세이프티 릴레이 적용 기준과 사용 구분 완벽 정리

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EN ISO 13857 기계 안전거리 기준 완벽 해설 (설계 계산 예제 포함)

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이 글의 목적은 EN ISO 13857에 규정된 기계 안전거리 개념과 표 해석 방법을 체계적으로 정리하여, 실제 설비 안전펜스·가드 설계 및 위험성 평가에서 바로 활용할 수 있도록 하는 것이다.

1. EN ISO 13857은 어떤 기준인가

EN ISO 13857(ISO 13857:2019)은 “Safety of machinery – Safety distances to prevent hazard zones being reached by upper and lower limbs”라는 제목의 국제표준이다. 이름 그대로 사람의 상지(손·팔)와 하지(발·다리)가 위험구역에 닿지 않도록 필요한 최소 거리, 즉 안전거리를 정하는 기준이다.

이 표준의 핵심 특징은 다음과 같다.

  • 타입 B1 표준으로, 특정 기계가 아니라 “거리”라는 안전 설계 원칙을 다루는 기본 규격이다.
  • 산업용·비산업용 환경 모두를 대상으로 한다.
  • 대상 인구는 만 14세 이상 성인(5백분위 5% 신장 약 1400 mm) 기준이며, 상지에 대해서는 만 3세 이상 어린이에 대한 정보도 포함한다.
  • 신체치수(인체공학, 인체측정값)를 바탕으로 인구의 약 95%를 커버하도록 안전거리 값을 정한다.
  • 거리만으로 충분한 위험 저감이 가능한 경우에 적용하며, 고정 가드, 메쉬 펜스, 안전커버 등의 보호구조물 설계에 사용한다.
주의 : EN ISO 13857은 “손이 닿지 않을 것 같다”와 같은 감각적 판단을 배제하고, 누구에게나 동일하게 적용 가능한 거리 기준을 제시하는 표준이다. 따라서 설비 설계나 개선 시 감에 의존하지 말고 반드시 안전거리 표와 조항을 근거로 결정해야 한다.

2. 안전거리 관련 기본 용어 정리

EN ISO 13857을 해석하기 위해서는 표를 보기 전에 용어를 정확히 이해해야 한다. 표준에서 자주 등장하는 개념을 현장 관점에서 재정리하면 다음과 같다.

2.1 기준면(reference plane)

  • 작업자가 기계 사용 또는 접근 시 일반적으로 서 있는 바닥면을 말한다.
  • 바닥이 여러 단계로 나뉘거나 작업발판이 있는 경우, 실제로 사람이 서서 손을 뻗는 면을 기준면으로 보아야 한다.

2.2 위험구역(hazard zone)

  • 절단, 협착, 끼임, 고온 접촉, 전기 쇼크 등 인체에 손상을 줄 수 있는 기계 요소가 존재하는 공간이다.
  • 프레스 슬라이드의 하강영역, 회전축·커플링·체인, 로봇 작업공간, 롤러 사이 공간 등이 대표적이다.

2.3 보호구조물(protective structure)

  • 사람이 위험구역으로 접근하거나 신체 일부를 넣지 못하도록 차단하는 물리적 구조물이다.
  • 고정식 펜스, 메쉬 패널, 투명 커버, 덮개, 가드 플레이트 등이 포함된다.
  • 문·게이트가 있는 경우 인터록을 포함한 전체 구조를 보호구조물로 본다.

2.4 안전거리(safety distance)

  • 보호구조물과 위험구역 사이에 확보해야 하는 최소 거리이다.
  • 수평거리(sh 또는 c)와 수직거리(hh 또는 a)를 조합해 정의한다.
  • “손이 닿지 않는 거리”가 아니라 “95% 인구가 어떠한 자연 동작으로도 닿지 못하는 거리”라는 점이 중요하다.

