이 글의 목적은 권취기 언와인더 구간에서 작업자의 끼임·말림·충돌 사고를 예방하기 위한 보호커버 설계 기준과 실무 적용 방법을 체계적으로 정리하여 설계·안전·유지보수 담당자가 현장에서 바로 활용할 수 있도록 돕는 것이다.
1. 권취기 언와인더 구간의 주요 위험요인 이해
권취기 언와인더(unwinder)는 코일·롤 상태의 원단을 풀어 공급하는 설비로, 회전하는 드럼과 롤, 가이드 롤러, 장력 제어 롤 등이 밀집되어 있는 구간이다. 이 구간은 다음과 같은 기계적 위험요인이 집중되는 대표적인 고위험 구역이다.
- 회전 롤러와 원단 사이의 끼임·말림 위험
- 두 개의 회전체 사이에서 형성되는 nip point(물림점) 끼임 위험
- 회전하는 언와인더 척·샤프트와 작업자의 의복·장갑 말림 위험
- 롤 교체 시 롤 낙하 및 충돌 위험
- 장력 제어 실패 시 원단 파단 및 튀어오름에 의한 충격 위험
보호커버 설계의 출발점은 이와 같은 위험요인을 정량·정성적으로 파악하는 것이다. 설계자는 단순히 외형을 가리는 커버가 아니라, 의도된 방식 이외에는 작업자의 신체가 위험구역에 도달할 수 없도록 하는 안전기능 구조물로서 보호커버를 설계해야 한다.
주의 : 언와인더 구간은 회전 속도와 관성 모멘트가 커서 사고 시 치명적 상해로 이어질 가능성이 매우 높으므로, “부분 가림” 수준의 형식적인 커버로는 법적·기술적 요구사항을 만족하기 어렵다.
2. 적용 가능 표준과 설계 프레임 설정
권취기 언와인더 보호커버를 설계할 때에는 일반적인 기계 안전표준의 틀 안에서 접근하는 것이 효율적이다. 대표적으로 다음 표준의 개념을 참고하여 설계 프레임을 설정한다.
- 안전거리 및 도달 가능 범위 관련: EN ISO 13857(상·하지가 위험구역에 도달하지 않도록 하기 위한 안전거리)
- 고정·가동 가드 설계 관련: ISO 14120(가드의 일반 요구사항, 고정가드·가동가드 설계 원칙)
- 기본 안전원칙 관련: ISO 12100(위험성 평가 및 위험 저감 3단계 원칙)
실무에서는 모든 표준의 조항을 암기하기보다는 다음과 같은 설계 원칙으로 단순화하여 사용하는 것이 현실적이다.
- 가능한 한 위험원(롤러·샤프트·닙 포인트)을 완전히 구조적으로 차단한다.
- 작업상 불가피한 접근은 가동 가드 + 인터록 + 안전회로로 통제한다.
- 가드의 개구부 크기와 보호구조물까지의 거리는 손·팔이 도달하지 못하도록 설정한다.
- 가드는 자체가 새로운 끼임·충돌·예리한 모서리 위험을 만들지 않도록 설계한다.
3. 언와인더 보호커버 설계 프로세스
언와인더 보호커버 설계는 다음과 같이 단계적으로 진행하는 것이 효율적이다.
3.1 단계 1 – 공정 및 작업 형태 분석
- 원단 종류, 폭, 롤 직경 범위(최소~최대)를 파악한다.
- 언와인더 회전 속도, 최대 RPM, 구동 방식(기어, 벨트, 직접구동 등)을 확인한다.
- 작업자가 실제로 수행하는 행위(롤 장착, 테이핑, 손입사, 커팅, 점검)를 범주화한다.
- 점검·청소·조정에 필요한 접근 위치와 빈도를 정리한다.
3.2 단계 2 – 위험구역 정의 및 구분
분석된 작업과 기계 구조를 기반으로 다음과 같은 구역으로 나누어 표시한다.
