휴머노이드 얼굴의 국제 안전 규격 동향: “표정은 감정이고, 안전은 계약서입니다”

휴머노이드 얼굴은 로봇이 사용자와 소통하는 가장 민감하고 중요한 인터페이스입니다.
단순히 외형적인 유사성뿐만 아니라, 눈, 코, 입 주변 구동부의 움직임, 피부 온도, 센서 데이터 처리까지 모두 사용자의 안전에 직결됩니다.

 

실제로 다년간 휴머노이드 로봇 개발을 진행하며, 얼굴 부위의 안전성 검토는 항상 가장 까다롭고 우선순위가 높은 과제였습니다.

특히 얼굴 부위에서는 접촉, 끼임, 예기치 않은 움직임(오동작), 데이터 프라이버시라는 네 가지 위험 요소가 복합적으로 발생합니다.

 

국제 규격의 최신 동향을 이해하는 것은 개발팀이 리스크를 줄이고 제품을 성공적으로 출시하기 위한 필수 전제 조건입니다.

이 글은 ISO/IEC 계열의 로봇 안전 표준(ISO 10218, ISO/TS 15066, ISO 13482)을 휴머노이드 얼굴 설계자의 관점에서 심층 분석하고, 실무적인 '승인 및 출시 준비 체크리스트'를 제공합니다.

휴머노이드 얼굴의 국제 안전 규격 동향

핵심 요약: 로봇 안전 규격의 최신 트렌드 3가지

• 국제 안전 규격 트렌드는 다음과 같은 세 가지 축으로 압축됩니다.
  • 통합적인 안전 관리: 로봇 자체의 안전, 시스템(셀)에 통합되었을 때의 안전, 그리고 사람과의 협동 안전을 분리하지 않고 하나의 프로세스로 관리해야 합니다.
  • 문서화와 증빙의 강화: 단순한 문서 구비가 아니라, 위험평가 → 안전 설계 → 시험 및 검증 → 운영 중 로그 관리에 이르기까지 전 생애주기 동안의 명확한 증빙을 요구하는 방향으로 강화되고 있습니다.
  • 접촉 및 기능안전의 중요성 부각: 얼굴처럼 인간과 가깝게 상호작용하는 부위는 접촉 시 힘/압력 제한, 오작동 시 안전 상태로의 전환(기능안전), 그리고 개인 정보 보호를 위한 데이터 처리 정책이 핵심 요구사항이 됩니다.

1) 국제 규격이 정의하는 로봇 안전의 세 가지 축

• 1. 로봇 자체(부품 및 기계) 안전 (ISO 10218-1)
  • 로봇의 개별 부품이 위험을 초래하지 않도록 설계하는 관점입니다.
  • 다년간의 경험으로 볼 때, 얼굴 관점에서는 눈꺼풀이나 턱 구동부에 손가락 등이 들어갈 수 있는 미세한 틈새(끼임 위험)를 최소화하는 기구 설계가 가장 중요합니다.
• 2. 로봇 통합(시스템 및 셀) 안전 (ISO 10218-2)
  • 로봇이 특정 환경(예: 안내 데스크, 공공장소)에 설치되었을 때 생기는 전체 시스템의 위험을 다룹니다.
  • 특히 사람 얼굴과의 근접도가 높은 서비스 환경에서는, 예상치 못한 접근을 전제로 한 안전 센서와 비상 정지 시스템의 배치가 필수적입니다.
• 3. 사람-로봇 협동(접촉 포함) 안전 (ISO/TS 15066)
  • 사람과 같은 공간에서 움직이거나 물리적 접촉이 발생하는 시스템을 다룹니다.
  • 얼굴 표정 구동이 빨라야 자연스럽지만, 충돌 시 위험이 증가하므로 속도, 힘, 압력을 함께 제한하는 복합적인 설계가 필요합니다. 이는 로봇 디자이너에게 늘 자연스러움과 안전 사이의 어려운 딜레마를 안겨줍니다.

2) 최신 로봇 안전 규격 동향: ISO 10218 (2025 개정)의 실무적 시사점

• 규격의 체계화: 로봇 자체 요구사항(Part 1)과 로봇 응용/셀(통합) 요구사항(Part 2)이 더욱 명확하게 분리되어, 문서 작업과 시험 항목 구성이 체계화됩니다.
• 얼굴 개발팀의 실전 포인트: '표정 구동부'도 결국 로봇의 말단 구동부로 취급됩니다. 예를 들어, 눈꺼풀 구동 목표를 150ms~300ms로 잡았다 하더라도, 안전을 위해 소프트웨어적 범위 제한(소프트 리미트)과 기구적 최종 정지 장치(하드스톱)를 반드시 이중으로 설계하고 검증해야 합니다. 또한, '표정 실패'는 단순 UX 문제가 아니라, 상황에 따라 사용자에게 공포나 과잉 반응을 유발할 수 있는 심리적 안전 이슈로 확장될 수 있음을 항상 염두에 두어야 합니다.

