특집기고/ 물류업계, 첨단물류시스템에 주목하라!

최근 다양한 행사장 및 산업현장에서 드론의 비행 모습을 종종 볼 수 있다. 드론은 이제 우리의 실생활 속으로 자연스롭게 파고들어와 있는 것이다. 물류업계에도 드론이 적용되고 이다. 아마존이나 DHL 등의 글로벌 물류기업에선 드론의 활용범위를 늘려가고 있으며 CJ대한통운 역시 최근 드론을 사용하겠다고 밝힌바 있다. 이처럼 미래에 적용될 첨단물류시스템이 갈수록 수면위로 떠오르고 있다. 이에 본지는 분야별 전문가가 들려준 첨단물류시스템에 대해 들어봤다.  한국철도기술연구원 첨단물류시스템연구소 권용장 소장/ 드론이 하늘을 지배하다 !

드론에 대한 부연설명은 더 이상 필요 없다. 3~4년 전 만하더라도 모르는 사람이 부기지수 였던 드론이 대중화 되어 방송, 취미활동으로 많이 사용되어지기 때문이다. 

그동안 드론의 활용 범위는 군사, 방송 등에 국한 되었으나 활동 영역을 넓혀가고 있으며, 그 중심에는 물류가 자리 잡고 있다. 세계최대 웹스토어 기업 중 하나인 아마존은 프라임 에어라는 드론을 이용한 택배 서비스를 테스트하고 있다. 이는 물류비용 중 가장 많은 부분을 차지하는 수송비용의 절감과 함께 신속한 배송서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 이뿐만 아니라 미국의 대형 프랜차이즈 중 하나인 도미노피자도 드론을 이용한 배달 서비스를 테스트 하고 있다. 

글로벌 3자물류회사인 DHL은 2014년 9월18일 자사 드론인 파셀콥터를 이용하여 독일 북부 노르덴시의 노르트다이호 항구에서 약 12km 떨어져있는 위스트섬까지 약품을 전달하는 테스트를 마쳤다. 

파셀콥터는 노르트다이호 항구에서 고도 50m를 유지하며, 30분 이상을 날아 위스트섬까지 무인조종이 아닌 내장 컴퓨터에 지정된 비행경로를 따라 비행하여 섬에 착륙했다. 특히 위스트섬은 북해의 혹독한 기후로 인해 배송하는데 어려움을 겪고 있는 지역으로 이를 견뎌내도록 내구성을 높인 것이 특징이다. 

드론을 이용한 물류는 더 이상 물류 선진국들의 소유가 아니다. 국내에서도 이에 대한 개발 및 프로젝트가 실행되고 있다. CJ대한통운은 긴급 구호품 운송과 현장관제용 두 종류의 드론을 운영할 예정이다. 

긴급구호품 운송용인 CJ SKY-DOOR 는 최대 적재하중 3kg, 최대 주행반경 20km, 최대 고도 해발 4,000m 시속 60km 속도로 운송할 수 있다. 구조대가 접근하기 어려운 지역에 조난자의 생명유지를 위한 약품, 안전장비 등의 긴급 구호품을 전달하는 역할을 한다. 

현장 관제용 드론은 카메라, 스피커를 내장하여 안전상 어려운 재난 지역의 상황을 실시간 파악하여 구조대에 전달하는 역할을 한다. 

CJ대한통운 외에도 삼성전자에서도 드론개발에 박차를 가하고 있다. 특히 삼성전자는 해외 기술인 아닌 순수 독자기술로 드론을 개발 중이며, 이르면 올해 하반기에 시장에 선보일 예정이다. 삼성전자는 드론 개발에 필요한 센서, 핵심부품을 보유하고 있어 드론을 제조 및 개발하는데 어려움이 없을 것으로 전망된다. 

다만 삼성전자는 드론을 이용한 서비스 제공이 무엇보다 핵심으로 보고 있으며, 서비스 개발을 위해 더욱 집중하고 있는 모습이다. 

삼성전자 드론은 360도 카메라 내장, 스마트폰 연동, 기어VR 등과 연동하는 기능을 갖출 것으로 보여진다.
한화 그룹은 독자기술로 CCTV를 내장한 드론인 큐브콥터를 개발한 삼성테크원을 인수하였다. 큐브콥터의 특징으로는 스스로 화면을 분석 화재, 연기, 범죄차량 등을 중앙 관제시스템을 통해 입수하면 해당 상황을 자동으로 분석하는 것이 특징이다. 올 10월에는 중대형 드론 2종을 선보일 예정이다.

