관련 통계자료 다운로드 유무선 네트워크별 장단점 ◆물류센터 입출고 UHF-RFID시스템 구축 방안
무선 주파수를 이용한 RFID 시스템은 자동인식과 정보 네트워크에 의해 산업·사회·문화 전반에 걸쳐 큰 변화를 가져 올 것으로 예상된다. 특히 유통물류 분야 관련 공급망관리(SCM)에 더 큰 혁신을 가져올 것으로 기대된다.
RFID 시스템은 제조공정의 자재 투입, 물류센터의 입출고, 유통 매장의 계산대 등의 분야에서 도입이 가장 먼저 이뤄질 것으로 보인다. 물류센터 입출고 부분은 RFID 도입의 효과가 가장 클 것으로 보이며 다른 부문으로 다양한 응용이 가능할 것이다. 물류센터 입출고 시스템에 RFID 적용 시 하드웨어(HW), 소프트웨어(SW), 시스템 운용 등 부분에서 여러 시행착오에 직면할 수 있으며, 그 중에서도 특히 RFID 관련 기기의 설치와 관련된 HW 부문에서 많은 애로사항이 나타나고 있다.
RFID 시스템 구축시 현장의 특성에 따라 리더나 게이트 등의 설치방법이 달라지며, 사용목적에 따라 다양한 형태로 시스템을 구축할 수 있다. 따라서 설치단계, 테스트와 검증 단계로 구분해 구축환경, 대상물품의 성질, 입출고 수단 등에 따른 차별화된 구축이 요구된다.
◇사전준비 및 고려사항=우선 ‘게이트설치 환경’을 고려해야 한다. 일반 물류센터는 도크에 직접 RFID 리더와 안테나를 설치할 수 없으므로 운용 및 유지보수를 위해 거치대를 포함한 게이트를 설치해야 한다. 게이트 설치 위치는 지게차·작업자의 이동경로, 물품이동 최단경로, 작업 시 파손방지, 전파간섭 등을 따져봐야 한다. 특히 물류센터 내부에는 다양한 지게차와 포크리프트가 이동하기 때문에 안전과 파손방지를 위한 위치 선정이 매우 중요하다.
RFID를 대상물에 내장하거나 부착하는 작업을 ‘태깅(tagging)’이라고 한다. 태깅은 RFID 프로세스의 시작이며, 그 방법에 따라 태그의 수명과 인식에 큰 영향을 주기 때문에 매우 중요하다. 실용적이고 안정적인 태깅을 위해 부착시점, 부착대상의 재질, 부착방식 등을 고려해야 한다.
태그부착 대상과 적용 업무에 적합한 특성과 성능을 가진 ‘태그 선정’이 요구된다. 벤치마크테스트(BMT) 및 실증시험을 통해 특성과 성능이 검증돼야 하며, 특히 태그의 성능은 어떤 리더를 사용하느냐에 따라 편차가 커질 수 있는만큼 다수의 리더를 선정, 검증할 필요가 있다.
위와 같은 전제조건을 충족하기 위해서는 초고주파(UHF) 대역 주파수를 사용하고 국제표준을 준수하는 ‘리더’와 ‘안테나’가 필요하다. 리더·안테나는 태그를 활성화하고 태그와의 통신 시퀸스를 구성하며, 애플리케이션 SW와 태그 간 데이터를 전송하는 역할을 한다.
‘무선주파수 선택’은 RFID 시스템 구축시 핵심 고려사항 중 하나로 크게 네 가지 대역을 사용할 수 있으며 주파수 대역별로 특성이 달라 사용목적에 따라 인식거리, 데이터 처리속도, 경제적·기술적 측면, 확장성 등을 고려해 선택해야 한다.
◇시스템 구축 절차와 방법=물류센터에서 일반적으로 사용되는 게이트의 형태는 포털형과 터널형이 있다. 게이트 설치할 위치의 바닥이 콘크리트 또는 아스콘인 경우 기구물의 하단에 앵커를 이용해 고정하고, 그렇지 않은 경우에는 주변 조형물을 이용한 고정을 모색한다. 게이트 안에 리더를 내장하면 리더 작동 시 발열에 따른 오동작의 가능성이 있기 때문에 이를 고려해 게이트를 설치한다. 지게차 작업 시 게이트와 충돌을 방지하기 위해 안전바 등을 설치하되 안전바가 RF 신호를 방해해 인식률에 영향을 주지 않도록 해야 한다.
