 것이 아닙니다. 시운전 시 모든 관련 표준을 충족하는 셀이라도 로봇 프로그램이 속도 향상을 위해 수정되거나, 안전 스캐너의 위치가 변경되거나, 새로운 툴링으로 인해 로봇의 작업 범위가 변경되면 규정을 준수하지 못하게 될 수 있습니다. 지속적인 모니터링과 명확하게 정의된 변경 관리 절차는 "로봇 용접 안전"이 설치 시점뿐 아니라 운영 단계에서도 의미하는 바의 핵심 요소입니다.
로봇 용접 셀 설계에 대한 보다 자세한 소개는 다음을 참조하십시오. 로봇 용접 셀 레이아웃 체크리스트 작성 방법 (2026) 그리고 로봇 용접 완벽 가이드(2026).
로봇 용접용 4중 안전 스택
경험이 풍부한 시스템 통합업체들은 로봇 용접 안전을 단일 체크리스트로 취급하기보다는, 상호 연관된 네 가지 계층으로 규정 준수 구조를 구성합니다. 각 계층은 그 아래 계층에 대한 경계 조건을 설정합니다.
- 1단계, 국제 표준: ISO 10218-1:2025, ISO 10218-2:2025, ISO/TS 15066, IEC 62046:2018은 로봇, 시스템, 협업 작업 및 존재 감지 장치에 대한 기본적인 안전 요구 사항을 규정합니다.
- 2단계, 지역 규정: CE 기계 규정 2023/1230(EU), OSHA 29 CFR 하위 조항 O + ANSI RIA R15.06(미국), GB 11291.1-2011(중국)은 시장 진입 조건 및 시행 메커니즘을 규정합니다.
- 3단계, 셀 설계 안전 제어: 로봇 주변에 보호 구역을 생성하는 물리적 및 전자 감지 하드웨어(고정식 가드, 광전식 커튼, 영역 스캐너, 양손 조작 장치, 안전 매트 및 도어 인터록).
- 4단계, 공정 안전 관리: 제어 시스템에 구현된 소프트웨어 및 전자 안전 기능(안전 등급 PLC, 비상 정지 회로, 안전 속도 모니터링, 안전 구역 기능 및 수동 안내 모드).
1단계 또는 2단계에서의 실패는 법적 및 시장 책임으로 이어집니다. 3단계 또는 4단계에서의 실패는 직접적인 부상 위험을 초래합니다. 효과적인 안전 프로그램은 이 네 가지 단계를 모두 다뤄야 하며, 각 단계를 독립적으로 다루면 프로그램에 공백이 생깁니다. 아래 섹션에서는 각 단계를 자세히 설명합니다.
1단계: 로봇 용접 안전에 관한 국제 표준
ISO 10218-1:2025, 로봇 고유 안전 기능
ISO 10218-1은 로봇 제조업체에 대한 표준입니다. 국제표준화기구(ISO)에서 발행한 2025년 개정판(ISO 10218-1:2025)은 로봇 팔의 기계 설계, 제어 시스템 아키텍처, 정지 기능(카테고리 0, 1, 2 정지), 속도 및 힘 모니터링, 그리고 로봇과 함께 제공되는 문서에 대한 요구사항을 규정합니다. 용접 작업에서 가장 중요한 요구사항은 다음과 같습니다. 로봇이 정해진 정지 거리 내에서 카테고리 0(전원 차단) 정지를 수행할 수 있어야 하고, 셀 PLC와의 안전 등급 핸드셰이킹을 위해 모니터링되는 속도 출력을 제공해야 하며, 외부 보호 장치에 대한 안전 등급 I/O 인터페이스를 제공해야 합니다.
FANUC, KUKA, Yaskawa, ESTUN과 같은 기존 공급업체와 CE, SGS, TUV 인증을 획득한 용접 로봇 라인의 신규 업체인 EVST를 포함한 로봇 OEM 업체들은 대부분의 규제 관할 지역에서 제품 출시 전에 ISO 10218-1 인증을 받아야 합니다. 2025년 개정판에서는 협업 기능에 대한 요구 사항이 더욱 강화되었으며 ISO/TS 15066:2025와도 밀접한 관련이 있습니다.
ISO 10218-2:2025, 로봇 시스템 및 통합 안전
ISO 10218-2는 시스템 통합업체와 최종 사용자를 위한 표준입니다. 이 표준은 로봇 시스템(로봇, 툴링, 보호 장치, 포지셔너 및 제어 소프트웨어)을 완전한 셀로 설계, 설치 및 시운전하는 방법을 명시합니다. 2025년 개정판은 ISO/TS 15066의 협업 작업 요구사항 대부분을 통합하여, 속도 및 간격 모니터링, 출력 및 힘 제한, 또는 수동 안내 모드를 사용하는 모든 용접 셀에 대한 주요 참조 표준이 되었습니다. 요구사항에는 ISO 12100에 따른 문서화된 위험 평가, 제어 시스템의 안전 관련 부품 설계가 최소 성능 수준 d(ISO 13849-1) 또는 SIL 2(IEC 62061) 이상이어야 한다는 점, 그리고 시운전 승인 전에 각 안전 기능에 대한 기능 테스트를 수행해야 한다는 점이 포함됩니다.