2.5 상지·하지 구분

  • 상지(upper limbs) : 손가락, 손, 손목, 팔꿈치, 팔 전체를 의미한다.
  • 하지(lower limbs) : 발, 복사뼈, 종아리, 무릎, 허벅지 등을 의미한다.
  • EN ISO 13857은 상지 접근 방지(4.2절), 하지 접근 방지(4.3절), 전신 진입 방지(4.4절)로 구조가 나뉜다.
주의 : 동일한 보호구조물이라도 “손이 들어가는가”와 “발, 다리가 들어가는가”, “사람 전체가 들어갈 수 있는가”에 따라 적용해야 할 표와 조항이 달라진다. 위험성 평가 단계에서 접근 형태를 명확히 분류해야 한다.

3. 상지 도달 방지를 위한 안전거리 해석

상지 도달 방지는 손가락·손·팔이 회전부, 절단부, 눌림부 등에 닿지 않도록 하는 것을 의미한다. EN ISO 13857은 상지 접근 형태를 크게 세 가지로 나눈다.

  • 위로 뻗기(수직 상향 도달)
  • 보호구조물 너머로 뻗기(상방·전방 방향, over protective structure)
  • 장애물을 돌아 뻗기 또는 개구부를 통해 뻗기(around / through openings)

3.1 위로 뻗기: 위험구역 높이만으로 보호가 가능한 경우

위험부가 충분히 높은 위치에 있을 경우, 별도의 펜스 없이도 “도달 불능”으로 볼 수 있다. 표준은 위험구역 높이(h)가 기준면으로부터 일정 값 이상이면 상지 도달 위험이 없다고 본다.

  • 저위험(경상, 발생가능성 낮음) 시에는 위험구역 높이 h ≥ 약 2500 mm이면 상지 접근 방지 가능하다.
  • 고위험(중대재해 가능, 빈도 높음) 시에는 h ≥ 약 2700 mm 이상을 요구한다.

위 값은 95백분위 인체치수와 팔 완전 신장, 발끝 들기 등을 고려하여 도출한 수치이다. 실제 설계에서는 다음과 같이 적용한다.

  • 천장 크레인 레일, 고정 배관, 고압 전선 등이 바닥에서 약 2700 mm 이상에 있으면 추가 가드 없이도 상지 도달 위험 측면에서는 충분하다고 본다.
  • 다만 발판, 계단, 작업대가 설치되면 기준면이 상승하므로, 반드시 해당 위치에서의 높이를 다시 평가해야 한다.
주의 : 설비 설치 후 작업자가 임의로 가져다 놓은 파레트, 발판, 발디딤대가 사실상의 기준면을 높여버리는 경우가 많다. 거리 설계가 EN ISO 13857 표를 만족하더라도, 실제 작업환경에서 상향 도달이 가능해지면 더 이상 안전거리 조건을 충족하지 못하는 것이다.

3.2 보호구조물 너머로 손을 뻗는 경우(4.2.2 Reaching over)

현장에서 가장 자주 사용하는 부분이 “보호구조물 너머로 상지가 도달할 수 있는지”를 판단하는 표이다. 표준에서는 다음 세 변수를 사용한다.

  • hh 또는 a : 기준면에서부터 위험구역(위험점)까지의 높이
  • hps 또는 b : 기준면에서부터 보호구조물(펜스 상단)까지의 높이
  • sh 또는 c : 보호구조물에서 위험구역까지의 수평 안전거리

EN ISO 13857은 위험성 수준에 따라 두 개의 표를 제공한다.

구분 적용 상황 적용 표 특징
저위험 영역 부상 정도가 경미하고, 발생 가능성이 낮은 경우 표 1 (Low risk) 일반적으로 안전거리가 다소 짧다.
고위험 영역 중대재해 가능성, 빈도 또는 노출이 높은 경우 표 2 (High risk) 동일 조건에서 더 큰 수평거리 또는 더 높은 펜스가 필요하다.

3.2.1 설계·검토 절차

보호펜스 설계 또는 기존 펜스 검토 시 EN ISO 13857의 표를 사용하는 절차는 다음과 같이 정리할 수 있다.

