ISSN : 1229-6783(Print)
ISSN : 2288-1484(Online)
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Journal of the Korea Safety Management & Science Vol.26 No.1 pp.25-30
DOI : http://dx.doi.org/10.12812/ksms.2024.26.1.025
DOI : http://dx.doi.org/10.12812/ksms.2024.26.1.025
A Study on the Development of Safety_door System in Automation Facilities Workplaces
February 28
March 18, 2024
March 18, 2024
Abstract
Considering the difficulties of the manufacturing industry by improving production efficiency in the era of high wages and aging in domestic automation facilities, automation facilities are considered an irreversible trend, but many serious related disasters are occurring due to the problems of increasing automation facilities due to the enlargement of manufacturing processes, line-up, and automation. The purpose of this study is to review the usage conditions and safety measures for industrial robots that are experiencing serious industrial accidents and are expected to continue to increase in facilities among automation facilities at the automation industrial site and propose ways to ensure the fundamental safety of the facilities at all times The suggestions are as follows. The purpose is to prevent safety accidents in advance by applying safety door aids to industrial sites and installing additional safety devices in safety slide door lock systems applied to safety fence doors of new and already installed facilities to detach safety keys and ensure that workers carry them at all times.
자동화 설비 사업장 안전 도어 시스템 개발에 대한 연구
초록
1. 서 론
1.1 연구배경
산업용 로봇 사고는 주로 제조업, 조립 라인, 물류 센터 등에서 사용되는 로봇들과 관련된 사고들이 대부분이다. 이러한 로봇들은 대규모 생산과 작업의 효율성을 높이지만, 동시에 안전에 대한 중요한 문제들이 발생하기도 한다. 산업용 로봇의 안전사고 원인 및 예방 방법, 그리고 대응 방안에 대해서 연구하여, 안전 사고를 예방하는 안전 도어락 시스템에 2차 보조 장치를 추가하여 작업자의 안전을 보다 안전하게 확보하기 위한 연구이다.
상기의 자료를 보면 제조업 사고, 사망으로 ‘끼임’이 두번째로 가장 많이 발생하였다. ‘끼임’에는 로봇의 의한 협착 사고도 포함되어 있다. 따라서 로봇 작업에 대한 보다 효과적인 안전 시스템을 적극적으로 적용하여 근로자(노동자)의 안전을 보장할 필요가 있다.
로봇에 의한 재해 사례를 보면 2020년 7월엔 산업용 로봇 셀 출입 시에 로봇과 지그사이에 끼여 작업자가 목숨을 잃었고, 19년 3월엔 로봇 티칭작업 중 로봇과 설비사이에 작업자가 끼여 사망사고가 발생했다.
22년도 고용노동부가 발표한 자료에 따르면 지난해 21년도 산업재해 사망자는 전년인 20년 대비 54명 감소했으나, 재해 형태는 여전히 추락,끼임 등 ‘재래형 사고’가 절반 이상을 차지하고 있는 것으로 조사됐다.
1.2 연구 목적 및 방법
본 논문에서는 산업용 로봇이나 프레스, 가공설비, 기타 끼임 사고가 발생 가능한 환경에서 작업자의 안전을 보호하기 위한 2차 도어락 안전 시스템 개발을 목표로 하고 있으며, 장비의 유지보수 및 프로그램 수정, 기타 셋팅 시 작업자가 내부로 진입하기 위해서는 안전 키를 열고 키를 뽑아야지 만 도어가 개방이 되도록 되어 있어 키를 작업자가 필히 소지를 할 수 있도록 하여 작업자의 안전을 확보하도록 하다.
키를 작업자가 항시 소지 하도록 하여 끼임(협착), 충돌 사고등을 사전에 예방 하려는 목적이다.
안전 도어를 열려면 안전 키를 해제를 하여야만 열수 있으며, 도어를 닫기 위해서도 안전 키를 먼저 락을 하여야 도어를 닫을 수 있는 2차 보조 장치를 추가 하려고 한다. 안전 키가 없다면 외부에서 도어를 닫을 수 없으며, 외부에서 로봇이나 기타 장치의 자동 전환이 안되어 작업자의 안전을 보장 할 수 있다.