ISO/TS 15066:2025, 협동 로봇 작동
ISO/TS 15066은 사람과 로봇이 동시에 공간을 공유하는 협업 작업 공간에서 로봇 작동을 규정하는 기술 규격입니다. 용접 분야에서는 주로 작업자가 부품을 적재하는 동안 로봇이 근처에서 짧은 용접 작업을 수행하는 펜스 없는 협동 용접 셀에 적용됩니다. 이 규격은 안전 등급 모니터링 정지(SRM), 수동 안내, 속도 및 거리 모니터링(SSM), 출력 및 힘 제한(PFL)의 네 가지 협업 작동 유형을 정의합니다. 용접 셀에서는 SSM이 가장 일반적으로 적용되는 모드입니다. 작업자와의 측정 거리가 로봇의 속도, 정지 시간, 작업자의 반응 여유를 기반으로 계산된 임계값 아래로 떨어지면 로봇이 속도를 줄이거나 정지합니다. 자세한 내용은 관련 기사를 참조하십시오. 위험한 용접 환경을 위한 방폭형 협동 로봇 용접 환경 자체가 추가적인 분류 요건을 발생시키는 응용 분야의 경우.
IEC 62046:2018, 존재 감지 안전 장비
국제전기기술위원회(IEC)에서 발행한 IEC 62046:2018은 로봇 용접 셀을 포함한 기계 장비의 안전 장치로 사용되는 전자파 감응 보호 장비(ESPE)의 성능 요구 사항을 정의합니다. 로봇 셀 경계에 사용되는 광전식 커튼, 영역 스캐너 및 안전 레이저 스캐너는 안전 등급 장치로 인정받기 위해 IEC 62046:2018을 충족해야 합니다. 이 표준은 응답 시간, 감지 능력(최소 물체 감도), 환경 저항성 및 자체 모니터링 요구 사항을 명시합니다. 용접 셀에서는 용접 스패터, 연기 및 흄이 광학 기반 센서의 성능을 저하시킬 수 있으므로 이러한 요구 사항이 특히 중요합니다. IEC 62046을 준수하는 장치는 용접 환경에서 흔히 발생하는 오염 수준에서도 감지 기능을 유지해야 합니다.
IEC 62046:2018 표준 참조: IEC 공식 카탈로그.
2단계: 로봇 용접 안전에 관한 지역별 규정
CE 마킹 및 EU 기계 규정 2023/1230
유럽 연합(EU)에서 로봇 용접 셀은 기계류 규정 2023/1230/EU의 적용을 받는 기계류입니다. 이 규정은 기계류 지침 2006/42/EC를 대체하며, 2027년 1월 20일부터 신규 시장 출시 시 의무적으로 적용됩니다. 이 규정은 지침이 아닌 규정이므로, 별도의 국내법 제정 없이 모든 EU 회원국에 일괄적으로 적용됩니다. CE 마크를 획득한 로봇 용접 셀의 요건에는 ISO 12100에 따른 위험 평가, 조화된 EN ISO 10218-1/2 및 EN IEC 62046의 적합성, 완벽한 기술 파일, 그리고 서명된 EU 적합성 선언이 포함됩니다. 2023년 규정은 연결된 기계에 대한 사이버 보안 요건과 AI 기반 기계 제어 시스템에 대한 확대된 요건을 추가했습니다. 이 두 가지 요건은 비전 유도 용접선 추적 또는 AI 지원 품질 모니터링 기능을 갖춘 최신 용접 셀에 모두 적용됩니다.
미국 OSHA 및 ANSI/RIA R15.06
미국에서 로봇 용접 안전은 OSHA 29 CFR Part 1910 Subpart O(기계 및 기계 안전장치)에 의해 규정되며, 로봇 관련 요구사항에 대해서는 산업용 로봇 및 로봇 시스템에 대한 미국 국가 표준인 ANSI/RIA R15.06-2012가 적용됩니다. ANSI/RIA R15.06은 로봇산업협회(RIA)에서 개발한 합의 표준으로, 미국 제조업계에서 로봇 셀 설계의 엔지니어링 참조 기준으로 널리 채택되고 있습니다. ANSI 표준은 기술적으로는 자발적이지만, OSHA는 ANSI R15.06을 준수하지 않을 경우 일반 의무 조항(5(a)(1)항)에 따라 인지된 위험의 증거로 간주하여 단속을 실시합니다. 용접 셀의 경우, 아크 관련 위험에 대해서는 R15.06과 함께 AWS Z49.1(용접, 절단 및 관련 공정의 안전)이 적용됩니다.
OSHA.gov: 로봇 및 기계 안전 기준 ANSI/RIA R15.06 공식 표준 참조.