  1. 위험구역에서 기준면까지의 높이 hh를 측정한다.
  2. 설계 가능한 펜스 높이 hps의 후보를 정한다(예: 1400 mm, 1800 mm 등).
  3. 기계의 위험성 평가 결과를 바탕으로 저위험/고위험 중 어느 표를 사용할지 결정한다.
  4. 표에서 hh와 hps에 해당하는 셀의 최소 수평거리 sh를 찾는다.
  5. 현장 치수로 sh 이상이 확보되는지 검토한다. 부족하면 hps를 올리거나 펜스를 뒤로 물려야 한다.
  6. 표에 값이 “–”로 표시되는 경우(조합 불가)는 해당 조합이 허용되지 않으므로, 다른 높이나 추가 보호기술을 적용한다.

3.2.2 예제 1: 프레스 후면 안전펜스 설계

조건을 다음과 같이 가정한다.

  • 위험구역(프레스 슬라이드 후면 노출부) 높이 hh = 1000 mm
  • 설계 가능한 펜스 높이 hps = 1400 mm
  • 중대재해 가능성이 있으므로 고위험 표(표 2)를 적용한다.

EN ISO 13857 고위험 표에서 hh = 1000 mm, hps = 1400 mm 조합에 대한 최소 수평거리 sh는 약 1000 mm이다. 따라서 다음과 같은 결론을 얻는다.

  • 펜스 설치 위치에서 프레스 위험부까지의 수평거리는 최소 1000 mm 이상이어야 한다.
  • 현장에서 800 mm밖에 확보되지 않는다면, 펜스 높이를 1600 mm 이상으로 올리거나, 기계 위치를 조정하여 물리적 거리를 늘려야 한다.
주의 : EN ISO 13857 표는 값들 사이를 선형보간(인터폴레이션)하여 사용하는 것을 허용하지 않는다. 알려진 값이 표에 있는 값 사이에 있다면, 더 보수적인 조합(더 높은 펜스 또는 더 긴 거리)을 선택해야 한다.

3.3 장애물을 돌아 손을 뻗는 경우(4.2.3 Reaching around)

코너, 기둥, 장비 모서리 등을 돌아 손을 뻗을 수 있는 경우를 고려하는 조항이다. 표준은 대표적인 팔 움직임 형태(어깨만 회전, 팔꿈치 지지, 손목 지지 등)에 대해 최소 거리 기준을 제시한다.

  • 어깨만 회전 가능한 경우 : 약 850 mm 이상의 차단거리 필요
  • 팔꿈치까지 지지되는 경우 : 약 550 mm 이상
  • 손목까지 지지되는 경우 : 약 230 mm 이상
  • 손가락 관절만 움직일 수 있는 경우 : 약 130 mm 이상

예를 들어, 펜스 모서리를 기준으로 사람이 몸을 붙이고 팔만 살짝 돌려 손을 넣을 수 있는 경우라면 최소 850 mm 정도의 거리가 필요하다고 볼 수 있다. 따라서 모서리, 기둥 주변에서는 단순 수평거리만 보지 말고, 사람이 그 구조물을 지지점으로 사용할 수 있는지 함께 평가해야 한다.

3.4 개구부를 통한 상지 삽입(4.2.4 Reaching through openings)

메쉬 펜스의 망 크기, 구멍, 틈새를 통해 손가락·손·팔이 들어갈 수 있는지 평가하는 조항이다. EN ISO 13857은 개구부의 크기 e(슬롯 폭, 원·정사각형 구멍 지름/변)를 기준으로 다음을 결정한다.

  • 어떤 신체 부위까지 삽입이 가능한지(손가락, 손, 팔, 팔 전체 등).
  • 각 부위별로 위험구역까지 필요한 최소 거리 Sr(개구부로부터 위험점까지의 거리).

대표적인 경향은 다음과 같다.

