RFID 솔루션 /유비쿼터스 시대 물류패러다임 조명

해운물류업계의 관심을 모았던 ‘U-로지스틱스 선도를 위한 물류정보화 컨퍼런스’가 지난 1지난달 6일 프라자호텔에서 150여명의 해운물류업계인들이 대거 참석한 가운데 성황리에 개최됐다.

물류 관련 신기술 동향에 대한 정보 제공을 통해 물류정보화를 선도함으로서 국가 및 물류기업의 경쟁력 강화를 도모하고자 해양수산부 후원 아래 한국컨테이너부두공단이 주최하고 차세대물류혁신연구회와 KL-Net의 공동 주관으로 개최된 이번 행사는 앞으로 다가올 유비쿼터스 시대의 물류패러다임에 대해 조명해보고 미래 해운물류 정보화전략을 모색해보는 좋은 기회가 되었다는 평가를 받았다.

정이기 한국컨테이너부두공단 이사장의 개회사로 시작된 행사는 이은 해양수산부 차관과 장두찬 선주협회장의 축사에 이어 차세대물류혁신연구회 박남규 교수와 KL-Net 문백기 상무의 유비쿼터스 관련 신기술동향에 대한 소개를 끝으로 1부 행사를 마무리하고 오찬시간을 가졌다.

이어 2부 행사에서는 “유비쿼터스환경에서의 e-비지니스 전략‘이라는 주제로 한영수 한국전자거래진흥원장의 초청강연이 있었으며, 이정환 한국해양수산개발원장의 사회로 홍봉희 차세대물류IT사업단장, 신상철 한국정보사회진흥원 U서비스기획단장, 정복철 해양수산부 정보화팀장, 김영무 한국선주협회 상무 등 각 분야 전문가들이 패널로 참석해 ‘유비쿼터스시대의 물류정보화 전략’이라는 주제로 심도 있는 토론을 펼쳤다.

이날 컨퍼런스에서는 동북아 물류중심이 되기 위한 치열한 경쟁 속에서 우리 항만이 경쟁력을 확보하기 위해서는 무엇보다 세계 최고 수준의 물류정보 인프라를 구축해야 할 뿐만 아니라, 유비쿼터스 기술 등 첨단 IT기술을 접목한 미래형 항만을 구축해야 한다는데 의견을 같이 했다.

이날 행사에는 이은 해양수산부 차관과 장두찬 한국선주협회장을 비롯해 이정환 해양수산개발원장, 최영후 고려해운 사장, 조금제 동방시스템 사장, 양병관 경기평택항만공사 사장, 조남일 건일엔지니어링 회장, 문영국 동화실업 사장 등 해운물류업계 주요인사들이 참석했으며, U-로지스틱스 신기술동향에 대한 정보 습득은 물론 물류업계 종사자들간의 유익한 정보교류의 시간을 가졌다.

유비쿼터스 컴퓨팅의 응용은 물류, 제조업, 유통, 병원, 교통, 항만항공 물류, 국방, 환경 등의 사화 전분야를 대상으로 하고 있다. 우리나라 지자체에서 유행처럼 번지고 있는 u-city 가 지역사회를 혁신할 비젼으로 등장했다.

본 지는 이날 홍봉희 부산대학교 교수가 <유비쿼터스 시대의 물류 정보화 전략>이라는 주제로 발표한 내용을 정리 개제한다.

유비쿼터스 물류 컴퓨팅

우선 축산 유통 분야에서 농가, 도축업자, 유통 매장에 이르는 여러 운영 주체들에 일관된 정보를 제공하기 위한 RFID 기술 도입 시 이득이 클 것이라는 예상이 일반적이다. 우량종자를 육성 관리하기 위하여 새끼 소에 태그를 부착하여 도축 가공시에 소의 ID를 추적 관리하여 유통 매장에서 소비자의 기호를 판별하여 보다 높은 고수익을 올리기 위한 육종 개량에 기대가 크다. 그러나 문제는 송아지, 어미소의 어디에 태그를 부착할 것인가와 도축 가공시에 누가 도축된 부위별로 태그를 붙이는 문제가 새로운 오버헤드로 떠오르고 있다. 소의 피부에 태그를 이식하는 방법도 있으나 돼지의 경우에는 삼겹살에 태그가 등장하는 황당한 경우가 예상되어 기피하고 있다. 특히 돼지는 목, 귀, 꼬리 등에 태그를 부착하려 해도 돼지 특유의 호기심 때문에 불가능한 것으로 알려져 있다.