- Zone A: 언와인더 닙 포인트(주드럼–롤 사이, 롤–롤 사이)
- Zone B: 회전 샤프트·척 외주부
- Zone C: 롤 교체 시 인력 작업 구역
- Zone D: 점검용 접근(베어링·센서·가이드롤 등) 구역
각 구역별로 사고 시 결과의 중대도, 발생 가능성, 회피 가능성을 평가하고 우선순위를 부여한다. 일반적으로 Zone A(닙 포인트)는 가장 높은 우선순위를 갖는 구역이다.
3.3 단계 3 – 보호원칙 선정
각 구역에 대해 다음 세 가지 유형의 보호원칙 중 하나 또는 복합을 선택한다.
- 완전 차폐형 고정가드: 정상 운전 중에는 접근이 전혀 필요 없는 구역에 적용한다.
- 가동가드 + 인터록: 롤 교체·실 연결 등 정기적으로 접근이 필요한 구역에 적용한다.
- 거리 보호 + 감지장치: 작업 특성상 일정 거리에서 원단을 취급해야 하는 경우, 안전거리와 감지센서를 함께 사용한다.
4. 언와인더 보호커버의 구조 설계 포인트
4.1 고정 보호커버 설계
고정 보호커버는 작업자가 도구 없이는 탈거할 수 없는 구조여야 하며, 고정 볼트·힌지가 분리 시에도 커버 또는 본체에 남도록 설계하는 것이 바람직하다. 이는 볼트 분실에 따른 임의 탈거 및 재조립 오류를 줄이기 위한 기본 원칙이다.
- 재질: 강판(SPCC, SS 등) 또는 알루미늄, 필요 시 투시창 부분에 폴리카보네이트 적용
- 두께: 충돌·변형을 고려해 최소 2~3 mm 이상, 롤 낙하 가능성이 있는 경우 보강리브 추가
- 구조: 프레임 + 판넬 구조로 강성을 확보하고, 모서리는 라운드 처리 또는 몰딩 사용
- 개구부: 냉각·청소 목적의 개구부는 손·팔이 통과하지 못하도록 크기와 거리 제어
주의 : 언와인더 측면에 설치되는 사이드 커버는 롤 직경이 최대일 때에도 롤 외주보다 충분히 돌출되도록 설계하여, 롤 진동이나 탈락 시에도 작업자가 직접 충돌하지 않도록 해야 한다.
4.2 가동 보호커버와 인터록
롤 교체, 점검, 실 연결을 위해 열리는 도어·커버는 가동 가드에 해당한다. 이 경우 단순 스위치가 아닌 안전 인터록을 적용하여 다음 요구사항을 만족해야 한다.
- 가동 가드가 열려 있는 동안 언와인더는 정지 상태를 유지한다.
- 가동 가드가 완전히 닫혀 인터록이 유효해지지 않으면 재가동할 수 없다.
- 언와인더 관성 회전이 충분히 감쇠된 후에만 가동 가드를 열 수 있도록 딜레이를 고려한다.
안전 인터록은 설비의 전체 안전회로 아키텍처(세이프티 릴레이 또는 안전 PLC) 내에서 요구되는 성능수준(PLr 또는 SIL)을 만족하도록 설계한다.
4.3 투시창 및 관찰창 설계
언와인더의 장력 상태, 원단 경로, 롤 직경을 확인하기 위해 투시창을 두는 경우가 많다. 이때 투시창은 다음 조건을 고려한다.
- 재질은 충격에 강한 폴리카보네이트 사용을 기본으로 한다.
- 두께는 롤 파단·소형 파편 튀어오름에 견딜 수 있도록 충분히 확보한다.
- 볼트 체결부 주변은 금속 프레임으로 보강하여 균열·파손을 방지한다.
- 직접 손이 닿지 않도록 안쪽에 보조 그릴을 설치하는 방법도 고려한다.
5. 안전거리와 개구부 설계 개념
언와인더 보호커버의 개구부와 위험구역까지의 거리는 손가락·손·팔이 닿지 않도록 설계해야 한다. 일반적으로 다음과 같은 개념을 적용한다.