중국의 GB 11291.1-2011
중국에서 산업용 로봇의 안전은 GB 11291.1-2011(로봇 및 로봇 장치, 산업용 로봇 안전 요구사항, 제1부: 로봇) 및 GB 11291.2-2013(제2부: 로봇 시스템 및 통합)에 의해 규정되며, 이 표준들은 ISO 10218-1 및 ISO 10218-2를 중국에 맞게 직접 적용한 것입니다. 중국 내 용접 시스템을 공급하는 로봇 제조업체 및 시스템 통합업체는 이러한 GB 표준을 준수해야 합니다. 수출 지향적인 공급업체는 유럽 및 글로벌 시장을 공략하기 위해 CE 및 TUV 인증도 추가로 취득해야 합니다.
3단계: 용접 로봇용 셀 설계 안전 제어
셀 설계 제어는 로봇의 움직임과 사람의 접근 사이에 안전 경계를 만드는 물리적 및 전기 광학적 하드웨어 요소입니다. 각 장치 유형은 정의된 성능 범주(ISO 13849-1에 따름)와 용접 셀 내의 특정 응용 분야를 가지고 있습니다.
고정 경비 (4등급 보호 조치)
고정식 물리적 보호 장치(강철 메쉬 패널, 용접 프레임 또는 견고한 판금 외함)는 최고 수준의 기계적 보호 기능을 제공하며 안전 기능을 유지하기 위해 전자 장치가 필요하지 않습니다. 고속으로 움직이는 대형 로봇(적재 용량 6kg~200kg)이 작동하는 일반적인 산업용 용접 셀에서는 고정식 경계 보호 장치가 표준으로 사용됩니다. 보호 장치는 EN ISO 13857:2019 안전 거리 표에 따라 손이나 손가락이 위험 구역에 접근할 수 있는 틈이 없도록 설계되어야 합니다. 고정식 보호 장치는 제거하려면 도구가 필요하며, 셀 가동을 중단하지 않고는 열 수 없습니다. 용접 셀에서 보호 장치는 비산 방지 장치 및 자외선 차단 장치 역할도 합니다.
광전식 안전장치(IEC 61496-1 / IEC 62046)
광전식 안전장치(OESPE)인 광전 커튼은 로봇 셀의 주요 출입구에 설치되는 표준 출입 통제 장치입니다. 광전 커튼은 적외선 빔 매트릭스를 생성하며, 빔이 차단되면 안전 정지 장치가 작동합니다. 광전 커튼 장치 자체는 IEC 61496-1 표준에, 로봇 셀 안전 장치로서의 적용은 IEC 62046:2018 표준에 규정되어 있습니다. 광전 커튼은 유형별로 분류됩니다. 유형 2(자체 테스트 기능, 위험도가 낮은 용도에 적합)와 유형 4(최고 성능 등급, 산업용 로봇 셀에서 직접적인 안전 기능을 수행하는 데 필요)가 있습니다. 용접 셀에서는 작업자 출입 게이트에 유형 4 광전 커튼이 표준으로 설치됩니다. 주요 설치 요구 사항에는 로봇 정지 시간과 커튼의 응답 시간을 기준으로 계산한 적절한 안전 거리, 아래로 지나가는 것을 방지할 수 있는 충분한 설치 높이, 용접 스패터로 인한 오작동 방지(일반적으로 스패터 차단 패널 뒤에 커튼을 설치하거나 하단 빔에 블랭킹 기능을 적용하여 해결) 등이 있습니다.
광 커튼 스캐너와 영역 스캐너의 적용 분야에 대한 자세한 비교는 다음을 참조하십시오. 산업용 로봇 안전 표준 가이드.
영역 스캐너(안전 레이저 스캐너)
안전 레이저 스캐너는 수평 또는 수직 레이저 평면을 투사하여 실시간으로 보호 영역을 설정합니다. 이 스캐너는 작업자의 접근 경로가 단일 게이트로 고정되지 않은 펜스 없는 협동 로봇 용접 셀 및 하이브리드 셀에 적합한 안전 장치입니다. 스캐너는 경고 영역(로봇 속도를 안전 속도로 감속)과 정지 영역(로봇 동작 정지) 등 여러 개의 동심원 영역을 정의할 수 있습니다. 이러한 단계적 반응은 ISO/TS 15066 속도 및 이격 거리 모니터링을 지원합니다. 스캐너는 IEC 62046:2018 등급을 충족해야 하며, PFHD(시간당 위험한 하드웨어 고장 확률)는 셀의 전반적인 안전 무결성 수준 또는 성능 수준 계산에 반영되어야 합니다. 용접 작업의 경우, 안전 표준 준수 외에도 외함 보호 등급(최소 IP65) 및 용접 흄 간섭 방지 기능이 중요한 선택 기준입니다.
양손 조작, 안전 매트 및 도어 인터록
양손 제어 장치(ISO 13851 준수)는 사람이 로봇 동작 시퀀스를 시작하는 수동 용접 작업 및 하이브리드 셀에 사용됩니다. 이 장치는 양손을 동시에 조작해야 하므로 한 손으로 작업하는 것을 방지합니다. 안전 매트(압력 감지식 바닥 스위치)는 바닥 접촉을 통해 작업자의 존재를 감지하며, 천장이나 주변을 스캔하는 것이 비실용적인 셀에 사용됩니다. 도어 인터록(ISO 14119에 따른 코드화된 자기 안전 스위치 또는 솔레노이드 잠금식 인터록)은 로봇이 작동하는 동안 셀 출입문이 열리지 않도록 합니다. 용접 셀의 경우, 인터록 스위치는 로봇의 비상 정지 회로 범주와 일치하도록 ISO 13849-1에 따라 범주 3 또는 범주 4 등급이어야 합니다.
