ISO 13849 적합성은 기계 안전 기능을 정의하고 요구 성능 수준(PLr)을 정한 뒤 전체 입력-논리-출력 체인을 설계·평가하고 설치 기계의 반응을 검증함으로써 달성합니다. 로터리 액추에이터 하나가 자체적으로 “ISO 13849 적합”이 되는 것은 아닙니다. 밸브, 피드백, 기계 하중과 고장 거동이 지정된 안전 상태를 지원해야 합니다.
계산상 요구 PL을 만족해도 로터리 테이블이 관성으로 계속 움직이거나 편심 하중이 떨어지고 위험 압력이 갇히거나 공기 복구 시 재시작할 수 있습니다. 계산 결과와 물리적 반응이 일치해야 합니다.
핵심 요약
- ISO 13849-1은 5개 성능 수준을 정의하지만 특정 로터리 액추에이터 용도의 PLr을 지정하지 않습니다.
- 밸브나 센서를 고르기 전에 정지 각도, 유지 거동, 압력 상태와 재시작 조건을 정의하십시오.
- 신뢰 가능한 고장 상태에서 설치 축을 검증하십시오. SISTEMA 결과만으로 기계 검증이 되지 않습니다.
로터리 액추에이터에서 ISO 13849 적합성이란 무엇입니까?
ISO 13849-1:2023은 전기, 유압, 공압, 기계와 소프트웨어 기술을 사용하는 안전 관련 제어 시스템에 적용됩니다. 설계·평가 방법을 제공하지만 특정 용도의 안전 기능이나 PLr을 규정하지 않으므로 적합성은 일반 액추에이터 라벨이 아니라 정의된 기계 안전 기능에 속합니다.
안전 기능은 가드가 열릴 때 예기치 않은 회전을 막거나, 인덱스 테이블을 측정 각도 안에 정지시키거나, 편심 하중을 유지하거나, 의도적 리셋 전 재시작을 억제할 수 있습니다. 각 기능에는 자체 트리거, 안전 상태, PLr, 구조, 계산과 검증 근거가 필요합니다.
PLr은 한 안전 기능에 지정된 요구 성능 수준이고 PL은 구현 설계가 평가·검증으로 달성한 수준입니다. 서로 바꿔 쓸 수 없습니다.
PL과 SIL도 혼용하지 마십시오. ISO 13849는 a~e 성능 수준을 사용하고 IEC 62061 같은 표준은 안전 무결성 수준을 사용합니다. 제품이 여러 체계의 데이터를 제공해도 “PLe 액추에이터”가 전체 ISO 13849 안전 기능 평가를 대신하지 않습니다.
PLr, Category, MTTF_D, DCavg와 CCF의 배경은 ISO 13849 공압 안전 회로 가이드를 참조하십시오. 이 글은 회전 출력단과 기계 반응에 집중합니다.
가장 유용한 질문은 “정격이 가장 높은 액추에이터가 무엇인가?”가 아니라 제어 시스템이 안전 상태를 요구한 뒤에도 어떤 고장이 위험 회전을 만들 수 있는가?입니다. 그 답이 액추에이터, 전달계, 유지 장치, 센서와 하중을 분석에 포함할지 결정합니다.
안전 기능과 안전 상태를 어떻게 정의합니까?
ISO 12100:2010은 제어 설계에 앞서는 기계 위험 평가 체계를 제공합니다. ISO 14118:2017은 공압 에너지, 중력·스프링 저장 에너지와 외부 영향에 의한 예기치 않은 기동도 다룹니다. 선호 밸브 회로가 아니라 위험과 측정 가능한 반응부터 시작하십시오.
“로터리 액추에이터를 안전하게 정지”만으로는 검증할 수 없습니다. 안전 기능별로 다음을 작성하십시오.
| 요구사항 | 로터리 축 예 |
|---|---|
| 트리거 | 자동 인덱싱 중 가드 인터록 개방 |
| 위험 | 스윕 영역에서 툴링이 사람을 충격·끼임 |
| 요구 반응 | 구동 토크 제거 및 회전 정지 |
| 안전 상태 한계 | 요구 후 검증된 각도 이동 이내 |
| 유지 조건 | 최악 하중에서 허용 위치 밴드 내 축 유지 |
| 압력 조건 | 위험 평가에 따라 챔버 배기·가압 유지·격리 |
| 리셋 거동 | 가드 폐쇄나 공기 복구만으로 회전 시작 금지 |
| 운전 모드 | 자동, 셋업, 청소, 고장 복구, 정비를 별도 평가 |
| PLr | 위험 평가 또는 적용 type-C 표준이 기능에 지정 |
안전 상태는 용도별입니다. 양 포트 배기로 수평 인덱서 토크를 제거할 수 있지만 편심·중력 하중 암은 풀릴 수 있고 스프링 복귀 장치도 공기 제거 시 움직일 수 있습니다. 제어 차단, 브레이크, 기계 구속 또는 모니터링 복귀 경로가 필요할 수 있습니다.
