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안전 레이저 스캐너를 셋업할 때 자주 저지르는 여섯 가지 실수

2020. 1. 8

안전 레이저 스캐너는 복잡한 애플리케이션을 위한 고성능 장치입니다. 시장에는 다양한 스캔 범위, 연결성, 크기, 견고성을 가진 많은 제품이 있습니다. 안전 솔루션을 구성할 때는 이와 동시에 많은 변수를 고려해야 합니다. SICK(UK) Ltd.의 Product Specialist Machinery Safety인 Martin Kidman의 경험을 바탕으로 아래에서는 여섯 가지 예와 안전 레이저 스캐너 셋업 시 자주 저지르는 실수를 알아봅니다.

 
Six common mistakes when setting up safety laser scanners
Six common mistakes when setting up safety laser scanners

 

1. 설치 및 마운팅 - 안전을 마지막에 생각함

어쩌면 여러분은 '거의 완성된' 기계를 앞에 두고 누군가에게 이렇게 물어본 경험이 있을지 모릅니다. "그럼 이제 이 스캐너를 어디에 설치하면 되죠?" 유감스럽게도 많은 경우에 사각지대(방해물에 의해 생기는 그림자)가 생기고 따라서 전체 영역을 커버하려면 기계 장치나 심지어 추가적인 레이저 스캐너가 필요합니다. 하지만 셀 구조가 제대로 설계되어 있다면 안전 레이저 스캐너 한 대로 충분할 수도 있습니다. 만일 안전 레이저 스캐너를 사용할 생각이라면 계획을 세울 때 처음부터 안전 레이저 스캐너를 고려하십시오. 이것이 단연코 가장 저렴하고 안정적인 솔루션입니다. 사각지대, 커버, 위험 위치를 고려하십시오. 자동 가이드 차량에 대해서도 마찬가지입니다. 예를 들어 AGV/AGC를 완전히 커버하려면 차량의 서로 마주 보는 모퉁이에 두 대의 안전 레이저 스캐너를 통합하는 것이 가장 좋습니다.
Typical AGV scanner mounting and integration
AGV 스캐너의 전형적인 마운팅과 통합
Typical AGV scanner mounting and integration
AGV 스캐너의 전형적인 마운팅과 통합

 

2. 다중 평가를 잘못 구성함

자주 오해되는 컨셉인 다중 평가는 대상이 연달아 몇 번 스캔된 후 안전 레이저 스캐너가 반응해야 하는지를 나타냅니다. 보통 기본값은 2회 스캔이며 이는 최소값에 해당합니다. 하지만 애플리케이션에 따라 이 값이 달라질 수 있습니다. 다중 평가의 값이 더 높은 경우 곤충, 용접 불꽃 또는 기타 입자가 기계를 정지하게 만들 확률이 줄어듭니다. 다중 평가를 높이면 기계 가용성을 높일 수 있으나 애플리케이션에 부정적인 영향 또한 미칩니다. 스캔 횟수가 늘어난다는 것은 기본적으로 시스템에 Switch-off 지연이 추가된다는 뜻입니다. 즉 총 반응 시간의 증가로 인해 더 큰 보호 필드가 필요할 수도 있습니다. 레이저 스캐너가 안정적인 스캔 기술을 갖춘 경우 이 값을 너무 심하게 높이면 안 됩니다. 이 값을 변경할 때는 안전 레이저 스캐너의 새로운 반응 시간을 메모하고 위험 지점과의 최소 거리를 적절히 조정함으로써 위험 지점의 안전을 확보해야 합니다. 또한 수직 애플리케이션에서는 다중 평가가 너무 높게 설정되어 있으면 사람이 감지되지 않고 보호 필드를 통과하는 일이 벌어질 수 있으므로 조심해야 합니다! SICK의 안전 레이저 스캐너 microScan3에 대해 당사가 제공하는 지침은 다음과 같습니다. 

