무인화 기술이 바꾸는 물류 생태계

 

글. 엄지용 기자 | 이현주 인턴기자(인하대 아태물류학부 4년)

 

“만약 당신이 자동차를 구입해야 한다면? 지금 사지마라. 2020년까지는 렌트카를 타고, 그 후에 전기차를 사야하며 2025년경에는 무인차를 사야한다”유엔미래포럼 박영숙 대표의 말이다.

 

박영숙 대표는 “오늘날의 모든 자동차는 부분적으로 자동화, 즉 무인차량으로 변하고 있다”며 “이미 ‘충돌제어시스템’과 같은 기능은 1970년대부터 나왔고, 셀프주차 시스템, 졸음 경고시스템, 자동 차선변경과 같은 기술들이 속속 개발되고 있다”고 밝혔다. 전기차 가격이 점점 낮아지고, 새로운 기술이 속속들이 등장하는 현시대에서 자동차를 사는 것은 의미 없는 행동이라는 것이 박영숙 대표의 주장이다.

 

아직까지 일상에서 쉽게 보기 힘든 무인차는 물류 분야에서는 생각보다 꽤나 친숙하다. 그도 그럴 것이 이미 물류센터에서 사용되는 운송장비, 랙, 컨베이어 등은 사람 없이 움직이는 경우가 많다. 그리 거창하지도 않다. 우리는 이런 것을‘자동화 창고’라 부른다.

 

그런데 근래 들어 물류센터에서나 볼 수 있었던 무인차들이 센터 밖으로 나오기 시작했다. 이제 무인차는 센터 운영에 한정되는 것이 아니라 간선 화물 수송, 최종 연계배송 등 전체 공급사슬 관리 개념까지 확장되어 사용되기 시작했다. 게다가 이들은 센터에서 보던 것처럼 ‘장비’형태가 아니라 우리가 흔히 도로에서 보는 ‘자동차’의 모양을 하고 있다. 운전자 없이 도로를 주행하는 화물차가 나타난 것이다.

 

이제부터 물류센터 안팎에서 활약하고 있는 ‘무인자동차’에 대해 살펴보도록 하겠다. 첫 번째로 현장 관리자들에게는 이미 익숙한 물류센터 내부에서 자동화 창고를 구축하고 있는 무인자동차들에 대해 알아보겠다. 이어서 센터 밖으로 나온 무인자동차들이 공급사슬 전체에서 어떻게 활용, 발전되고 있는지 알아보겠다. 마지막으로 미래의 무인자동차가 물류산업에 어떤 변화를 가지고 올지 예측해보도록 하겠다.

 

1. 무인자동차, 자동화 창고를 구축하다

- 센터 내부 무인차 솔루션

초기 창고에 보급된 무인자동차들은 창고 바닥에 내재 된 무선 센서 와이어를 통해 정해진 경로를 자동으로 이동하도록 설계되었다. 그러나 이런 무인자동차들은 예상치 못한 장애물을 만났을 경우 그에 대처하여 경로를 바꾸지 못하고 동작을 멈추는 큰 한계를 가지고 있었다. 말이 무인자동차지 오히려 물류 프로세스에 병목을 만드는 골칫덩이가 된 것이다.

 

이런 단점을 보완하며 나타난 것이 특수 카메라와 레이저를 장착한 무인자동차이다. 특수 카메라는 지속적으로 차량 주변 환경을 스캔하고 포착하여 무인차가 자신의 위치는 물론 경로를 가로막는 모든 장애물까지 인식 가능케 만들었다. 이제 무인차는 자체적인 3D 지도 제작을 통해서 보다 섬세한 운행이 가능해졌고, 돌발적인 위기에 대처하는 유연성까지 겸비하게 됐다. 이것이 오늘날 물류센터에서 주로 사용하고 있는 차세대 무인자동차다.

 

■ 자율적재, 운송 장비

물류센터의 가장 중요한 기능은 보관, 적재부터 화물의 운반, 하역까지 센터 내부 모든 물자의 이동을 정확하고안전하게 처리하는데 있다. 무인자동차는 이런 기능을 지원하여 보다 유연하고 정확한 센터 운영이 가능하도록 만들었다.