3) 협동 안전의 핵심: ISO/TS 15066 관점으로 보는 접촉 설계

• ISO/TS 15066은 사람과의 접촉 가능성을 전제로, 물리적 지표(힘, 압력, 속도)를 구체적으로 관리하도록 요구합니다. 얼굴은 신체 부위 중에서도 접촉 시 손상 위험이 높은 부위이므로, 초기 설계 단계부터 매우 엄격한 내부 안전 정책을 적용하는 것이 중요합니다.
  • 접촉 압력 정책의 수립: 눈, 코, 입 주변은 다른 신체 부위보다 훨씬 낮은 최대 허용 압력 한계를 설정해야 합니다. 수년간의 안전 테스트 경험을 바탕으로, 내부적으로 15N 이하와 같은 엄격한 목표치를 설정하고 이를 검증하는 것이 일반적입니다.
  • 표정 전환의 가속도 제한: 0.3초에서 0.8초 사이의 표정 전환 속도를 유지하더라도, 순간적인 가속도를 제한하여 접촉 시 충격 에너지를 최소화해야 합니다.
  • 끼임 방지 설계 검증: 손가락(특히 아동의 손가락)이 들어갈 수 있는 모든 틈(Gap)은 설계 단계에서 명확하게 규정하고, 최종 검사 시 표준 게이지를 사용하여 엄격하게 확인해야 합니다. 안전은 감성적인 영역이 아니라, 물리적인 숫자와 정량적인 검사로 증명되어야 합니다.

4) 서비스/퍼스널케어 로봇 안전: ISO 13482의 확장된 역할

• 휴머노이드 얼굴은 주로 공장이 아닌 공공장소나 가정에서 사용될 가능성이 높습니다. 따라서 산업용 규격 외에 ISO 13482(퍼스널케어 로봇 안전)의 논리를 이해하는 것이 필수적입니다.
  • 심리적 안전의 포괄: ISO 13482는 단순히 물리적 안전뿐만 아니라, 로봇이 사용자에게 불쾌감(언캐니 밸리)이나 위압감을 주지 않도록 하는 심리적 안전까지 안전 설계의 영역으로 확장하고 있습니다. 이는 얼굴 표정의 일관성 및 오류 관리와 직결됩니다.

5) 기능안전 (Functional Safety): 얼굴 구동계의 필수 조건

• 기능안전은 "시스템이 고장 나도 안전한 상태를 유지하는 것"을 목표로 하며, 로봇 구동 시스템의 생명주기 관리를 요구합니다.
  • 실시간 안전 상태 전환: 카메라 센서나 모터 드라이버에 오작동(예: 토크 이상, 위치 이탈)이 감지될 경우, 시스템은 200ms 이내에 모든 구동을 멈추고 '중립 표정'으로 전환하는 등의 안전 정책이 사전에 정의되어야 합니다.
  • 온도 제어 및 보호 로직: 실리콘 피부 내부의 온도가 35℃ 이상으로 상승하여 변형이나 사용자 화상의 위험이 있을 경우, 온도 센서가 이를 감지하고 구동 속도를 자동으로 제한하거나 시스템을 정지시키는 보호 로직은 안전 기능의 핵심입니다.
  • 운영 로그를 통한 책임 확보: 오류 발생 시점의 토크 값, 온도, 명령값 등의 데이터를 신뢰성 있게 기록하여, 사고 발생 시 원인 분석 및 책임 소재를 명확히 할 수 있어야 합니다.