4단계: 공정 안전 제어(PLC, 비상 정지 및 안전 속도 기능)
공정 안전 제어는 제어 시스템에 구현되어 안전 사고 발생 시 로봇의 동작 방식을 제어합니다. 물리적 안전장치와 달리 이러한 제어는 소프트웨어 및 전자 장치로 이루어지며, 요구되는 안전 성능 수준을 입증하기 위해 설계에 대한 공식적인 검증이 필요합니다.
안전 등급 PLC (SIL 2-3 / 성능 수준 de)
안전 등급을 충족하는 프로그래밍 가능 로직 컨트롤러(안전 PLC)는 로봇 셀의 안전 기능을 수행합니다. 여기에는 안전 장치(라이트 커튼, 스캐너, 인터록)의 입력을 모니터링하고, 로봇과 용접 전원에 정지 명령을 전송하며, 작업자가 재설정할 때까지 안전 상태를 유지하는 기능이 포함됩니다. ISO 13849-1:2023은 안전 기능에 대한 성능 수준(PL a~e)을 정의합니다. 대부분의 산업용 로봇 셀 안전 기능은 PL d(IEC 62061의 SIL 2에 해당) 또는 PL e(SIL 3)를 달성해야 합니다. 실제로 주요 로봇 OEM 업체들은 인증된 안전 컨트롤러를 로봇 캐비닛에 통합하고, 셀 통합 업체는 더 광범위한 셀 인터록 관리를 위해 별도의 안전 PLC 또는 안전 릴레이 모듈을 추가합니다. EVST의 산업용 용접 로봇 라인은 타사 안전 PLC와 호환되는 공장 통합 안전 기능 출력을 제공하며, 유럽 시스템 통합 업체에서 사용하는 TUV 인증 통합 워크플로우를 지원합니다.
비상 정지 회로 범주 (범주 0, 1 및 2)
로봇 용접 셀의 비상 정지(e-stop) 회로는 정지 동작에 따라 IEC 60204-1에 따라 분류됩니다.
- 범주 0 (제어되지 않은 정지): 구동 장치에서 전원이 즉시 차단됩니다. 로봇은 중력/관성에 의해 감속합니다. 로봇의 위치와 관계없이 정지해야 하는 경우에 사용됩니다.
- 카테고리 1 (제어 정지): 로봇은 서보 제어를 통해 감속하여 정지한 후 전원이 차단됩니다. 제어되지 않은 정지로 인해 2차 위험(예: 무거운 부품 낙하)이 발생할 수 있는 경우에 사용됩니다.
- 카테고리 2 (제어 정지, 전원 유지): 로봇은 감속하여 정지한 후 구동 동력이 계속 공급된 상태로 제자리를 유지합니다. 이 기능은 로봇이 작업자의 안내에 따라 재진입할 수 있도록 제자리에 고정되어 있어야 하는 협업 작업 환경에서 사용됩니다.
대부분의 로봇 용접 셀에서 경계 보호 장치는 용융 금속이 분출될 수 있는 토치의 제어되지 않은 움직임을 방지하기 위해 1단계 정지(전원 차단 전 제어된 감속)를 작동시킵니다. 수동 비상 정지 버튼은 일반적으로 최대 반응 속도를 위한 0단계 정지를 작동시킵니다.
안전 속도 모니터링, 안전 구역 및 수동 조작
최신 안전 등급 로봇 컨트롤러는 하드웨어 인터록 외에도 인증된 소프트웨어 안전 기능을 제공합니다. 안전 속도 모니터링은 사람이 모니터링 영역 내에 있을 때 로봇의 공구 중심점(TCP) 속도를 정의된 최대값으로 제한하여 로봇을 완전히 끄지 않고도 협업 적재 작업을 수행할 수 있도록 합니다. 안전 영역 기능은 로봇 작업 공간에 가상의 3D 경계를 정의합니다. TCP가 경계를 넘으려고 하면 로봇이 영역 가장자리에 도달하기 전에 컨트롤러가 안전 정지 신호를 발생시킵니다. 수동 조작 모드를 사용하면 작업자가 티칭 핸들을 통해 로봇 팔을 수동으로 움직일 수 있으며, 안전 컨트롤러는 힘과 속도를 모니터링하여 로봇 전원을 완전히 끄지 않고도 프로그래밍 및 설정을 수행할 수 있도록 합니다. 이러한 소프트웨어 안전 기능은 독립적인 인증(일반적으로 TUV 또는 Bureau Veritas)을 받아야 하며, ISO 10218-2:2025 부록 요구 사항에 따라 강제 오류 테스트를 통해 시운전 중에 검증되어야 합니다.