2. 안전시스템 개요
2.1 Robot 안전 장치
산업용 로봇의 종류는 직교좌표형, 원통좌표형, 수평다관절, 수직다관절 로봇으로 구분된다.
작업자의 위험지역 접근을 감지해서 로봇을 정지시키는 방호 장치로는 광전자식 방호장치, 전자 감응식 방호장치, 압력 감응식 안전매트 등이 있다.
광전자식 방호장치의 대표적인 안전 센서는 Safety Light Curtain이 있다.
사용 목적은 외부 침입 및 존재를 검출하는 안전 기기이며, 작업자의 신체 일부가 감지되어도 설비를 정지하여 작업자의 안전을 보호하는 장치이다.
전자 감응식 방호장치의 대표적인 안전 센서는 Safety Laser Scanner가 있다
세이프티 스캐너는 물체나 작업자가 의도치 않게 위험 영역에 들어올 경우 위험물의 동작을 방지합니다.
이 안전 장치는 비간섭 방식으로 장착할 수 있어서 손상이나 잠재적인 충격을 방지할 수 있으며, 현태가 단순하거나 복잡한 영역 모두를 보호할 수 있다.
압력 감응식 안전 매트로는 Safety Mat가 있다.
안전 매트는 하중을 이용한 압력센서로 위험 지역의 지상 보호에 사용할 수 있는 장치이다.
산업용 로봇의 위험구역 안으로 작업자가 접근할 경우 이를 감지하여 로봇이 정지하도록 한다.
2.2 기존 세이프티 도어락 개요
Safety Door Lock Switch는 장비의 펜스, 도어에 설치하여 개폐 유/무를 검출하는 안전 기기로 사람의 안전을 보호하기 위해 설계된 특별한 잠금 장치이다. 이러한 장치는 주로 산업 현장에 사용되며, 작업자를 위험으로부터 보호하거나 무단 진입을 방지하는데 목적이 있다.
그러나 세이프티 도어락 락 아웃키를 작업자가 소지하고 있지 않은 상태에서 장비의 내부 사각지대에서 작업중에 로봇이 자동으로 작동되어 발생하는 끼임 사망 사고등이 발생을하여 이를 방지하기 위하여 락 아웃키를 작업자가 항시 소지를 할 수 있도록 기존 세이프티 도어락 스위치의 구조를 변경하여 적용하려 한다.
기존 세이프티 도어락 스위치는 강제로 인터락을 해제하면 락 아웃키를 빼지 않아도 도어를 열고 닫고 할 수 있어, 락 아웃키가 도어락에 장착되어 있으면 펜스 외부에 있는 작업자가 펜스 내부를 확인 안하고 장비, 로봇을 자동으로 전환이 가능하여 안전사고가 발생하는 경우가 많이 있다.
현재 도어락 세이프티 시스템은 그림 1, 2와 같이 세이프티 도어락 락 아웃키를 작업자가 빼지 않고 설비 내부로 이동이 가능하며, 외부에서 설비 내부 작업 내용을 인지하지 못하고 설비를 동작 할 수 있는 상황이 발생 할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 추가 보조 장치를 적용하여 작업자의 안전을 확보하려 한다.
2.3 도어락 보조 장치 개요
본 논문에는 기존 세이프티 도어락 스위치에 추가로 보조 장치를 추가하여 산업용 로봇이나 기타 자동화 설비 환경에 적용할 수 있도록 하였으며 작업자의 안전을 확보할 수 있도록 한다
여러 가지 요소들의 에러나 사람에 의한 오작동, 기타 센서들의 오동작으로 인한 사고를 예방하기 위하여 락 아웃키를 작업자가 소지해야만 설비 내부로 진입할 수 있도록 하다.
그림 4는 세이프티 도어락 보조장치 설치 이미지를 보여주고 있다.
1 : 세이프티 도어락 잠김 상태
2 : 세이프티 도어락 1차 열림 상태
3 : 세이프티 도어락 2차 열림 상태
2차 열림 상태에서만 작업자가 내부로 진입 가능하다
락 아웃키를 해체하고, 보조 장치의 가드를 이미지와 같이 위로 상승하여야 도어 개패가 가능하다
그림 5는 세이프티 도어락 보조 장치를 비정상적으로 조작 시 도어를 닫을 수 없는 이미지이다.
