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스마트물류

[이슈] 스마트팩토리의 출발점, 센서가 진화한다

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제4차 산업혁명은 제조업에서 ‘스마트팩토리’라는 새로운 이슈를 낳았다. 스마트팩토리는 기존의 자동화시스템과는 달리, 가상의 세계와 물리 세계를 실시간으로 상호 연결하고, 실제 물리세계의 각종 센서 데이터들을 통합 모니터링, 분석하는 전 과정에서의 스마트한 제조시스템이라 말할 수 있다.

스마트팩토리의 출발점은 센서다. 센서에서의 광범위한 제조 기계와 디바이스에서의 젱보수집이 1차적으로 이루어져야만 이를 통신 네트워크와 클라우드를 통해 IT단으로 올려주고, 이들 데이터를 분석해 예방보전을 시스템적으로 빠르게 구축해 나가는 것이 가능해진다.

스마트팩토리 체계 아래서 센서들이 어떻게 진화하고 있는지 알아본다.

모든 산업 분야가 스마트해지고 있다. 특히 공장 자동화 분야는 모든 공정들이 자동으로 이뤄지는 지능형 공장인 스마트 팩토리 시대를 맞이하여 더 큰 변화가 이뤄지고 있다.

그 한 가운데 센서가 있다. 스마트 팩토리로 거듭나기 위해서는 다양한 센서들이 필요하며, 이러한 니즈에 따라 국내외 많은 센서 제조사들이 고기능, 하이앤드급의 센서를 라인업하고 개발에 박차를 가하고 있다.

그러나 센서는 스마트 팩토리라는 용어가 나오기 전부터 공장 자동화 시스템을 효율화하기 위해 다양한 방면으로 활용되고 있었다. 빛을 이용해 물체의 유∙무를 검출하는 포토센서나 액체나 기체, 유체 등의 압력을 측정하는 압력센서 등이 그 종류이다. 특히 이러한 센서들은 소형화를 필두로 고기능을 실현하며 첨단 산업인 반도체 장비, 산업용 로봇, 각종 자동화 장비 등의 분야에 활용돼 보다 스마트한 생산 현장을 구현해오고 있다.

포토센서

포토센서 (이미지. Banner)

[포토센서]
자동화에 있어서 포토 센서는 일반적으로 빠르고 비접촉 탐지의 모든 혜택을 제공한다. 포토센서는 필수적으로 방사체와 수신장치로 구성된다. 어떤 물체가 빔 경로로 움직이면, 수신기가 1000분의 1초 단위로 수신된 빛의 양의 변화에 반응하여 방사체에서 방사한 광학 신호를 전기 신호로 변환시킨다. 포토센서는 적색 가시광선, 무반사 적외선 또는 필요한 경우 강력한 레이저 광선으로 작동한다.

반도체나 식품, 포장 등의 산업 분야에서 적은 비용으로 고정도의 성능을 가지며, 미소 물체를 검출할 수 있는 용도로 주로 사용하는 것이 포토센서이다. 그러나 포토센서는 단순히 물체를 검출하는 용도 이외에 식품 기계 등의 광택 검출, 포장 기계 등의 마크 검출 등의 용도로, 종래의 제품에서 정도를 더욱 높이거나, 제품의 사이즈를 소형화 시키며 다양한 분야에서 포토센서의 활용 범위를 점차 넓혀가고 있다.

특히 소형 포토센서는 설치시 공간의 제약을 덜 받을 수 있어 협소한 공간에 설치되거나, 일반 공정 라인 등에 적용되어 공간의 활용을 극대화할 수 있어 다양한 산업에서 큰 호응을 얻고 있다.

압력센서

압력센서 (이미지. 오토닉스)

[압력센서]
소형화 됨과 동시에, 고기능을 실현하며 보다 스마트한 생산 현장 구현을 위해 사용되는 주요 제품 중 또 다른 하나는 압력센서이다. 광범위한 공정에서 정확한 측정값을 제공하는 압력트랜스미터와 로드셀과 같은 압력센서를 사용한다. 반도체 압력 소자를 제품 내부에 내장하여 소형화시킨 압력센서는 각종 시스템의 압력을 측정하여 표시 및 제어할 수 있어 산업용 기기에 폭 넓게 적용되며 생산성 향상에 많은 도움을 주고 있다.

사용자가 원하는 공정에서 가해지는 압력 정도의 데이터를 알아내려면, 우선 공정에서의 압력 또는 힘이 압력센서의 센서 소자에 도달해야 한다. 압력센서의 소자는 공정의 압력이나 힘에 반응하여, 데이터 수집 장치에서 판도할 수 있는 신호를 생성한다. 여기서 센서 소자는 압력트랜스미터나 로드셀과 같은 압력센서의 핵심이다.

