1. 산업용 로봇에서
‘협동로봇’으로의 패러다임 변화

과거 제조업의 상징이었던 전통적인 산업용 로봇은 고속·고출력의 반복 작업을 수행하기 위해 작업자와 철저히 분리되고, 표준화된 환경을 필요로 한다. 안전 펜스(Safety Fence)를 이용한 공간 분리는 작업자 보호의 최우선 원칙이었지만, 동시에 공정의 유연성을 제한하고 넓은 설치 면적을 요구하는 물리적 한계를 갖고 있었다.
반면, 현대 제조업은 다품종 소량 생산과 공정 지능화라는 거대한 패러다임 변화에 직면해 있다. 이러한 흐름 속에서, 로봇의 반복 정밀도와 인간의 유연한 판단 및 숙련된 손기술을 결합한 ‘협동작업(Collaborative Operation)’에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 단순히 같은 공간에서 함께 존재하는 수준을 넘어, 로봇과 작업자가 긴밀히 상호작용하며 과업을 분담하는 새로운 협업 모델은 미래 스마트 팩토리의 핵심 동력이 되고 있다.

이러한 기술적 진보와 시장 요구에 발맞춰, 국제표준기구(ISO)는 기존 산업용 로봇 안전 표준의 근간을 재정립하는 대대적인 개정 작업을 진행해 왔다. 특히 2025년에 단행된 ISO 10218 시리즈의 전면 개정은, 인간과 로봇의 물리적 공존을 실질적으로 보장하기 위한 안전 기능의 기술적 요건을 집대성했다는 점에서 로봇 산업 역사상 중요한 이정표가 될 것이다.

본고에서는 글로벌 로봇 안전 표준의 최신 흐름과 ISO 10218:2025의 핵심 변화를 살펴보고, 산업 현장에 안전하게 적용하기 위한 기술적 검증 및 평가 방안을 심도 있게 고찰하고자 한다.

2. 위험성평가와 기능 안전성

1) 위험성평가의 법적·기술적 의무와 체계
‘협동로봇’ 시스템 도입에서 기술적 신뢰성 확보의 첫 단추는 철저한 위험성평가(Risk Assess- ment)이다. ISO 12100에 따르면 ‘안전’이란 감내할 수 없는 위험이 없는 상태를 의미하며, 이는 단순한 권고가 아니라 국내법상 엄격한 의무 사항이기도 하다.
산업안전보건법 제36조에 따라 사업주는 건설물, 기계, 기구 등 유해·위험 요인을 스스로 찾아 위험성을 평가하고, 이에 따른 조치를 취해야 한다. 특히 ‘협동로봇’은 인간과 공간을 공유하기 때문에, 기존의 안전 펜스(Safety Fence) 기반 분리가 아닌, 작업 기반 접촉 관점에서의 정밀한 평가가 필수적이다.
아울러 ‘중대재해처벌법’ 시행에 따라 사업주 및 경영책임자는 안전보건관리체계 구축과 이행 의무를 부담한다. 위험성평가는 이 체계의 핵심 수단으로, 적절한 평가와 보호 조치 없이 사고가 발생할 경우, 경영진 관리 소홀에 대한 강력한 법적 근거가 될 수 있다.
따라서, 로봇 시스템 통합자(SI)와 사용자는 본질적 안전 설계 → 방호 조치 → 사용 정보 제공이라는 위험 감소의 위계 구조(Hierarchy of Controls)를 충실히 이행해 잔류 위험을 최소화해야 한다.