 

1) 개방형 셔틀 (Open Shuttle)

KNAPP가 개발한‘개방형 셔틀(Open Shuttle)’은 차세대 무인자동차의 대표적인 사례이다. 개방형 셔틀은 레이저 운행 기술을 이용하여 상자 단위는 물론 컨테이너 단위의 운송과 주문처리 작업까지 폭 넓게 활용되고 있다.

 

개방형 셔틀은 어떤 장애물을 만나도 동적으로 반응하여 곧바로 대안 경로를 찾아내고 최적의 처리량을 고려한 순서 변수를 만들어 낸다. KNAPP 관계자에 따르면 “개방형 셔틀은 다품종 소량 품목의 복잡한 센터 네트워크 운영에 적합한 장비다.”고 밝혔다.

 

2) 로보쿠리어 (RoboCourier)

비좁고 복잡한 물류센터에서는 더욱 유연하고 지능적인 무인차 솔루션이 필요하기 마련이다. 스위스로그(Swisslog)에서 개발한 ‘로보쿠리어(RoboCourier)’는 이런 특수한 환경을 지원하는 대표적인 솔루션이다. 로보쿠리어는 레이저 운행 기술과 360도 회전영역 기술을 사용한다. 이런 기술은 무인차가 좁은 공간, 입구, 복잡한 복도에서 균일한 길을 찾도록 지원한다. 심지어 로보쿠리어는 차량이 스스로 엘리베이터를 조작하여 탑승하기까지 한다. 로보쿠리어는 현재 생명 과학과 보건 산업 단지에서 효율적으로 활용되고 있으며, 주로 연구실 샘플, 의료용품 및 약품의 공급을 담당, 처리하고 있다.

 

3) 무브박스 (MoveBox)

BALYO의 ‘무브박스(MOVEBOX)’는 기존의 전기 포크리프트들을 무인 자동차로 변환시켜주는 솔루션이다. 무브박스는 상황에 따라 기존 수동 작업 모드와 무인자동차의 자율 작업 모드를 선택, 사용 가능하다. 한 마디로 하이브리드 솔루션이라 할 만하다. 무브박스에 의해 자동화 된 포크리프트들은 사용자가 입력한 명령에 따라 자율적으로 팔레트를 들어 올리고 운송한다. 추가적으로 무브박스는 바코드 스캐닝, 팔레트 추적, 팔레트 적층 및 차량의 자율 감속, 정지 기능을 제공한다.

 

■ 오더피킹(Order Picking) 지원 장비

자동화가 되지 않은 오더피킹(Order Picking) 프로세스에서 오더피커가 수동으로 작업하는 것은 자동화 오더피킹에 비해 매우 비효율적이다. 오더피커가 화물을 픽업한 후 집하장으로 이동하는 과정에 시간이 많이 소요되기 때문이다. 반면 무인자동차를 통한 자동화 오더피킹은 이런 문제점을 해결하였다. 미래의 피킹 카트들은 자율적으로 판단하여 오더피커들을 따라다니며 보다 효율적인 피킹 프로세스를 만들어낼 것이다.

 

1) 키바 창고 자동화 시스템(Kiva Warehouse Automation System)

‘키바 창고 자동화 시스템 (Kiva Warehouse Automation System)’은 자동화 오더피킹의 가장 대표적인 사례이다.

미국 최대 온라인 유통업체 아마존이 구축한 키바 시스템은 무인자동차가 자신에게 고정된 선반 전체를 오더피커에게 옮겨주어 오더 프로세스의 효율성을 높이는 시스템이다. 즉 키바는 기존 오더피커가 움직이면서 피킹하던 시스템을 오더피커들은 가만히 있고 선반이 스스로 움직이며 피킹하는 시스템으로 변화시켰다. 키바시스템 덕분에 아마존 직원들은 직접 물류센터를 돌아다닐 필요가 없어졌다. 작업에 대한 효율도 2~3배 늘어나게 됐다. 작업에 대한 효율성만 높아진 것이 아니라 제품의 물동량도 늘릴 수 있었다. 키바는 선반 아래로 이동하기 때문에 사람이 이동해야 할 물류센터 복도에 더 많은 선반을 설치할 수 있었기 때문이다.