특히 최근출시된 제품들은 부압, 정압, 연성압 측정은 물론, 넓은 압력 사양으로 활용 범위가 넓고, 아날로그 전류 및 전압 출력이 가능해 압력의 장거리 전송이 가능하다. 더욱이 HMI, PC, PLC 등의 직접 입력이 가능할 뿐 아니라 타사와의 컨트롤러와도 호환이 가능해 활용도가 매우 높다.

액면레벨센서

액면레벨센서 (이미지. 오토닉스)

[액면 레벨센서]
주로 반도체 세정기에 적용되어 액체의 유무를 검출하는 용도로 사용되는 액면레벨센서도 주목된다. 해당 제품은 손가락 한 마디 정도의 사이즈를 가진 소형 제품으로, 투명 파이프에 설치하여 액체의 유무를 검출한다.
기존에 정전용량형 근접센서를 이용해 액체를 검출했던 방식과는 다르게, 액면레벨센서는 빛의 굴절률을 이용하여 파이프 내의 액체의 유무를 검출하기 때문에 더욱 정확하게 검출할 수 있다.

설치도 간편하다. 결속밴드로 장치나 파이프뒤에 붙여 간단히 설치할 수 있다. 두께 10mm의 박형타입도 출시됐다. 이는 밀착 설치가 가능해 최소 4mm의 레벨차 검출를 제공한다. 또한 가연성 환경에서도 사용이 가능하다는 특징이 있다.

김홍덕 국제기자 hordon@icnweb.co.kr

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성공사례

노르웨이 COOP 식품 유통센터에 적용된 터크 UHF RFID 솔루션

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유통센터 전경

노르웨이의 COOP 유통 센터에 터크의 UHF-RFID 시스템을 적용하여, 근거리 내 안테나 사용의 가능성을 입증하다!

독일의 Witron사는 물류 및 정보 기술을 위한 대형 물류 센터를 계획하고 구현할 뿐만 아니라 서비스 운영에 필요한 기타 요소들을 제공하는 업체이다. 단순한 작업부터 창고 관리 시스템과 같은 보다 복잡한 서비스까지 지원하고 있다. Witron사가 스칸디나비아 반도의 가장 현대화된 유통센터 중 하나인 노르웨이 식료품 업체 COOP의 신규 유통센터를 계획하고 신설했다. 이 창고는 엄청난 규모의 크기와 식별 기술의 복잡한 구조로 계획 단계부터 쉽지 않은 프로젝트였다. Witron사는 작업의 효율성을 위해, 유통 센서에 터크의 UHF-RFID 기술을 사용하여 바코드-RFID 통합 시스템을 구현하였는데, 두 회사의 노하우가 집약되어 인접한 UHF 안테나 작동 중 발생하는 혼선(cross-talk)을 방지하는 솔루션을 제공할 수 있었다. 또한, COOP에서 이미 사용하고 있던 UHF 태그를 재활용하여 계속 사용하도록 구성했으므로 고객의 만족도 또한 높았던 사례이다.

유통 프로세스
신설된 유통센터는 축구장의 약 7배로 대규모 단지이다. 이 센터에서 물품이 팔레트 위에 놓여 “COOP-Logistikkenter” 물류 라인에 도착하면, 팔레트는 하차 후 임시보관소에 저장된다. 미사용 팔레트는 해체된 뒤 트레이 또는 컨테이너로 이송된다. 이 유통센터에서는 트레이와 컨테이너 외에 2가지 유형의 팔레트가 사용되는데, UHF 태그가 장착된 플라스틱 팔레트와, 유통센터에서 제공하는 바코드-UHF 통합형 목재 팔레트이다. 바코드는 목재 팔레트를 구분하는 용도로 사용되며, 트레이와 컨테이너도 바코드에 의해 식별된다. 이후 시스템을 통해서 제품이 자동으로 이동되고 분류되고, 창고로 입출고되고, 주문에 따라 픽킹된다.

유통센터 전경

유통센터의 고민. 오슬로 인근의 식품 유통센터는 거대한 규모와 복잡한 시스템으로 인해 많은 어려움을 겪고 있다.