전체 운동 프로파일을 고려하십시오. 로터리 액추에이터 토크 가이드는 하중 토크와 관성 추정에 도움이 되지만 정지 각도나 달성 PL은 설치 기계 측정과 안전 제어 근거로 입증해야 합니다.
로터리 액추에이터는 안전 기능의 어디에 위치합니까?
IFA 지침에서 SRP/CS는 보통 감지 입력에서 논리를 거쳐 밸브 같은 동력 제어 요소까지입니다. 액추에이터 고장이 위험 상태를 만들지 않으면 경계 밖일 수 있지만 액추에이터나 하중 고장이 위험 운동을 만들면 관련 액추에이터와 기계 조치를 안전 분석에 포함해야 합니다. 안전 PLC 출력에서 도식을 끝내지 말고 위험에서 역방향으로 기능을 매핑하십시오.
| 계층 | 일반 로터리 축 요소 | 필요한 근거 |
|---|---|---|
| 입력 | 가드 스위치, 라이트 커튼, 인에이블 장치, 위치·압력 피드백 | 안전 데이터, 배선, 장착, 고장 반응 |
| 논리 | 안전 릴레이, 구성형 컨트롤러, 안전 PLC, 애플리케이션 소프트웨어 | PL 능력, 소프트웨어 검증, 리셋 논리, 불일치 시간 |
| 공압 동력 제어 | 모니터링 방향 밸브, 격리·배기 요소, 파일럿 회로 | 안전 매뉴얼, B10D 또는 PFH, 피드백 시간, 유량 한계 |
| 액추에이터·전달계 | 베인·랙 피니언, 축, 커플링, 베어링, 브레이크, 스톱 | 고장 모드, 강도, 백래시, 유지·정지 거동 |
| 기계 공정 | 툴링, 지그, 편심 하중, 스윕 영역, 하드 스톱 | 최악 관성, 중력 토크, 충격 에너지, 허용 이동 |
센서가 잘못된 지점을 관찰하면 모델만 완전해 보입니다. 밸브 위치 스위치는 밸브 요소만 확인하며 축 위치를 확인하지 않습니다. 미끄러지는 커플링 앞의 축 센서는 툴링 정지를 증명할 수 없습니다. DCavg 근거에서 주장한 위험 고장을 감지할 위치에 진단을 배치하십시오.
베인, 랙 피니언과 공압 로터리 테이블은 누설, 백래시, 베어링, 스톱과 허용 하중이 다릅니다. 대체 전에 랙 피니언과 베인 비교 가이드로 기계를 비교하고 안전 평가는 부품별 데이터를 사용하십시오.
회로가 다뤄야 할 로터리 액추에이터 고장은 무엇입니까?
ISO 4414:2010은 기계 공압 시스템의 주요 위험을 다루며 2021년 현행성이 확인되었습니다. 각 신뢰 가능한 공압·전기·센서·기계 고장을 위험 지점의 각도, 토크, 압력과 재시작 거동에 연결하십시오.
