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오스트필데른, 2015. 10. 1.

디지털화, 세계화 그리고 사람의 역할이 집중 조명되고 있습니다. 자동화의 미래는 안전합니다.

있을 때는 당연한 것이라고 생각되지만, 없을 때는 실제로 눈에 띄는 것, 이것이 안전입니다. 안전은 사람, 기계 그리고 환경을 보호하는 일입니다. 안전과 자동화에 대한 과거의 개념에서는 부분적으로는 목적이 상충되는 별개의 두 시스템으로 간주되었습니다. 그러나 안전 기능을 자동화 기술과 함께 고려함으로써 분명 더 나은 출발점을 만들 수 있게 된다는 사실이 경험을 통해 입증되었습니다. 따라서 자동화의 도전과제를 훨씬 용이하게 극복할 수 있습니다.

현대 산업 사회의 특징으로는 생활 수준의 향상, 제품의 범위 확대, 제품의 개별성 증가 등이 포함되며, 이로써 제품의 다양성이 커지면서 라이프사이클은 훨씬 짧아졌습니다. 이러한 발전이 제조업에 새로운 도전과제를 제기합니다. 즉, 제품을 보다 유연하고 신속하며 효율적으로 만들고 자원을 절약해야 하는 것입니다.  

자동화의 목적은 사람들의 일상 생활을 보다 편리하게 만들고 개인 및 산업 환경을 지원하며 우리를 둘러싼 공정의 복잡성을 제어하는 데 도움을 주는 것입니다. 자동화는 점점 더 현대 산업 사회의 발전 속도를 제어하고 있습니다. 공업 생산에 있어서의 효율성과 신뢰성은 불가분하게 자동화와 연관되어 있습니다. 자동화는 대량생산을 위한 기술적 기반을 구축합니다. 그러나 생산을 최적화하기 위한 노력은 비용, 시간, 품질로 구성되는 "마법의 삼각형(magic triangle)" 법칙에 의해 좌우됩니다.

마법의 삼각형을 최적화하는 데 성공할지 여부는 첫째, 생산과 기술을 더욱 효율적이고 유연하게 만들기 위한 디지털화, 둘째, 전 세계의 수요를 감당하고 제조 설비를 구축하기 위한 세계화, 셋째, 생산 플랜트에서 인적 요인의 점점 중요해지는 역할 등의 트렌드가 자동화에 어떻게 반영되는지에 따라 크게 달라집니다.
안전 측면은 이러한 트렌드를 형성하는 데 중대한 역할을 합니다. 안전 측면을 간과하거나 뒤늦게 깨닫게 된다면 실질적인 구현이 더욱 어려워지거나 아예 불가능해질 수도 있습니다.

전의 중요성 인식
기계화는 1787년 에드먼드 카트라이트가 최초로 방직기를 도입했던 1차 산업혁명 때 예고되었습니다. 방직기를 도입하게 된 주된 이유는 생산성을 높이는 것이었으며, 당시는 누구도 방직공의 안전에 대해 진지하게 생각지 않았던 시대였습니다. 이와는 달리 요즘은 생산 공정의 효율과 작업자의 안전을 똑같이 중요하게 생각합니다.


우리의 규칙은 자동화에 있어 안전 측면에 대한 모든 고려의 출발점입니다. 이것은 육체적 온전함에 대한 개인의 권리를 명시하고 있습니다. 나아가, 적어도 EU 기계류 규정의 범위 내에서 기계의 전체 라이프사이클 동안 안전에 대한 요구는 성문법에 준하는 자격을 갖게 되었습니다. 그럼에도 불구하고 많은 나라에서 기계류 및 근로 조건에 대한 안전이 아직도 당연한 기본조건으로 인식되지 않고 있습니다. 우리가 현재 알고 있는 안전한 자동화는 독일과 유럽에서조차도 비교적 최근에 전면으로 부각되기 시작했습니다.

