안전보건 2014년 10월호

스스로 자(自), 움직일 동(動). 자동이란 스스로 움직이게 하는 것이다. 수동이었던 것을 자동으로 바꾸려면 특정한 조건을 갖춰야 한다. 자동의 첫 번째 조건은 스스로 움직일 수 있는 동력이다. 바람의 힘으로 돌아가는 풍차, 흐르는 물의 힘으로 돌아가는 물레방아 등 자연 에너지를 이용한 도구들이 가장 먼저 등장했다. 그러나 이런 방식은 사람이 관여해야 무언가 일을 할 수 있으므로 엄밀한 의미의 자동은 아니다. 자동이 자동다우려면 특정 조건 아래에서 스스로 움직임을 시작하는 두 번째 조건을 만족해야 한다. 문에 다가서면 저절로 열리고, 어두워지면 불이 켜지고, 정해진 시간이 되면 화단에 물을 주는 것과 같이 스스로 시작하는 행동 말이다. 이것이 가능하려면 특정한 조건을 감지하는 일종의 ‘센서’가 필요하다. 놀랍게도 서기 1세기 이집트의 북부 항구도시 알렉산드리아에는 이 두 가지 조건을 모두 만족시키는 자동문이 있었다. 신전 앞의 화로에 불을 붙이면 공기가 팽창해서 물을 밀어내고, 밀려난 물은 추 속으로 들어갔다. 무거워진 추가 연결된 밧줄을 당겨 자동으로 문을 열었다. 불을 끄면 공기가 식으면서 물이 원래대로 돌아가므로 문이 닫힌다. 이 놀라운 장치는 헤론이라는 과학자가 설계했다. 종교 의식 중 자동으로 여닫히는 문은 당시 사람들에게 경외감을 불러일으켰을 것이다. 그러나 헤론의 자동문은 그게 전부였다. 헤론은 이 놀라운 장치를 더 이상 발전시킬 생각이 없었다. 당시에는 노예 제도가 있어 노동력이 풍부했기 때문에 굳이 기계가 인력을 대신할 필요를 느끼지 못했을 수도 있다. 산업에 적용되기까지 자동 기기는 흥밋거리 이상의 역할을 하지 못했다. 자동 기기가 산업에 적용된 첫 번째 사례는 와트의 증기기관으로 볼 수 있다. 증기기관은 증기의 힘으로 왕복운동을 하는 피스톤을 회전운동으로 바꿔 바퀴를 돌린다. 바퀴에 걸린 힘이 세면 바퀴는 천천히 돌고, 힘이 약하면 바퀴는 빨리 돈다. 가령 곡식을 빻을 때 처음에는 힘이 많이 필요해 천천히 돌지만, 곡식이 곱게 갈린 뒤에는 빨리 돈다. 그런데 곡식을 빻을 때는 바퀴의 회전속도가 일정해야 좋은 품질의 가루를 얻을 수 있다. 당시 증기기관으로는 이 문제를 해결할 수가 없었다. 게다가 바퀴가 워낙 빨리 돌아서 사람이 직접 속도를 조절하기도 어려웠다. 와트는 증기기관에 걸리는 힘에 따라 속도가 저절로 조절되는 기어 장치를 만들어 이 문제를 해결했다. 상황에 따라 저절로 움직여서 조절하는 자동제어가 처음으로 적용된 것이다. 자동문은 병원이나 호텔, 관공서, 쇼핑센터와 같은 다양한 건물에서 이용자의 편의를 제공하기 위해 널리 사용되고 있다. 또한 아파트 및 공공주택에서는 외부 출입을 통제하기 위한 방범의 목적으로도 사용된다. 기존의 자동문시스템은 통행자 및 이동 물체 감지를 위해 일반적으로 원적외선열선 감지센서와 근적외선 반사식 감지센서를 이용하고 있다. 그러나 적외선 기반의 센서는 태양빛 및 온도 변화와 같은 주변 환경에 의한 잡음으로 빈번하게 오동작을 발생시킴으로써 불필요한 전력이 낭비되기도 한다. 또한 빠르게 다가오는 이동 물체에 대한 적응력이 부족해 통행자의 안전에 대한 문제점이 지속적으로 제기되었다. 이에 자동문 상단에 설치하는 초음파 센서는 이동 물체로부터 반사되어 수신된 신호의 시간차를 주기적으로 계산하여 물체의 거리 및 방향을 감지하기 때문에 빠르게 접근하는 이동물체에 대한 적응력을 개선할 수 있다. 작업현장에서 자동화시스템을 이용한 경우는 셀 수 없이 다양하다. 크레인의 과부하 방지장치(Over load limiter)는 수하물 권상 시 최대허용하중(정격하중의 110%) 이상이 되면 과적재를 알리면서 자동으로 운반작업을 중단시켜 과적에 의한 사고를 예방한다. 그런가하면 컨베이어벨트에서 사용되는 스위치의 경우 자동과 반수동이 적절하게 혼용되어 있다. 