현재까지 공급망 VISIBILITY를 위하여 개별 아이템에 부탁하는 경우보다 파렛트나 박스단위, 또는 차량에 태그를 부착하여 실시간 정보획득과 통제가 효과적이라는 시각이 보편적이다. 일반적으로 최근 수많은 RFID를 이용한 물류 예상 보고서를 살펴보면 개별 아이템에 태그를 부탁하고 이들이 모여진 파렛트를 추적하거나 컨테이너를 실시간 추적 관리하고, 역으로 하역된 컨테이너를 운송하여 창고로 입고한 후에 유통매장에 개별 아이템들이 배치되었을 때 소비자가 원하는 물건을 카트로 싣고 나가면 자동으로 집계되고 계산되는 과정이 주를 이룬다. 하지만 이는 어디까지나 미래의 꿈이다.

사용주파수에 따라 125KHz, 134KHz 는 동물관리, 출입관리 등에 사용되며 13.56MHz는 교통 및 출입관리에 사용된다. 그리고 유통 및 물류관리는 900MHz를 주로 이용한다. 현재 태그 가격은 20센트~50센트 정도이고, 그중에서 칩 가격이 40% 정도를 차지하여 가격 부담이 큰 것이 사업 확산에 큰 장애요인이 되고 있다. 향후 5센트 이하의 가격과 소형화, Antenna on Chip, 초고온/초저온 기술을 접목하는 것이 성공해야 RFID 도입확산이 수월해질 것으로 보인다.

동시에 많은 태그를 인식하기 위한 충돌방지(Anti-Collision) 알고리즘 채용으로 현재 초당 200개 이상의 인식이 가능하며, 초당 수백개 이상을 목표로 Aloha, Binart-Tree 등의 적용 기술아 개발되어야 한다.

다중 대역의 태그 인식이 가능한 리더기 개발도 수요가 많다. 특히 13.56MHz 대역과 900MHz 대역의 인식이 가능한 Multi-Band Reader 와 다양한 표준의 태그를 인식할 수 있는 Multi-Protocol Reader 기술이 개발되어야 한다. 이외에도 900MHz 대역의 태그와 433MHz 대역의 능동형 태그를 함께 지원하는 복합형 태그 개발도 이루어져야 한다.

다수의 RFID 태그의 데이터를 효율적으로 READ/WRITE 할 수 있는 리더기 기능과 다수의 READER 와 Host System을 연결하는 미들웨어 네트워킹 기술이 보다 적극적으로 상용화되어야 물류 시장에서의 유비쿼터스 컴퓨터 응용이 확대될 것이다.

산업안전 자동화

제조 공장의 제조물류, 안전과 보안을 위하여 RFID, 센서, LBS 등의 유비쿼터스 컴퓨팅 기술을 이용한 RFID 기반 SCM, 스마트 안전 및 스마트 보안이 주목받고 있다. 예를 들어 대형 조선 공장의 경우에 조선기자재는 금속으로서 부피가 매우 크고 야드에 있기 때문에 자재관리를 자동화하기가 매우 어려워 생산성 향상과 업무 효율화에 어려움을 초래했다. 그러나 최근 등장한 RFID 기술로 100미터 인식이 가능한 능동형 433태그를 사용하여 조선블록과 같은 큰 구조물도 원격으로 식별할 수 있기 때문에 야드에서의 공급망 관리를 개선하려는 시도가 조선소를 중심으로 대두되고 있다.