게이트가 설치된 후 리더와 안테나를 연결한다. 이 과정을 살펴보면 리더와 안테나를 연결한 뒤 안테나를 입출고 게이트의 양쪽에 2개씩 총 4개를 연결한다.
리더와 안테나 연결 시 연결선의 종류에 따라 인식률이 달라진다. 컨트롤러와 리더를 연결하고 컨트롤러에서 MMI(Man Machine Interface) 프로그램을 이용해 연결 상태를 확인한다. 리더 또는 컨트롤러에 설치될 기타 장비(경광등, 센서 등)의 위치를 결정, 연결한 뒤 테스트를 실시한다.
게이트에 안테나와 리더가 설치되면 정상 작동을 파악하기 위한 인식 테스트를 수행한다. 인식테스트 수행방법 및 절차는 다음과 같다. 우선 게이트가 설치되고 컨트롤러, 리더, 안테나가 연결이 완료되면 실제 게이트를 통과할 때에 인식할 대상 아이템을 실제 환경에 맞춰 인식테스트를 실시한다. 테스트 결과에 따라 게이트에서 리더 및 안테나의 설치위치나 미세한 설정값 조정 등을 수행하는 튜닝 및 보정작업을 수행한다.
다수의 UHF 리더와 안테나 설치에 따른 간섭현상을 방지할 수 있는 DRM(Dense Reader Mode)을 지원하는 리더를 사용해야 한다. 하지만 현재 DRM을 지원하는 리더의 출시가 지연되고 있어 MRM(Multi Reader Mode)가 지원되는 리더도 사용할 수 있다. 리더와 안테나를 연결할 때 최대 60개 품목의 일괄 인식을 위해 안테나를 4개까지 연결할 수 있는 리더를 사용하는 것이 바람직하며, 리더와 안테나 사이는 출력 손실을 막기 위해 가장 최단 거리로 연결해야 한다.
안테나 배치를 설계할 경우 태그 부착 품목이 지나가는 동선과 적재 높이를 계산해 인식 범위를 설정하고 인식범위에 맞게 안테나의 높이를 조정해야 한다. 게이트의 양쪽에 각각 2개씩 견고하게 설치하는 것이 일반적이지만 인식률이 저하되지 않는다면 양쪽에 1개만 설치할 수도 있다.
태깅은 RFID 태그를 대상물에 어떠한 방법으로 부착 또는 삽입할지를 결정한다. 태깅 방법은 작업 방식에 따라 자동화와 수작업으로 나뉜다. 태깅에서 매우 중요하고 낳은 시간과 노력이 수반되는 작업이 태그에 일정한 또는 규칙적인 정보를 저장하는 인코딩 작업이다. 인코딩은 대상물의 종류(박스형·카드형·메탈형·인레이형·롤타입형 등), 저장 코드형태, 작업 수량과 검증 방법 등에 따라 달라질 수 있다.
네트워크는 리더가 인식한 태그 값을 미들웨어나 응용시스템으로 전송하기도 하고 응용시스템에서 별도의 데이터를 수신하기도 한다. 구축방법은 유선 또는 무선으로 구축할 수 있다.
현재까지 RFID 시스템은 대개 시스템의 안정성을 고려해 유선네트워크를 많이 사용한다. 무선 네트워크의 경우는 네트워크 연결이 끊어지는 때에 대비해 시스템을 구성해야 한다. 무선 액세스포인트(AP)를 설치할 때, 한두 개의 AP에 문제가 발생해도 시스템이 운용되도록 AP의 위치를 설계한다. 또한 네트워크 단절 시에 대비해 리더에서 인식한 데이터를 일정시간 저장할 수 있는 보조 저장장치를 준비한다.