개구부 크기 e (대략) 삽입 가능한 신체 부위 필요 거리 Sr의 경향 설계 시 권장 사항
e ≤ 약 4 mm 사실상 신체 삽입 불가 Sr ≈ 0 또는 매우 짧게 허용 분진 방지용 미세망 수준, 회전부 바로 앞 적용 가능하나 비용 큼
약 5 ~ 12 mm 손가락 끝, 일부 손가락 수 cm ~ 수십 cm 거리 필요 위험부에 직접 접촉하지 않도록 최소 간격 확보
약 20 ~ 30 mm 손 전체, 손등 수백 mm 수준 거리 필요 롤러, 벨트 등 끼임위험과 병행 검토
약 40 ~ 120 mm 팔 전체 또는 팔+일부 몸통 약 850 mm 이상 거리 필요 사실상 “팔을 통째로 넣을 수 있는 메쉬”로 취급
슬롯 > 180 mm, 원·정사각형 > 240 mm 전신 진입 가능 별도의 전신 접근 방지 조항(4.4)을 적용 이 크기 이상 개구부를 가지는 펜스는 추가 보호수단 없이 사용해서는 안 된다.
주의 : 메쉬 펜스 선택 시 “망 크기만 규격에 맞으면 된다”라고 보는 것은 오해이다. EN ISO 13857은 메쉬 크기와 함께 “위험부까지의 거리”를 동시에 검토하도록 요구한다. 동일한 메쉬라도 위험부와 거리 Sr이 부족하면 기준을 만족하지 못한다.

4. 하지 접근 및 전신 진입 방지

4.1 하지 접근 방지(4.3, Annex B)

기계 주변 펜스 하부에 생기는 틈새, 보호구조물과 바닥 사이의 간격을 통해 발이나 다리가 들어가는 것을 막기 위한 기준이다. 대표적인 개념은 다음과 같다.

  • h : 바닥에서 보호구조물까지의 틈새 높이(하부 갭)
  • l : 사람이 발을 안으로 들이밀지 못하게 하는 차단거리(블로킹 거리)

틈새 높이 h가 작을수록 l 요구값이 상대적으로 줄어들지만, 일정 높이 이상에서는 전신 접근 위험과 연결되므로 더 엄격한 조합이 필요하다. 실무적으로는 다음과 같이 단순화하여 적용할 수 있다.

  • 틈새 h ≤ 약 200 mm : 발이 완전히 들어가기 어렵지만, 미끄러짐을 고려하면 300 mm 이상 차단거리 확보가 바람직하다.
  • h가 400 mm, 600 mm로 커질수록 l은 600~900 mm 이상으로 증가한다.
  • 펜스 하부를 완전히 막거나, 200 mm 이하로 유지하는 설계가 일반적이다.
주의 : 지게차 진입을 위해 펜스 하부를 일부 개방하는 경우, 포크 높이와 사람의 발이 동시에 들어갈 수 있어 EN ISO 13857의 하지 접근 방지 조건을 위반하는 경우가 많다. 이때는 하부 차단봉, 스커트 플레이트, 바닥 레일 등을 추가해 틈새를 재조정해야 한다.

4.2 전신 진입 방지(4.4 Whole body access)

슬롯 개구부 폭 e가 180 mm를 넘거나, 원·정사각형 구멍의 지름/변이 240 mm를 넘으면 사람이 몸 전체를 통과할 수 있는 크기이다. EN ISO 13857은 다음과 같이 규정한다.

  • 이러한 크기의 개구부를 가진 보호구조물은 추가 보호조치 없이 사용해서는 안 된다.
  • 보호구조물 높이가 1400 mm 미만인 경우에도 전신 진입 측면에서 충분하지 않으며, 다른 보호수단을 병행해야 한다.

전신 진입이 가능하면 기계 내부에서 작업자가 고립되거나, 운전자가 인식하지 못한 상태에서 가동되는 위험이 커지므로, 단순 안전거리 문제를 넘어 비상탈출, 인터록, 존재감지 장치 등 추가 설계가 필요하다.

5. EN ISO 13857을 활용한 설계·검토 절차

5.1 전체 절차 개요

실제 설비 설계 또는 개선 프로젝트에서 EN ISO 13857을 적용하는 단계는 다음과 같이 구성할 수 있다.

