스마트 물류시스템 기술 현황
1. 개요
스마트 물류시스템은 고객에게 물류를 배송하는 과정에서 RFID(Radio Frequency Identification, 무선인식)를 활용하여 신속하고 정확하게 물류의 이동상황을 모니터링하고 고객과 관리자에게 전달하는 솔루션이다.
더불어, 스마트 물류시스템은 물류에 RFID 태그(Tag)를 부착하여, RFID 신호 추적을 통해 물류의 입출고현황을 자동으로 관리하고, 재고량 및 판매량을 관리자에게 전달하는 과정으로 구성되며, 기존의 바코드 관리 시스템의 경우, 제품의 종류만을 표시하는 수준이었으나 RFID는 자동으로 제품 종류와 수량, 배송정보 그리고 배송차량 위치 정보까지 실시간으로 확인이 가능한 장점을 갖고 있다.
유통 및 복잡한 부품 공급 과정을 갖는 산업에서 RFID를 이용한 스마트 물류시스템을 도입하면재고/물류 관리 그리고 공급망 운영 개선 등의 부분에서 획기적인 효과를 거둘 수 있으며, 본보고서에서는 최근 스마트 물류시스템 기술 현황에 대해 조사하고자 한다.
2. 기술 현황[1~3]
스마트 물류시스템은 RFID 기술을 이용하여 물류관리의 혁신을 가져온 기술로, 향후 사물인터넷 기반의 네트워크까지 확장될 것으로 전망되며, 4차 산업 혁명 시대가 도래함에 따라 새로운 기술에 기반을 둔 지능형 물류 서비스가 지속적으로 개발될 것으로 전망된다.
2.1. RFID 시스템
RFID 시스템은 태그, 리더, 안테나(Antenna) 그리고 소프트웨어로 구성되며, 태그는 제품 정보를 저장하고, 안테나와 리더는 태그의 정보를 수집하며, 리더는 전자기장을 발생시켜 유도기전력으로 태그가 일정 거리 이내로 들어오면 리더와 데이터 통신(송신/수신)을 진행하고, 소프트웨어는 통신(수신)된 데이터를 처리하는 과정으로 작동된다.
더불어, RFID는 전원공급 여부 및 동작 주파수 기준에 따라 분류되며, 전원공급 여부에 따라 능동형(Active) 태그와 수동형(Passive) 태그로 분류되고, 동작 주파수에 따라 고주파와 저주파 RFID로 분류된다.
능동형 태그는 내장 배터리와 읽기/쓰기가 가능한 메모리로 구성되고, 내장 배터리가 사용되기 때문에 수명이 최장 10년이라는 제한이 있으나, 장거리(30~100m) 데이터 송수신이 가능하여 대형 창고에서의 컨테이너 단위 물류 및 유통분야에서 주로 사용된다 .
수동형 태그는 외부전원의 공급이 없기 때문에 구조가 간단하고 저가이며, 반영구적 수명을 가지나, 높은 출력의 리더가 필요하여 소단위 물류 분야에 적합하다.
저주파 태그는 30~500KHz를 대역에서 동작하고, 짧은 가독거리를 가지고 있기 때문에 보안, 자산관리 및 정품 식별 등에 사용되며, 고주파 태그는 860~960MHz 또는 2.45GHz에서 동작하고 30m 이상의 가독거리를 가지고 있어 철도 및 물류/유통 분야에서 주로 사용된다.
2.2. 물류정보 동기화 및 정보보호 기술
RFID 기반의 물류정보 동기화 기술은 상품 재고 및 자산관리 등 물류 공급망 프로세스를 RFID 인프라를 통해 관제함으로써, 물류 공급망에서 수집한 정보의 신뢰성과 프로세스 효율을 향상시키는 기술로, 물류정보 네트워크와 연계하여 물류정보의 신속하고 정확한 파악이 가능하며, 서비스 신뢰성 향상에 기여하는 등 RFID 기술 활용의 높은 파급효과를 가져올 것으로 전망된다.
더불어, 물류/유통 산업의 발전에 따라 RFID 기술을 적용한 개별 사용자 및 상품의 정보가 급증하고 있어, 네트워크를 통해 제공되는 환경에서 도청, 트래픽분석, 위조 그리고 서비스 거부 등의 RFID 보안유출 문제를 해결하기 위한 정보보호 기술이 개발되고 있고, 다음과 같다.
Berkeley Univ.(미국)의 ‘SmartDust’ 프로젝트에서 채택한 센서 네트워크 보안 프로토콜인 SPINS(Security Protocols for Sensor Network)는 메시지 인증, 무결성, 기밀성 그리고 적시성 등의 서비스를 제공하고 있다.
또한, 랜덤키(Random Key) 사전 분배 방식은 키 DB로부터 무작위로 키를 선택하여 센서 네트워크 기기(Node)에 할당하며, 두 개의 노드가 같은 공동키를 소유하고 있으면 인증을 허용하는 방식으로 구성된다.