용접 셀 안전 아키텍처 유형
로봇 용접 셀의 안전 아키텍처는 일률적인 기준이 없습니다. 네 가지 일반적인 구성은 각각 다른 표준 설정, 설치 공간 및 작업자 근접 프로파일을 가지고 있습니다.
| 아키텍처 | 로봇 타입 | 1차 표준 | 발자국 | 작업자 근접성 | 가격대 (USD) |
|---|---|---|---|---|---|
| 울타리로 둘러싸인 전통적인 감방 | 산업용 (6-200kg) | ISO 10218-1/2, IEC 62046, ISO 13849-1 | 대형 (경비 구역 추가 시 1.5~3m 둘레) | 작동 중에는 없음 | 80만~250만 이상 |
| 울타리 없는 협동 로봇 셀 | 협동형 (3-20kg) | ISO/TS 15066, ISO 10218-2:2025, IEC 62046 | 컴팩트형(영역 스캐너가 영역을 정의함) | 인접 적재/하역 허용 | 35k에서 90k |
| 하이브리드 레이저 커튼 셀 | 산업용 영역 스캐너 + 광전식 커튼 | ISO 10218-1/2, IEC 61496-1, IEC 62046 | 축소형 울타리 vs. 전체 울타리 | 출입 통제 장치로만 출입 가능 | 120k에서 300k |
| 이동형 로봇 용접 | AMR 또는 선형 트랙에서 작동하는 협동 로봇 | ISO 10218-1/2, ISO 15066, ISO 3691-4(AMR) | 변수(동적 작업 공간) | 동적 스캐너를 통해 모니터링됨 | 80k에서 200k |
자동차 및 구조용 강철 생산과 같이 사이클 시간과 용접 품질 허용 오차가 엄격하여 작업자 근접으로 인한 작업 중단이 허용되지 않는 대량 생산 분야에서는 울타리로 둘러싸인 전통적인 용접 셀이 여전히 주를 이루고 있습니다. 울타리가 없는 협동 로봇 용접 셀은 중소기업의 도입과 미국 용접 협회(AWS)에서 보고한 용접공 부족 현상에 힘입어 가장 빠르게 성장하는 분야입니다. AWS 용접공 부족 전망에 따르면, 미국은 2028년까지 330,000만 명 이상의 숙련된 용접공이 부족할 것으로 예상되며, 협업 안전 아키텍처를 갖춘 협동 로봇 용접은 이러한 격차를 직접적으로 해소할 수 있습니다. 협동 로봇 용접 안전 셀 아키텍처에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. MIG 용접, TIG 용접, 레이저 로봇 용접 비교 가이드.
로봇 용접 셀에서의 용접 관련 위험 요소
로봇 동작 관련 위험은 ISO 10218에서 다룹니다. 용접 공정 관련 위험은 별도의 독립적인 검토가 필요합니다. 실제로 ISO 10218만 참조하고 아크 및 화학 물질 관련 위험을 무시한 로봇 용접 셀 위험 평가는 기계와 관련된 모든 주요 위험 요소를 식별해야 한다는 ISO 12100의 요구 사항을 충족하지 못합니다.
아크 플래시 및 자외선 복사(전기 케이블용 IP 등급)
MIG 또는 TIG 용접에서 발생하는 아크는 강렬한 자외선과 적외선을 방출합니다. 용접 아크 거리에서 차폐 없이 자외선에 노출되면 몇 초 만에 아크안(광각막염)이 발생할 수 있습니다. 로봇 셀의 경우, 로봇 컨트롤러, 서보 드라이브 및 안전 PLC 케이블은 아크 환경에 적합한 등급이어야 합니다. 즉, 케이블은 전선관에 넣어야 하고, 커넥터는 적절한 IP 등급(일반적으로 아크 영역 내 부품의 경우 최소 IP65)을 갖춰야 하며, 작업자의 시야를 아크로부터 완전히 차단하는 자외선 차단 패널을 설치해야 합니다. 고정식 가드는 자외선 차단막 역할도 겸하며, 펜스가 없는 협동 로봇 셀은 작업자 영역을 향하는 모든 개방면에 자외선 차단 커튼이나 스크린을 설치해야 합니다. AWS Z49.1 및 AWS 안전 지침에는 용접용 스크린에 대한 특정 차광 번호 요구 사항이 명시되어 있습니다.
유해 가스 및 연기 위험 (NIOSH 노출 한계)
로봇 용접은 공정, 용접봉 종류, 전류량에 따라 분당 0.1~0.8g의 용접 흄을 발생시킵니다. 스테인리스강 MIG 용접에서 발생하는 6가크롬(Cr(VI)) 흄은 국제암연구기관(IARC)에서 1군 발암물질로 분류됩니다. 미국 국립산업안전보건연구원(NIOSH)은 용접 흄에 대한 권장 노출 한계(REL)를 1mg/m³(8시간 가중평균)으로, Cr(VI)에 대해서는 별도의 0.2µg/m³ REL을 설정하고 있습니다. 로봇 용접 작업장에는 토치에 장착된 추출 노즐, 오버헤드 후드 또는 전용 흄 추출 로봇과 같은 흄 발생원 포집 추출 시스템이 반드시 포함되어야 하며, 해당 NIOSH 또는 지역 작업장 노출 한계(OEL) 이하로 농도를 유지하도록 설계되어야 합니다. 미국 산업안전보건국(OSHA)의 총 용접 흄에 대한 작업장 노출 한계(PEL)는 5mg/m³(8시간 가중평균)이며, 많은 EU 회원국에서는 NIOSH의 더 낮은 REL을 적용하고 있습니다.