조선기자재 관리는 블록의 조립에서 건조중인 선박에 탑재할 때까지 각 블록의 위치를 추적 관제하고 탑재 스케쥴링에 의거하여 이송되는 것이 필요하다. 조선블록의 이송 관리는 ID 식별 기능만으로 부족하다. 야드에서 블록의 위치까지 파악하는 기술이 필수적이다. 따라서 이 경우에는 RFID 기술 기반의 실시간 위치 확인 기술 또는 RFID 기술과 지상파 LBS의 융합 기술이 필요할 것으로 보인다.

야드에서 실시되는 블록조립은 강재 입고 및 블록 조립 단계부터 RFID를 부여하는 것이 필요하다. 블록이송 관리는 실시간으로 이송 추적 관제가 제공되어야 하며 블록탑재는 RFID 에 의한 블록 위치 추적 후 각 블록에 대한 탑재 스케쥴링을 토대로 이루어져야 한다. 이때 필요한 유비쿼터스 컴퓨팅 기술로서는 RFID 뿐만 아니라 RTLS, LBS 기술까지 필요로 한다.

공장자동화를 위한 자재 입고는 생산 계획에 따라 부품 조달의 정확성과 효율성을 달성해야 하며 공정 자동화는 자재투입, 제품의 조립, 품질 검사 과정에 대한 원격 제어 감시가 가능해야 한다. 그리고 제품 출하는 출하 시간 단축, 재고 파악, 분실 도난 방지, 출고 정확도 증가를 위한 RFID, 위치 추적 관제 기술이 매우 중요하다.

조선소의 산업 안전 및 보안관리는 매일 출입하는 일용직 노무자가 10000여명에 이르고, 선박 건조에 투입되는 인력이 매일 1000 여명에 달해 건조중인 선박에 투입되었다가 철수한 인원을 파악하지 못하여 발생하는 산재를 예방하는 것이 무엇보다 중요한 이슈가 되고 있다. 지금까지의 게이트 출입 보안 카드만으로 충분하지 않다는 것이다. 게이트 출입 보안카드에 이동 궤적을 파악할 수 있는 LSB 단말기 기능까지 융합되어 보안구역의 출입통제, 위험지역에의 투입시에 출입 관리를 실시간으로 서비스하는 것을 요구하고 있다.

RTLS

RTLS는 Real Time Locating System의 약어로서 실시간 위치확인 시스템으로 번역되는 유비쿼터스 컴푸팅 기술의 하나로 항만물류에 RFID 만큼이나 중요한 기술이다. 사물이나 사람의 위치를 실시간으로 확인하기 위한 시스템으로서 제한된 공간 내에서의 위치 확인에 사용된다. Indoor 또는 제한된 영역의 outdoor에서 위치를 식별하며 기존의 RFID 기술과 무선 랜 기술을 활용하고 있다.

RTLS 기술은 국지적인 위치를 찾는 측면에서는 GPS와 유사하고 태그를 사용하기 때문에 RFID 기술과 유사하다. 그리고 무선 랜을 사용하기 때문에 국부적인 위치 네트워킹에 대한 기술이다.

RTLS 단말 태그와 리더간 통신 주파 기술은 433MHz RF 주파수를 이용하는 경우에 인식거리는 최소 100미터이며 오차 범위는 10미터 이내이다. 반면에 2.45GHz 802.11 Wi-Fi를 이용하는 경우에 2차원(x, y) 위치를 측정하며 인식거리는 300미터로서 오차범위는 3미터 이내까지 가능하다.

RTLS 위치 결정 기술은 삼각측량 방법으로서 3개 이상의 Location Receiver 가 삼각측량을 사용해서 정확한 위치를 계산한다. 삼각측량법 주요 알고리즘은 2 가지가 있다. 하나는 TDOA(Time Difference of Arrival)로서 신호의 도달 시간차를 이용하는 방법인데 Ourdoor 나 장애물이 없는 상황에서 유리하다. 다른 하나는 RSSI(Received Signal Strength indicator) 방법으로서 수신 기호의 세기를 이용한 삼각측량으로 Indoor 나 벽이 있는 건물내(hospital, distribution center)에 유리한 방법이다.