 드론의 기술 개발 및 시장 확대는 가히 놀라운 수준이다. 미방위산업 전문 시장분석 업체인 틸그룹은 2022년 드론 시장규모가 114억 달러에 이를 것으로 전망하였다. 미국 내 허가 받은 민간 드론 수는 2014년 기준545대(일정 크기이상 드론) 2018년 7500대로 전망하였다. 

미국 연방항공청(FAA)는 5년 내 최소한 3만 여대의 상업용 드론이 날게 될 것으로 보고 있으며, 드론업계에서는 이보다 더 높은 수십 만대로 전망하고 있다.

이런 파격적인 시장 확장성을 가진 드론의 문제점은 무엇일까? 분명 드론은 물류산업에 커다란 파급효과를 가져올 것이지만 그 이전에 넘어야 할 산들이 많다. 

첫 번째로는 안전이다. 드론은 하중 2~3kg의 화물을 로딩하여 비행을 한다. 만약 오작동 및 변수로 인해 하늘에서 화물이 떨어진다면, 대형 사고로 이어질 수 있다. 

둘째, 법적 제도적 문제다. 대부분의 국가는 드론이 조종자 시야에서 벗어나 비행하는 것을 허용하지 않는다. 오류 및 조종력을 상실한 드론이 사고로 이어질 수 있기 때문이다. 실제 미국 뉴욕에서 이 같은 사고가 일어났다. 이러한 일 때문에 드론을 이용한 택배의 선두주자인 아마존은 미 정부의 허가를 득하지 못해 캐나다, 호주 등에서 무인택배 서비스를 시험하고 있다. 독일 DHL은 특별한 경우로 오지임을 감안하여 이를 허용한 케이스다.

국내 법 또한 드론 운영과 관련된 법 규정이 마련되지 않아 현행법상 민간기업이 무인화물기를 운영하는 것은 불법이다. 현재 글로벌 마켓은 이커머스(e-Commerce)를 통해 국경과 시간을 초월한지 오래이다. 다만 이러한 거래 속도를 오프라인에서 따라잡지 못하고 있으며, 늘어난 거래량을 처리하기 위한 부작용이 늘어나고 있다. 

국내 도로의 대부분을 화물차가 차지하고 있으며, 이에 따라 환경오염, 교통체증, 사고유발 등으로 인해 국가적 손실이 커지고 있는 것이다. 또 장기적으로 노령화가 가속되어 대체 노동력이 필요한 시점이다. 이에 드론은 이 모든 것을 일정부분 해결할 수 있는 능력이 있다. 드론은 물류 및 우리나라 사회에 있어 교토삼굴(狡兎三堀)이 될 것이다.
큐빗 김종우 대표/ 사물인터넷(IoT) 기술이 물류산업 성장 원동력!

올해 산업 트렌드의 중심엔 ‘사물인터넷(Internet of Things: IoT)’이 있다. 사물인터넷은 여러 사물들이 인터넷으로 연결돼 정보를 주고받으며 작동하는 것을 의미한다. 사물인터넷 기술은 전자제품뿐만 아니라 물류관리, 의료기기, 자동차 생산공정 등 다양한 분야에 활용되면서 산업간 초연결 사회를 구축하고 있다. 특히 IoT 기술이 물류산업에도 접목되면서 생산비 절감, 업무 효율성 증대 등 생산성이 향상되어 매출 상승 효과를 가져와 산업계에서 주목을 받고 있다.