1980년대 말까지 안전이란 단지 사람의 작업 영역과 기계류를 엄격하게 기계적으로 분리하는 것이라고 판단하였습니다. 방직기가 처음 발명된 지 200년이 지난 1987년에 Pilz는 위험 상황 발생 시 기계류를 안전하게 차단시키는 최초의 안전 릴레이 PNOZ를 판매하기 시작했습니다. 그리고 Pilz가 자유 프로그래밍 방식의 안전 시스템인 PSS 3000을 시장에 처음 내놓았던 1995년이 되어서야 안전 기술에 전자 제어 회로를 사용하는 것이 가능해졌습니다. 그것은 당시까지 존치되었던 유럽의 법규 및 표준에서 순수한 전자 제어 시스템을 안전 기술에 사용하지 못하도록 명시적으로 금지하고 있었기 때문입니다. 법률 규제의 변화는 독일연방 경제부와 노동사회부 그리고 브뤼셀에 있는 유관 유럽위원회 사이의 험난한 협상 끝에야 이루어지게 되었습니다. 오늘날에는 안전 기술을 위한 소프트웨어 기반 기능이 정례화되어 최첨단으로 인정받고 있습니다.

디지털화: 생산성 벤치마크로서의 접속 가능성
인터넷 기술의 이용은 일상 생활에서 보편화되었습니다. 우리는 인터넷을 통해 쇼핑과 은행 거래를 하고 온라인으로 정부 부처를 방문하며 사진들을 클라우드에 업로드합니다. 이 모든 것을 하려면 디지털 형식의 관련 데이터가 필요합니다. 다음 단계는 4차 산업혁명, 즉 "사물 인터넷"이 될 것입니다. 독일의 Pilz는 인터넷 기술을 생산 공정에 완벽하게 이용하기 위한 매력적인 명칭을 내놓았습니다. 이것은 바로 Industrie 4.0입니다. Industrie 4.0의 목적은 유연한 공정, 변화하는 생산 환경 그리고 서로 다른 일괄 생산 규격에 언제든지 적응할 수 있는 스마트 팩토리 구현입니다.

하지만 미래의 언젠가는 모든 기계, 모든 플랜트 섹션, 모든 제품, 모든 공장이 통합되고 모든 필수 데이터를 필요한 시점에 실시간으로 사용할 수 있게 될 것이라고 감히 말할 수 있습니다. VDI의 조사에 따르면, 독일 경제 성장의 40%가 디지털화에서 비롯된 것이라는데 이는 사실입니다. 따라서 미래에는 디지털 데이터와 그 데이터의 효율적인 교환이 생산 공정을 규정하고 공정 체인에 실질적인 가치를 부여할 것입니다. 디지털화는 통합 수준만 높아지는 것이 아니고 생산성 증대에 있어 실질적인 벤치마크가 될 것입니다.

기술적 측면에서 보자면 산업 환경에서 디지털화와 통합은 어렵지 않습니다. 하지만 통합 시스템의 복잡성을 극복하는 것이 문제입니다. 복잡해질수록 실수 위험은 커집니다. 따라서 향후 현대적 자동화 솔루션에는 분산형 통합 기계류와 시스템의 복잡성을 가능한 한 사용자에게 친숙한 방법으로 해결하는 작업이 포함될 것입니다.

Pilz는 자동화 및 안전성에 모두 적합한 편집기와 같은 소프트웨어 도구의 형태로 필요한 지원을 제공합니다. 이 도구들은 사용자를 안내하고 끊임없이 인풋을 검사합니다. 따라서 오작동은 처음부터 제거됩니다. 이에 따라 자동화와 안전성이 결합된 단일 솔루션이 등장하게 되었습니다. 이는 물리적으로는 혼합되었지만 논리적으로는 피드백이 없고 명확히 구분된 솔루션입니다.

모든 통신이 분산화되면 통신 보안에 대한 요구가 높아집니다. 여기에는 안전성 측면(기계 안전)과 보안 요건(작동상 보안)이 골고루 포함됩니다. 기존 요건 외에 새로운 보호 대상으로는 생산 데이터 보호, 제품 보호 및 표절 방지, 노하우 보호, 액세스 보호, 무결성 보호 등이 포함됩니다. Pilz는 기계 엔지니어링과 자동화 회사뿐만 아니라 최종 고객들의 안전 요구사항을 잘 알고 있습니다. 최종 고객 및 그들의 안전 요구사항을 알아야 합니다. 이제 도전과제는 자동화와 정보 기술(IT)이라는 두 세계의 요구 조건을 적절히 해결 가능한 솔루션으로 표준화하는 것입니다. 미래에는 이 두 안전 분야가 긴밀하게 연결될 것입니다. 보안이 없는 안전은 생각할 수 없으며, 그 반대도 마찬가지이기 때문입니다.

