인터록이란? 동시 동작 방지 원리
인터록이란 두 장치가 동시에 동작하면 위험하거나 설비에 문제가 생길 때 한쪽의 동작 중 다른 쪽의 출력을 제한하는 제어방식입니다. PLC 래더의 접점 조건과 전기적 인터록, 안전 인터록의 차이를 알아봅니다.
인터록이란 무엇이며 왜 필요할까?
인터록(Interlock)은 두 개 이상의 장치나 동작이 특정 조건에서 동시에 실행되지 않도록 서로의 운전조건을 제한하는 제어방식입니다. 산업자동화 설비에서는 각각의 장치가 정상적으로 동작하더라도 특정 장치가 동시에 움직이면 기계 충돌이나 공정 이상이 발생할 수 있습니다. 대표적인 사례가 3상 모터의 정회전·역회전 제어입니다. 정회전용 접촉기와 역회전용 접촉기가 잘못된 조건에서 동시에 투입되면 전원회로에 심각한 문제가 발생할 수 있으므로 한쪽이 동작하면 다른 쪽은 동작하지 못하도록 제한해야 합니다. 이 밖에도 실린더 전진·후진, 밸브 열림·닫힘, 자동·수동 운전 등 서로 배타적인 동작을 제어할 때 인터록이 사용됩니다. PLC에서는 입력상태와 내부 비트, 출력상태 등을 Ladder Diagram의 조건으로 조합하여 이러한 논리를 구현할 수 있습니다. 따라서 인터록의 핵심은 단순히 장치를 정지시키는 것이 아니라 현재 다른 장치나 공정의 상태를 확인한 뒤 허용되는 경우에만 다음 동작을 실행하도록 만드는 것입니다.
PLC 래더에서는 인터록을 어떻게 구현할까?
PLC Ladder Diagram에서는 상대 장치의 운전상태를 조건으로 검사하여 인터록을 구성할 수 있습니다. 예를 들어 정회전 출력을 Y0, 역회전 출력을 Y1이라고 가정하면 Y0을 동작시키는 Rung에는 Y1이 동작하지 않는 상태를 확인하는 조건을 추가하고, Y1을 동작시키는 Rung에는 반대로 Y0이 동작하지 않는 상태를 확인하는 조건을 넣는 방식입니다. 그러면 정회전 출력이 ON되어 있는 동안 역회전 조건이 들어와도 Y1이 활성화되지 않도록 논리적으로 제한할 수 있습니다. 실제 프로그램에서는 출력비트 대신 별도의 운전상태 비트나 접촉기의 Auxiliary Contact Feedback을 사용해 상태를 확인하기도 합니다. 또한 Limit Switch, 압력조건, 위치센서 등 여러 조건을 함께 사용하여 특정 단계가 완료된 뒤에만 다음 장치를 허용하는 Sequence Interlock도 구성할 수 있습니다. 다만 PLC는 프로그램을 Scan 순서에 따라 실행하므로 같은 Scan에서 서로 충돌하는 명령이 발생하지 않도록 프로그램 구조와 우선순위를 명확하게 설계해야 합니다.
전기적 인터록과 PLC 인터록은 무엇이 다를까?
인터록은 PLC 프로그램 내부의 논리만으로 구성할 수도 있지만 접촉기나 Relay의 실제 보조접점을 이용해 전기회로에서 구성할 수도 있습니다. 이를 일반적으로 Electrical Interlock이라고 합니다. 예를 들어 모터 정·역회전 회로에서는 정회전 접촉기의 NC 보조접점을 역회전 접촉기 Coil 회로에 직렬로 연결하고, 역회전 접촉기의 NC 보조접점을 정회전 측에 연결하여 한쪽 접촉기가 실제로 동작하면 상대 접촉기의 여자회로가 차단되도록 구성할 수 있습니다. 접촉기 제품과 시스템에 따라 두 접촉기가 동시에 닫히는 것을 물리적으로 방지하는 Mechanical Interlock을 추가하기도 합니다. PLC 프로그램 인터록은 조건 변경과 복잡한 논리구성이 편리하지만 CPU나 프로그램 상태에 의존한다는 특성이 있습니다. 반면 하드웨어 인터록은 실제 회로 또는 기계구조에서 동시 동작을 제한할 수 있습니다. 설비의 위험도와 고장 시 결과에 따라 소프트웨어와 하드웨어 방식을 적절하게 조합하는 것이 중요합니다.
인터록과 안전 인터록은 왜 구분해야 할까?
일반적인 공정 인터록과 작업자의 안전을 보호하기 위한 Safety Interlock은 목적과 요구조건을 구분해야 합니다. 일반 인터록은 모터의 정·역회전 동시 동작 방지나 공정순서 유지처럼 설비 보호와 정상적인 운전을 위해 사용할 수 있습니다. 반면 안전문이 열렸을 때 위험한 기계를 정지시키거나 비상정지 버튼이 동작했을 때 위험 에너지를 안전한 상태로 전환하는 기능은 기능안전(Functional Safety)의 영역에 해당할 수 있습니다. 이러한 안전기능을 일반 PLC의 접점과 Coil 프로그램만으로 구성했다고 해서 필요한 안전성능이 확보되는 것은 아닙니다. 위험성 평가와 요구되는 안전수준에 따라 Safety Relay, Safety PLC, 안전용 입력·출력장치 및 적절한 회로구조가 필요할 수 있습니다. 또한 단순히 PLC 출력비트가 OFF인지 확인하는 것보다 실제 접촉기나 구동장치의 상태를 Feedback으로 감시해야 하는 시스템도 있습니다. 결국 인터록은 어떤 조건에서 동작을 허용할 것인가를 결정하는 제어논리이며, 안전과 관련된 인터록은 일반 운전논리보다 더 높은 수준의 고장 검출과 안전설계를 요구합니다.
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