이 글의 목적은 산업용 레이저마킹기에서 발생하는 레이저 빔을 안전하게 차폐하고, 관련 경고 표식을 체계적으로 설치하는 방법을 정리하여 설계자·안전담당자·현장 엔지니어가 실무에 바로 활용할 수 있도록 돕는 것이다.
1. 레이저마킹기와 레이저 등급 이해
대부분의 산업용 레이저마킹기는 클래스 3B 또는 클래스 4 레이저를 사용하며, 사람의 눈과 피부, 그리고 주변 가연성 물질에 심각한 손상을 줄 수 있는 수준의 에너지를 방출한다.
레이저마킹기는 금속, 플라스틱, 전자부품 등에 문자 및 코드를 표기하는 장비이지만, 가공 대상 외에 주변 작업자에게 도달하는 직접빔·반사빔·산란빔을 어떻게 제어하느냐에 따라 안전 수준이 크게 달라진다.
레이저 안전 분야에서 기본 참조가 되는 규격은 레이저 제품의 등급과 요구사항을 다루는 KS C IEC 60825-1, 레이저 가공기계의 위험과 안전요구사항을 다루는 ISO 11553-1, 기계류 안전 관련 제어부를 다루는 EN ISO 13849-1 등이다.
레이저마킹기 설계 또는 도입 시에는 레이저 클래스, 파장, 최대 출력, 펄스/연속 여부뿐 아니라, 빔 전달 방식(갈바노 스캐너, 고정 빔, 파이버 출력 등)과 주변 설비 구조를 함께 고려하여 차폐와 표식을 설계해야 한다.
1.1 레이저 클래스별 기본 위험 개요
레이저마킹기에 주로 사용되는 고출력 레이저의 특징은 다음과 같이 정리할 수 있다.
| 레이저 등급 | 주요 용도 | 주요 위험 | 차폐·표식 기본 요구 |
|---|---|---|---|
| Class 3B | 저출력 마킹, 계측, 연구용 일부 장비 | 직접빔·거울반사 빔에 의한 눈 손상 위험이 매우 크다. | 보호 하우징, 인터록, 경고표지, 보호안경 적용이 필요하다. |
| Class 4 | 대부분의 산업용 레이저마킹기, 용접, 절단, 클리닝 | 눈·피부 손상과 더불어 화재 위험까지 매우 크다. | 완전 인클로저, 이중 안전회로, 명확한 구역 표식, 화재위험 관리가 필수이다. |
대부분의 공장 레이저마킹기는 클래스 4에 해당하므로, 기본 발상은 “레이저 자체를 안전한 인클로저 안에 가둬서 외부에서는 클래스 1 수준의 장비처럼 사용하게 만든다”라는 관점에서 설계해야 한다.
주의 : 레이저 출력이 낮더라도 “클래스 1”으로 분류되지 않는 이상, 개방형 구조로 사용하는 것은 안전 측면에서 매우 취약한 설계이다. 특히 반사율이 높은 금속 가공 시에는 예상치 못한 방향으로 강한 반사빔이 튀어나오기 때문에 항상 인클로저를 기본 조건으로 가정해야 한다.
2. 레이저 빔 차폐 설계의 기본 원칙
레이저마킹기의 빔 차폐는 크게 보호 하우징(Enclosure), 빔 경로 차폐(Beam Duct, Shroud), 레이저 커튼·스크린, 인터록을 포함한 제어 시스템의 조합으로 이루어진다.
2.1 보호 하우징과 인클로저 개념
보호 하우징은 레이저 발진기와 빔 전달 경로 주변을 둘러싸 사람의 접근을 물리적으로 막고, 허용 가능한 수준을 초과하는 레이저 방사선이 외부로 새어나가지 않도록 하는 구조물을 의미한다.
완전 인클로저는 레이저 빔이 닿는 작업영역 전체를 막아 외부에서 레이저 방사선에 접근할 수 없게 만든 구조이다. 도어, 점검창, 점검 패널은 모두 강제 인터록과 함께 설계하여, 열려 있는 동안에는 레이저가 절대로 동작하지 않도록 해야 한다.
