[산업안전일반] 안전 설계

⚙️ 안전 설계

1. Fail-Safe (페일 세이프) : "기계가 고장 나도 안전하게" ⚙️

기계나 시스템의 부품이 고장(Failure) 났을 때, 재해가 발생하지 않도록 시스템을 안전한 상태(Safe)로 이끄는 설계 개념이다.

• 주체: 기계 (Machine)
• 전제: "기계는 언젠가 반드시 고장 난다."
• 원칙: 고장이 나면 멈추거나, 안전한 방향으로 동작한다.

1.1. 3가지 단계

Fail-Safe는 안전을 확보하는 수준에 따라 3단계로 나뉜다.

1. Fail-Passive (소극적):
   • 고장이 나면 기계가 그냥 멈춘다(Stop).
   • 예시: 퓨즈(Fuse) - 과전류가 흐르면 끊어져서 전기를 차단함.
   • 특징: 가장 일반적이지만, 멈추면 곤란한 비행기 같은 곳엔 사용할 수 없다.
2. Fail-Active (적극적):
   • 고장이 나면 경보(Alarm)를 울리고, 잠시 동안은 예비 장치로 가동된다.
   • 예시: 예비 타이어 - 펑크 나면 교체해서 잠시 달릴 수 있음.
3. Fail-Operational (운용적):
   • 고장이 나도 시스템은 계속 정상 가동한다. (가장 높은 수준)
   • 예시: 항공기 엔진 (하나가 꺼져도 나머지로 비행 가능), 다중 병렬 컴퓨터 시스템.
   • 특징: 추후 보수가 될 때까지 기능을 유지한다.

암기: 알파벳 첫 글자 (P. A. O)

1. Fail-Passive (패시브) $\rightarrow$ Pause (일시정지)
   • 이미지: 비디오를 보다가 정지(Pause) 버튼을 누른 상태.
   • 핵심: 고장 나면 기계가 '멈춤' 상태로 가서 정지한다. (가장 소극적)
   • 예시: 퓨즈 (끊어지면 그냥 꺼짐)
2. Fail-Active (액티브) $\rightarrow$ Alarm (알람/경보)
   • 이미지: 자명종 시계가 '액!' 하고 시끄럽게 울리는 상태.
   • 핵심: 고장 나면 '경보(Alarm)'를 울리고, 잠시 동안은 돌아간다.
   • 예시: 화재 경보기, 예비 타이어 (잠깐은 달림)
3. Fail-Operational (오퍼레이셔널) $\rightarrow$ Ongoing (계속 진행) / OK
   • 이미지: 고장이 나도 "난 오케이(OK)!" 하고 가던 길 계속(Ongoing) 가는 상태.
   • 핵심: 고장이 나도 다음 보수 때까지 '계속 가동'한다. (가장 수준 높음)
   • 예시: 비행기 엔진 (하나 꺼져도 날아감)

1.2. 대표적인 예시

• 철도 신호등: 신호 시스템이 고장 나면 무조건 '빨간불(정지)'로 바뀐다. (파란불로 바뀌면 충돌 사고 발생)
• 엘리베이터: 줄이 끊어지면(고장) 추락하는 게 아니라, 브레이크가 작동해 레일에 끼어 정지한다.

---

2. Fool-Proof (풀 프루프) : "바보가 실수해도 안전하게" 🤡

작업자가 실수(Human Error)를 하거나 기계 조작을 잘 모르는 초보자(Fool)가 엉뚱한 행동을 하더라도, 사고가 나지 않도록 설계하는 것이다.

• 주체: 인간 (Human)
• 전제: "인간은 반드시 실수한다(멍청한 짓을 한다)."
• 원칙: 실수를 아예 할 수 없게 만들거나, 실수를 해도 사고로 이어지지 않게 한다.

2.1. 주요 메커니즘 (Interlock)

Fool-Proof를 구현하는 가장 대표적인 장치가 인터록(Interlock, 연동 장치)이다.

• 정의: 조건 A가 만족되지 않으면 B가 작동하지 않도록 잠그는 것.
• 예시:
  • 세탁기: 뚜껑을 열면(실수/의도) 탈수 통이 돌아가지 않음.
  • 전자레인지: 문을 열면 작동이 멈춤.
  • 카메라 배터리: 거꾸로 넣으려고 하면 아예 들어가지 않음(형상 맞춤).
  • 프레스기 양수 버튼: 두 손으로 동시에 눌러야만 작동함 (한 손이 기계 안에 들어가는 실수 방지).

2.2. Fool-Proof의 설계 원칙

• 격리: 위험 부위를 덮개로 덮는다.
• 기능 정지: 잘못 조작하면 기계가 꺼진다.
• 경보: 잘못하면 소리가 난다 (자동차 안전벨트 미착용 경고음).

---

3. Fail-Safe vs Fool-Proof 비교

구분	Fail-Safe (페일 세이프)	Fool-Proof (풀 프루프)
대처 대상	기계의 고장 (Machine Failure)	인간의 실수 (Human Error)
핵심 철학	"기계는 고장 나기 마련이다."	"사람은 실수하기 마련이다."
작동 방식	고장 시 안전 측으로 동작 (Stop 등)	오조작 시 작동 거부 또는 무해화
대표 장치	퓨즈, 누전차단기, 철도 신호	인터록, 덮개, 가드, 핀(Pin)
비유	다리가 무너지려 하면 통행 금지	난간을 설치해 떨어지지 않게 함

---

4. Tamper-Proof (탬퍼 프루프)

Fool-Proof와 비슷하지만 조금 다른 개념으로, 가끔 보기에 출제된다.

• Tamper-Proof: 사용자가 '고의로' 안전장치를 무효화하거나 기계를 망가뜨리는 것을 방지하는 설계이다.
• 예시: 소화기 안전핀(쉽게 뽑히지 않게 봉인), 어린이가 열 수 없는 약통 뚜껑.
• 비교: Fool-Proof는 '실수' 방지, Tamper-Proof는 '고의적 조작' 방지.

---

🚀 기억 트리거

1. Fail-Safe: 단어에 Safe가 있다. $\rightarrow$ 기계가 죽어도(Fail) 안전(Safe)하게 죽는다.
2. Fool-Proof: 단어에 Fool이 있다. $\rightarrow$ 바보(Fool)가 만져도 안전하다.