질문은 보통 다음과 같이 들어옵니다. 협업 로봇과 산업용 로봇 중 어느 쪽이 더 안전한가? 국제 규격은 다른 방식으로 답합니다. 해당 규격에 따르면, 본질적으로 안전하거나 위험한 로봇은 존재하지 않습니다. 공구, 부품 및 작업이 포함된 특정 애플리케이션이 안전하게 설계되고 검증되었는지 여부가 중요할 뿐입니다.
이러한 관점의 전환은 선택 과정의 상당 부분을 해결해 줍니다. 본 기사에서는 규격이 정의하는 '협업'의 의미, 두 접근 방식 간 실무적 차이점, 그리고 각 사례를 결정짓는 5가지 질문을 다룹니다.
규격이 정의하는 협업
ISO 10218은 산업용 로봇의 안전 규격입니다. 제1부는 로봇 자체를 다루며, 제2부는 애플리케이션과 셀을 다룹니다. 2025년 개정판에서는 '협업 로봇'과 '협업 동작'이라는 용어가 사라졌습니다. 대신 '협업 애플리케이션'이라는 용어가 도입되었습니다. 이는 개정 작업반의 비서 역할을 수행한 미국 협회 A3의 표현에 따르면, 로봇의 실제 사용 방식만이 협업용으로 설계, 테스트 및 확인될 수 있기 때문입니다.
이러한 애플리케이션에 대한 대부분의 안전 요구 사항은 이전에는 기술 사양 ISO/TS 15066에 통합되어 있었으나, 사람과 로봇 간의 협업은 로봇 단독이 아닌 애플리케이션에 의존하기 때문에 ISO 10218 제2부에 포함되었습니다.
ISO/TS 15066은 네 가지 형태의 협업 동작을 설명합니다:
- 안전 모니터링 정지. 사람이 공유 공간에 있는 동안 로봇은 정지 상태를 유지하며 모니터링됩니다. ISO 10218의 2025년 개정판에서 이 기능은 '모니터링 정지'로 명칭이 변경되었으며, 협업 애플리케이션 외의 경우에도 사용됩니다.
- 수동 가이드. 사람은 전용 장치를 사용하여 팔을 손으로 유도합니다.
- 속도 및 분리 거리 모니터링. 센서가 사람과 로봇 사이의 거리를 추적합니다. 사람이 가까워지면 로봇은 감속하고 접촉 전에 정지합니다.
- 출력 및 힘 제한. 신체 부위별로 정의된 힘과 압력의 한계 내에서 접촉이 허용됩니다.
시장에서 '협업 로봇'이라고 부르는 것은 일반적으로 네 번째 형태를 위해 설계된 로봇 암입니다. 즉, 가볍고 모서리가 둥글며 힘 모니터링 기능을 갖춘 암을 말합니다.
실무상 변화
| 기준 | 보호 셀 내 산업용 로봇 | 협업형 적용 |
|---|---|---|
| 위험 감소 방식 | 사람과 로봇을 안전 가드 및 인터록으로 분리 | 힘 및 압력 한계, 저속 운전 및 센서를 활용하며 사람이 동일한 공간에 존재 |
| 하중 및 작업 반경 | 경량 공구부터 중량 하중까지: QJAR 라인에서 4 kg~800 kg 및 최대 3,159 mm | 경량 하중, 상대적으로 짧은 작업 반경을 가진 암 |
| 속도 | 전체 사이클 동안 최대 속도 유지 | 사람이 접근 가능한 범위 내에 있을 경우 속도 제한 |
| 점유 면적 | 암 + 보호 구역 | 위험성 평가 결과 폐쇄가 불필요한 경우 더 작음 |
| 전형적인 공정 | 아크 용접, 팔레타이징, 도장, 기계 자동 급기 | 보조 조립, 검사, 가벼운 공급, 볼트 체결 |
| 프로그래밍 | 셀 외부의 프로그래밍 터미널 및 시뮬레이션 | 터미널 및 암의 수동 유도 |
| 작업 위치 변경 | 공정에 맞춰 설계된 고정 셀 | 변경 시마다 새로운 위험성 평가를 수행하여 더 간단함 |
어떤 열도 모든 측면에서 우월하지 않습니다. 각 항목은 특정 유형의 작업을 해결합니다.
산업용 로봇이 선택되는 경우
- 높은 하중. 포대나 상자를 취급하는 팔레타이징 그리퍼 또는 스팟 용접 핀셋은 손목 부분에서 수십 킬로그램의 하중을 합산합니다.