규격 대응을 위한 12가지 실무 체크리스트

• 1 사용 환경 정의: 산업용(셀/작업장), 공공 서비스, 가정용 중 적용 범위를 명확히 합니다.
• 2 사용 대상 정의: 성인, 아동(만 12세 이하), 노년층 등 취약계층 포함 여부를 반드시 명시합니다.
• 3 얼굴 접촉 위험 시나리오 10개 이상 작성: 다가오기, 만지기, 갑자기 끼어들기 등 위험 상황을 구체화합니다.
• 4 끼임 위험 포인트 맵 작성: 눈꺼풀, 턱선, 입꼬리, 헤어-스칼프 경계 등 모든 틈새를 검토합니다.
• 5 힘/압력 정책 수치화: 신체 부위별(특히 눈, 코, 입) 최대 허용 힘/압력을 내부 기준으로 명시합니다. (예: 15N 이하 목표)
• 6 속도/가속 제한 정책: 표정 전환 0.3~0.8초 범위에서 순간 가속도를 제한하는 프로파일을 정의합니다.
• 7 온도 정책: 내부 부품 및 외부 실리콘 피부의 최대 허용 온도(예: 35℃)와 경고/정지 단계를 정의합니다.
• 8 오류 감지 정책: 센서 이상, 토크 이상, 위치 이탈(드리프트)에 대한 감지 기준을 설정합니다.
• 9 안전 상태 정의: 오류 감지 시 로봇이 취해야 할 '가장 안전한 상태'(예: 중립 표정 + 구동 정지)를 명확히 합니다.
• 10 시험 항목 정의 및 반복 시험: 핵심 표정 세트(6대 감정 + 3가지 중간 감정)에 대한 반복 시험 및 극한 환경 시험을 수행합니다.
• 11 로그/데이터 관리: 안전 관련 로그의 보관 기간, 익명화, 접근 통제 기준을 수립합니다.
• 12 문서화 통합: 위험평가, 설계 증빙, 시험 결과 로그를 단일화된 폴더 구조로 관리하여 책임성을 확보합니다.

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결론: 안전 규격은 출시를 위한 로드맵입니다

• 국제 안전 규격은 단순히 제품 출시를 막는 장애물이 아니라, 제품의 품질과 신뢰성을 확보하기 위한 로드맵입니다.
• 특히 휴머노이드 얼굴은 물리적 위험과 심리적 위험이 교차하는 복합적인 영역이므로, ISO 10218, ISO/TS 15066, ISO 13482의 논리를 통합적으로 적용하여 위험평가와 정량적인 시험 항목을 수치로 고정하는 것이 가장 효율적이고 안전한 개발 방식입니다.
• 수년간의 경험이 증명하듯이, 안전을 우선순위에 두어야만 지속 가능한 제품의 시장 진입이 가능합니다.

Q&A 

Q1) ISO 10218과 ISO/TS 15066를 동시에 봐야 합니까

• 필수입니다. 사람과 같은 공간에서 상호작용(접촉 가능)이 있다면, 로봇 자체의 안전(10218)은 기본이고 협동 안전(15066) 관점을 함께 적용하는 편이 가장 안전합니다. 특히 얼굴은 접촉 가능성이 높아 협동 안전 관점이 설계의 방향을 결정합니다.

Q2) “안전 기준 수치”는 어디서부터 정해야 합니까

• 첫 단계는 제품의 사용 환경과 사용자(아동 포함 여부) 정의입니다. 그 다음 접촉 시나리오 10개 이상을 만들고, 힘/압력/속도/온도 정책을 내부 기준으로 수치화해야 합니다. 국제 규격의 가이드라인(예: 신체 부위별 허용 압력)을 참고하되, 내부적으로 더 엄격한 기준을 적용하는 것이 로봇 안전 설계의 핵심입니다.

Q3) 기능안전은 꼭 필요한가요

• 필요합니다. 얼굴은 센서-제어-구동이 긴밀히 연결되어 있어, 오동작이 곧 사용자 경험과 안전으로 이어질 수 있습니다. 다년간의 경험상, “오류 감지→안전 상태 전환” 로직을 설계 초기에 SIL(Safety Integrity Level) 등급을 고려하여 고정하면, 출시 후 발생할 수 있는 리스크가 크게 줄어듭니다.

Q4) 규격 대응 문서가 너무 방대합니다. 최소 셋은 무엇입니까

• 가장 핵심적인 3가지 문서는 다음과 같습니다.
  • 위험평가(Risk Assessment) 문서: 시나리오/위험도/대응책을 명시한 문서.
  • 시험 기준서 및 결과 로그: 표정/온도/접촉/오동작 시험 기준과 실제 결과 로그 파일.
  • 운영 매뉴얼: 사용자 안내, 경고, 정비 및 교체(유지보수) 절차 문서.

Q5) 안전과 자연스러움이 충돌합니다. 어느 쪽을 우선합니까

• 우선순위는 절대적으로 안전입니다. 다만, 무조건 속도만 낮추는 방식이 아니라, 가속 제한과 부드러운 모션 프로파일(Smooth Motion Profile)을 적용하여 안전성을 확보하면서도 자연스러움을 최대한 유지하는 기술적 접근이 현실적인 해결책입니다.

해외 판매나 공공장소 설치까지 염두에 둔다면, 적용 표준(산업/서비스/협동)과 시험 범위가 환경에 따라 크게 달라집니다.
따라서 초기 기획 단계에서 사용 시나리오(접촉/접근/오동작)를 먼저 고정하고, 그에 맞는 시험 항목과 증빙 로그를 설계에 같이 묶는 방식이 가장 안전하며, 이는 수년간의 로봇 개발 경험을 통해 얻은 가장 중요한 교훈 중 하나입니다.