- 개구부가 클수록 위험구역까지의 최소 거리(수평 거리, 수직 거리)를 더 길게 확보한다.
- 작업자가 서 있는 위치보다 높은 곳에 보호구조물을 설치하면 요구되는 수평 거리가 다르게 적용된다.
- 손가락만 통과 가능한 정도의 작은 개구부라도, 닙 포인트와 너무 가까우면 끼임 위험이 존재하므로 지양한다.
실무에서는 표준에서 제시하는 수치보다 여유를 둔 설계를 권장한다. 특히 언와인더 구간은 재단 너비가 넓고 작업자가 몸을 기울여 안쪽을 들여다볼 가능성이 높기 때문에, 형식적인 최소값보다는 작업자 행동을 고려한 보수적 안전거리를 채택해야 한다.
주의 : 개구부가 있는 커버를 설계할 때는 “틈 사이”도 함께 검토해야 한다. 고정가드와 가동가드 사이, 커버와 회전테이블 사이에 손가락이 끼일 수 있는 좁은 틈이 생기지 않도록 겹침 구조 또는 고무 몰딩을 적용하는 것이 바람직하다.
6. 언와인더 보호커버 설계 시 고려해야 할 작업 시나리오
6.1 롤 장착 및 탈착 작업
롤 장착 과정에서는 호이스트·지게차·롤 스탠드 등 외부 장비가 함께 사용되며, 다음과 같은 위험이 발생한다.
- 롤이 척에 완전히 고정되기 전 낙하·전도 위험
- 롤 회전 시 작업자의 손이 척·샤프트와 롤 사이에 끼이는 위험
- 장비와 언와인더 프레임 사이 협착 위험
보호커버 설계 시 롤 장착 위치를 고정된 작업 구역으로 정의하고, 해당 구역 외의 통로는 구조물로 자연스럽게 차단되도록 설계한다. 롤 장착을 위해 커버를 열어야 하는 경우, 언와인더 회전이 완전히 정지된 상태에서만 도어를 열 수 있도록 인터록과 브레이크 시스템을 연계하는 것이 바람직하다.
6.2 실 연결 및 테이핑 작업
언와인더에서 가장 빈번하게 발생하는 접촉 작업은 실 연결, 테이핑, 원단 정렬 조정이다. 이를 안전하게 수행하기 위한 설계 방법은 다음과 같다.
- 저속 조깅(jog) 모드에서만 실 연결을 허용하고, 이 모드에서도 가드가 열려 있으면 일정 속도 이하만 허용한다.
- 실 연결 전용 작업 구역에만 좁은 작업용 개구부를 설치하고, 다른 구역은 완전 차폐한다.
- 작업자가 허리를 숙여 몸을 집어넣지 않도록 개구부 높이와 폭을 제한한다.
6.3 청소·점검·윤활 작업
청소·윤활을 위해 보호커버를 자주 탈거하는 설계는 결국 현장에서 “커버 상시 탈거”라는 최악의 사용 패턴으로 이어지기 쉽다. 따라서 다음과 같은 방향으로 설계하는 것이 좋다.
- 청소용 접근은 가능한 한 작업측에서 긴 브러시·에어건으로 수행할 수 있도록 하고, 내부 접근을 최소화한다.
- 윤활 위치는 가능한 보호커버 외부에서 그리스를 주입할 수 있도록 연장 니플을 사용한다.
- 어쩔 수 없이 내부 접근이 필요한 구역에는 유지보수 모드에서만 개방 가능한 가동가드 + 키 인터록을 적용한다.