 

2. 창고를 벗어난 무인자동차

- 야드(Yard) 운영 무인차 솔루션

앞서 언급했듯이 물류산업에서 무인자동차 솔루션은 주로 프로세스가 명확히 정해진 폐쇄적인 환경, 즉 물류센터 내부에서 쉽게 구현된다. 반대로 말하면 센터를 벗어난 물류 프로세스에 자율 기술을 적용하는 것은 상대적으로 어려움이 따르는 것이다. 그러나 많은 물류업체들은 야드 내의 혼잡을 줄이고 안전성을 높이고 싶은 니즈를 가지고 있다. 포크리프트, 트럭, 보행자가 뒤섞인 야드에서는 언제나 안전과 비효율 문제가 도사리고 있기 때문이다. 이런 니즈는 야드에 무인자동차 솔루션이 등장하는 계기가 되었다. 무인자동차는 복잡한 야드 환경 속에서도 효율적인 조작, 운송 품목 재배치에 도움을 주는 최적의 솔루션을 제공해줄 수 있기 때문이다.

 

1) 알텐베어더 항 컨테이너 터미널 (Altenwerder Harbor Container Terminal)

독일의‘알텐베어더 항 컨테이너 터미널 (Altenwerder Harbor Container Terminal)’은 세계에서 가장 현대화된 컨테이너 처리 시설 중 하나이다. 이곳의 야드 내 컨테이너 운송의 대부분은 이미 자동화 되어있다. 비밀은 야드바닥에 설치된 1만9000여개의 자동응답기에 있다. 총 84대의 무인 자동차는 센서를 따라 부두와 컨테이너 저장 공간 사이의 운송을 자율적으로 수행하고 있다. 기존에 비해 컨테이너 처리속도와 운영 효율성이 상당 부분 올라간 것은 당연한 사실이다.

 

2) 항공 터미널 무인 수레 (Self-driving Dollies)

항만 터미널에 질쏘냐? 항공 터미널도 무인 자동차를 활용하고 있다. 무인 수레(Self-driving Dollies)들은 항공 터미널 탑승 게이트에서부터 항공기까지의 ULD(단위탑재기) 운송을 담당하고 있다. 보다 기술이 발전한다면 무인 수레에 의해 운송된 ULD가 무인 수송기에 의해 자동 전달되고 이것이 다시 자동적재, 하역되는 전자동 프로세스를 볼 수도 있을 것이다.

 

3. 무인자동차, 터미널을 연결하다

- 간선 수송 무인차 솔루션

사실 물류센터 혹은 야드에서의 무인 자동차 활용은 이미 우리에게 익숙한 사례다. 그러나 이런 사례들은 무인자동차 활용이라기 보단 무인(자동화) 장비 활용이라고 부르는 것이 더 적합한 것 같다. 대부분의 사람들이 기대한 ‘무인자동차 물류’는 아무래도 센터나 야드 내부를 이동하는 무인 장비의 모습이 아닌 도로를 주행하는 무인 화물차의 모습이 아닐까. 지금부터는 무인 장비의 이야기가 아니다. 우리가 흔히 보는 화물차, 즉 화물 트럭을 활용하여 터미널을 연결하는 간선 수송에 적용된 무인 자동차 기술에 대해서 살펴볼 것이다.

 

1) 고속도로 트럭운전 지원 시스템

자가용을 대상으로 한 운전자 지원시스템은 이미 개발되어 일부 프리미엄 차량에 탑재, 지원되고 있다. 이런 운전자 지원시스템을 화물차 간선 수송에 특화하여 개발한 것이‘고속도로 트럭운전 지원 시스템’이다. 이 시스템을 장착한 트럭들은 자동으로 차선에 머물고, 앞 차와 안전거리를 유지하며 고속도로 제한 속도나 트럭의 최대 속도를 따른다. 뭔가 익숙하지 않은가? ‘구글의 무인차’와 같은 솔루션들이 물류에 적용된 것이다. DHL은 ‘무인자동차와 물류(Self driving vehicles in logistics)’보고서를 통해“간선 수송 무인차 솔루션은 장거리 트럭 운전자의 수가 충분하지 않은 개발도상국의 어려움을 극복하는데 큰 도움이 될 것으로 예상 된다”고 밝혔다.

