서비스 로봇 안전성의 척도는?

<편집자 주>

생활지원 로봇은 인간이 관여하는 환경에서 가동하기 위해 대인 안전성 확보가 주요한 과제가 된다. 이러한 과제를 해결하기 위해서는 안전을 담보하는 로봇의 개발과 더불어 이를 객관적으로 검증하는 방법이 필요하다. 이에 본지에서는 일본 경제산업성 산하 신에너지?산업기술종합개발기구(NEDO)의 사업 ‘생활지원 로봇 실용화 프로젝트’에서 검토해온 생활지원 로봇의 안전성 검증방법을 소개한다.

생활지원 로봇의 안전에 대한 것은 현재 자동차 안전규정과 같은 법규는 없고 현재 개발 중인 ‘Personal Care Robot 안전규격’ ISO13482에도 상세한 기준을 기재하지 않을 예정이다. 따라서 생활지원 로봇의 안전검증은 로봇 제조회사가 주관하여 계획해야 한다. 이때 기본적으로 안전개념 정립과 리스크평가를 거친 후 일련의 안전 관련 라이프사이클을 통해 안전타당성을 확인한다.

제조회사는 생활지원 로봇의 설계개념과 적용범위를 정의하고 그 조건 하에서 리스크 평가를 실시해 안전요구사항의 스펙을 각 안전 관련 부문에 할당한다. 안전요구를 만족하기 위한 안전관련 부문을 설계?제작해 실현함과 동시에 타당성을 확인할 수 있는 계획을 작성한다. 또한 개별 로봇마다 타당성을 확인할 필요가 있다.

1. 안전성 검증시험

- 동적 안전성 시험 

이동 작업형 및 탑승형 생활지원 로봇에서는 정지 중, 직진주행 시, 선회 시, 제동 시의 전도 등에 대한 안전성 평가가 필요하다. NEDO에서는 전동차의 의자 등을 생활지원 로봇 특유의 상황을 참고해 평가방법에 대해 검토하고 있다. 경사로를 횡단하는 경우나 급선회, 급제동 등의 경우에 대해 안전성을 검사한다.

- 장애물 검지/대응시험  

자율이동 기능을 갖는 생활지원 로봇에 대해서는 주변의 사람이나 장애물을 검지해 대응하는 기능이 설계와 같이 작동하는지를 검증하는 시험이 필요하다. NEDO 프로젝트는 장애물이 존재하는 환경이나 장애물의 형태, 이동 상태를 등록해 장애물과 로봇이 조우하는 장면을 재현하기 위한 장치를 개발했으며 이를 통해 검증을 실시한다.

- 충돌 안전성 시험 

이동 작업형 및 탑승형 로봇 주위의 사람이나 장애물에 충돌한 경우의 안전성에 대해서도 검증할 필요가 있다. 자동차 충돌시험에 사용하는 인체 더미를 사용하고 실제 로봇을 충돌시켜 그때의 속도와 가속도를 측정한다. 탑승형 로봇에 대해서는 인체 더미를 탑승시켜 충돌시험을 실시한다.

- 접촉 안전성 시험 

장착형 로봇에 대해서는 장착이 사람의 신체와 접촉하기 위해 다른 기계장치에는 없는 ‘접촉 안전성’ 평가시험 방법의 개발이 필요하다. 즉 인간의 운동에 수반해 무릎 관절이나 발목 관절의 회전중심이 이동하게 되면 장착형 로봇의 움직임 사이에 어긋남이 생길 수 있다. 어긋남이 인체에 미치는 영향을 확인하기 위해 NEDO 프로젝트는 인체 관절의 움직임을 재현하는 더미를 개발해 어긋남이나 힘을 측정한다.

- EMC 시험 

제어를 전자시스템에 맡기고 있는 로봇에 있어서는 외란, 노이즈 등의 영향으로 안전기능이 손상되지 않았는지를 조사하기 위한 방사능 면역시험이 중요하다. 가정용 전기기기, 공업용?의료용 기기, 자동차 관련 기기를 대상으로 규정된 EMC에 관한 시험방법을 로봇에 적용하는 시험방법과 로봇의 특유한 시험방법에 대해 검토한다.