비산, 열 위험 및 화재(NFPA 51B)
용접 스패터는 로봇 셀에서 두 가지 위험을 초래합니다. 첫째, 가연성 물질의 2차 점화를 유발하고, 둘째, 케이블, 스캐너, 광전식 안전장치 등 안전에 중요한 부품을 손상시킬 수 있습니다. NFPA 51B(용접, 절단 및 기타 고온 작업 중 화재 예방 표준)는 용접 지점에서 가연성 물질로부터 최소 3미터(10피트)의 거리를 유지하거나 내화 장벽을 사용하도록 규정하고 있습니다. 로봇 셀에서 스패터 차폐 장치(용접 지점과 셀 경계 사이에 설치된 금속 칸막이)는 안전 장치를 스패터로부터 보호하고 2차 점화 위험을 줄입니다. 스패터가 안전 스캐너의 광학 부품에 닿으면 장치가 작동을 멈추거나, 최악의 경우 구형의 자가 모니터링 기능이 없는 장치에서는 오염 오류를 무시하고 작동을 중단할 수 있습니다. IEC 62046:2018을 준수하는 스캐너는 감지 기능에 영향을 줄 수 있는 오염을 자가 모니터링해야 하며, 셀 설계 시 예방 유지보수 일정의 일환으로 스캐너 광학 부품 세척 프로토콜을 명시해야 합니다.
로봇 용접 셀에 대한 위험 평가 방법론
ISO 12100:2010(기계 안전, 설계, 위험 평가 및 위험 감소에 대한 일반 원칙)은 모든 로봇 및 용접 관련 표준보다 상위에 있는 방법론 표준입니다. 이 표준은 위험 평가(위험 식별, 위험 추정, 위험 분석), 위험 감소(본질적으로 안전한 설계, 안전장치, 사용 정보 제공), 잔여 위험 문서화의 세 단계로 이루어진 반복적인 프로세스를 정의합니다.
리스크 그래프 및 HARA
로봇 셀의 경우, 위험 평가는 일반적으로 ISO 13849-1 부록 A에 따른 정성적 위험 그래프 또는 HARA(Hazard Analysis and Risk Assessment) 매트릭스를 사용하여 각 안전 기능에 필요한 성능 수준(Performance Level, PL)을 결정합니다. 위험 그래프의 변수는 부상 심각도(S1/S2), 노출 빈도 및 지속 시간(F1/F2), 위험 회피 가능성(P1/P2)입니다. 용접 셀에서 발생하는 대부분의 로봇 동작 관련 위험(압착, 끼임)은 S2/F2/P1 등급에 해당하며, 따라서 해당 위험으로부터 보호하는 안전 기능에 필요한 PL d가 결정됩니다.
제어 시스템의 안전 관련 부품(SRP/CS)
각 안전 기능에 필요한 성능 수준(PL)이 결정되면 시스템 통합업체는 해당 PL을 달성하기 위해 제어 시스템의 안전 관련 부품(SRP/CS)을 설계해야 합니다. ISO 13849-1:2023은 아키텍처 및 구성 요소 신뢰성 계산 방법론을 제공합니다. PL d 안전 기능은 일반적으로 채널 간 교차 모니터링 기능을 갖춘 이중 채널 아키텍처(ISO 13849-1에 따른 카테고리 3 또는 카테고리 4)를 필요로 합니다. 계산된 PFHd(시간당 위험 고장 발생 확률)는 할당된 PL의 임계값 미만이어야 합니다. 전체 용접 셀의 경우, 이 계산에는 안전 PLC, 광전식 제어 장치 또는 스캐너, 로봇의 안전 등급 정지 기능, 그리고 모든 출입문의 인터록 스위치가 포함됩니다.
다중 로봇 용접 셀의 현장 시운전 경험에 따르면, 하드웨어 수준 검증이 시작되기 전 중간 수준의 복잡성을 가진 이중 스테이션 셀의 위험 평가 및 SRP/CS 문서화 단계에만 안전 엔지니어가 일반적으로 80~120시간을 투입해야 합니다. 이 단계를 과소평가하는 시스템 통합업체는 인증 기관이나 고객 감사에서 기능 안전 문서의 미비점을 발견하여 시운전이 지연되는 경우가 빈번합니다.
로봇 용접 안전 절차: 준수 점검표 (8단계)
- 위험 평가(ISO 12100): 기계 로봇 동작 위험, 아크 플래시/UV, 연기 및 가스 노출, 열 및 화재 위험, 전기 위험을 포괄하는 전체 위험 식별 및 위험 평가를 완료하십시오. 잔여 위험을 문서화하고 선택한 위험 감소 조치를 정당화하십시오.
- ISO 10218-2:2025에 따른 세포 설계: 식별된 각 안전 기능에 대해 요구되는 성능 수준을 달성하기 위해 셀 레이아웃, 보호 구성, 안전 구역 치수(EN ISO 13857에 따른 안전 거리) 및 로봇 프로그램 속도 제한을 설계합니다.