권장 횟수  애플리케이션
2x 고정식 애플리케이션: 예를 들어 먼지가 많은 주변 조건에서 위험 구역 수평 안전 확보.
4x 이동식 애플리케이션
8x

고정식 애플리케이션: 예를 들어 먼지가 많은 주변 조건에서 위험 구역 수평 안전 확보.

 

 

3. 안전 레이저 스캐너를 잘못 선택함

안전 레이저 스캐너의 최대 보호 필드는 중요한 특징이지만 이 값만 가지고 장치가 애플리케이션에 적합한지 판단해서는 안 됩니다. 안전 레이저 스캐너는 IEC 61496에 따른 유형 3 장치이며 장치 안에서 생성되는 광 빔의 확산 반사(AOPDDR)에 반응하는 광전자 보호 장치입니다. 즉 이 장치는 물체의 확산 반사에 의존합니다. 따라서 더 큰 스캔 범위를 확보하려면 안전 레이저 스캐너가 더 민감해야 합니다. 즉 레이저 스캐너가 가진 감지 능력의 안정성이 때때로 희생될 수밖에 없습니다. 그 결과 점점 더 높은 다중 평가가 필요할 수 있습니다. 스캔 범위가 넓은 안전 레이저 스캐너를 구입했더라도 반응 시간이 증가하면 더 큰 보호 필드와 심지어는 추가적인 장치가 필요할 수 있습니다! 보호 필드는 필요한 만큼 크면서도 가급적 작아야 합니다. 스캔 범위가 좁은 장치는 스캔 범위가 넓은 동종 대형 장치보다 안정적일 수 있으며, 이로써 반응 시간이 짧게 유지되고 필요 공간과 비용이 줄어들고 불필요한 정지가 없어집니다.

 

4. 해상도를 잘못 선택함

조화 표준 EN ISO 13855는 인체의 접근 속도와 관련하여 보호 장치의 포지셔닝에 사용할 수 있습니다. 보호 장치의 위치가 올바르지 않으면 사람 또는 보호할 신체 부위가 아예 감지되지 않거나 제때 감지되지 않습니다. 사람이 보호 필드 아래로 기어가거나 위로 넘어가거나 보호 필드 뒤로 접근하지 못하도록 안전 레이저 스캐너를 마운팅해야 합니다. 아래로 기어가 위험이 발생할 수 있는 경우 안전 레이저 스캐너를 300mm보다 높게 마운팅하면 안 됩니다. 이 높이에서는 최대 70mm의 해상도를 선택할 수 있으며 그래야 사람의 다리가 확실하게 감지됩니다. 하지만 가끔 안전 레이저 스캐너를 이 높이에 마운팅할 수 없는 때가 있습니다. 300mm보다 낮게 마운팅하는 경우 50mm 해상도를 사용해야 합니다. 장치를 300mm보다 낮게 마운팅하고 해상도를 70mm로 두는 것은 아주 흔한 실수입니다. 해상도를 줄이면 안전 레이저 스캐너의 최대로 가능한 보호 필드가 줄어들며 따라서 안전 거리를 확인하는 것이 중요합니다.

 