7. 언와인더 보호커버 설계 체크리스트
실무에서 설계·검토 시 활용할 수 있는 간단한 체크리스트 예시는 다음과 같다.
| 점검항목 | 설계·검토 내용 | 확인결과 |
|---|---|---|
| 위험구역 정의 | 닙 포인트, 회전 샤프트, 롤 교체 구역 등 위험구역이 도면에 명확히 표시되어 있는가 | □ 적합 □ 보완 |
| 고정가드 적용 | 접근 불필요 구역은 고정가드로 완전 차폐되었는가 | □ 적합 □ 보완 |
| 가동가드 인터록 | 개폐가 필요한 커버는 안전 인터록과 연동되어 있는가 | □ 적합 □ 보완 |
| 개구부 및 거리 | 개구부 크기와 위험구역까지의 거리 설정이 상·하지 도달 방지 개념을 만족하는가 | □ 적합 □ 보완 |
| 모서리·틈새 | 커버 모서리 예리부와 틈새 협착 위험이 제거 또는 저감되었는가 | □ 적합 □ 보완 |
| 투시·점검성 | 운전 중 상태 확인이 가능하면서도 손이 들어가지 않는 구조로 설계되었는가 | □ 적합 □ 보완 |
| 유지보수 편의성 | 청소·윤활·점검을 위해 커버를 상시 탈거할 필요가 없도록 배려되었는가 | □ 적합 □ 보완 |
| 표시 및 안내 | 커버에 개폐 금지, 정지 후 개방 등 경고표지가 부착되어 있는가 | □ 적합 □ 보완 |
8. 언와인더 보호커버와 안전회로 연계
보호커버가 인터록과 연동되는 경우, 단순히 센서를 달았다는 이유만으로 충분한 안전성이 확보되었다고 볼 수 없다. 전체 안전회로의 구조와 성능수준을 함께 검토해야 한다.
- 인터록 스위치는 이중 채널 구조와 자체 진단 기능을 갖춘 제품을 우선 검토한다.
- 배선은 단선·단락을 감지할 수 있도록 안전릴레이 또는 안전 PLC에서 모니터링한다.
- 언와인더 구동 신호는 안전회로를 통해 직접 차단되도록 설계한다(우회 불가 구조).
- 비상정지(E-Stop)와 보호커버 인터록이 동일한 안전계열 내에서 일관되게 동작하도록 아키텍처를 통일한다.
주의 : 생산 편의를 이유로 보호커버 인터록을 점프선·임시 스위치 등으로 우회하는 행위는 중대한 안전 위반이다. 설계 단계에서부터 우회가 사실상 불가능한 구조와, 우회 시 즉시 감지 가능한 진단 로직을 포함하는 것이 중요하다.
9. 현장 적용 시 자주 발생하는 문제와 개선 포인트
언와인더 보호커버는 설계도면 상으로는 적합해 보이지만, 실제 현장에서는 다음과 같은 문제로 인해 기능이 약화되는 경우가 많다.
- 작업성 저하로 인해 커버가 상시 열려 있거나 탈거된 채로 방치되는 문제
- 투시창 스크래치·오염으로 내부 상태가 보이지 않아, 작업자가 커버를 열고 직접 눈으로 확인하는 습관이 생기는 문제
- 롤 규격 변경, 공정 변경으로 인해 초기 설계 시 고려하지 않았던 영역로 롤이 확장되는 문제
이러한 문제를 줄이기 위해서는 초기 설계 단계에서 다음을 함께 고려하는 것이 좋다.
- 롤 규격 변경 여유를 충분히 반영한 보호커버 범위 설정
- 투시창 교체가 쉽도록 모듈화 설계
- 자주 사용하는 개구부는 별도의 안전 설계(소형 작업용 개구부, 저속 모드 연계)를 적용
- 작업자 교육 자료에 언와인더 보호커버 설계 의도를 명시하고, 작업표준과 연계
10. 권취기 언와인더 보호커버 설계 요약
권취기 언와인더 보호커버 설계는 단순히 튀김 방지용 판넬을 덧대는 수준이 아니라, 위험구역 정의·안전거리 개념·고정 및 가동 가드 구조·인터록과 안전회로까지 아우르는 기능적 안전 설계 작업이다. 특히 회전부와 닙 포인트가 집중된 언와인더 구간은 사고 시 결과가 치명적이므로, 설계 단계에서부터 다음 사항을 반드시 반영해야 한다.