| 신뢰 가능한 고장 | 가능한 위험 영향 | 설계·진단 질문 | 검증 근거 |
|---|---|---|---|
| 밸브 요소 하나가 전환되지 않음 | 구동 압력이 남음 | 단일 고장이 안전 상태를 무력화하는가? 밸브 상태를 감시하는가? | 고장 삽입과 압력·운동 기록 |
| 배기 경로 제한 | 예상보다 늦게 정지 | 소음기, 튜브와 유량 제어를 최악 조건에 포함했는가? | 허용 제한 상태의 정지 각도 시험 |
| 내부 누설 증가 | 축 크리프 또는 유지 토크 상실 | 허용 위치 초과 전에 감지 가능한가? | 압력·온도 한계 유지 시험 |
| 위치 피드백 고착·불일치 | 컨트롤러가 거짓 정지를 승인 | 각 센서가 어떤 위험 고장을 감지하는가? | 단선, 단락, 고착, 불일치 시험 |
| 커플링·키·스톱 고장 | 감지 축과 별개로 툴링 이동 | 피드백이 고장 위험측에 있는가? | 기계 검사와 정당화된 고장 처리 |
| 공기 상실·복구 | 하중 낙하, 스프링 복귀, 재시작 | 무압·재가압 시 상태는 무엇인가? | 공기 차단·복구 시험 |
| 호스 파열·포트 개방 | 제어 불능 회전·유지 상실 | 독립 브레이크나 구속이 필요한가? | 라인 고장 분석과 안전한 물리 시험 |
| 공통 오염 | 중복 밸브 공통 원인 고장 | 공기 품질, 여과, 정비와 채널 분리를 제어하는가? | CCF 검토와 정비 근거 |
| 잘못된 리셋 논리 | 리셋이 운동 시작 | 리셋이 시작 명령과 분리됐는가? | 모드별 리셋·재시작 시험 |
중복만으로 공통 원인 고장이 사라지지 않습니다. 동일 밸브 두 개가 오염 공기, 과압, 잘못된 정비, 공통 배기 막힘 또는 같은 소프트웨어 오류를 공유할 수 있습니다. 실제 구현한 CCF 대책을 기록하십시오.
스프링 복귀도 단지 거동일 뿐 안전 판정이 아닙니다. 복귀 방향, 전 스트로크 스프링 토크, 하중 토크, 속도, 끼임, 종단 에너지와 스프링·기계 연결 고장을 확인하십시오.
PLr, Category, MTTF_D, DCavg와 PFH는 어떻게 결합됩니까?
ISO 13849-1:2023의 2025 IFA 보고서는 시간당 위험 고장 평균 빈도 PFH 범위와 연결된 5개 PL 밴드를 제시합니다. 달성 PL은 구조, 부품 신뢰성, 진단 범위, 공통 원인 대책, 체계적 제어와 올바른 통합에도 좌우됩니다. Category만으로 PL을 정할 수 없습니다.
| 성능 수준 | 시간당 PFH 범위 |
|---|---|
| PL a | >= 10^-5 ~ < 10^-4 |
| PL b | >= 3 x 10^-6 ~ < 10^-5 |
| PL c | >= 10^-6 ~ < 3 x 10^-6 |
| PL d | >= 10^-7 ~ < 10^-6 |
| PL e | >= 10^-8 ~ < 10^-7 |
기존 매뉴얼과 도구는 PFH_D를 사용할 수 있으나 현행 2023판 IFA 자료는 PFH를 사용합니다. 프로젝트에 적용한 표준 판의 용어와 계산법을 따르고 보고서와 라이브러리 판을 일관되게 유지하십시오.
PFH는 ISO 13849-1:2023 현행 IFA 자료의 시간당 위험 고장 평균 빈도이며 PL 결과의 한 부분일 뿐 물리적 기계 반응 안전을 완전히 설명하지 않습니다.
마모 의존 공압 부품은 정확한 제조사의 B10D, PFH 또는 서브시스템 데이터와 사용 조건을 요청하십시오. 액추에이터나 밸브에 일반 2천만 사이클 값을 부여하지 마십시오. 전환률, 압력, 공기 품질, 온도, 하중, 정비, 미션 시간과 액세서리가 적용성을 바꿉니다.
IFA SISTEMA 도구는 PLr, Category, MTTF_D, DCavg와 CCF로 지정 구조를 평가합니다. SISTEMA 3.x는 ISO 13849-1:2023, Version 2.x는 2015판용입니다. 검토 없이 서로 다른 판의 프로젝트, 라이브러리와 가정을 섞지 마십시오.
각 위험 반응마다 별도 안전 기능을 만들고 실제 입력·논리·출력 서브시스템을 모델링하십시오. 정량 모델 밖이라도 안전 상태에 필요한 액추에이터·기계 조치를 문서화해야 합니다. 녹색 계산 결과는 미끄러지는 커플링, 막힌 소음기, 잘못된 센서 위치 또는 불안정 하중을 감지하지 못합니다.
설치 로터리 축 안전 기능을 어떻게 검증합니까?