한진해운신항만㈜은 부산신항만 전용터미널에 IoT 전문기업 큐빗이 국내에 공급하고 있는 실시간 위치추적이 가능한 최첨단 무선전파인식(RFID) 솔루션인 ‘스타시스템’을 채택 물량 처리속도를 20% 향상시키는 동시 물류비용 절감을 이뤄냈다. 컨테이너 부두 게이트 등에 스타시스템을 설치하고 컨테이너와 차량에 전자태그를 부착해 실시간으로 사물의 이력 및 위치추적이 가능하게 했다. IoT 기술을 활용해 실시간으로 물류 흐름을 추적하고 관리할 수 있는 무인 자동화 시스템을 구축한 것이다. 이를 통해 한진해운신항만은 신속 정확하게 물류 입·출입 관리를 할 수 있게 돼 전체적 터미널 운영 효율을 10~15% 높였다. 또 전력 소모가 큰 크레인 동선을 최적화 시키고, 차량이 불필요하게 야드에 대기하는 시간 감소시켜 물량 처리 속도를 높이면서, 비용절감이 실현됐다. 불필요한 동선이 줄어드니 그에 따란 사고위험도 감소했다. 
글로벌 자동화 기업 로크웰 오토메이션(Rockwell Automation)은 ‘커넥티드 엔터프라이즈’ 상용모델을 선보인바 있다. 커넥티드 엔터프라이즈는 제조업에 사물인터넷 기술을 적용, 제품 기획부터 생산 공정을 포함한 재고 관리·출하 등 전 과정을 네트워크로 연결한 ‘공장자동화+경영정보시스템’ 통합 솔루션이다. 세계 사업장 현황을 실시간 파악은 물론이고 제어까지 가능하다. 지금까지 해당 사업장 담당자가 별도 문서로 보고했던 것을 경영진이 원하는 시간에 데이터 확보가 가능하다. IT기술과 제조 운영 기술의 융합을 통한 스마트 공장 실현해 생산성 증대 효과를 볼 수 있다.

세계적인 중장비 제조회사 캐터필러(Caterpillar)는 컨설팅 회사와 손잡고 ‘텔레매틱스 시스템’을 중장비에 장착했다. IoT 기술의 일종인 텔레매틱스 기술을 활용하면 위성 통신망을 이용해 차 안에서 인터넷에 접속하거나 교통정보를 실시간으로 전송 받을 수 있으며 차량의 위치 정보와 장비 운영 상태를 확인할 수 있다. 이를 통해 각 지역에 흩어져 있는 중장비의 위치를 파악해 현장에 가장 빨리 투입할 수 있는 불도저·굴착기를 찾아낸 뒤 곧바로 이동 지시를 내리게 된다. 현재 운영중인 중장비에 대해 운영 상태와 노화 정도를 파악하고 교체할 부품을 파악할 수 있게 했다. 캐터필러는 IoT를 통한 효율적인 관리 덕분에 매출을 증대시킬 수 있었다.

IoT 기술의 도입이유는 생산성 증대에 있다. 값이 저렴한 수동형 태그로 실시간 위치추적까지 지원하는 IoT기술을 통해 보다 효율적으로 물류·생산 공정관리나 자산관리를 할 수 있기 때문에 매출 증대와 빠른 의사결정까지 이어진다.

한국정보화진흥원이 발표한 보고서에 따르면 사물인터넷 산업이 오는 2030년엔 전세계 GDP(국내총생산) 중 14조2천억달러(1경5560조원)만큼 기여할 것이라는 전망이 나왔다. IoT가 본격적으로 산업 분야에 응용되면 2030년 한국을 포함한 전세계 주요 20개국의 국내총생산(GDP)이 1% 가량 늘어날 것으로 예측된 만큼 물류산업 분야도 하루빨리 사물 인터넷과 융합 시켜야 한다. 사물인터넷을 어떻게 활용할 수 있는지 IoT전략을 잘 세우는 것이 물류 산업에 있어 향후 성장 원동력으로 작용할 것으로 판단된다.
로지스올 신양재 소장/ 3D 프린터와 물류 

궁금증 1 >>  3D프린터란?

3D 프린터란 컴퓨터 내에서 모델링된 3차원 도면을 바탕으로 3차원 물리적 형상으로 만들어내는 기술로써 3D 프린터의 유형은 사용하는 조형 재료의 형태에 따라 구분(액체 기반 방식, 분말 기반 방식, 고체 기반 방식)하거나, 프린터 방식에 따라 구분한다.(레이져 소결적층방식, 수지압출 적층방식, 박막 적층방식, 잉크젯 적층방식 등)

생산하고자 하는 형상을 레이져와 파우더 재료를 활용하여 신속 조형하는 기술을 의미하는 RP(Rapid Prototyping)에서 유래됐고 입체형상의 재료를 공구, 기계를 이용하여 자르거나 깎는 방식의 전통적 제조 기술인 절삭가공(Subtractive Manufacturing)과는 반대의 개념이다.