2.2 완전 인클로저 설계 체크포인트
레이저마킹기 인클로저를 설계할 때 고려해야 할 주요 항목은 다음과 같다.
- 재질과 두께가 사용 레이저 파장·출력에 대해 충분한 손상 한계를 가진 패널을 사용한다.
- 직접빔뿐 아니라 1차·2차 반사 가능성이 높은 방향에는 금속판 등 내열성이 높은 재질을 배치한다.
- 관찰창은 레이저 파장에 적합한 필터가 장착된 인증된 레이저 보호창을 사용한다.
- 관찰창 주변 틈새로 레이저가 누설되지 않도록 프레임 구조를 설계한다.
- 케이블·에어·배기 덕트 관통부에는 미로형 구조나 흡수재를 사용하여 직선 경로로 빔이 빠져나가지 못하게 한다.
- 인클로저 전체 연결부의 틈새를 최소화하고, 필요 시 내부에 추가 차광 플랩을 설치한다.
- 인클로저 외부에는 레이저 클래스, 파장, 최대 출력, 경고문을 명확히 표기한다.
주의 : 인클로저 설계 시 “이론상 발생하지 않을 것 같은” 빔 경로라 하더라도 반사면이 추가될 수 있는 요소(공작물 고정 지그, 체인, 롤러, 광택 부품 등)가 항상 존재한다. 설계 검토 단계에서 가능한 모든 반사 경로를 그려보며 누설 지점을 찾는 것이 중요하다.
2.3 부분 인클로저·오픈 구조에서의 차폐
공작물 크기 또는 공정 특성상 완전 밀폐가 어려운 경우, 작업영역 상부 또는 특정 방향이 개방되는 구조를 사용할 수 있다. 이 경우에는 다음과 같은 추가적인 빔 차폐 수단을 적용해야 한다.
- 레이저 커튼 또는 레이저 안전 스크린을 설치하여 예상 산란각 범위 내의 빔을 흡수·차단한다.
- 지게차·크레인 동선 등으로 인해 커튼 설치가 어려운 구역에는 고정식 스크린과 출입 제어 동선을 설계한다.
- 빔이 특정 방향으로만 나가는 경우에는 빔 덕트(Beam Duct)를 사용하여 안전 구역으로 유도한다.
- 부분 인클로저의 모든 개구부에 대해 레이저 안전 라벨과 구역 표식을 추가한다.
부분 인클로저에서는 작업자와 레이저 빔 사이의 최소 안전거리, 작업 자세, 작업시간까지 포함하여 위험성 평가를 다시 수행해야 한다.
3. 레이저 빔 차폐와 연계된 안전 인터록·제어 회로
레이저 빔 차폐는 물리적인 구조물만으로는 충분하지 않으며, 도어·패널·커튼의 상태를 감지하여 레이저 발진을 제어하는 안전 회로와 반드시 결합되어야 한다.
3.1 도어 인터록 및 세이프티 릴레이
레이저마킹기 인클로저 도어에는 최소 2채널 이상의 안전 인터록 스위치를 설치하여, 문이 열리면 레이저 발진 제어 회로가 안전하게 차단되도록 설계해야 한다.
- 안전 인터록 스위치는 강제개방 구조를 가진 제품을 사용하여 접점이 용접되더라도 기계적으로 분리되도록 한다.
- 두 개 이상의 채널을 사용하여 단일 고장에 의해 기능을 상실하지 않도록 한다.
- 세이프티 릴레이 또는 안전 PLC를 사용하여 자기 진단, 단락·단선 감시를 수행한다.