작업자의 끼임 사고를 방지하고 긴급 상황이 발생했을 때 당기면 작동이 중지되는 풀코드 스위치와 벨트가 중심축에서 벗어났을 때 자동으로 감지해 작동이 멈추게 하는 드리프트스위치 등이 있다. 또, 컨베이어벨트의 모션센서는 이물질에 의해 벨트가 과다한 힘을 받아 원활하게 회전되지 않거나 설비의 회전수가 비정상적으로 빨라질 때 컨베이어벨트의 동작을 자동으로 감지해 작동을 멈추게 하기 때문에 근로자의 안전사고를 돕는데 효과적으로 쓰이고 있다. 기술적으로는 자동으로 할 수 있지만, 반드시 수동을 고집해야 하는 분야도 있다. 안전을 담보해야 하는 경우가 특히 그렇다. 2013년 아시아나항공의 보잉777이 샌프란시스코 공항에 착륙하다가 활주로 앞의 방파제에 부딪히는 사고가 발생했다. 이 사고로 3명이 사망하고, 183명이 부상 당했다. 미국연방교통안전위원회(NTSB)는 최근 이 사고의 원인을 밝히는 보고서에서 조종사가 자동조종시스템을 너무 믿은 나머지, 비행기 속도와 고도에 문제가 있는데도 적절한 조치를 취하지 않은 과실이 있다고 발표했다. 복잡한 도로에서 다른 자동차, 보행자와의 상호 작용까지 고려해야 하는 자동차와 달리, 항로를 따라 운항하는 항공기는 현재 거의 완벽하게 자동화 시스템이 구현됐다. 그럼에도 불구하고 자동조종시스템에만 의지했을 때 어떤 위험을 초래할 수 있는지 이 사고를 통해 짐작할 수 있다. 구글이 만들고 있는 무인자동차도 비슷한 맥락에서 우려를 낳고 있다. 최근 구글 무인자동차는 총 22km를 시험 운행하는 동안 2번이나 수동 조작이 있었다. 위험할 수 있는 상황인데 자동 운전이 해결하지 못해서 탑승자가 관여했다는 의미다. 자동 운전의 상용화는 아직 갈 길이 멀다. 기술적으로 완벽해도, 이를 허용해야 할지는 또 다른 문제다. 태엽을 돌려 움직이는 시계는 정밀 기계의 진수다. 수백 개의 부품을 한 치의 오차도 없이 조립해야 제대로 움직인다. 그런데 1927년 수정에 전기 신호를 가하면 일정한 진동수를 내는 원리가 처음으로 시계에 적용됐다. 하루 오차가 불과 1/100초. 당시 주류였던 기계식 태엽 시계가 하루에 수초의 오차를 내는 것과 비교할 때 엄청난 정확도였다. 1969년 일본의 세이코사가 싸고 정확한 ‘쿼츠 시계’를 대량생산하자 사람들은 기계식 태엽 시계의 시대는 끝났다고 생각했다. 실제로 그랬다. 쿼츠 시계는 시계 시장을 순식간에 장악했다. 몇 백 년 전통의 시계 업체들이 줄줄이 도산하는 사태가 벌어졌다. 하지만 복잡하고 부정확한 기계식 태엽 시계의 수명은 끝나지 않았다. 기계식 태엽 시계는 오히려 명품 시장으로 진출했다. 매일 태엽을 감고, 시계가 잘 돌아가는지 확인하고, 오차를 교정하는 수고를 해야 하지만, 사람들은 이런 행동에 가치를 부여했다. 살아남은 수동 기기의 상당수가 이런 ‘아날로그 미학’에 기초한다. 수시로 잉크를 넣어줘야 하는 만년필, 필름을 갈아 끼우고 찍을 때마다 돌려야 하는 카메라 등이 그렇다. 물론 태엽 시계, 만년필, 필름 카메라가 완벽한 수동이라고 말할 수 없다. 지난 7월 산업통상자원부는 지난 2013년 뿌리기업 자동화·첨단화지원 사업성과를 점검하는 발표회를 가졌다. 이 발표회는 정부가 지난해부터 제조업계의 산업재해를 예방하고 제품 불량률을 낮추기 위해 진행한 자동화·첨단화지원사업의 실적을 종합하는 자리로, 산업부에 따르면 업계에 최대 50%의 원가절감, 70%의 단순노무 절감, 80%의 생산성 향상 효과가 나타났다고 밝혔다. 이러한 사업장 사례로 에이원엔지니어링(용접분야)은 스틸 보빈 생산공정에 자동화 라인을 구축해 기존 1기 생산에 8명(2일 소요)이 필요했던 작업을 4명으로 줄이고 작업 환경을 개선했다. 또, 에스앤에스금속(소성가공 분야)도 트리밍 자동화시스템을 구축해 산업재해를 예방하고 품질을 개선하는 효과를 얻었으며, 서울질화(열처리분야) 역시 자동차부품 열처리 라인분류와 이송장치를 자동화해 원가를 절감하고 생산성이 증대됐다.