궁금증 2 >> 적용분야는?

자동차산업 25%, 전자산업 20%, 의료산업 15%, 우주 항공산업 12%, 금형산업 9%, 기타(물류, 건축, 교육) 19% 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

궁금증 3 >> 시장성은?

2000년 초반까지는 시제품용으로 한정적으로 활용했으나 기술진보 및 가격하락으로 활용 범위가 크게 확대 되고 있다.

지난해 전 세계 3D 프린터 시장규모는 2조원대로 2019년까지 년평균 13조원대인 17.3%로 급격히 성장 할 것으로 예측된다. 특히 원료시장은 2012년 70억5백만달러에서 2018년까지 약 19.9% 성장으로 크게 성장할 것으로 보고 있으며 국내외 화학회사들이 이에 대비한 연구개발에 많은 투자를 하고 있다.

궁금증 4 >> 물류산업에 미치는 영향은?

3D 프린터는 다가올 미래에 전 세계적으로 산업 혁명을 가져올 것이 분명하며 이로 인한 물류의 흐름 또한 변하할 것이므로 미래 물류 흐름의 변화를 예측하고 대응 방안을 마련해야 한다. 다음의 3가지 변화에 주목해야 한다.

첫 번째, 원재료 물류 흐름에 주목하자!

3D 프린터 공급 활성화로 인한 생산기지의 감소, 3D 프린터 장비 및 원료 사업이 활성화 될 것이다.

두 번째, 단거리 물류 흐름에 주목하자!

아시아 생산에서 전세계 각지에서 생산으로 변화하게되어 장거리 물류감소, 단거리 유통 물류산업이 활성화 될 것이다.

세 번째, 재활용 물류 흐름에 주목하자!

2050년 원자재 물류는 감소할 것이며 3D 프린터로 생산된 제품의 재생 원료 산업이 활성화 될 것이다.

궁금증 5 >> 문제점은?

현재까지 3D 프린터가 전 세계 생산 산업 및 물류 산업에 미치는 영향은 미비한 수준이며 아직까지 3D 프린터가 도입 초기 단계이기 때문에 장비 구입비, 원료비, 유지비, 인건비등이 고가이다. 또 가공이나 금형품에 비해 품질 수준이 다소 낮고 제작 시간도 빠르지 않다. 또 법적, 사회적 시스템이 준비되어 있지 않은 상태에서 활성화 됐을 때 사회적 부작용도 심각할 수 있다. 예를 들어 전통적 기초 산업의 붕괴, 범죄 도구로 활용, 윤리적인 문제점 등 다양한 부분에서 부작용이 심각하게 나타날 수 있다.

결론

핵심 특허가 만료되기 시작하는 2016년 이후부터 급격하게 확산 될 것으로 판단된다. 또 많은 경쟁사가 등장하면서 프린터와 원료가격은 낮아지고 기술과 품질은 올라가게 된다. 프린팅제조는 제조 시스템과 공급 사슬을 대폭 감소화 시킬 것이고, 제조사는 다양한 고객 니즈를 설비투자 없이도 대응 할 수 있게 되며 이러한 고객 니즈 대응이 가능해지면서 점점 신제품 개발기간 및 제품수명도 짧아지게 될 것이다.

이러한 변화를 예측하지 못하거나 대비가 되어 있지 않은 조직 또는 사회는 취약해 질 수 밖에 없고 선진국과의 경쟁에서도 밀려나게 될 것이다. 이들의 노력을 뒷받침 할 수 있는 정부의 적극적인 지원과 투자가 필요하다. 
산업통상자원부 김종경 국가표준코디네이터/ IoT를 적용한 미래포장시스템 

▲지능형 물류용기 (The Smart Box) 

독일 프라운허퍼(Franuhofer) 연구소 「Andreas Nettstrater, Internet of Things in Logistics, EPoSS Annual Forum 2012, The Fraunhofer IML」가 제시한 대표적인 IoT 적용 물류시스템인 지능형 물류용기는 인간과 사물간 통신이 가능하며 스스로 전력을 공급하며 물류활동에 적합한 정보를 전달하며 외부환경에 따라 내부조건을 조절하고 별도의 관리가 필요없고, 모든 물류프로세스에 적합하게 스스로 위치를 조정하고 대응하는 첨단물류용기다.