- 위험구역별로 고정가드, 가동가드, 거리 보호를 적절히 조합할 것
- 개구부 크기와 위험구역까지의 거리를 손·팔 도달 방지 개념에 맞게 설계할 것
- 롤 장착·실 연결·청소·점검 등 실제 작업 시나리오를 반영하여 커버가 항상 닫힌 상태로 사용되도록 작업성을 확보할 것
- 가동가드는 인터록과 안전회로를 통해 언와인더 구동과 안전하게 연동할 것
- 설계 의도를 작업표준·교육과 연계하여 현장에서 구조물이 의도대로 사용되도록 관리할 것
이와 같은 원칙을 체계적으로 적용하면, 권취기 언와인더 구간에서의 끼임·말림 사고를 크게 줄이고, 감독기관 점검 시에도 신뢰도 높은 안전 설계를 입증할 수 있다.
FAQ
언와인더 보호커버 설계 시 가장 우선적으로 검토해야 할 부분은 무엇인가?
가장 먼저 닙 포인트 위치와 범위를 도면 상에 명확히 표시하고, 해당 구역을 완전히 차단하는 방법을 검토하는 것이 우선이다. 그다음으로 롤 장착·실 연결 등 작업상 접근이 필요한 구역을 구분하고, 이 구역에 대해서만 가동가드와 인터록, 저속 모드를 조합하여 안전하게 접근하는 구조를 설계하는 것이 좋다.
투시창이 많은 디자인은 안전상 문제가 되지 않는가?
투시창 자체는 문제가 되지 않으나, 투시창을 통해 손이 들어갈 수 있는 크기의 개구부가 형성되거나, 투시창 파손 시 날카로운 파편에 의한 위험이 발생할 수 있다. 따라서 투명 판넬의 두께와 재질, 프레임 구조, 보조 그릴 적용 여부를 함께 검토해야 한다. 또한 투시창은 정기적으로 상태를 점검하고 필요 시 교체하는 절차를 마련해야 한다.
기존 설비에 후행으로 보호커버를 추가하는 경우 어떤 점을 특히 주의해야 하나?
후행 설치 시에는 기존 작업 동선과 작업자의 습관이 이미 형성되어 있기 때문에, 커버로 인해 작업성이 크게 떨어지면 결국 커버가 상시 개방·탈거되는 결과가 발생할 수 있다. 따라서 실제 작업자와 함께 롤 교체·실 연결·청소 동선을 분석하고, 최소한의 동작 변경으로도 안전을 확보할 수 있는 구조를 찾는 것이 중요하다. 필요하다면 일부 공정 절차를 함께 개정하는 것도 고려해야 한다.
언와인더 보호커버에 비상정지 스위치를 함께 설치하는 것이 좋은가?
보호커버 근처에 비상정지 스위치를 배치하면, 작업자가 위험을 인지했을 때 즉시 언와인더를 정지시킬 수 있어 유리하다. 다만 비상정지 스위치는 보호커버 인터록을 대체할 수 없으며, 별도의 안전기능으로 취급해야 한다. 배선·안전회로 설계 시 두 기능이 동일한 안전계열 내에서 요구 성능수준을 만족하도록 함께 검토하는 것이 바람직하다.
표준에서 제시하는 안전거리 수치를 그대로 따라야 하는가, 여유를 두어야 하는가?
표준의 안전거리 값은 최소 기준에 해당하므로, 실제 현장에서는 작업자 신체 치수, 작업 자세, 미끄러짐·넘어짐 등 비의도적 행동 가능성을 고려하여 여유를 두는 것이 좋다. 특히 언와인더처럼 작업자가 몸을 숙여 안쪽을 들여다보는 경우가 잦은 설비는, 형식적인 최소값보다는 더 보수적인 거리를 적용하는 것이 안전하다.