LBS

LBS란 위치기반 서비스를 말한다. 위치기반 서비스는 이동통신망을 기반으로 이동성이 보장된 기기를 통해 사람이나 사물의 위치를 파악하고 이를 활용하는 서비스이다. 넓은 의미로는 LBS 시스템을 기반으로 위치를 찾고, 이 위치를 활용해 제공할 수 있는 다양한 서비스를 모두 포함한다.

LBS는 서비스 방식에 따라 이동통신기지국을 이용하는 셀 방식과 위성을 활용한 GPS로 나뉜다. 셀 방식의 기반이 되는 기지국은 우리나라에 대략 2만개가 곳곳에 분포되어 있다. 특히 인구 밀집지역인 서울 등의 경우 수십미터 간격으로 기지국이 세워져 있을 정도다. 이같이 촘촘하게 설치된 기지국을 기반으로 가입자와 연결된 기지국을 먼저 파악한다. 도시에서는 대략 500~1500m 오차로 위치 확인이 가능하다는 게 업체 관계자들의 설명이다. 또 기지국 3 개를 이용해 삼각측량하는 방식으로도 위치를 파악할 수 있다. 셀 방식은 오차범위가 넓어 대략적인 위치 파악만 가능하다는 약점이 있는 반면 중계기 등을 이용해 건물내 및 지하 등의 위치도 찾을 수 있는 장점이 있다.

반면에 GPS는 셀방식보다 정확한 위치 추적을 가능하게 해준다. 위성이 GPS 칩을 정확히 찾아주기 때문에 10m 오차내에서 정확한 위치를 찾을 수 있지만 위성신호의 특성상 실내에서는 사용이 불가능하며 건물에 반사. 굴절이 잘되기 때문에 고층 건물 지역에 취약하다는 것이 단점이다. LBS는 휴대폰 기지국 위치나 GPS 수신기를 이용해 사용자의 위치를 언제 어디서나 확인할 수 있으며 이를 통해 사용자가 원하는 각종 정보를 개인화된 환경에서 서비스할 수도 있다.

휴대폰 기지국이나 GPS를 사용하지 않고 지상에 설치된 기지국 정보를 사용하여 실내외의 위치를 측위하는 “지상파 LBS" 가 주목을 받고 있다. 지상파 LBS 는 건물 내에 있을 때에도 10미터 오차 범위 내에서 측위가 가능하며, 보정 장치가 있을 경우에는 1미터 오차 범위 내에서 층간 구분도 가능하다고 한다. 지상파 LBS 는 RFID 방식과 달리 건물의 출입구 마다 RFID 리더기와 같은 장치를 설치할 필요가 없다는 점이다. 대신 지상파 LBS 단말이 발신하는 전파를 3개 이상의 기지국에서 수신하여 그 각각의 도달 시간을 계산하여 실제 정확한 위치를 측량하는 방식으로서 보안 분야와 같은 초정밀 위치 추적 서비스에 적합한 것으로 알려져 있다. 사용 주파수 대역은 380MHz 대역으로 하나의 기지국에서 도달거리가 60Km를 커버하기 때문에 비용도 저렴한 방식으로 단말기는 10만원 이하로, 월별 통신 요금은 5천원 이하에서 서비스할 예정으로 있다.

기존 이동통신사의 LBS 서비스는 친구찾기 등에 한정돼 있고 GPS를 이용하기 때문에 위치가 정확하지 않으며, 건물 내 음영지역을 해결할 수 없다. 그러나 지상파 LBS는 위치추적 전용 단말기를 사용해 전파신호를 세 개 이상의 기지국에서 받은 후 도착 시간을 비교, 거리 차이를 측정하기 때문에 1m 거리까지 확인이 가능하다.

정보통신부도 저렴한 가격(월 5000원 예상)에 공공안전 및 사회복지, 물류, 원격검침용 위치정보 서비스도 가능하고 GPS 이외에 별도의 위치정보 인프라를 갖추게 된다는 점을 들어 380MHz 대의 주파수를 이미 할당했다.

지상파 LBS 서비스를 활성화하는 데 장애 요소는 2.3 GHz 휴대인터넷과의 경쟁이다. 그리고 지상파 LBS 의 킬러 애플리케이션이 될 물류 등은 이미 주파수공영통신(TRS)사업자들이 장악하고 있기 때문에 이들과 시장에서 경쟁해야 하는 문제를 극복하는 것이 필요하다.