이 밖에도 물체의 이동을 감지하는 센서가 설치된다. 센서는 리더 인식영역 앞쪽에 설치해야 진입하는 물체를 감재해 리더를 작동시켜 정상인식률을 높일 수 있다. 지게차·대차의 게이트 통과 시 작업자에게 RFID 시스템의 판독 결과나 작동오류 등을 알려주기 위한 경광등, 메시지판 등의 설치도 가능하다.
◇시스템 구축 결과 검증 및 설치평가=이 같은 절차에 따라 구축된 결과를 검증하기 위해서는 △팰릿을 적용한 단일 입고작업 △팰릿을 적용한 출고작업 △입출고 동시 작업 등으로 구분해 시나리오를 작성, 평가해야 한다. 단일 팰릿 입고작업 시 입고 도크의 게이트 리더는 일정 시간, 즉 지게차의 1회 하차 및 내부 입고가 끝나는 시간선상에서 동일 태그를 인지해도 이미 1회 입고 처리된 태그로 중복 처리가 이뤄지지 않도록 시스템을 설계한다. 게이트가 팰릿 태그를 인식하지 못할 경우에도 팰릿에 적재된 상품의 태그를 통해 팰릿의 태그가 인식된 것으로 처리될 수 있도록 설계해야 한다. 테스트 횟수는 통계적 판단이 가능하도록 정해 실시하며 정상 인식이 발생하면 원인을 별도로 관리한다.
단일 팰릿 출고작업 시에는 입고와 같이 시스템상에서 인식하도록 하며 팰릿으로부터 분리돼 케이스가 대차나 지게차에 적재될 경우 적재 품목에 의해 태그가 미인식되는 상황이 발생하지 않도록 태그 부착방향이 안테나와 반대방향으로 되지 않도록 주의해야 한다.
입출고 동시 작업 시 입출고가 근접한 도크에서 동일 시간대에 이뤄질 경우 상호 인접한 게이트 리더에 의해 비정상적으로 인지되는 태그가 생겨 시스템 오작동이 발생할 수 있다. 또 태그 오인식으로 정상 태그인식에 방해가 될 수 있다. 따라서 이 같은 오류를 막기 위해 입출고 도크는 분리해 가능하면 상호 게이트 리더의 간섭이 배제될 수 거리를 확보하는 것이 필요하다. 또 동시 입출고에 대비해 차량이 대기하는 상하차 작업 영역을 복수로 확보해 운영할 필요가 있다.
◇유지보수 및 관리=RFID 시스템 설치 후 안정적인 성능 유지를 위한 유지보수가 필요하다. 유지보수는 시스템 공급 업체와 사후 계약을 통해 진행하고, 시스템 문제 발생 시 신속한 현장대응과 응급조치를 위해 내부 유지보수 인력을 별도로 운영해야 한다. RFID 장비의 특성상 현장 수리가 어렵기 때문에 유지보수용 장비를 별도로 추가 구입하는 것이 좋다. 일반적으로 장비의 5% 정도를 추가 구입한다.
지금까지 RFID 시스템을 제공하거나 도입시 필요한 태그 선정요소, 태깅 방법, 리더·안테나·게이트 등의 설치 방안 등을 실무적인 관점에서 제시했다. 하지만 물류센터 내 입출고 게이트의 RFID 시스템과 전제된 시나리오 상황으로 한정돼 예외적인 환경에 대한 설치 방법을 제시하지 못했다. 향후 다른 산업과 프로세스에서도 실증적 연구가 필요하다. 또 연구 대상 품목도 액체와 금속성뿐만 아니라 다양한 재질의 품목을 취급해야 하며 팰릿과 케이스 단위의 태깅 형태도 품목단위 태깅으로 확대돼야 한다.
◆서석기 LG히다찌 u솔루션연구소장 ()
△1991. 2 성균관대학교 전기공학과(공학사)
△1990. 10∼1992. 5년 금성사(현 LG전자) 근무
△2001. 7∼2002. 5 LG히다찌 전략기획팀장
△2003∼2004. 7 LG히다찌 멀티미디어사업 팀장
△2004. 7∼2005. 9 LG히다찌 RFID솔루션팀장
△2005.10∼ 현재 LG히다찌 u솔루션연구소장
ssk10179@lghitachi.co.kr