락 아웃키를 보조 장치의 가드와 정상적으로 조립이 안 되는 도어락키 입구를 차단하여 도어를 닫을 수 없도록 한다.
3. 실험 및 검증
본 논문의 목표는 현장 작업자들의 안전을 최대한 확보를 하는 것이며, 제조현장에 손쉽게 적용 할 수 있도록 경재적인 부분도 감안하여 설계를 하였다.
Safety Light Curtain, Mat, Laser Scanner와 같은 고가의 제품을 적용하지 않고도 작업자의 안전을 보호하는 것에 목적을 두었으며, 누구나 손쉽게 설치할 수 있도록 설계를 진행하였다.
기존 세이프티 도어락 S/W에 가공품 3종류만 추가 설계하여 도어락에 조립 및 설치가 가능하며, 파손 시 교환 작업도 용이하다.
도어락 보조장치의 구성품은 하기 이미지와 동일하다.
세이프티 도어락 보조 안전 가드를 설치하여 작업자는 항시 락 아웃키를 소지 할 수 있도록 하며, 락 아웃키가 없으면 도어를 닫을 수 없어 설비의 자동 전환이 안되도록 한다.
도어락 보조 안전 가드를 적용함으로 작업자의 협착(끼임) 및 충돌등의 2차 안전 사고를 예방할 수 있다.
도어락 스위치를 열고, 닫기 위해서는 그림 7과 같이 락 아웃키를 빼면 도어를 열수 있고, 락 아웃키를 꽂아야 도어를 닫을 수 있다.
작업자는 락 아웃키를 가지고 설비 내부에서 점검 및 작업 진행을 할 수 있도록 항시 키를 빼도록 도어락 보조 장치를 추가 한다.
도어락 보조 장치의 특징으로는 락 아웃키가 없으면 그림 8과 같이 도어락 보조장치 스토퍼와 간섭이 발생하여 도어를 닫을 수 없는 구조로 되어 있다.
락 아웃키가 없다면 설비(로봇)의 자동 작동이 불가능하며, 설비의 오동작으로 인한 안전사고를 예방할 수 있다.
따라서 설비를 점검하는 작업자가 펜스내부 사각지대에서 작업하는 경우에도 펜스 외부에 있는 작업자가 내부 상황을 모르고 설비를 조작하여 발생하는 2차 안전 사고를 사전에 예방하고자 한다.
작업자는 그림 9,10과 같이 락 아웃키를 빼고, 착용하여 하여 설비 내부에서 작업을 진행하여야 2차 안전 사고를 사전에 예방 할 수 있다.
4. 결론
본 논문은 제조업 현장의 산업용 로봇, 프레스, 기타 가공 설비등에 설치하여 작업자의 안전을 보호하기 위해 설계된 특수한 안전시스템으로 외부에서 설비를 자동으로 작동하는 것을 방지하는 장치로
기존 도어락에 2차 보조 장치를 추가로 장착하여 락아웃 키의 해체 시에만 도어를 열수 있으며, 작업자가 키를 소지하고 있으면, 설비를 작동 할 수 없다. 작업자가 설비의 유지보수 및 기타 조치를 완료 후 락아웃 키를 정상적으로 설치를 하여야 도어를 닫을 수 있으며, 설비를 자동으로 작동 할 수있는 구조로 설계되어 있다.
이 시스템은 기존 안전시스템보다 이중 안전 설계를 적용하여 중대재해를 예방하는데 획기적인 효과를 기대할수있을것으로 판단된다,
현장 적용에 있어 이중안전설계에 따른 작업자들의 불편함등의 문제등은 안전장치에 대한 충분한 설명과 교육으로 이해 시켜야 할것이다
Figure
Table
Reference
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Online Submission
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KSSM
The Korean Society of Safety ManagementWaste Society
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Contact Information- Tel: +82.31.336.2844
- Fax: +82.31.336.2845
- E-mail: safety@mju.ac.kr -
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