SIL과 PL 차이｜IEC 62061·ISO 13849-1 안전등급 비교

기계 안전장치나 Safety PLC, 안전릴레이 데이터시트를 보면 SIL 2, SIL 3, PL d, PL e 같은 표시를 자주 볼 수 있습니다.

둘 다 기계의 안전 관련 제어시스템이 위험한 방향으로 고장 날 가능성을 낮추기 위한 기능안전 지표지만 적용하는 표준과 평가방법이 다릅니다.

가장 간단하게 보면

SIL = IEC 62061에서 사용하는 Safety Integrity Level

PL = ISO 13849-1에서 사용하는 Performance Level

이라고 이해할 수 있습니다.

SIL과 PL 기본 차이

구분	SIL	PL
대표 규격	IEC 62061	ISO 13849-1
등급	SIL 1·2·3	PL a·b·c·d·e
핵심 수치	PFHd	PFH/PFHd 기반
구조 평가	HFT·SFF 등	Category·MTTFd·DCavg·CCF 등
주요 대상	기계 안전 관련 제어시스템	기계 안전 관련 제어시스템
높은 등급	SIL 3	PL e

두 체계 모두 안전기능이 위험한 방향으로 실패할 가능성을 평가하지만 계산과 설계절차가 동일한 것은 아닙니다.

SIL은 어떻게 구분할까?

IEC 62061에서는 대표적으로 SIL을 다음과 같이 구분합니다.

SIL 1

PFHd ≥ 10⁻⁶ ~ <10⁻⁵ /h

SIL 2

PFHd ≥ 10⁻⁷ ~ <10⁻⁶ /h

SIL 3

PFHd ≥ 10⁻⁸ ~ <10⁻⁷ /h

숫자가 커질수록 허용되는 위험측 고장빈도가 낮아집니다.

따라서 SIL 3이 기계 분야에서 가장 높은 수준입니다.

PL은 어떻게 구분할까?

ISO 13849-1에서는 Performance Level을

PL a

PL b

PL c

PL d

PL e

로 구분합니다.

대표적인 PFH 범위는 다음과 같습니다.

PL a

≥10⁻⁵ ~ <10⁻⁴ /h

PL b

≥3×10⁻⁶ ~ <10⁻⁵ /h

PL c

≥10⁻⁶ ~ <3×10⁻⁶ /h

PL d

≥10⁻⁷ ~ <10⁻⁶ /h

PL e

≥10⁻⁸ ~ <10⁻⁷ /h

여기서도 e로 갈수록 위험측 고장 가능성이 낮은 수준을 요구합니다.

SIL 1과 PL c는 같은 등급일까?

PFH 범위만 비교하면 어느 정도 대응관계를 확인할 수 있습니다.

대표적으로

PL c ↔ SIL 1 범위

PL d ↔ SIL 2 범위

PL e ↔ SIL 3 범위

가 서로 겹칩니다.

하지만 이것을

PL d = SIL 2

처럼 완전히 동일한 등급이라고 보면 안 됩니다.

두 표준은 요구하는 구조적 조건과 진단방법, 설계절차가 서로 다르기 때문입니다.

즉 PFH 수치범위가 대응한다고 보는 것이 더 정확합니다.

PL b도 SIL 1과 겹칠까?

일부 범위가 겹칩니다.

SIL 1은

10⁻⁶ 이상 ~ 10⁻⁵ 미만

이고 PL b는

3×10⁻⁶ 이상 ~ 10⁻⁵ 미만

입니다.

따라서 PFH 숫자만 보면 PL b의 일부 범위도 SIL 1 영역에 들어갑니다.

반면 PL a는

10⁻⁵ 이상

영역이므로 IEC 62061의 SIL 1보다 낮은 범위까지 포함합니다.

그래서 SIL과 PL을 단순히 한 줄씩 대응시키는 표만 보고 판단하기보다 실제 PFHd 값과 적용표준을 함께 확인하는 것이 중요합니다.

ISO 13849-1에서는 Category가 중요하다

PL을 평가할 때는 PFH 값만 보는 것이 아닙니다.

대표적으로

Category

안전회로 구조

MTTFd

위험측 고장까지의 평균시간과 관련된 부품 신뢰성

DCavg

위험한 고장을 얼마나 잘 검출하는지 나타내는 진단범위

CCF

두 채널이 같은 원인으로 동시에 고장 나는 Common Cause Failure

등을 함께 평가합니다.

예를 들어 PL e를 목표로 한다면 단순히 PFH 계산결과가 낮다는 이유만으로 끝나는 것이 아니라 필요한 구조와 진단조건도 만족해야 합니다.

IEC 62061에서는 무엇을 볼까?

IEC 62061 역시 단순히 PFHd 숫자 하나만으로 SIL을 결정하지 않습니다.

대표적으로

서브시스템의 PFHd

Hardware Fault Tolerance

Safe Failure Fraction

진단기능

Systematic Safety Integrity

등을 함께 검토합니다.

즉

PFHd가 SIL 3 범위 = 무조건 SIL 3

이라고 판단할 수 없습니다.

필요한 구조적 제약과 설계 요구사항도 함께 만족해야 합니다.