- 안전장치 선정 및 검증(IEC 62046:2018): 목표 PL에 기여하는 인증된 성능 등급(PFHd 값)을 갖춘 광전식 차단막, 영역 스캐너, 안전 매트 및 인터록을 선택하십시오. 용접 환경에 대한 IP 등급 및 오염 저항성을 확인하십시오.
- 안전 등급 제어 시스템 설계(ISO 13849-1 / IEC 62061): 안전 PLC 로직 및 비상 정지 회로 아키텍처를 설계하십시오. 각 안전 기능에 대한 PL 또는 SIL을 계산하십시오. 자격을 갖춘 기능 안전 엔지니어(TUV 기능 안전 엔지니어 또는 이에 준하는 자격)에게 설계를 검토받으십시오.
- 용접 환경 관리(AWS Z49.1 / NFPA 51B / NIOSH): 용접 공정 및 재료에 적합한 크기의 흄 추출 장치를 설치하십시오. 용접 아크를 볼 수 있는 모든 작업자 시야에 자외선 차단 스크린을 설치하십시오. 안전에 중요한 부품에 대한 스패터 차폐를 확인하십시오. NFPA 51B에 따라 가연성 물질로부터 최소 3미터(10피트)의 이격 거리 또는 이에 상응하는 방화벽을 확보하십시오.
- 시운전 검증 및 기능 테스트: 강제 고장 상황을 이용하여 각 안전 기능을 테스트하십시오. 광전식 안전장치를 해제하고, 영역 스캐너를 작동시키고, 인터록을 해제한 후 로봇이 요구되는 정지 거리 내에서 정지하는지 확인하십시오. 모든 푸시 버튼의 비상 정지 기능을 테스트하십시오. 모든 정지 시나리오에서 용접 전원 공급 장치가 로봇 동작과 동시에 정지하는지 확인하십시오.
- 문서 패키지: 기술 파일(EU) 또는 이에 상응하는 문서 패키지를 작성하십시오. 여기에는 위험 평가, SRP/CS 계산, 안전 장치 인증서, 배선도, 검증된 시험 기록 및 운영자/유지보수 매뉴얼이 포함됩니다. CE 마크를 부착하려면 적합성 선언서에 서명하고 CE 마크를 부착하십시오.
- 운영자 교육 및 연례 평가: 모든 운영자와 유지보수 담당자에게 셀별 위험 요소, 비상 정지 위치 및 금지 행위(인터록 해제, 스캐너 우회)에 대한 교육을 실시하십시오. 안전 장치 기능 테스트, 케이블 및 보호 장치 상태 점검, 그리고 마지막 점검 이후 프로그램 변경 사항 검토를 포함하는 연례 안전 점검을 문서화하여 실시하십시오.
인증된 용접 로봇 플랫폼 및 규정을 준수하는 셀 설계
ISO 10218-1 규격을 준수하는 로봇 용접 셀은 ISO 10218-1에서 요구하는 필수 안전 기능을 갖춘 로봇으로 시작됩니다. ISO 10218-1 규격 플랫폼을 제공하고 유럽 시장에서 인증을 획득한 주요 공급업체로는 FANUC, KUKA, ABB, Yaskawa, ESTUN 등이 있습니다. EVST는 CE, SGS, TUV 인증을 획득하고 100개국 이상에서 용접 셀 통합을 통해 현장 검증을 거친 용접용 산업용 로봇과 XR 시리즈 협동 로봇을 제공합니다. 가연성 코팅이나 표면 처리 용제를 사용하는 위험한 용접 환경에 적합한 EVST XR-EX 시리즈 방폭형 협동 로봇(IP68, ATEX/IECEx 이중 인증)은 표준 로봇 용접 안전 스택과는 별도로 Zone 1 및 Zone 2 등급의 대기 환경에도 대응할 수 있도록 안전 아키텍처를 확장했습니다. 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 방폭형 협동 로봇 가이드 해당 특정 규정 준수 경로에 대해서만 그렇습니다.
업계 관찰에 따르면 로봇 플랫폼 선택은 안전 검증 일정에 영향을 미칩니다. 공장에서 안전 I/O(모니터링 정지 출력, 안전 속도 신호, 안전 구역 출력)가 통합된 로봇은 동일한 기능을 구현하기 위해 외부 안전 릴레이 모듈이 필요한 플랫폼에 비해 통합업체의 설계 부담을 줄여줍니다. 통합업체들은 ISO 10218-1 인증 플랫폼을 기반으로 구축되고 공장 안전 기능 문서가 제공되는 용접 셀이 안전 기능을 외부에서 구현하는 셀에 비해 시운전 검증 단계를 20~30% 단축한다고 보고합니다. 용접 셀 구성 요소 선택 및 통합에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 로봇 용접 셀 구성 요소 및 통합 가이드.
로봇 용접 안전 관련 자주 묻는 질문
협동 용접 작업 중 아크가 발생하는 동안 작업자가 옆에서 작업하는 것이 안전한가요?