- 짧은 사이클 및 대량 생산. 이득은 2교대 또는 3교대 동안의 최대 속도에서 나옵니다.
- 본질적으로 위험한 공정. 전기 아크, 페그 미스트, 고온 부품 및 날카로운 모서리는 어떤 암이든 분리를 요구합니다. 이는 로봇 용접의 경우입니다.
- 큰 작업 반경에서의 높은 반복 정밀도. QJAR 라인에서 용접 및 핸들링 모델은 ±0.03 mm~±0.08 mm의 정밀도로 작동하며, 최대 2,014 mm의 작업 반경을 제공합니다.
각 모델의 사양은 산업용 로봇 가이드에 나와 있습니다.
협업형 애플리케이션이 의미 있는 경우
- 사람이 반드시 현장에 있어야 하는 경우. 작업자가 부품을 위치시키는 동안 로봇이 다른 부품을 고정하거나 나사를 조립하는 조립 공정.
- 가볍고 날카로운 모서리가 없는 부품 및 공구. 힘 제한은 공구 자체가 접촉 시 안전할 때만 보호 기능을 수행합니다.
- 안전 방호 장치를 설치할 공간이 부족한 경우. 기존 생산 라인 내 두 기계 사이의 작업 스테이션.
- 소량 배치로 잦은 변경이 필요한 경우. 수동 가이드는 포인트 학습 속도를 높입니다.
- 중간 수준의 사이클 타임. 제한된 속도에서도 사이클 시간이 허용 범위 내에 있습니다.
절충안: 감지 기능이 포함된 산업용 로봇
폐쇄형 셀과 접촉형 협업 애플리케이션 사이에 중간 단계의 솔루션이 존재합니다. 산업용 로봇은 영역이 비어 있을 때 최대 속도로 작동합니다. 안전 스캐너가 접근을 추적하며, 첫 번째 구역에서는 로봇이 속도를 낮추고 다음 구역에서는 정지한 후 모니터링 정지 상태를 유지합니다. 사람이 영역을 벗어나면 사이클이 재개됩니다.
이는 산업용 암에 적용된 속도 및 분리 거리 모니터링입니다. 이 방식은 작업자가 시간당 몇 번만 진입하는 하역 스테이션에 적합합니다. 광 커튼과 마찬가지로 정지 거리는 로봇의 정지 시간에 따라 결정되며 계산으로 도출됩니다.
세 가지 전형적인 상황
- 강철 구조물 용접. 공정에는 아크, 스패터 및 연기가 발생합니다. 토치와 고온의 부품은 로봇 암의 종류와 관계없이 격리가 필요합니다. 해결책은 보호된 셀 내에서 작업하며, 부품 로딩은 외부에서 수행하는 산업용 로봇입니다.
- 시각 검사가 포함된 조립. 작업자가 부품을 삽입하면, 로봇이 반복적인 체결 작업을 수행하고 검사용으로 부품을 제시합니다. 가벼운 공구를 사용하고 날카로운 모서리가 없는 상태에서 사람과 로봇이 분당 여러 번 동일한 위치에서 교대로 작업합니다. 이는 협동 애플리케이션의 영역입니다.
- 기계 공급(로딩). 로봇은 거의 전 시간 동안 단독으로 작동하며, 작업자는 주기적으로 부품 보충을 위해 진입합니다. 존재 감지 기능이 있는 산업용 로봇은 사람이 접근하지 않은 경우 최대 속도를 유지하다가, 사람이 진입하면 정지합니다.
안전: 두 경우 모두 NR-12를 준수해야 함
브라질에서는 NR-12의 항목 12.1.12가 ISO 10218-1, ISO 10218-2 및 ISO/TS 15066을 준수하는 로봇 시스템을 적합하다고 간주합니다. 세 규격은 동일한 항목에 포함되어 있습니다. 협동형 로봇을 위한 더 완화된 경로는 존재하지 않습니다.
자주 발생하는 세 가지 오해:
- "협동형은 위험성 평가가 면제된다." 면제되지 않습니다. 위험성 평가는 로봇, 공구, 부품 및 작업을 고려합니다.
- "산업용 로봇은 전체 둘레에 펜스가 필요하다." 규격은 위험 구역에 안전 시스템을 요구하며, 고정식 보호 장치, 이동식 보호 장치 및 감지 장치를 조합할 수 있습니다.