- 필요 수준에 따라 PL d 또는 PL e 수준을 목표로 설계한다.
| 안전 기능 | 권장 성능수준(예) | 구현 예 |
|---|---|---|
| 인클로저 도어 개방 시 레이저 정지 | PL d ~ PL e | 2채널 도어 인터록 + 세이프티 릴레이 + 레이저 Enable 회로 차단 |
| 비상정지(E-Stop) 시 레이저 및 모션 동시 정지 | PL d 이상 | 이중 채널 E-Stop + 세이프티 릴레이 + 레이저 PSU 및 모션 파워 차단 |
| 레이저 준비 상태 표시 및 경고등 점등 | PL c 이상 | 레이저 Enable 신호와 연동된 3색 타워램프 및 “Laser On” 표시등 |
주의 : 도어 인터록을 단순히 일반 리미트 스위치 하나로 구성하고 PLC 일반 입력으로만 읽는 방식은 기능적 안전 측면에서 불충분하다. 레이저마킹기는 클래스 4 레벨의 위험을 가지므로, 세이프티 릴레이 또는 안전 PLC를 사용해 이중 채널 구조와 자기진단 기능을 확보해야 한다.
3.2 빔 경로 차폐와 인터록 연동
빔 덕트, 레이저 커튼, 이동식 스크린 등 차폐 요소를 사용할 때에는 다음과 같은 제어 연동을 검토해야 한다.
- 차폐 패널이 제거되거나 지정 위치에서 벗어날 경우 레이저 발진을 정지시키는 센서 설치를 검토한다.
- 레이저 커튼의 개구를 통해 사람이 출입하는 경우, 감지 센서 또는 안전 라이트커튼을 추가하여 레이저를 정지시킨다.
- 광학계 수리·조정 모드에서는 별도의 키 스위치 또는 관리자 모드를 사용하여, 작업 절차와 보호구 착용을 엄격히 통제한다.
4. 레이저 안전 표식 및 라벨링 기준
레이저 빔을 물리적으로 차폐했다 하더라도, 사용자가 레이저가 존재한다는 사실과 위험 수준을 인지하지 못하면 안전이 확보되었다고 보기 어렵다. 따라서 장비 본체와 주변 구역에 적절한 레이저 안전 표식을 설치하는 것이 중요하다.
4.1 장비 본체 표식
레이저마킹기 본체에는 다음과 같은 정보를 포함한 표식을 부착하는 것이 일반적이다.
- 레이저 클래스(예: CLASS 4 LASER PRODUCT)
- 경고문(눈·피부·화재 위험 등)
- 레이저 파장 범위 및 최대 출력 또는 에너지 밀도
- 제조사명, 모델명, 제조번호 등 장비 식별 정보
- 레이저 방사선 출구(Aperture) 위치 표식
특히 클래스 3B, 클래스 4 레이저의 경우 레이저 빔이 나오는 개구부 근처에는 “Aperture” 또는 이에 상응하는 표기를 명확히 부착하여, 비전문가가 손이나 눈을 가까이 대지 않도록 해야 한다.
4.2 작업 구역 및 출입구 표식
레이저마킹기가 설치된 셀 또는 방에는 출입구마다 레이저 경고 표지판을 부착한다.
- 문에는 레이저 클래스, 위험 수준, 보호구 착용 요구사항을 포함한 표지를 설치한다.
- 레이저가 가동 중일 때 자동으로 점등되는 “LASER ON” 경고 표시등을 설치하여, 바깥에서 현재 상태를 쉽게 확인할 수 있게 한다.
- 레이저 셀 주변 바닥에는 노란색 또는 눈에 잘 띄는 색으로 “레이저 위험 구역”을 라인마킹하고, 출입 동선을 단순화한다.
4.3 경고문 작성 예시
경고문의 구체적 문구는 사업장 언어, 관련 법규, 사내 표준에 맞게 조정하되, 레이저의 종류와 위험성을 명확히 전달해야 한다. 다음은 한글·영문 병기 예시이다.