국제성: 자동화로 경계 초월
정보통신 기술이 고도로 성숙해짐에 따라 세계적으로 산업 자동화 기술의 이용이 증가하고 있습니다.
한편으로는 지역 회사들이 더욱 경제적인 사업 운영을 위해 생산을 자동화하고 있습니다. 생산 공정의 자동화 수준이 높을수록 공장에서 일하는 사람들이 가진 요구사항은 점점 까다로워집니다.
다른 한편으로 여러 국가에 기반을 두고 있는 회사는 세계적으로 동일하게 표준화된 공정을 따르는 현지 생산 부서를 갖고 있습니다. 그 목적은 관리 및 구현이 필요한 기계 설계의 수를 최소화하여 조직적으로 투입하고 비용을 줄이는 것입니다. 글로벌 기업의 경우에는 생산 공정 자동화를 통해 여러 지점에 직원을 파견하거나 기계류를 배치하고 전 세계에서 동일한 품질 및 공정 사양에 따라 제품을 제조할 수 있습니다. 따라서 안전 요건이 낮거나 아예 없어 문제가 되는 지역에서도 안전 구조를 구현할 수 있습니다. 세계 곳곳에서 적극적인 최종 사용자, 시스템 통합자 및 공급자가 점차적으로 지역 표준을 조정하고 있는데, 이것은 지금까지 대체로 간과되고 있던 글로벌 통합의 장점입니다.
안전 표준의 중요한 요건은 안전이 무엇인지 그리고 안전한 기계 또는 안전한 공정에 대해 논의하기에 적합한 시점이 언제인지에 대하여 국제적인 이해를 형성하는 것입니다. Pilz는 CMSE®가(Certified Machinery Safety Expert, 공인 기계류 안전 전문가) 자격을 만드는 데 있어서의 진전과 교육을 위하여 국제적 안전 표준을 세웠습니다. 2013년에는 TÜV NORD와 협력하여 국제 자격증 프로그램을 만들었습니다. 이 자격증 프로그램은 전 세계 22개 국가에서 기계 수명 주기에 대한 포괄적인 지식을 교육합니다.

사람의 새로운 역할
DIN V 19233 [1972]에서 정의하는 자동화는 "장치가 전체적으로 또는 부분적으로 사람의 개입 없이 의도대로 작동하도록 만드는 것"입니다.
따라서 기계가 사람을 대신하고 사람을 공장에서 내보내는 것이 이상적인 자동화의 개념이었습니다. 사람이 사라진 공장을 만드는 것은 이제는 구시대적 계획입니다. 복잡성이 커짐과 동시에 다양한 면에서 사람이 기계보다 뛰어나다는 사실이 명확해지고 있습니다. 지능적 생산에서 사람은 없어서는 안될 존재입니다. 기계와 달리 사람은 독자적으로 상황을 평가하고 자율적인 판단(의사결정)을 내릴 수 있기 때문입니다.
사람이 생산 공정에 남아 있어야 한다면 작업장은 개별 근로자의 연령과 자격에 맞게 조정해야 할 것입니다. 예를 들어 로봇이 근로자와의 긴밀한 협조 하에 물리적으로 힘들거나 특히 단조로운 일을 더 많이 하는 동안, 사람은 보다 수준 높은 활동을 할 수 있습니다. 따라서 자동화는 인구 변동으로 인해 야기되는 문제에 대한 답을 줄 수 있습니다.

단순한 협조가 아니라, 사람과 기계가 그저 함께 일하는 차원을 넘어 점차 협업을 하게 되는 경지에 이르게 될 것입니다. 다시 말하면, 여러 분야에서 사람이 기계에 더 가까워지거나 사람과 기계가 함께 업무를 수행하게 되므로 업무 공간을 공유하면서 둘 다 실력을 최대한 발휘할 수 있게 될 것입니다. 사람과 기계가 가까워질수록 안전 문제는 더 중요해집니다. 안전이 항상 보장되어야만 사람은 "동료"로서의 로봇과 함께 일할 준비가 될 것입니다.

