위험을 감수하려는 사람의 의지는 개인마다 다릅니다. 그러나 개인적 영역에서 각자가 책임질 부분에 대해서는 기계류 안전 분야의 표준에 따라 평가하고 규제해야 합니다. 허용할 만한 위험은 무엇이고, 어떤 오류가 치명적일 수 있으며, 표준의 관점에서 제한된 시간 동안 작동을 계속하기 위해 안전상 중대한 오류가 있는 자동화 시스템을 사용하도록 허용하는 데에 어떤 조건을 적용할 수 있을까요?
이러한 질문은 안전에 대해 새로운 접근 방식을 제시합니다. 따라서 더 이상은 결함이 있는 기능 안전 제어 시스템을 그대로 셧다운시키지 않습니다. 대신 적절한 시점에 상황을 보고하고, “안전의 측면에서 합당한 시간” 동안 작동 상태를 유지합니다.
고장 허용은 고장 상태 및 결함으로 인해 기능이 훼손되는 경우에도 기술 시스템이 기능을 유지할 수 있다는 의미입니다. 고장 허용 시스템에는 결함 감지뿐 아니라 유자격자에 의한 결함 평가 기능도 있어야 합니다. 따라서 감지된 결함이 허용 가능한 수준인지 아니면 즉시 중지(셧다운)를 피할 수 없을 정도로 너무 심각한 상태인지에 대해 결정할 수 있습니다.
이러한 결함 평가 방식은 현재와 같이 구현된 “기존의 공장 자동화 시스템”에서는 거의 사용되지 않습니다. 그러나 결함 평가 기능이 없다면 고장 허용도 불가능합니다. 등급에 따른 결함 반응 결정은 적절한 설계가 이루어진 장치 또는 시스템에서만 가능한 것입니다. 고장 허용 장치 또는 시스템의 개발자와 사용자는 성능이 저하된 상태에서의 연속 작동 가능 기간 Δtdeg도 규정해야 합니다. 필요한 경우에는 사용을 위한 정보의 일부가 될 위험 감소 조치도 지정해야 합니다. 이것은 실질적인 예로서 처리 단계를 종료시키는 데 사용할 수도 있습니다.
기계공학에서 기능 안전 제어 시스템은 기계류 지침(2006/42/EC)에 따른 건강 및 안전 보호 요건을 준수하는 데 도움을 줍니다. 이때 출발점이 되는 것은 EN ISO 12100을 기반으로 한 위험 분석 및 위험 평가입니다. 이 표준은 근본적인 위험에 대해 설명하고, 설계 엔지니어가 관련성 있고 중대한 위험을 식별한 후 위험 감소 조치를 통해 허용 가능한 잔류 위험 수준으로 위험을 낮추는 데 도움을 줍니다.
제어 보호 조치를 사용하는 경우, 제조업체는 EN ISO 13849-1 및/또는 IEC 62061에 따라 그러한 조치를 설계하게 됩니다. 기술 문서에는 그러한 조치를 구성하기 위한 가이드라인, 그러한 조치의 안전 관련 신뢰성 및 용도가 포함됩니다.
요즘의 기능 안전 제어 시스템은 안전 상태가 일종의 전원 단절 상태가 되도록 설계됩니다. 다시 말해 모든 위험한 동작이 중지됩니다. 이것은 전원 제거 즉, 중지가 안전 상태인 모든 플랜트 및 기계류에 적합한 선택 옵션입니다.
그러나 Industrie 4.0과 같은 기준의 관점에서 점점 더 많은 플랜트와 기계류의 가용성 향상이 필요하거나 요구됩니다. 또한 “하드 스톱(hard stop)”의 경우에는 위험 분석을 통해 고려해 보아야 할 추가 위험으로 이어질 수도 있습니다. 따라서 전원 제거를 고장 시의 유일한 대응이라고 생각하는 것은 더 이상 현대적인 원칙이 아닙니다.
ZVEI(독일 전기전자제조업체협회) 내 작업 그룹은 필츠 및 IFA(직업안전위생연구소)와의 협업을 통해서 플랜트와 기계류의 기능 안전과 관련된 고장 허용 장치 및 시스템의 기본 원리를 설명한 여러 가지 백서를 발간했습니다. 이 백서들은 안전 관련 센서와 파워 드라이브의 안전 하위 기능이 저감된 상태로 임시 작동을 하는 경우에도 기계류 지침의 보호 목표 수준을 계속 유지하며, 조정된 표준인 EN ISO 13849 또는 EN 62061과도 모순되지 않는다는 사실을 입증하기 위한 것입니다.
저감 상태에서의 작동은 표준에 따라 고장 발생 시 전원을 즉각 제거한다는 원칙에 반합니다. 하지만 이는 오히려 플랜트와 기계류의 안전성 및 가용성을 높입니다.
ZVEI의 TASi 작업 그룹은 사용자와 제조업체에게 이러한 이점을 기계류에 구현하여 운영자에게도 혜택이 되도록 할 것을 요청합니다.
이 백서는 기계 컨트롤러용 안전 기능과 서브시스템을 설계 및 구현하는 기계 제작업체 및 시스템 통합업체를 주요 대상으로 합니다. 또한 이 정보는 제품 개발 시 안전 관련 장치와 시스템의 설계에도 적용할 수 있습니다. 백서는 ZVEI 웹사이트에서 무료로 다운로드할 수 있습니다.
제2부에서는 플랜트 또는 기계가 고장 상황에서도 인명 보호 요건을 위반하지 않은 상태로 계속 작동되도록 하는 고장 허용 안전 기능의 구현 방법을 설명합니다.
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