  1. 위험구역 정의 : 움직이는 부품, 고온부, 전기 위험 등 모든 위험점의 위치와 범위를 도면·3D 모델상에 표시한다.
  2. 접근 형태 분석 : 각 위험구역에 대해 상지 접근(위로, 옆으로, 개구부), 하지 접근, 전신 접근 가능성을 구분한다.
  3. 보호구조물 유형 선정 : 고정 펜스, 이동식 가드, 투명 덮개, 라이트커튼 등 적절한 보호방식을 결정한다.
  4. 거리 조건 계산 : EN ISO 13857 표에서 위험 수준에 맞는 항목을 선택하고, 필요한 hps, sh, Sr, l 등의 값을 도출한다.
  5. 기계 배치·치수 설계 : 도출된 값을 만족하도록 펜스 위치, 높이, 메쉬 크기, 틈새 등을 설계한다.
  6. 현장 검증 : 설치 후 실제 치수를 줄자로 측정하고, 작업자 관찰을 통해 비정상 접근 경로(발판, 파레트, 비계 등)를 함께 확인한다.
  7. 문서화 : 거리 산정 근거, 표 인용 위치, 치수 측정값을 위험성 평가서 및 설계 보고서에 기록한다.

5.2 예제 2: 로봇 셀 주변 안전펜스 설계

다음과 같은 로봇 셀을 가정한다.

  • 로봇 작업공간 내 최하단 위험부는 기준면에서 600 mm, 최상단은 2000 mm 높이에 위치한다.
  • 로봇 작업은 고속, 고하중이며, 사람과의 충돌 시 중대재해 위험이 있으므로 고위험으로 본다.
  • 펜스는 메쉬 패널, 출입문에는 인터록 스위치를 적용한다.

설계 절차는 다음과 같이 진행한다.

  1. 위험부 높이 hh 범위를 600~2000 mm로 파악한다(가장 불리한 조합을 고려해야 한다).
  2. 표준적인 펜스 높이 hps 후보를 1800 mm와 2000 mm로 설정한다.
  3. EN ISO 13857 고위험 표(표 2)에서 각 hh, hps 조합별 수평거리 sh를 확인한다.
  4. 대부분의 조합에서 sh가 800~1200 mm 범위를 요구한다면, 설계상 여유를 두어 1200 mm 이상으로 설계한다.
  5. 메쉬 개구부 크기를 30~40 mm 수준으로 설정하고, 해당 메쉬에 대해 요구되는 Sr 값(예: 200~850 mm 이상)을 로봇 작업공간과 비교한다.
  6. 펜스 하부 틈새 h를 150 mm 이하로 유지하고, 필요 시 바닥 레일이나 스커트 플레이트를 추가하여 하지 접근을 차단한다.

이 과정을 거치면 “펜스 높이 2000 mm, 로봇 작업공간까지 수평거리 1200 mm 이상, 메쉬 개구부 30 mm, 하부 틈새 150 mm 이하”와 같이 명확한 설계 사양을 도출할 수 있다.

5.3 예제 3: 메쉬 패널 교체를 통한 안전거리 확보

기존 설비에서 펜스와 기계 사이 수평거리가 짧아 EN ISO 13857 표를 만족하지 못하는 경우, 거리만으로 해결하기 어렵다면 메쉬 개구부를 변경하는 방법이 있다.

  • 현재 : 메쉬 크기 40×40 mm, 펜스~위험부 거리 250 mm
  • 문제 : 이 조합에서는 팔 전체가 들어갈 수 있어 Sr 요구값이 850 mm 수준이 되어, 현 거리 250 mm로는 부족하다.
  • 대책 : 메쉬를 20 mm 이하의 좁은 개구부로 변경하면, 삽입 가능한 신체부위가 손가락 또는 손 일부로 제한되어 Sr 요구값이 크게 줄어든다.

이처럼 “거리 확보”와 “개구부 크기 조정”을 함께 활용하면, 공간 제약이 있는 기존 설비에서도 EN ISO 13857 요구사항을 만족하도록 개선할 수 있다.