이 새로운 형태의 협조와 사람이 새롭게 정의한 역할은 새롭고 동적인 안전 메커니즘을 요구합니다. 예를 들어 사람이 업무 공간으로 들어가면 로봇은 갑자기 작동을 멈추는 대신 속도를 줄여 (따라서 더 안전하게) 작동을 계속할 수 있게 되며, 향후에는 안전한 조정 전략을 결합시키는 것도 가능해질 수 있습니다. 컨트롤 유닛이 분산형 시스템에 장착된 지능형 센서와 액추에이터에 점점 더 많은 기능을 위임하게 됨에 따라 개별 기계 모듈 간 그리고 사람과 기계 간의 상호작용이 개선될 것입니다. 실시간 이더넷을 통해 동기식으로 링크된 안전 모션 컨트롤러들은 이미 로컬 제어 및 평가 기능을 결합하고 있습니다. 3차원 구역 모니터링용 1차 안전 카메라 시스템 SafetyEYE 및 카메라식 PSENvip 보호 및 측정 시스템이 지능형 센서 기술의 발전을 촉진합니다.

안전 솔루션의 범위는 사람-기계 협업의 형태만큼이나 다양합니다. 로봇 시스템이 안전한지 안전 기술이 안전한지는 쉽게 평가하기가 어렵습니다. 모든 애플리케이션에는 기술 안전성에 대한 별도의 평가가 필요합니다. 사람과 기계의 안전한 협업은 궁극적으로 규범적 프레임워크 환경, 이를 기반으로 한 복합적인 위험 분석, 적절한 안전 기능을 갖춘 로봇의 선택, 올바른 추가 안전 구성요소의 선택, 마지막으로 타당성 검사 사이의 상호작용의 결과입니다.

가치 있는 안전성
안전의 이미지는 달라지고 있습니다. 안전은 이제 더 이상 마법의 삼각형이라는 목적과 상충되는 규범적 의무로 간주되지 않습니다. 그보다 오늘날의 성숙한 안전 개념은 생산을 가능하고 효율적으로 만들기 위한 전제 조건입니다.
디지털화를 예를 들어봅시다. 디지털화는 자동화의 미래를 약속하는 열쇠입니다. 하지만 사람, 기계 또는 데이터 보호가 오류 등으로 인해 위험해진다면 시장 수용은 이루어지지 않을 것입니다. 지금까지 안전은 연구동맹의 권장 사항을 독일 정부에 성공적으로 구현하는 데 중대한 요인으로 규정되어 왔습니다. Pilz도 이를 강력히 옹호해 온 기업입니다. 안전(여기에는 보안도 포함)이 없다면 Industrie 4.0도 실현되지 않을 것입니다.
안전 홍보대사인 Pilz는 "안전한 작업장"이라는 보호 목적을 전 세계에 인식시키기 위해 노력하고 있습니다. 세계화는 공통의 표준을 만들 것을 촉진하고 있습니다. 자동화가 이루어지는 곳이면 안전 표준도 생겨납니다. 이것은 안전을 기업의 가치로 승격시킵니다. 기업은 안전 표준의 품질을 통해 경쟁 우위를 유지함으로써 자사를 타 회사들과 차별화할 수 있습니다.

스마트 팩토리에서는 생산을 개선하고 바람직한 품질 표준을 달성하기 위한 일환으로 생산을 더욱 효율적으로 만들기 위해 사람의 역할이 궁극적으로 재정의되고 있습니다. 기계가 사람을 대체하는 대신, 이제는 사람이 적절한 보호를 받는다는 전제 하에 기계와 사람이 어떻게 협업할 수 있는지에 초점이 맞춰지고 있습니다.
미래를 보장하는 자동화 솔루션에서는 처음부터 안전이라는 측면을 고려해야 합니다. 단순한 하드웨어보다는 안전이 더 중요하기 때문입니다. 이것이 순수하게 기술적인 고려를 훨씬 넘어서는 기능입니다.
 

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