 

2) 선단 (Convoying) 시스템

선단 시스템은 선단 대표(최전방 차량)를 제외한 후미 차량의 무인주행을 가능케 만든 기술이다. 선단 시스템에서 선단 대표는 모든 주행 조작을 맡는다. 후방차량의 운전자는 그 어떤 조작을 하지 않아도 된다. 예를 들어서 선단 대표가 브레이크 조작을 할 경우 후방차량들은 자동으로 브레이크 조작이 된다. 만약 선단 대표가 차선을 변경할 경우에는 뒤따르는 차량도 함께 차선을 변경한다. 즉, 선단 시스템은 단 한명의 운전자만으로 여러 대의 차량 주행을 가능케 만든 기술인 것이다.

 

볼보(Volvo)가 스페인 바르셀로나에서 테스트한 ‘사트레 프로젝트(SATRE Project)’는 선단 시스템의 첫 번째 성공사례이다. 조종 기능을 하는 한 대의 볼보 트럭을 따라 차량 4대가 자연스럽게 뒤따른다. 물론 뒤 따른 차량들은 모두 자동으로 운행된다. 볼보가 대표적이긴 하지만 이외에 수많은 트럭 제조업체들이 비슷한 솔루션의 개발과 상용화 준비를 마친 상태다. DHL 보고서에 따르면“선단 시스템은 사고 발생률을 감소시키고, 약 15%의 연료를 절감

할 수 있다”고 밝혔다.

 

4. 라스트마일(Last-mile Delivery)을 만들다

- 최종 연계 배송 무인차 솔루션

최종 연계 배송의 배송 환경은 매우 복잡하고 동적이다. 도심에 있는 트럭, 자동차, 자전거, 보행자 등 모든 동체는 각기 다른 방향으로 다른 시간에 다른 목적으로 움직이기 때문이다. 한국 국도의 상황을 예로 들어보자. 곳곳에 늘어서 있는 불법주차 차량들, 무단횡단 하는 보행자, 제한 속도를 넘어 난폭 운전하는 운전자 등 불확정 변수가 너무도 많다. 때문에 최종 연계 배송을 위한 무인차 솔루션 개발은 너무도 어렵다. 결국 무인자동차가 이런 복잡한 환경을 스스로 이해하고 반응하도록 만드는 것이 중요하기 때문이다.

 

이에 대해 DHL은 보고서를 통해 “도심의 차량들은 주로 낮은 제한 속도에 맞춰 느리게 이동한다. 그리고 현재 개발되고 있는 무인 자동차들은 빠른 속도보다는 느린 속도로 달릴 때 자신의 환경을 보다 정확히 인식, 운행하도록 설계되어 있다.”며 “느린 이동 속도는 무인자동차 운행에 있어 매우 이상적인 환경이고, 때문에 적절한 자율 기술의 활용은 최종 연계 배송의 안전성과 효율성을 모두 높일 수 있을 것이다”고 밝혔다. 다소 소설같은 이야기일 수도 있다.

 

그러나 물류에 적용된 무인차의 미래는 아마 이런 모습을 보이지 않을까? 배송의 꽃, 라스트 마일을 만들기 위해 활약하는 무인자동차들을 살펴보자.

 

1) 우체국 적재 (Parcel station loading)

사실 기계를 통해 무인으로 소포나 편지를 문전배송 하는 것은 현재의 기술로 불가능하다. 아직까지 문전배송 과정에서 발생하는 많은 변수들을 하나하나 통제할 수 없기 때문이다. 그러나 소포와 편지를 우체국에서 무인 적재 하는 것은 실현 가능한 이야기다. DHL은“현재 독일

중심 지역 내의 3000개의 포장소를 통해 배송사원들이 수동으로 적재하고 있는 프로세스가 완전히 뒤바뀔 것이다.”며“미래에는 특별한 적재, 하역기능을 가진 무인차량을 통해 배송 작업이 일어나고 속도 또한 현재보다 훨씬 빠르고 유연하게 바뀔 것이다.”고 밝혔다.