▲스마트 (항공용) 컨테이너 (Smart air freight containers) 

중앙집중식이 컨트롤이 아니라 스스로 컨트롤할 수 있는 분산형 컨트롤시스템을 갖춘 항공용 컨테이너로 센서와 기타 동력에 필요한 에너지를 태양열이나 진동 등의 외부에너지를 통해 자가충전하여 별도의 충전이 필요없다. 고성능센서를 부착하여 실시간으로 컨테이너와 정보의 흐름을 모니터링할 수 있다.

▲스마트 (해상용) 컨테이너 (Smart ocean freight containers) 

2012년 기준 전세계에는 7만7천여개의 해상용 컨테이너가 추적장치를 장착하고 있으며 대부분이 군사용이거나 냉동컨테이너다. 2016년에는 1백만개의 해상용 컨테이너가 추적장치를 포함시킬 것으로 보이며 운영비용도 크게 낮아질 것이다.

이 스마트 해상용 컨테이너는 컨테이너와 컨테이너간, 컨테이너와 컨테이너선과 연결되어 클라우드상에 정보를 보관, IoT 기술로 실시간 위치추적은 물론 온습도 관리가 가능하다. 그밖에 G값과 같은 충격, 움직임, 빛, 기체, 전자적 씰, 재고관리 등의 기능을 포함한다. 이 기술은 공급망 상의 가시성을 높여 컨테이너의 활용률을 높이고 무역상 빠른 통관이 가능하고 보험요율을 낮추는 등의 효과가 있어 냉동컨테이너 등 고부가치 컨테이너에 효과가 클 것으로 기대한다.

▲Smart RTI and 파렛트

일반적으로 구매프로세스의 오류로 인해 실제 소매점에 제대로 상품을 채우지못해 매출의 2~3% 손실을 초래하고 있다. 특히 국제물류에서 일관수송시스템(ULS)의 적용과 가시성확보는 매우 중요하나 복잡하다. 따라서 지능형물류 서비스를 제공하기 위해서는 글로벌 공급망에서 일관수송단위(Unit Load)와 기존 물류시스템이 상호 연결되어 있어야 한다. 즉 박스 및 파렛트에 RFID나 혁신적인 ICT 제품을 도입해 적재된 제품의 무게, 크기, 적재상태, 주변환경 등의 데이터를 창고, 작업자들과 물류관리자에게 전달할 수 있다. 독일은 지능형 물류를 위한 범산업적 접근방법으로 스마트 RTI(Reusable Transport Items 프로젝트를 수행 중이다. 이 프로젝트는 항공용 파렛트부터 소형 포장용기, 그리고 물류정보 표준(RFID, RTLS, barcodes)까지, 항공, 우편, 소매 등 모든 산업분야에 적용할 수있는 스마트 RTI의 개발이 진행되고 있다. 독일은 지능형 물류를 위한 범산업적 접근방법으로 스마트 RTI(Reusable Transport Items (smaRTI 참고: http://www.smart-rti.de/Smart) 프로젝트를 수행 중이다. 이 프로젝트는 항공용 파렛트부터 소형 포장용기, 그리고 물류정보 표준(RFID, RTLS, barcodes)까지, 항공, 우편, 소매 등 모든 산업분야에 적용할 수있는 스마트 RTI의 개발이 진행되고 있다. 

 SmaRTI 는 ‘Internet of Things’ 콘셉트에 의해 물류 상에서 일관수송단위 스스로 공급망에서 연결될 수 있도록 하자는 것이며 여기에는 RFID나 RTLS, 바코드 등 가능한 정보연결장치만 있으면 가능하다. 

한편 iGPS의 지능형 파렛트에는 4개의 RFID 칲과 파렛트의 고유번호 또는 GRAI(Global Returnable Asset Identifier)가 있어 RFID 뿐만 아니라 바코드시스템으로 읽을 수 있다. 앞으로 파렛트의 기능을 확대해 제품의 상태를 제공하고 온도관리가 될 수 있도록 물류환경정보를 실시간 제공하는 등 다양한 파렛트시스템이 개발될 것이다. 예를 들면 타수스(Tharsus) 사의 모듈형 파렛트 시스템은 기존 금속재질의 파렛트를 보완한 것으로 파손된 파렛트나 RTI를 신속하게 교체하고 다양한 내용물에 맞게 구조를 변경할 수 있는 장점이 있다.

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