협동 로봇 팔은 ISO/TS 15066 및 ISO 10218-2:2025의 전력 및 힘 제한 요건을 충족하므로, 팔과의 접촉은 안전한 힘 임계값 내로 제어됩니다. 그러나 용접 아크, 자외선, 연기, 스패터 및 열은 협동 로봇 표준만으로는 다룰 수 없는 별도의 제어가 필요합니다. 안전 장벽이 없는 협동 로봇 용접 셀에는 안전 무결성 레벨 2 영역 스캐너, 자외선 차단 커튼 또는 스크린, 그리고 연기 배출 시스템이 포함됩니다. 작업자는 용접 중 인접한 적재 스테이션에서 작업할 수 있지만 아크 영역에는 들어가서는 안 됩니다. 아크가 꺼지고 스캐너가 안전 구역임을 확인한 후에야 작업자가 다시 들어가 적재물을 내릴 수 있습니다.
용접 셀에서 광전식 차단기와 영역 스캐너의 차이점은 무엇입니까?
광전식 안전장치(IEC 61496-1 / IEC 62046)는 고정된 셀 개구부에 수직 방향의 적외선 빔을 생성합니다. 빔이 차단되면 안전 정지 장치가 작동합니다. 영역 스캐너는 셀 주변 바닥에 2차원 보호 영역을 생성하고, 여러 구역(경고 및 정지)을 지원하며, 셀 레이아웃 변경에 따라 재구성할 수 있습니다. 광전식 안전장치는 고정된 출입구에 가장 적합하며, 영역 스캐너는 펜스가 없는 협동 로봇 셀 및 이동형 로봇 애플리케이션에 더 적합합니다. 두 장치 모두 로봇 셀 작업에 대한 IEC 62046:2018 표준을 충족해야 합니다. 용접 환경에서는 오염 방지 기능이 두 장치 모두 선택에 있어 중요한 요소입니다.
CE 요구사항과 OSHA/ANSI RIA R15.06 요구사항은 실제 적용에서 어떻게 다른가요?
EU 기계 규정 2023/1230에 따른 CE 마크 획득에는 시판 전 문서(위험 평가, 기술 파일, 적합성 선언)가 필요합니다. 고위험 기계 분류의 경우 인증기관의 검토가 필수적입니다. 미국 산업안전보건청(OSHA)의 집행은 사고 발생 후 또는 검사 후에 이루어집니다. ANSI RIA R15.06-2012는 OSHA가 일반 의무 조항에 따라 인용하는 자발적 합의 표준입니다. EU 2023 규정은 연결된 기계에 대한 사이버 보안 요구 사항도 추가했지만, ANSI R15.06에는 아직 이에 상응하는 조항이 없습니다. 두 규정 모두 셀의 안전 기능에 대한 공식적인 위험 평가 및 기능 안전 검증을 요구합니다.
로봇 용접 셀 안전성 검증 비용은 일반적으로 얼마입니까?
업계 관찰에 따르면, 유럽 시장에서 로봇 용접 셀의 전체 안전 검증 비용은 셀의 복잡성과 공인기관 검토 필요 여부에 따라 일반적으로 8,000유로에서 25,000유로 사이입니다. 이 비용에는 ISO 12100 위험 평가, ISO 13849-1 PL 계산, 안전 PLC 로직의 기능 안전 검증 및 시운전 승인이 포함됩니다. 표준 안전 하드웨어를 갖춘 단일 스테이션 셀은 비용이 저렴하고, 영역 스캐너 및 안전 구역 기능을 갖춘 다중 로봇 협업 셀은 비용이 높습니다. ANSI RIA R15.06에 따른 미국 검증 비용도 비슷한 수준이며, 일반적으로 자격을 갖춘 로봇 안전 전문가(RSP)가 수행합니다.
로봇 용접 셀은 얼마나 자주 재인증 또는 검토를 받아야 합니까?
ISO 10218-2:2025 및 ANSI RIA R15.06은 모두 생산 셀에 중대한 변경 사항이 발생할 때마다 공식적인 위험 재평가를 요구합니다. 이러한 변경 사항에는 새로운 로봇 모델 도입, 툴링 변경, 속도 프로파일 또는 구역 경계를 변경하는 새로운 부품 프로그램 도입, 안전 회로 하드웨어 변경 등이 포함됩니다. 변경 사항으로 인한 재평가 외에도 대부분의 EU 시장 사업자는 안전 장치의 교정 상태를 확인하고 문서화되지 않은 수정 사항이 없는지 확인하기 위해 매년 안전 점검을 실시합니다. 변경 사항이나 사고가 발생하지 않은 경우, 기존의 CE 적합성 선언은 유효하지만, 자격을 갖춘 담당자가 매년 실시하는 현장 점검을 문서화하는 것이 업계 모범 사례입니다.
CE/ANSI 규격 준수 검토, 셀 아키텍처에 맞는 안전 장치 사양, ISO 10218-1 안전 기능이 공장에서 통합된 용접 로봇 구성 권장 사항 등 프로젝트 맞춤형 견적을 받으시려면 이메일을 보내주세요. sales@evsrobot.com 또는 메시지 왓츠앱 / 위챗일반적으로 24시간 이내에 답변을 드립니다.