더불어, RFID 보안 Working Group(W/G)은 RFID 태그 등 초경량 네트워크 환경에 적합한 암호화 기술(스트림암호, 해시함수 등)을 정의하고 있다.
2.3. 물류 정보망 시스템
물류 정보망 시스템은 지능형 기업물류 및 유통물류 지원을 위한 종합물류정보망(물류통합정보센터, 물류거점정보시스템 등)을 의미하며, 기업과 화주 및 유관기관 사이에 EDI(Electronic Data Interchange) 시스템과 바코드시스템 등을 연계하여 물류정보, 통관문서, 운송서류 등을 전자적으로 주고받아 신속한 물류 통관과 효율적 재고 관리에 기여하고 있고, 더불어 위치기반서비스 및 지리정보시스템을 지능형교통시스템과 연계하여 화물의 유통경로 예측 및 실시간 추적을 가능하게 하였다.
첨단화물운송시스템(CVO: Commercial Vehicle Operation)은 컴퓨터를 통해 각 차량의 위치, 운행상태, 차내 상황 등을 관제실에서 파악하고 실시간으로 최적운행을 지시함으로써 물류비용을 절감하고, 통행료 자동 징수, 위험물 적재 차량 관리 등을 통해 물류의 합리화와 안전성 제고를 도모할 수 있다.
내륙화물기지 물류정보공용시스템(IDC: Internet Distribution Center)은 물류의 반/출입, 야드, 보세화물, 철도운송 등 관리 및 무선기반의 실시간 업무지원 시스템의 운용을 목적으로 한다.
항공물류정보시스템(AIRCIS: Air Cargo Information System)은 항공화물 흐름의 실시간 추적이 가능하며, 단일 창에서 여러 항공사의 항공화물 예약 및 조회가 가능한 시스템으로, 터미널 조업정보, 운송실적 통계 등 물류처리 기능과 함께 모든 항공물류정보를 통합적으로 제공한다.
2.4. 위치기반서비스
위치기반서비스(LBS: Location-Based Service)는 이동통신망이나 위성항법장치(GPS: Global Positioning System)를 통해 얻은 위치정보를 바탕으로 여러가지 서비스를 제공하는 시스템으로, 위치정보추적기술이 핵심이다.
위치정보추적기술(LDT: Location Determination Technology)은 GPS를 사용하거나 무선 네트워크의 기지국 위치를 활용하여 서비스 요청 단말기의 정확한 위치를 파악하는 기술로, 네트워크방식, 단말기방식 그리고 하이브리드방식으로 분류된다.
단말기방식은 단말기에 GPS모듈을 내장하여 위치를 추정하는 것으로 네트워크 방식에 비해 정확한 위치 추적이 가능하지만, 부품 비용이 비싸고 빌딩 내부 및 지하에서는 GPS 수신이 불가능한 단점이 있다.
하이브리드 방식은 네트워크방식과 단말기방식의 단점을 개선한 방식으로, E-OTD(Enhanced Observed Time Difference)가 대표적이다.
2.5. 향후 기술 동향
다수의 참여 기업들이 연계된 글로벌 물류 공급망이 떠오르면서 복잡한 시스템 내에서도 정보의 단절이나 오류가 없도록 물류정보를 유지할 수 있는 물류정보 동기화 기술에 대한 산업계의 요구가 발생하고 있다.
RFID 기술의 정보 활용 유용성은 물류 및 유통산업에서 큰 효율성을 가져 왔지만, 이용자의 위치, 활동방식 등 생활정보 유출 문제를 방생시키고 있어 고도화된 보안기술이 요구되며, RFID 관련 프라이버시 보호에 대해 낮은 비용으로 암호화 프로세스가 가능한 RFID를 개발하고 구현할 필요가 있으며, 태그정보의 보호, 임의의 태그에 대한 추적방지 등이 제시되어야 하고, 재기록이 가능한 태그(Rewritable Tag)에 대한 무결성 보장도 향후 보완되어야 할 사항이다.
더불어, 공급망 관리(SCM: Supply Chain Management)는 기업에서 원재료의 생산/유통 등 모든 공급망 단계를 최적화해 수요자가 원하는 제품을 원하는 시간과 장소에 제공하는 공급망 관리를 의미하며, 기존의 회사에 존재하는 CRM(Customer Relationship Management), EAI(Enterprise Application Integration), EP(Enterprise Information Portal) 등과 연계하여 협력사들과의 총체적 협업체계를 구축하는데 그 목적이 있고, 제조업체, 물류업체, 유통업체들은 자체 전산 시스템과 공급망 관리 시스템을 융합하여 실시간 정보공유를 통해 시장이나 수요자들의 요구에 기민하게 대응하는 추세이다.
3. 산업/시장 동향[4, 5]
해외에서는 물류, 유통, 환경 등 다양한 분야에서 RFID 기술이 이용되고 있으며, 특히 미국, EU, 일본은 물류 관리에 RFID 기술을 적극적으로 사용하고 있고, 국방성(미국), Wal-Mart(미국), German Metro(독일), Tesco(영국), Volkswagen(독일) 그리고 METI(일본) 등에 RFID를 이용한 스마트 물류 시스템이 구축된 사례가 있다.