- "펜스가 없으면 문서화가 없다." 협동 애플리케이션은 힘 및 압력 한계의 검증을 요구하며, 이는 엔지니어링 및 측정 작업입니다.
규격 항목들은 로봇화 셀에서의 NR-12에 나와 있습니다.
비용: 암이 아닌 셀 전체를 비교하라
협동형 적용은 물리적 안전 장치 비용을 절감할 수 있다. 산업용 로봇 셀은 시간당 더 많은 부품을 생산한다. 최종 결정 요소는 공장의 실제 근무 교대를 고려한, 수년에 걸친 부품당 총비용이다.
투자 구성의 10개 항목과 투자 회수 기간 계산 구조는 산업용 로봇 가격에 자세히 나와 있다.
다섯 가지 질문으로 결정하기
- 작업 중 사람이 같은 공간에 있어야 하는가? 그렇지 않다면, 물리적 분리가 가장 생산적인 방법이다.
- 공구를 포함한 손목 부분의 총 하중은 얼마인가? 이 답변만으로 선택지 하나가 제외될 수 있다.
- 필요한 사이클 타임은 얼마인가? 사람이 존재할 때 허용되는 속도와 비교하라.
- 공정이나 부품 자체가 위험한가? 열, 아크, 페인트, 날카로운 모서리 및 질량은 보호 장치를 결정짓는 요소다.
- 제품 변경이나 위치 변경 빈도는 어느 정도인가? 잦은 변경은 재구성이 간단한 솔루션을 선호하게 한다.
예를 들어 팔레타이징의 경우, 하중과 처리 속도가 높다면 다섯 가지 질문에 대한 답은 일반적으로 산업용 로봇을 가리키며, 가벼운 박스와 낮은 처리 속도에서는 협동형 대안을 위한 여지를 남긴다. 구체적인 기준은 팔레타이징 로봇 가이드에 명시되어 있다.
자주 묻는 질문
협동로봇과 산업용 로봇의 차이점은 무엇인가요?
산업용 로봇은 사람과 분리된 보호 구역 내에서 전속도로 작동합니다. 반면 협동 애플리케이션에서는 사람과 로봇이 공간을 공유하며, 힘, 압력 및 속도 제한을 통해 위험을 줄입니다. 이러한 실질적인 차이는 적재량, 사이클 타임 및 보호 유형에서 나타납니다.
협동로봇은 보호 울타리가 필요 없나요?
항상 그런 것은 아닙니다. 결정은 로봇, 공구, 부품 및 작업을 포함한 전체 적용 분야의 위험성 평가 결과에 따라 내려집니다. 절단 공구, 무거운 부품 또는 열을 사용하는 공정 등은 협동을 위해 설계된 암이라 할지라도 추가적인 보호 장치가 필요할 수 있습니다.
협동로봇은 산업용 로봇보다 느린가요?
사람이 접근 가능한 범위 내에 있을 경우 그렇습니다: 우발적인 접촉 시 힘과 압력 한계를 준수하도록 속도가 제한됩니다. 따라서 짧은 사이클과 대량 생산 작업은 일반적으로 보호 셀 내의 산업용 로봇으로 해결됩니다.
산업용 로봇을 안전 울타리 없이 사용할 수 있나요?
인체 감지 장치(예: 보안 스캐너)를 활용하고 속도 모니터링 및 분리 거리를 적용하는 프로젝트에서는 가능합니다. 이 경우 사람이 접근하면 로봇이 속도를 줄이고 정지합니다. 실현 가능성은 위험 평가와 안전 거리에 따라 달라집니다.
ISO 10218에서 정의하는 협업 애플리케이션이란 무엇인가요?
작업 중 사람과 로봇이 동일한 공간을 점유하는 로봇의 구체적인 사용을 의미합니다. ISO 10218의 2025년 개정판에서는 '협동 로봇'이라는 용어를 사용하지 않게 되었으며, 이는 안전성이 개별 암이 아닌 전체 애플리케이션에 의존하기 때문입니다.
BR Robotics 상담 문의
BR Robotics는 브라질에서 4축 및 6축 산업용 로봇인 QJAR 라인과 협동 로봇을 포함하는 EVST 라인을 통합하고 있습니다. 추천은 카탈로그가 아닌 귀사의 공정 프로세스를 기준으로 이루어집니다. 작업 내용, 부품 및 원하는 사이클 시간을 보내주십시오. BR Robotics와 상담하기, 로봇 라인 보기 또는 제조사 제품 사양서 확인.