[장비 본체 경고라벨 예시] 위험: 클래스 4 레이저 제품 레이저 방사선에 의한 눈 및 피부 손상 위험이 매우 크다. 커버가 열려 있거나 인터록이 무효화된 상태에서는 장비를 가동하지 말 것. 허가된 교육 이수자만 장비를 조작할 것. DANGER: CLASS 4 LASER PRODUCT AVOID EYE OR SKIN EXPOSURE TO DIRECT OR SCATTERED RADIATION. DO NOT OPERATE WITH COVERS REMOVED OR INTERLOCKS DEFEATED. AUTHORIZED AND TRAINED PERSONNEL ONLY. 주의 : 경고라벨은 장비 외관의 잘 보이는 위치에 부착하고, 운영 중 시야를 가리는 다른 스티커나 케이블, 배관 뒤에 가려지지 않도록 관리해야 한다. 외관 도색·보수 시 라벨을 제거했다가 재부착하지 않는 사례가 빈번하므로, 도장 작업 후 레이저 라벨 재부착을 별도 체크리스트에 포함하는 것이 좋다.
4.4 표식 유형별 요약
| 표식 유형 | 설치 위치 | 필수 내용 예시 |
|---|---|---|
| 장비 등급 라벨 | 장비 전면 잘 보이는 위치 | CLASS 4 LASER PRODUCT, 파장, 출력, 제조사 정보 |
| 경고라벨 | 레이저 출구 주변, 도어 인근 | 눈·피부 손상 및 화재 위험, 커버 제거 금지, 교육 이수자만 사용 |
| Aperture 라벨 | 실제 레이저 빔 출구 바로 옆 | APERTURE, 빔 방향을 직관적으로 알 수 있는 표시 |
| 출입구 표지판 | 레이저 셀 출입문 | “레이저 위험 구역”, 클래스, 보호안경 착용 요구 |
| 상태표시등 | 출입문 상부 또는 셀 전면 | 레이저 ON/OFF, 고장, 유지보수 모드 표시 |
5. 레이저마킹기 빔 차폐 실무 체크리스트
다음 체크리스트는 신규 설비 도입 또는 기존 설비 개선 시 레이저 빔 차폐와 표식 관점에서 반드시 확인해야 할 항목들이다.
| 항목 | 점검 내용 | 점검 주기 |
|---|---|---|
| 인클로저 완전성 | 패널·도어·창 주변 틈새, 관통부 누설 가능성 확인 | 신규 설치 시, 연 1회 |
| 관찰창 보호 성능 | 적합 파장 필터 여부, 표면 손상·균열·변색 여부 확인 | 월 1회 이상 |
| 도어 인터록 기능 | 도어 개방 시 레이저 즉시 정지, 우회·점프 여부 점검 | 월 1회, 유지보수 후 즉시 |
| 비상정지 기능 | E-Stop 작동 시 레이저와 관련 모션이 안전 정지하는지 확인 | 월 1회 |
| 경고라벨 상태 | 오염·마모·탈락 여부, 내용 가독성 확인 | 월 1회 |
| 출입구 경고표지 | 표지 유무, 가독성, 상태표시등 동작 여부 확인 | 월 1회 |
| 운영 절차 준수 | 작업자가 인클로저 개방 상태에서 레이저를 가동하지 않는지 확인 | 정기 순회 점검 |
주의 : 레이저마킹기 주변에서 인터록 점프선 사용, 도어를 임의로 틈 벌려 두기, 관찰창에 얼굴을 가까이 가져가는 행동 등은 모두 즉시 시정해야 할 중대 위반 행위이다. 설비 이상이 있으면 인터록을 우회하는 대신, 반드시 유지보수 절차를 통해 문제를 해결해야 한다.
5.1 기존 개방형 레이저마킹기의 개선 방향
과거에 설치된 일부 레이저마킹기는 개방형 구조로 사용되거나, 간단한 덮개만 있는 경우가 있다. 이러한 설비는 다음과 같은 순서로 개선하는 것이 바람직하다.
- 레이저 클래스, 출력, 파장, 사용 패턴을 파악하여 위험성 평가를 수행한다.
- 가능한 경우 완전 인클로저 구조를 새로 설계하여 설치한다.
- 완전 인클로저가 어렵다면 레이저 커튼·스크린을 사용해 작업자 동선을 분리한다.