휴대폰 기지국이나 GPS를 사용하지 않고 차별화된 tracking 전용 통신망을 사용하는 지상파 LBS 서비스 시장이 과연 성공할 지는 아직 장담하기는 이르다. 그러나 항만 야드와 같은 넓은 지역에서 시설 설비의 위치 추적 관제를 실내외를 막론하고 처리할 수 있다는 측면에서 매우 주목받고 있는 기술이다. 왜냐하면 RFID 태그가 위치 측위가 매우 취약한 기술이기 때문에 이를 보완할 수 있는 기술로서 지상파 LBS 와 RFID 태그의 컨버전스가 등장할 것이다.


향후 기술 전망

유비쿼터스 컴퓨팅 혹은 네트워킹 기술이 초래하는 일종의 IT 혁신은 반신반의로 추진되고 있으나 그것이 가져올 파급효과는 엄청날 것으로 예측되고 있다. 유비쿼터스 컴퓨팅 혁명은 새로운 지식정보국가 건설과 자국의 정보산업 경쟁력 강화를 위한 핵심 패러다임이라는 인식 하에 미국, 일본, 유럽의 정보뿐만 아니라 이들 국가들의 기업과 주요 연구소들이 유비쿼터스 관련 기술을 앞 다투어 개발하고 있다.

미국은 자국의 정보산업 경쟁력 유지를 위해서 1991년부터 유비쿼터스 컴퓨팅 실현을 위한 연구개발을 추진해 왔으며, 그러한 계획의 일환으로 국방부 산하 고등연구계획국과 국가표준기술원(NIST)의 정보기술응용국(ITAO)이 연구자금을 지원하고 있다. 또한, 정부기관과 대기업의 자금 지원으로 MIT, CMU 등의 주요대학과 HP, MS, IBM 등의 민간기업 연구소에서 다양한 프로젝트를 수행하고 있다. 미국은 주로 유비쿼터스 컴퓨팅 기술과 조기 응용 개발에 중점을 두고 있으며, 특히 일상생활 공간과 컴퓨터간의 자연스러운 통합이 가능한HCI(Human Computer Interaction) 기술과 표준개발을 핵심요소로 인식하고 있다.

알본은 자국이 국제 경쟁력을 확보하고 있는 광, 모바일, 센서, 초소형 기계장치, 가전, 부품, 재료, 정밀가공 기술 등을 연계시켜 조기에 유비쿼터스 네트워크를 구현하여 세계 최첨단 IT 국가를 실현하고, 최근에 약해지고 있는 자국의 국가 경쟁력을 강화하기 위한 야심찬 계획을 추진 중이다. 일본의 전략은 미국의 강점 분야인 컴퓨터, 소프트웨어 등의 핵심기술도 중요하지만, 마이크로 센서기술을 이용한 사람과 사물간의 통신 그리고 그와 관련된 주변기술도 중요하다고 인식하고 있다. 일본은 유비쿼터스 네트워크 사회의 실현이 새로운 산업 및 비즈니스 시장의 창출과 편리하고 풍요로운 라이프 스타일의 실현, 그리고 일본이 직면하고 있는 고령화 문제, 교통 혼잡, 지진, 환경관리 등을 해결하는데 기여할 수 있다는 것이다.

한편, 유럽은 EU가 중심이 되어 2001년에 시작된 ‘사라지는 컴퓨팅 계획’을 중심으로 주변의 일상 사물에 센서. 구동기. 프로세서 등을 내장시켜 사물 고유의 기능 외에 정보처리 및 정보교환 기능이 증진된 정보 인공물을 개발하여 새로운 가능성과 가치를 창출하고, 궁극적으로는 인간의 일상 활동을 지원 및 향상시킬 수 있는 환경을 구축하는 것을 목표로 한다. 유럽은 이러한 프로젝트의 수행과정에서 미국 주도의 유비쿼터스 컴퓨팅 혁신에 대한 대응전략으로 모색하고 있다.