2) ISO 13849-1:2023에 기반한 기능 안전성 및 제어 신뢰성
‘협동로봇’ 환경에서 안전은 물리적 안전 펜스(Safety Fence)가 아닌, 제어 시스템의 지능적 신뢰성에 의존한다. 이를 기술적으로 규정하는 핵심 표준이 바로 ISO 13849-1(제어 시스템의 안전 관련 부품)이다. 이 표준은 시스템 오류나 고장 발생 시에도 안전 상태를 유지할 수 있는 능력을 ‘성능 수준(PL, Performance Level)’으로 정의한다.
또한 PL(Performance Level)은 고장 발생 확률(MTTFd), 진단 범위(DC), 공통 원인 고장(CCF) 등을 종합해 a부터 e까지 등급을 부여한다. 협동로봇의 안전 기능(예: 충돌 감지 정지, 속도 감시 등)은 일반적으로 PL d, Category 3 이상의 신뢰성을 요구한다.
이는 단일 고장이 발생하더라도 안전 기능이 상실되지 않아야 함을 의미하며(Fault Tolerance), 단순히 ‘충돌하면 멈춘다’는 기능의 유무를 넘어, 어떤 고장 상황에서도 99% 이상의 확률로 확실히 멈춘다는 제어 신뢰성을 확보하는 것이 협동로봇 기능 안전성의 핵심이다. 이러한 신뢰성 확보는 곧 법적 면책과 기술적 완성도를 동시에 담보하는 중요한 요소이기도 하다.

3. 산업용 로봇 안전 표준의 핵심
: ISO 10218 시리즈

1) ISO 10218-1, 2의 정의와 제정 배경
ISO 10218 시리즈는 ‘산업용 로봇’ 안전의 ‘헌법’과 같은 기준이다. 1992년 처음 제정된 이후 기술 발전에 발맞춰 지속적으로 진화해 왔으며, 크게 두 부분으로 구성된다.
•ISO 10218-1(Robot Manufacturers) : 로봇 팔(Manipulator)과 제어기에 대한 안전 요구 사항을 다루며, 로봇 제조사가 제품 설계 단계에서 준수해야 할 구조적 안전, 정지 기능, 속도 제한 등의 기준을 명시한다.
•ISO 10218-2(Robot Systems and Integration) : 로봇을 특정 작업 현장에 설치하고, 말단 장치(Gripper), 주변 장치, 작업물과 결합한 ‘전체 시스템’에 대한 안전을 다룬다. 또한 시스템 통합자(SI)가 현장에서 수행해야 할 위험성평가와 안전 방호 장치 설치 기준을 규정한다. 2011년 개정판이 협동 작업의 가능성을 열었다면, 최신 ISO 10218:2025는 협동 작업을 산업 현장에서 보편적으로 수용할 수 있도록 기술적 완성도를 갖춘 것이 특징이다.

2) ISO 10218-1, 2:2025 전면 개정의 주요 기술적 변화와 시사점
ISO 10218:2025 개정판은 협동로봇의 기술적 한계를 극복하고 산업 현장의 실질적 요구 사항을 반영하기 위해, 다음과 같은 심화된 기술적 변경 사항을 포함한다.

① 로봇 분류(Class I & II) 및
동적 성능 기준의 정립                         
과거에는 모든 ‘산업용 로봇’에 동일한 안전 기준이 적용되었지만, 2025년 개정판에서는 로봇의 고유 위험도에 따른 분류 체계를 명확히 제시하였다. Class I(저위험 로봇)는 경량 및 저속 운용이 가능하여 상대적으로 완화된 PL(Performance Level)이 적용된 반면, Class II(고위험 로봇)는 고하중·고속·정밀 작업용으로 더 엄격한 다중화 제어 성능을 요구한다. 또한 제조사는 로봇의 동적 성능(Dynamic Performance) 데이터 시트를 반드시 제공해야 하며, 이를 통해 시스템 통합자(SI)는 더 정밀한 거리 및 속도 설계를 수행할 수 있다.

② 안전 모드(Operation Modes)에서
안전 기능(Safety Functions)으로의 전환   
가장 큰 논리적 변화는 기존에 ‘속도 및 이격거리 감시(SSM)’나 ‘동력 및 힘 제한(PFL)’ 등 특정 운용 모드에 한정되었던 안전 체계를, 개별 안전 기능(Safety Functions) 단위로 분절한 점이다. 또 표준에서는 안전 정지(STO, SS1, SS2), 안전 속도 제한(SLS), 안전 위치 제한(SLP) 등 10여 가지 이상의 구체적 안전 기능을 정의하고 있다. 이를 통해 시스템 통합자(SI)는 특정 모드에 얽매이지 않고, 위험성평가 결과에 따라 필요한 안전 기능을 자유롭게 조합하여 최적의 협업 시나리오를 설계할 수 있는 기술적 유연성을 확보할 수 있다.