 

2) 이동식 무인 택배보관소

박물관이 살아있다?! 가까운 미래에 살아있는 박물관은 아니지만 살아있는 창고를 볼 수 있을 것이다. 간단한 예를 들어보자. 현재 독일 내에 있는 많은 시립 도서관들은 이동식 도서관 서비스를 운영하고 있다. 이것은 버스기사가 직접 도서관 버스를 몰고 시민들을 찾아가는 서비스다. 이동식 무인 택배보관소도 이와 같은 개념으로 이해하면 편하다.

 

즉, 이동식 무인 택배보관소는 택배를 보관하는 창고 자체가 시민들에게 이동하여 시민들이 스스로 찾아올 수 있도록 만드는 서비스다. 물론 택배보관소는 자율적으로 판단하여 도로를 주행하고 배송 루트를 결정한다.

 

수하인이나 택배를 찾기 위해 택배 중앙 보관소로 가야하는 과거는 이제 안녕이다. 결국 이동식 무인 택배보관소는 미래의 보관과 배송을 겸하는 하이브리드 창고라 할만하다.

 

3) 무인 자동차 공유

개인이나 기업이 사용하는 무인자동차를 소비자 간에 공유자원으로 사용한다면 어떨까?‘ 무인자동차 공유’는 최종지점까지의 연계 배송을 크라우드 소싱(Crowd Sourcing)으로 처리하는 것을 말한다. 가령 무인 공유 쇼핑자동차가 있다고 해보자. 고객은 온라인에서 상품을 주문하고 택배기사가 집에 방문하는 것을 오매불망 기다리는 것을 대신해 무인 쇼핑자동차를 사용하여 직접 상품을 수령할 수 있다. 무인 쇼핑자동차는 고객의 퇴근길에 자율적으로 판매점 혹은 물류센터를 경유하여 택배를 싣고 고객을 집까지 안전하게 모셔간다.

 

공상과학 소설의 한 장면처럼 보이는 이런 일들은 실제로 일어나고 있다. 볼보는 대중이 자유롭게 볼보의 차량을 공유할 수 있는 서비스 앱 ‘볼보온콜(Volvo on Call)’을 개발했다. 이 앱을 통해 배송업체는 고객이 택배를 받기 원하는 시간과 장소를 확인할 수 있다. 배송업체는 이후 무인차의 트렁크에 소포를 싣고 고객에게 배송한다.

 

택배를 실은 무인차가 고객에게 도착했다. 고객은 앱을 통해 디지털 열쇠를 받아 자동차의 트렁크를 열고 택배를 수령한다. 이러한 솔루션은 택배기사와 고객이 직접적으로 만나 물건을 인증하고 전달하는 번거로움을 없애준다. 볼보는 “볼보온콜을‘움직이는 우체국’으로 만들 것이다”며 포부를 밝혔다.

 

4) 무인 택배 (Self-driving Parcel)

무인 소포(Self-driving Parcel)는 완전히 자동화된 미래 배송 솔루션이다. 이 솔루션은 화물의 특성에 따라 자체적으로 배송 차량의 온도를 조절하고 환경을 실시간으로 통제한다. 수하인에게 택배를 전달할 방법 또한 차량 스스로 판단하여 찾아낸다. 매혹적인 미래를 한번 그려보자. 무인 트럭이 최종 목적지에 도달하여 다양한 형태의 무인장비를 통해 작은 크기의 소포들을 뿌린다. 이 소포들은 사물인터넷을 통해 서로 소통하며 최종 연계 배송 루트를 결정한다. 어떤 소포는 인도로 가고, 어떤 소포는 계단을 오르거나 레일을 탄다. 마지막으로 최종 목적지에 도착하면 스마트 홈 장치들의 허가를 받은 소포들에 한해 작은 게이트를 통해 고객의 집에 도착한다. 미래 무인화 기술이 불러올 변화이다.