ISO 13849-2:2012은 2026-07-17 현재 발행된 현행 검증 표준입니다. 지정 안전 기능, 달성 Category와 PL을 분석·시험으로 검증하도록 요구합니다. 대체 초안은 발행된 검증 근거가 아닙니다.
시운전 전에 안전 요구 후 최대 허용 각도, 정지 시간, 축 위치 밴드, 압력 임계값, 유지 시간, 리셋과 고장 반응의 합격 기준을 정하십시오. 최악 반응 가능 조합에서 시험합니다.
- 최대 허용 이동 질량과 반경
- 최고 신뢰 가능 각속도
- 최악 중력 또는 편심 하중 방향
- 최소·최대 공급 압력
- 씰·밸브 타이밍에 영향이 있는 최저 허용 온도
- 최장 승인 튜브와 가장 제한적인 허용 배기 구성
- 마모됐지만 사용 가능한 기계 간극
- 사람이 위험에 접근할 수 있는 모든 운전 모드
컨트롤러 상태 비트만 측정하지 말고 안전 요구, 논리 출력, 밸브 피드백, 하류 압력, 축 각도와 위험 툴링 위치의 시간을 연계하십시오. 카탈로그 밸브 전환 시간은 기계 정지 시간이 아닙니다.
로터리 장비에는 정지 시간보다 정지 각도가 더 유용할 수 있습니다. 같은 150 ms 정지도 각속도에 따라 허용 또는 위험할 수 있습니다. 두 값을 기록해 스윕 경로와 가드 거리, 안전 기능 합격 기준을 비교하십시오.
고장 시험은 구조와 분석에 맞춰야 합니다. 안전하게 가능한 범위에서 밸브 하나 전환 방지, 피드백 불일치, 입력 채널 하나 차단, 허용 구성 내 배기 제한, 공기 제거·복구와 리셋을 시험하십시오. 사양이 요구하면 다음 위험 사이클이 억제되는지 확인합니다.
검사·기능 시험 주기는 위험 평가, 부품 안전 매뉴얼, Category·진단 설계, 환경, 사용, 정비 이력과 적용 type-C 표준으로 정합니다. ISO 13849는 “PL e는 매월” 또는 “PL c는 매년” 같은 일반 일정을 부과하지 않습니다.
어떤 문서가 설계를 감사 가능한 상태로 만듭니까?
IFA SISTEMA 페이지는 Version 3.x가 ISO 13849-1:2023용이며 평가 안전 기능 요약을 출력할 수 있다고 설명합니다. 그 보고서는 한 기록일 뿐이며 적합성 파일은 위험 평가, 회로, 소프트웨어, 부품 데이터, 기계 시험과 통제 개정을 연결해야 합니다.
- 기계 한계, 위험 분석과 위험 저감 결정
- 기능별 안전 기능 사양과 PLr 근거
- 정확한 개정의 공압·전기 도면
- 소프트웨어 버전, 체크섬, 파라미터와 검증 기록
- 제조사 안전 매뉴얼, B10D·PFH 데이터와 SISTEMA 라이브러리
- Category, MTTF_D, DCavg, CCF, PFH와 체계적 대책 근거
- 밸브, 센서, 액추에이터, 커플링, 스톱, 브레이크와 하중 고장 분석
- 검증 계획, 측정 장비, 원시 기록, 결과와 편차
- 검사, 정비, 교체와 기능 시험 요구사항
- 대체 부품, 튜브, 소음기, 압력, 하중, 속도와 소프트웨어 변경 관리
공급업체 문서에는 정확한 부품과 개정을 명시해야 합니다. 선언된 안전 기능, 구조 제한, 진단 시간, 허용 시험 펄스, 미션 시간, 전환 빈도, 압력·공기 품질, 승인 소음기, 정비 조건과 실제 적용 인증을 요청하십시오.
맥락 없이 “ISO 13849 로터리 액추에이터”를 요구하지 마십시오. 안전 기능, PLr, 압력, 사이클, 하중, 방향, 정지 요구, 피드백, 환경과 밸브 구성을 제공해야 실제 용도와 부품 데이터를 대조할 수 있습니다.
ISO 13849 로터리 액추에이터 통합 FAQ
ISO 13849-1:2023은 152페이지의 안전 관련 제어 시스템 방법론이며 현행 ISO 13849-2 검증 문서는 79페이지입니다. 아래 답변은 짧은 제품 설명이 생략하는 부품 능력, 구조, 진단, 안전 상태, 시험과 기계 검증의 경계를 설명합니다.