- 도어·커튼·스크린 위치를 감지하는 인터록 회로를 추가한다.
- 경고라벨·출입구 표지·상태표시등을 일괄 정비한다.
- 작업자 교육과 운영 절차 개정을 통해 새로운 안전 조치를 현장에 정착시킨다.
5.2 레이저 안전 책임자와 교육
레이저마킹기와 같은 고출력 레이저 설비가 있는 사업장에서는 레이저 안전 책임자를 지정하여, 설비 도입 단계에서부터 차폐 설계, 표식, 교육, 점검 체계를 총괄하게 하는 것이 좋다.
- 신규 설비 도입 시 레이저 안전 책임자가 위험성 평가와 방호 설계를 검토한다.
- 운영자·정비자·관리자를 대상으로 레이저 위험, 차폐 구조, 인터록 개념을 교육한다.
- 사고·근접사고 발생 시 원인을 분석하고 차폐·표식·절차를 보완한다.
FAQ
소형 데스크탑 레이저마킹기도 빔 차폐가 꼭 필요한가
레이저 출력이 낮고 장비 크기가 작더라도 클래스 3B 또는 클래스 4 레이저에 해당한다면 빔 차폐는 필수이다. 데스크탑 장비라고 해서 위험도가 낮아지는 것이 아니며, 오히려 작업자가 장비에 매우 가깝게 머리를 위치하는 경우가 많아 위험이 더 커질 수 있다. 따라서 일체형 인클로저와 도어 인터록, 경고라벨을 기본 옵션으로 갖춘 장비를 선택하거나, 별도의 인클로저를 제작해 사용하는 것이 바람직하다.
관찰창 아크릴은 아무 제품이나 사용해도 되는가
일반 투명 아크릴판은 특정 파장의 레이저에 대해 충분한 차단 성능을 보장하지 않으며, 열에 의해 변색·변형될 수 있다. 관찰창에는 사용하는 레이저의 파장과 출력에 대해 시험과 인증을 받은 레이저 보호창 전용 제품을 사용해야 한다. 또한 두께와 최대 허용 에너지 밀도, 사용 가능한 각도 범위를 제조사 자료를 통해 확인하고, 규격에 맞게 설치해야 한다.
레이저 표식은 영어로만 작성해도 되는가
기본적인 국제 안전기호와 영어 표기는 유지하는 것이 좋지만, 실제 작업자가 모두 영어에 능숙한 것은 아니므로 현장 언어로 된 경고문을 함께 표기하는 것이 바람직하다. 특히 교육 수준과 무관하게 직관적으로 이해할 수 있도록 그림기호와 색상 대비를 충분히 사용하고, 핵심 메시지는 짧고 명확하게 작성해야 한다.
인터록을 일시적으로 우회해야 할 유지보수 작업은 어떻게 관리해야 하는가
광학계 조정이나 특수 점검으로 인해 인터록을 일시 우회해야 하는 경우, 사전에 승인된 절차에 따라 제한된 시간 동안만 수행해야 한다. 유지보수 모드용 키 스위치를 사용하여 일반 작업자가 임의로 우회하지 못하게 하고, 작업자는 반드시 적합한 레이저 보호안경과 기타 보호구를 착용해야 한다. 작업 종료 후에는 인터록 원상복구를 확인하는 체크리스트를 사용하여 누락을 방지해야 한다.
기존 설비에 레이저 커튼만 추가해도 충분한가
레이저 커튼은 개방형 설비를 보완하는 좋은 수단이지만, 모든 상황에서 완전한 대책이 되지는 않는다. 커튼 재질과 두께가 사용 레이저 파장·출력에 적합해야 하며, 커튼 아래·옆·위로 빔이 새지 않도록 설치해야 한다. 또한 커튼을 열고 들어가는 동선에 대해 출입 감시와 인터록을 함께 고려해야 하며, 가능한 경우 완전 인클로저 구조로 전환하는 것을 우선 검토해야 한다.