기계설비의 근원적 안전화와 본질안전

기계설비의 안전에 있어 본질적으로 어떤 것을 고려해야 되는지 공부해 보도록 하자.

상당히 난해한 주제이지만,, 아주 기본적인 내용이므로 안전공학에서 사용하는 본질안전과 근원적 안전화에 대해 정리해 보자.

 

1.     개요

기계설비를 설계 또는 제작할 때 반드시 고려해야 할 안전조건이 있다. 이 것들은 일종의 철학이며 끊임없이 되새김질하며 보완해 나가는 것이 중요하다. 기계설비는 해당 제품의 목적에 맞게 사용되는 것이 최우선 고려대상이지만 사용자가 안전하게 사용할 수 있도록 하는 것도 매우 중요하기에 설계단계에서부터 안전에 대해 고려해야 한다.

 

2.     근원적 안전화

근원적 안전화란 사고발생 메커니즘 전 과정에서 고려해야 할 안전조건이다.

1)    외형의 안전화

기계설비는 돌출부, 날카로운 모서리가 없어야 하고 회전부는 방호조치가 되어야 함

(1)   돌출부 제거, 모서리는 rounding 처리

(2)   회전부는 덮개, 울을 설치하고 위험점을 방호하며 고온 및 저온부는 노출되지 않도록 감싼다.

 

2)    구조의 안전화

재료, 구조, 가공 관련 고려되어야 하는 것으로 설계 및 생산 시 쉽게 무너지거나 붕괴되지 않아야 함

(1)   튼튼하고 사용기간과 환경을 고려한 설계

(2)   Redundancy, 안전율을 고려한 구조설계

(3)   가공 시 오차, 결함을 고려

 

3)    기능적 안전화

자동화 설계를 할 때 필수적으로 고려해야 하는 사항으로 Fail safe, Fool proof가 해당

(1)   인터록이 되어 안전한 방향으로 운전 (Fool proof)

(2)   고장이 발생할 경우 안전한 방향으로 작동 (Fail safe)

 

4)    작업의 안전화

점검, 작업방법에 있어 안전한 방향으로 유도하는 것 (인간공학적 요소)

(1)   점검(정기, 일상, 특별) 시 불안전한 요소 제거

(2)   안전한 작업방법을 정립, 조작 시 안전 배려

 

5)    보전의 안전화

예방보전, 사후보전 등 보전활동 시 안전을 확보

(1)   보전 방법에 있어 간편하고 단순하게

(2)   부품의 성능, 수명을 길게 잡아 교체간격을 늘리기

(3)   Display, valve 등 위치를 인간공학적 설계

 

6)    작업점의 안전화

(1)   작업이 이루어지는 점은 6가지의 위험점을 보유하고 있음

(2)   이 부분을 방호장치로 안전하게 조치해야 함 (인터록, 원격제어, 접근불가)

 

7)    기계의 표준화

(1)   기계, 시설, 공구를 표준화하여 작업함으로써 최소한의 도구로 단순하게 작업할 수 있게 유도하여 위험성을 낮춤

 

 

이처럼 근원적 안전화는 기계설비에 있어 매우 일반적이고도 폭넓게 적용할 수 있는 개념이다. 사실 기계설비 뿐만 아니라 모든 제품이나 서비스를 디자인할 때 적용할 수 있는 개념이기도 하다.

 
 
 

3.     본질안전

그렇다면 본질안전은 무엇인가. 말 그대로 본질적으로 안전을 추구한다는 의미이다. 본질안전은 근원적 안전화의 한 부분으로 기능적 안전화에 해당한다.

인간의 실수나 과오 또는 기계 자체의 결함으로 인해 유발될 수 있는 사고를 방지할 수 있는 개념이다. 따라서 불안전한 행동과 불안전한 상태로 인해 발생할 수 있는 사고를 막을 수 있는 기능과 방호장치가 본질안전에 해당한다. 즉, 사고의 직접원인을 통제하는 것이 본질안전이라 할 수 있다.

 

 

1)    풀프루프 (Fool proof)

-      정의 : 인간의 실수나 과오, 오조작 등의 행위가 기계설비의 고장이나 사고로 이어지지 않도록 통제를 가하는 것이다.

  * 바보(fool) 같은 행동을 하더라도 사고를 당하지 않을 수 있다는 개념

-      예시

 (1)   크레인 등의 양중기 : 권과방지장치

 (2)   엘리베이터 등의 승강기 : 과부하방지장치, 출입문 연동장치

 (3)   프레스, 인쇄기 : 광전자식 방호장치

 (4)   세탁기 : 작동 중 문을 열 수 없도록 설계되어 있고 정지해야만 문이 열리도록 인터록

 

2)    페일세이프 (Fail safe)

-      정의 : 기계설비가 고장 나더라도 안전한 상태로 유지될 수 있는 성능과 기능을 보유하는 것이다. 일반적으로 이것은 중복설계(Redundancy)와 안전율로 적용될 수 있다.

-      예시

(1)   Fail Passive : 부품이 고장 나면 즉시 작동을 정지하는 개념

일반적인 방호장치, 인터록에 적용할 수 있음

(2)   Fail Active : 부품이 고장 나면 한동안 작동 후 정지하는 개념

즉시 작동을 멈추는 경우 위험해지거나 시스템 전체의 오류를 야기하는 경우

(3)   Fail Operational : 부품이 고장 나면 다음 수리 시까지 작동을 유지하는 개념

중요한 장비나 플랜트 등 장치 산업에서 적용 (Main & Stand-by 개념)

 

위에 나열한 Fail safe는 기능적 fail safe라 하고 구조적 fail safe와 회로적 fail safe도 있으나 생략하도록 하겠다.

 

 
 

 

[핵심 내용정리]

재해발생 Mechanism으로 버드의 재해 연속성 이론에 대입하자면

근원적 안전은 간접원인과 직접원인에 대해 모두 고려하는 방식이고

본질안전은 근원적 안전의 한 종류로서 직접원인을 통제하는 방식이라 할 수 있다.

< 재해 발생 메커니즘 >