실제 데이터시트를 비교해보자

어떤 Safety Light Curtain에 다음과 같이 표시되어 있다고 가정하겠습니다.

ISO 13849-1: PL e

IEC 62061: SIL 3

PFHd: 2.0 × 10⁻⁸ /h

이 PFHd는

10⁻⁸ 이상 ~ 10⁻⁷ 미만

범위이므로 숫자상

PL e

SIL 3

영역에 해당합니다.

그래서 하나의 안전제품 데이터시트에 PL e와 SIL 3이 함께 표시되는 경우가 있습니다.

하지만 이것은 두 규격이 같은 규격이라는 뜻이 아니라 동일 제품이 각각의 표준 요구조건에 따라 평가되었다는 의미입니다.

Safety PLC가 PL e·SIL 3이면 전체 시스템도 같은 등급일까?

그렇지 않습니다.

예를 들어 안전기능이

Safety Light Curtain

↓

Safety PLC

↓

Contactor

↓

Motor

구조라고 해보겠습니다.

Safety PLC가

PL e / SIL 3

를 지원하더라도 Contactor와 센서, 배선, 진단기능이 요구조건을 충족하지 못한다면 전체 안전기능은 PL e나 SIL 3을 달성하지 못할 수 있습니다.

따라서 부품 하나의 최고등급보다 전체 Safety Function을 평가하는 것이 중요합니다.

PLr과 목표 SIL도 구분해야 한다

ISO 13849-1에서는 위험성 평가를 통해 필요한 수준을

PLr = Required Performance Level

로 정합니다.

IEC 62061에서는 위험성 평가를 통해 필요한 목표 SIL을 정합니다.

예를 들어 안전문 인터록 기능이 위험성 평가 결과

PLr = d

또는 IEC 62061 방식으로

SIL 2

수준을 요구한다고 가정할 수 있습니다.

그 후 실제 회로가 해당 수준을 만족하는지 검증합니다.

즉 처음부터 가장 높은 PL e·SIL 3을 무조건 사용하는 것이 아니라 위험성 평가 결과에 맞는 안전수준을 정하는 것이 먼저입니다.

어떤 규격을 사용해야 할까?

두 규격 모두 기계 안전 관련 제어시스템에 사용할 수 있습니다.

실무에서는

회사 설계기준
사용하는 안전부품
고객 요구사항
기계 종류
기존 계산도구와 설계경험

등에 따라 ISO 13849-1 또는 IEC 62061을 선택할 수 있습니다.

복잡한 전기·전자·Programmable Electronic System을 다루는 환경에서는 IEC 62061을 사용하는 경우가 있고, 릴레이·접촉기·공압 등을 포함한 다양한 기계 안전회로에서는 ISO 13849-1을 많이 접할 수 있습니다.

하지만 적용표준 선택은 실제 기계와 안전기능 조건을 기준으로 결정해야 합니다.

흔히 잘못 해석하는 부분

첫 번째는

“PL e와 SIL 3은 완전히 같은 등급이다.”

라는 생각입니다.

PFH 범위는 대응하지만 평가방법과 구조적 요구사항은 다릅니다.

두 번째는

“SIL 3 제품이 PL e 제품보다 더 안전하다.”

라는 생각입니다.

서로 다른 표준체계이므로 숫자와 문자를 직접 비교해 우열을 판단해서는 안 됩니다.

세 번째는

“PL e·SIL 3 부품을 쓰면 기계도 자동으로 최고등급이다.”

라는 생각입니다.

실제 Safety Function 전체를 평가해야 합니다.

정리

SIL과 PL은 모두 기계의 안전 관련 제어시스템을 평가하는 기능안전 개념입니다.

핵심은 다음과 같습니다.

IEC 62061 → SIL 1·2·3

ISO 13849-1 → PL a·b·c·d·e

대표적인 PFH 범위에서는

PL c ↔ SIL 1 영역

PL d ↔ SIL 2 영역

PL e ↔ SIL 3 영역

이 서로 대응합니다.

하지만 두 체계는 완전히 동일하지 않으므로 실제 안전설계에서는

위험성 평가 → 목표 SIL 또는 PLr 결정 → 안전기능 구성 → PFHd 계산 → 구조·진단조건 확인 → 최종 검증

순서로 접근하는 것이 중요합니다.

참고자료

• ISO 13849-1:2023, Edition 4 – Safety of machinery — Safety-related parts of control systems — Part 1: General principles for design. PL a~e와 Category, MTTFd, DCavg, CCF 등을 이용한 기계 안전 관련 제어시스템 설계방법을 규정합니다.
• IEC 62061:2021, Edition 2.0 – Safety of machinery — Functional safety of safety-related control systems. 기계의 안전 관련 제어시스템에 대한 SIL 1~3 평가와 PFHd, 구조적 요구사항 및 검증방법을 규정합니다.
• Pilz – ISO 13849-1 and IEC 62061 Functional Safety – PL과 SIL의 적용방식, PFH 범위 및 기계 안전기능 설계에서 두 표준을 사용하는 방법을 설명합니다.
• SICK – Guide for Safe Machinery – PL a~e와 SIL 1~3의 PFHd 범위를 비교하고 센서·Logic·Output으로 구성되는 전체 Safety Function을 평가하는 방법을 설명합니다.