주의 : 메쉬를 촘촘하게 바꾸면 통풍, 시야, 청소 용이성, 비용 등이 모두 변한다. EN ISO 13857의 거리 요건만 충족했다고 해서, EN ISO 14120(가드 설계)나 기타 안전·유지보수 요구사항이 자동으로 충족되는 것은 아니므로 관련 표준과 함께 검토해야 한다.

6. 실무 적용 시 체크포인트 요약

EN ISO 13857을 기반으로 기계 안전거리를 설계·점검할 때 반드시 확인해야 할 핵심 포인트를 요약하면 다음과 같다.

  • 위험수준(경상·중상·사망 가능성, 발생빈도)에 따라 표 1(저위험)과 표 2(고위험) 중 어느 것을 적용할지 명확히 결정한다.
  • 위험구역 높이(hh), 펜스 높이(hps), 수평거리(sh)를 도면과 현장에서 모두 확인한다.
  • 값이 표에 정확히 없는 경우, 더 보수적인 조합을 선택하고, 절대 중간값 보간으로 줄이지 않는다.
  • 메쉬 개구부 크기와 위험부까지의 거리 Sr를 함께 검토하여, 손가락·손·팔 각 부위에 대한 삽입 가능성을 평가한다.
  • 펜스 하부 틈새 높이 h와 차단거리 l을 확인하여 발·다리 진입이 불가능한지 검증한다.
  • 발판, 파레트, 계단, 설비 상부 등 비정상적인 발판 역할을 하는 요소가 없는지 확인해 기준면 상승 효과를 점검한다.
  • EN ISO 13857은 “거리”에 대한 기준이므로, 인터록, 라이트커튼, 비상정지, 제어시스템 성능(EN ISO 13849 등)과 병행해 종합적인 안전 설계를 수행해야 한다.

FAQ

EN ISO 13857과 EN ISO 12100, EN ISO 13849는 어떻게 구분해서 봐야 하나?

EN ISO 12100은 위험성 평가와 위험저감의 전체 프로세스를 정의하는 상위 개념의 표준이다. EN ISO 13857은 그중 “거리”를 이용한 보호조치를 구체화한 거리 기준 표준이다. EN ISO 13849는 인터록, 안전릴레이, 안전PLC 등 제어시스템의 안전성능(PL)을 다루는 표준이다. 즉, EN ISO 12100으로 위험을 분석하고, 물리적 거리 설계는 EN ISO 13857, 제어시스템 설계는 EN ISO 13849로 세분화해 적용하는 구조이다.

표에 없는 높이·거리 조합은 어떻게 처리해야 하나?

EN ISO 13857은 표에 제시된 값 사이를 선형보간하여 사용하지 말라고 명시한다. 따라서 예를 들어 hh가 표에 있는 1200 mm와 1400 mm 사이 값이라면, 더 불리한 조건(사람이 더 멀리 닿는다고 가정) 쪽을 기준으로 삼아야 한다. 실무에서는 보통 더 큰 수평거리, 더 높은 펜스, 더 작은 개구부 등 한 단계 보수적인 조합을 선택한다.

라이트 커튼 등 비접촉식 방호장치에도 EN ISO 13857을 적용하나?

라이트 커튼, 스캐너 등 비접촉식 방호장치는 EN ISO 13855(센서와 위험부 사이의 위치 계산)에 따라 안전거리를 산정하는 것이 일반적이다. 다만, 라이트 커튼 앞에 물리적 펜스를 함께 사용하는 경우, 펜스와 관련된 부분은 EN ISO 13857의 거리 기준을 병행 적용할 수 있다.

한국 사업장에서 EN ISO 13857을 그대로 써도 되나?

국내 법령과 고시는 주로 최소 요구사항을 제시하며, 국제표준(EN ISO 계열)은 그보다 구체적이고 엄격한 경우가 많다. 일반적으로 국내 규정보다 동등하거나 더 높은 수준의 국제표준을 적용하는 것은 문제가 되지 않는다. 다만 인증, 심사, 고객 요구사항 등에서 요구하는 구체 기준이 무엇인지 확인한 뒤, EN ISO 13857을 “기술적 근거”로 활용하는 것이 좋다.

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