③ 생체역학적 한계치의 규격화 및
검증 의무화(ISO/TS 15066의 통합)       
기존의 가이드라인 수준에 머물렀던 ISO/TS 15066의 내용이 ISO 10218-2 본문에 전격적으로 통합되었다. 특히 부속서(Annex)를 통해 신체 부위별 최대 허용 압력 및 힘의 수치를 규격화하였으며, 이를 위반할 경우 국제 표준 미준수로 간주된다. 또한 단순히 설계치에 의존하는 것이 아니라, 설치 환경에서의 접촉력 검증(Force/Pressure Verification) 절차를 필수적인 적합성 평가 항목으로 명확히 규정하였다.

④ 디지털 무결성 및 사이버 보안
요구 사항 신설             
스마트 제조 환경에서 네트워크로 연결된 로봇 시스템의 특성을 고려하여, 외부의 악의적인 공격이 안전 제어 시스템(Safety Logic)을 무력화하지 못하도록 하는 보안 요건이 강화되었다. 또한, 소프트웨어 업데이트 과정에서의 무결성 검증과 IEC 62443 수준의 보안 설계 원칙이 로봇 안전 표준에 처음으로 명문화되었다.

3) 국내 법규와의 연관성 및 현장 적용의 과제
국내 로봇 안전 체계는 산업안전보건법에 근거한 자율안전확인신고(KCs)와 안전검사 제도를 중심으로 운영되고 있다. 로봇 제조사나 수입자가 제품의 안전 적합성을 스스로 신고하는 자율안전확인신고는 ISO 10218-1을 기반으로 하고, 설치 후 주기적으로 안전 성능을 확인하는 안전검사 제도는 시스템 통합 안전을 다루는 ISO 10218-2를 기술적 토대로 삼는다.
특히 산업안전보건기준에 관한 규칙 제223조(운전 중 위험 방지)는 로봇 운전 시 작업자 보호를 위해 높이 1.8m 이상의 안전 펜스(Safety Fence) 설치를 원칙으로 규정하고 있다. 그러나 협동 작업 환경에서는, 제2항의 예외 조항을 충족할 경우 펜스를 제거할 수 있다.
이를 위하여 로봇은 반드시 고용노동부 장관이 정하는 최신 안전기준인 ISO 10218 및 ISO/TS 15066의 요건을 충족해야 한다. 단순히 기능을 구현하는 것을 넘어, 위험성평가 결과를 포함한 정교한 기술 문서를 작성해야 하며, 로봇의 정지 성능, 충돌 감지 한계치 그리고 작업자의 예상 동선에 대한 다각적 분석이 뒷바침되어야 한다.
실질적으로 펜스(Safety Fence) 없는 운용을 가능하게 하는 법적 근거는, 한국로봇산업진흥원과 한국AI·로봇산업협회 등 국가 지정 기관으로부터 발급받는 ‘협동로봇 설치 작업장 안전인증’에 있다. 이처럼 국제 표준은 기술적 안전을 기반으로 펜스 없는 유연한 협업을 권장하지만, 국내 법규는 여전히 전통적인 방호장치 중심의 규제 관성을 유지하고 있는 것이 현실이다.
복잡한 작업 경로에 대한 전수 측정 요구는 현장 엔지니어들에게 막대한 비용과 시간적 부담을 초래하고 있다. 이러한 실무적 한계를 극복하기 위해서는, 본고에서 제시하는 모델 기반 시뮬레이션 검증 기술을 공식적인 증빙 자료로 인정하는 전향적인 접근이 필요하다. ISO 10218:2025의 혁신적 가이드라인과 국내 산업안전 규정 간의 간극을 메우기 위해, 고도화된 검증 체계를 마련하는 것이 그 어느 때보다 시급하다.

<참고문헌>
(1) ISO 10218-1,2:2025 Robots and robotic devices - Safety requirements for industrial robots.
(2) ISO/TS 15066:2016 Robots and robotic devices - Collaborative robots.
(3) KOROS 1162-1:2020 협동로봇의 생체역학적 한계치 기반 충돌 안전성 평가
 

shta0425@naver.com