- 내환경 시험  

생활지원 로봇의 안전에 관한 기능이 사용 중에 노출되는 온?습도나 진동에 견딜 수 있는지를 확인하는 시험이 필요하다.

온?습도 사이클 시험은 고?저온의 가혹한 한경에 노출되지 않는 생활지원 로봇은 결로가 생기기 쉬운 조건에서 시험이 필요하고, 복합진동 시험은 주행에 의해 진동에 노출되는 로봇을 대상으로 한다.

- 내구 시험 

사람과 공존해서 사용되는 생활지원 로봇의 기계적 열화고장은 사용자의 위험으로 이어질 가능성이 있기 때문에 내구성을 평가하는 시험이 필요하다. 이동 작업형, 탑승형 생활지원 로봇에 대해서는 전동차 의자 시험방법을 참고한, 시험장치 위를 실제로 주행시켜 내구성을 확인한다. 장착형 로봇의 경우는 구조적으로 유사성이 있는 의족에 관한 규격을 참고한다.

- 기능안전 시험  

기능안전을 도입한 로봇에서는 정상성을 확인하는 시험이 필요하다. 예를 들면 안전관련 회로에 유사 위험신호를 주입함으로써 정상적인 기능이 유지되는지 또는 어떻게 안전부문에 영향을 주게 되는지 평가시험을 한다.

2. 전문가 제언

우리나라는 기술표준원이 서비스 로봇의 안전에 대한 표준을 개발해 2008년 1월 17일 보급하기 시작했다. 청소용 로봇을 비롯해 5종의 서비스 로봇의 안전성, 전기, 디자인을 포함해 안전성 확보와 시험방법, 평가방법을 국가표준에 포함시킨 바 있다. 일본에서는 간호용 로봇의 안전 검증센터를 2010년 12월 30일 완공해 이바라키현 쓰쿠바시에 두고 업무를 개시한 바 있으며, 국제안전 규격을 선도적으로 만들어 세계 최초의 인증기관을 목표로 활동하고 있다.

산업용 로봇 도입이 비교적 빨랐던 우리나라는 도입과 함께 안전규격을 규정해 적용했다. 서비스 로봇의 경우, 미국 iRobot사의 청소용 로봇 Roomba가 2002년부터 시판되면서 유사한 청소용 로봇이 여러 기업에서 개발되기 시작했다. 삼성 및 LG 등 대기업이 생산에 참여함으로써 다수의 모델이 판매되고 있고 안전성 관련 기준이 이미 표준화되어 있다. 의료보조용 로봇도 개발되어 사업화를 시도하는 단계에 있다.

로봇의 안전성 검증은 정치식이 대부분인 산업용 로봇이 현장에 보급되면서 강조되었던 사안이며 특히 생활지원 로봇의 경우는 자율이동식이 많고 사람과 항상 가까운 거리에서 동작하는 특수성 때문에 안전성 문제는 더욱 심각하게 다루어야 하는 만큼 규정의 보완은 물론 시험 및 평가 방법의 개정 보완도 계속 이루어져야 한다.

안전성 대상 생활지원 로봇의 경우 이미 판매되고 있는 제품과 향후 판매를 목전에 두고 있는 여타 로봇의 안전에 대한 시험평가는 당연하지만 설계 단계부터 시험평가 시스템을 구축하는 것도 고려해야 한다. 무엇이 안전에 위협을 주는가를 판단하여 시험평가 항목에서 발견되지 못하는 부분조차도 소비자 입장에서 생각하고 미연에 로봇에 의한 사고가 방지되도록 설계구성 단계부터 검토할 필요가 있다.

  

*본 원고는 지면상의 이유로 재편집되었으며, 원문 열람 희망 시 이메일(makyuha@chol.com)로 문의주시기 바랍니다.

필자 마규하(한국과학기술정보연구원)

--출처------

藤川達夫, “生活支援ロボットの安全性檢?”, 「ロボット(日本)」, 2013(211), 2013, pp.22∼26

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 서비스 로봇 안전성의 척도는?