로터리 액추에이터 자체를 PL e로 인증할 수 있습니까?
공급업체는 정의된 제품·조건의 안전 데이터, 서브시스템 능력 또는 제3자 인증을 제공할 수 있지만 전체 기계 안전 기능이 PL e가 되는 것은 아닙니다. 통합자가 전체 기능을 평가·검증해야 합니다.
Category 3은 자동으로 PL d입니까?
아니요. Category 3은 구조적 고장 거동이며 달성 PL은 MTTF_D, DCavg, CCF, 체계적 대책, 소프트웨어, 인터페이스와 PFH에도 좌우됩니다.
스프링 복귀 액추에이터는 안전 상태를 보장합니까?
아니요. ISO 14118:2017은 공압 공급, 중력, 압축 스프링과 외부 영향을 예기치 않은 기동·운동 원인으로 다룹니다. 복귀 방향, 토크, 속도, 정지 에너지, 하중 상호작용과 고장이 사양을 만족해야 합니다.
이중 위치 피드백만으로 진단 범위를 주장할 수 있습니까?
아니요. 어떤 위험 고장을 언제 감지하는지와 필요한 고장 반응이 발생하는지가 중요합니다. 센서 두 개가 같은 장착 오류를 공유하거나 고장 커플링의 같은 쪽만 보거나 밸브 고장을 놓칠 수 있습니다.
로터리 안전 기능을 얼마나 자주 시험해야 합니까?
PL만으로 정한 보편적 주기는 없습니다. 부품 지침, 운전 빈도, Category·진단 구조, 환경, 정비 이력, 위험 평가와 기계별 표준을 사용하십시오.
액추에이터를 SISTEMA에 모델링해야 합니까?
안전 기능 경계와 위험 고장 거동에 따라 다릅니다. 동력 제어 요소가 SRP/CS 끝일 수 있지만 액추에이터 또는 하중 고장이 위험 상태를 만들면 특성을 고려해야 합니다. 정량 모델과 모델 밖 기계 대책을 모두 문서화하십시오.
결론
ISO 13849-1:2023은 독립 로터리 액추에이터의 적합 라벨이 아니라 안전 관련 제어 시스템 설계용 5단계 방법입니다. 방어 가능한 통합은 측정 가능한 안전 기능 하나에서 시작해 전체 제어 체인을 평가하고 물리적 회전축 고장을 다루며 설치 기계를 합격 기준에 따라 검증합니다.
가드 개방, 센서 고장, 밸브 고착, 공기 상실과 압력 복구 시 무엇이 일어나야 하는지 정의하십시오. 그런 다음 최악의 신뢰 가능한 하중과 운동 조건에서 축이 지정 안전 상태에 도달하고 유지함을 입증하십시오. 부품 명판이나 SISTEMA 화면이 아니라 그 근거가 적합성의 토대입니다.
출처와 확인일
기술 주장은 현행 ISO 카탈로그와 DGUV/IFA 구현 지침을 사용합니다. ISO 13849-2가 개정 중이고 SISTEMA 버전은 ISO 13849-1 판에 연결되므로 검증 시 발행 표준과 소프트웨어 판을 다시 확인하십시오.
- 국제표준화기구. ISO 13849-1:2023 - Safety-related parts of control systems, Part 1. 2023년 4월 발행. 2026-07-17 확인.
- 국제표준화기구. ISO 13849-2:2012 - Validation. 현행 발행판, 대체 초안 개발 중. 2026-07-17 확인.
- 국제표준화기구. ISO 12100:2010 - Risk assessment and risk reduction. 2026-07-17 확인.
- 국제표준화기구. ISO 14118:2017 - Prevention of unexpected start-up. 2023년 현행 확인. 2026-07-17 확인.
- 국제표준화기구. ISO 4414:2010 - Pneumatic fluid power safety requirements. 2021년 현행 확인. 2026-07-17 확인.
- 독일 사회재해보험 산업안전보건연구소. IFA Report 1/2025 - Functional safety of machine controls. 2026-07-17 확인.
- 독일 사회재해보험 산업안전보건연구소. SISTEMA software for ISO 13849-1. 2026-07-17 확인.
- 독일 사회재해보험 산업안전보건연구소. 유압·공압 기계 안전 자료. 2026-07-17 확인.