국내에서는 정부 및 기술연구기관(조달청, 산업자원부, 국립수의과학검역원) 중심으로 실증 실험 위주의 스마트 물류 사업이 추진되었으나, 현재는 민간산업에도 RFID 물류시스템이 빠른 속도로 확산되고 있다.
3.1. 해외
국방성(미국)은 2004년부터 군수물자의 재고관리 효율성을 높이고 인력을 절감하기 위해 군납품 포장 및 팔레트에 RFID 부착을 의무화하였다.
Wal-Mart(미국)는 2005년부터 세계 100대 납품업체에게 공급하는 제품에 RFID 부착을 의무화하였고, 북미지역 975개 매장에서 RFID 시스템을 구축한 결과, 바코드 대비 3배 빠른 물류관리효과 및 16% 낮은 결품률(매장 내 제품이 없는 비율)을 달성하였다.
German Metro(독일)는 2002년 MIT ‘Auto-Id Center’에 가입 후 RFID 기술을 적극적으로 활용하고 있으며, Intel, IBM, Microsoft 등 IT 업체들과 공동으로 세계 최초 RFID 결합매장인 ‘Future Store’를 개설하였다.
Tesco(영국)는 자재/부품 공급업체들과 RFID 공개 실험을 수행하여 효율성을 입증하였고, RFID 도입을 확장하고 있으며, Volkswagen(독일)는 자동차 제작공정과 유통과정에 RFID를 적용하고 있고, METI(일본)는 물류, 유통, 환경 등 18개 분야에서 응용실증실험을 수행하여, Hitachi, NEC 등의 기업과 함께 RFID 응용모델 개발을 추진하고 있다.
3.2. 국내
조달청은 2007년 기존의 전자태그를 이용한 물품관리 시범 시스템을 구축하였고, 여러 정부기관으로 시스템 이용을 확산하는 ‘RFID 기반 물품관리 서비스 고도화 사업’을 수행하고 있으며, 산업자원부는 ‘RFID를 활용한 수출입국가 물류인프라 구축 지원 사업’을 통해 세계 최초로 자동차 부품 글로벌 공급망 관리에 RFID 시스템을 시범 적용하여, 자동차 산업의 취약요소 중 하나인 자동차 부품의 공급망관리 효율화를 위해 각 물류거점에 대해 RFID시스템을 적용하고 있고, 국립수의과학검역원은 수입 쇠고기에 대해 박스별 RFID 태그 부착 및 태그정보를 수집하여 검역이 완료된 수입쇠고기의 유통경로 정보를 소비자까지 일관성 있게 제공하고 있다.
삼성물산은 대형화되는 건설프로젝트의 인력 및 물류관리 효율화를 위해, 자재 공급업체와 협력하여 주요자재의 물류관리에 RFID 기술을 활용하고 있으며, CJ GLS는 물류센터 내에서 RFID 시스템(스마트센서(온도, 습도 등)와의 연동을 통한 재고확인)을 적용하여 ‘유통물류 스마트화’를 주도하고 있다.
3.3. 제3자 물류 시장
제3자 물류(3PL: 3-Party Logistics)는 물류 관련 비용을 절감하기 위해 생산을 제외한 물류전반을특정 물류 전문업체에 위탁하는 사업 방식으로, 생산자와 판매자의 물류를 제3자인 물류회사가 창고를 소유하여 생산자에게 물건을 받아 보관하고, 발주, 발송 그리고 배송 등의 물류업무 전반을 처리하는 구조이다.
세계 제3자 물류 시장은 2019년 9,468억 달러에서 연평균 4.74% 성장하여 2024년에는 1조 1,933억 달러 규모의 시장을 형성할 것으로 전망되고 있으며, 국내 제3자 물류 시장은 2019년 11조 366억 원에서 연평균 4.99% 성장하여 2024년에는 14조 820억 원 규모의 시장이 형성될 것으로 전망되고 있다.
4. 주안점
스마트 물류시스템은 RFID 기술을 이용하여 물류관리의 혁신을 가져온 기술로, 향후 사물인터넷 기반의 네트워크까지 확장될 것으로 전망되어, 4차 산업혁명을 구성하는 중요한 기술분야로 발전하고 있다.
스마트 물류시스템은 대형 마트, 항만, 차량/조선/항공기 제조/건설 업체 등 다양한 분야에 적용되고 있으며, 4차 산업혁명 시대가 도래함에 따라 새로운 기술에 기반을 둔 지능형 물류 서비스가 지속적으로 개발될 것으로 전망된다.
References
1. RFID 시장동향. 전자부품연구원, 2013.
2. RFID 태그와 바코드를 이용한 종합 이력관리 시스템 및 방법. 연구개발특구진흥재단, 2014.
3. 국내 위치정보 산업 동향조사 보고서. 한국인터넷진흥원, 2019.
4. 글로벌 물류기술 동향. 한국교통연구원, 2020.
5. Global Third-Party Logistics Market 2020-2024. Technavio, 2020.