5. 주변/환경 조건을 고려하지 않음

가끔 안전 레이저 스캐너가 그냥 애플리케이션에 부적합한 경우가 있습니다. 이 장치를 판매하고 지원하는 저 같은 사람이 이런 말을 하기는 어렵습니다. 하지만 안전 레이저 스캐너는 전자적으로 예민한 장치이며 적외선은 까다로운 문제가 될 수 있습니다. 안전 레이저 스캐너는 지난 10년간 점점 복잡한 감지 기술이 적용된 매우 견고한 장치가 되었으며(예: SICK의 safeHDDM®) 심지어 야외에서 사용하도록 인증을 받은 안전 레이저 스캐너도 있습니다(예: SICK의 outdoorScan3). 하지만 안전과 가용성 사이에는 큰 차이가 있으며 처음부터 현실적인 기대를 가져야 합니다. 지속적인 심한 먼지, 심한 증기, 과도한 목재 칩이나 심지어 민들레 등이 장치 시야 앞에 있다면 안전 레이저 스캐너는 '어쩌면' 100% 기계 가용성을 유지하지 못할 수도 있습니다. 스캐너가 계속해서 안전하고 그러한 상황에 대응한다 하더라도 주변 조건 때문에 해상도가 사용자가 용인하는 기준에 못 미칠 수도 있습니다. 극단적인 환경에서는 이렇게 질문을 던져야 합니다. "극단적인 조건 때문에 스캐너를 사용할 수 없다면 어떻게 될까?" 특히 심한 눈비나 안개를 동반한 실외 애플리케이션이 여기에 해당할 수 있습니다. 따라서 주변 조건을 완전히 평가하고 심지어 경우에 따라서는 보증 시험도 실시해야 합니다. 이 특수한 문제는 매우 어렵고(때때로 불가능함) 비용이 많이 드는 일이 될 수 있습니다.

 

6. 필드 세트의 비안전 스위칭

안전 레이저 스캐너의 필드 세트는 여러 가지 필드 유형으로 이루어질 수 있습니다. 예를 들어 네 개의 안전 보호 필드(필드 세트 1), 또는 한 개의 안전 보호 필드와 두 개의 비안전 경고 필드 그리고 한 개의 감지 필드(필드 세트 2)가 필드 세트를 구성할 수도 있습니다.

 
Safety laser scanner field sets
안전 레이저 스캐너용 필드 세트
Safety laser scanner field sets
안전 레이저 스캐너용 필드 세트
안전 레이저 스캐너는 많은 다양한 필드를 저장할 수 있으며, 고정 연결된 입력부 또는 네트워크로 연결된 안전 입력부(CIP Safety, PROFISAFE, EFI Pro 등)를 통해 필드를 선택할 수 있습니다. 이 기능은 인더스트리 4.0 분야의 산업 애플리케이션에서 안전은 물론이고 생산성 확보를 위해 매우 유용합니다. 특정 시점에 필드를 선택하기 위한 안전 기능(EN ISO 13849/EN 62061에 따름)은 레이저 스캐너 자체와 안전 수준(PL/SIL)이 동일해야 합니다. 안전 레이저 스캐너는 PLd/SIL2까지 안전 기능에 사용할 수 있습니다. 예를 들어 자동 가이드 차량에서는 보통 두 대의 엔코더를 사용하여 필드를 교체하며 이때 PLe/SIL3까지 필드 전환이 가능합니다. 이제 단독으로 사용하여 PLd/SIL2 수준의 필드 전환이 가능한 안전 관련 엔코더도 있습니다. 하지만 입력부를 위한 안전 기능은 때때로 고려되지 않습니다. 예를 들어 표준 PLC 또는 1채널 리미트 스위치를 필드 세트 선택에 사용하는 경우 전체 시스템의 PL/SIL이 PLc 또는 심지어 PLa로 낮아질 수도 있습니다! 필드 세트를 잘못 선택하면 AGV 시스템이 보호 필드가 작은 상태에서 높은 속도와 긴 정지 시간으로 작동함으로써 위험한 상황이 발생할 수 있습니다.
Martin Kidman
Martin Kidman

Martin Kidman 

SICK(UK) Ltd. 기계류 안전 제품 전문가

Martin Kidman은 2010년 리버풀 대학에서 박사 학위를 받고 2006년부터 여러 센서 제조사에서 산업 자동화 분야 업무를 맡고 있다. 2013년부터 SICK UK Ltd.에서 산업 안전 애플리케이션을 위한 기계 안전 제품 전문가로 일하고 있다. 또한 공인 기능 안전 엔지니어이다(TUV Rheinland, #13017/16).

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