바코드-RFID 통합형 식별 시스템
최종 고객인 COOP의 요구사항은 ‘철저한 테스트’ 였다. 고객은 플라스틱 팔레트에 이미 장착되어 사용하던 UHF RFID 태그를 그대로 사용하기를 원했고, 이는 팔레트마다 바코드를 발행하여 부착해야 하는 번거로운 라벨링 작업을 줄여주었다. Witron 사의 담당자들은 계획 단계부터 UHF 식별 시스템의 적용 가능성을 면밀히 검토했다. 이 시스템은 팔레트 컨베이어 시스템의 각 교차 지점뿐만 아니라 입고장 영역에 UHF 읽기/쓰기 헤드를 설치를 필요로 했고, 그 수량은 250개에 달했다. 또한 Witron 는 7단계에 거쳐 물류 시스템 자체에 대한 컨트롤러를 프로그래밍 했고, RS485 통신을 통해 오토-ID 시스템을 연결했다. 컨피규레이션에서 각각의 스테이션들은 ‘스타’ 구조가 아닌 ‘ 라인’ 구조로 컨트롤러와 데이지 체인 방식으로 연결되었다. 이러한 방식의 토폴로지를 사용함으로써 게이트웨이 및 별도의 분산 포인트를 설정할 필요가 없어졌다.

UHF 태그가 부착된 상태로 출하되는 플라스틱 팔레트

UHF 태그가 부착된 상태로 출하되는 플라스틱 팔레트

RS485통신과 제어 가능한 안테나의 사용
프로그램을 위해 RS485 통신이 필요했고, 안테나 제어에 대한 요구사항으로 이 어플리케이션에 많은 수의 다양한 UHF RFID 읽기/쓰기 헤드를 사용할 필요가 없었다. “유통 센터에서 여러 개의 근거리 통신을 적용해야 했기 때문에, 안테나 제어 능력은 매우 중요한 선택 기준이었습니다. 여러 업체 중 터크의 안테나 제어 능력과 대처 능력이 뛰어나 협업하게 되었습니다.”라고 제어 기술 개발을 담당하는 Christian이 말했다.

RSSI 필터를 사용한 혼선 방지
테스트하는 동안 Witron사는 안테나가 읽을 필요가 없는 태그에 전원을 공급하면 혼선이 일어난다는 사실을 알게 되었다. 이 태그는 근접한 읽기/쓰기 헤드에 의해 전원이 공급될 수 있으므로 실제 최대 범위를 초과하는 범위에 도달하게 된다. 이는 안테나 출력 전원이 허용하지 않는데도 불구하고, 읽기/쓰기 헤드가 원거리의 태그 데이터를 수신한다는 뜻이다. “이런 경우, 다른 파라미터 값을 읽기/쓰기 헤드에 설정하여 방지할 수 있었습니다. RSSI 필터를 사용하거나, 읽기/쓰기 헤드가 수행하는 읽기 작업의 수를 제한할 수 있습니다.”라고 Christian이 덧붙였다. RSSI 값은 신호의 강도를 지정하므로 목표 대상체의 거리를 추정하는데 사용한다. 필터 설정으로 특정 거리에 있는 대상체를 읽기 작업에서 제외할 수 있다.

총 250개의 읽기/쓰기 헤드가 팔레트 컨베이어 라인의 모든 교차지점에 설치되었다.

총 250개의 읽기/쓰기 헤드가 팔레트 컨베이어 라인의 모든 교차지점에 설치되었다.

4차 산업혁명을 위한 솔루션!
이제 UHF 기술을 통해 고객이 하나의 태그로 전체 생산 및 공급망을 위한 완벽한 식별 시스템을 구현할 수 있게 되었다. 제조 업체에서 개별 소매 업체에 이르는 전체 과정을 하나의 태그에 완벽하게 기록할 수 있다. Christian은 “우리에게 이 프로젝트는 UHF 기술을 완벽하게 마스터할 수 있는 기회가 되었습니다. 터크와 협업하여 효과적으로 프로젝트를 끝낼 수 있었고, 결과적으로 매우 좋은 결과를 얻게 되었습니다.”라고 덧붙였다.
[제공. 터크코리아]

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스마트물류

지브라 테크놀로지스, 차세대 엔터프라이즈 모바일 터치 컴퓨팅 솔루션 발표

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지브라

소매, 제조, 운송 및 물류 환경에서 우수한 고객 서비스와 만족도 제공할 것

지브라 테크놀로지스(Zebra Technologies)가 차세대 엔터프라이즈급 헨드헬드 모바일 터치 컴퓨터를 발표했다. 새로운 모델은 소매, 제조, 운송 및 물류 기업의 현장 근로자들이 우수한 고객 서비스와 만족도를 제공 할 수 있도록 설계되었다. 또한, 고객 및 지브라 테크놀로지스 파트너커넥트(Zebra’s PartnerConnect) 커뮤니티에 제공되는 업계 최고의 안드로이드 기반 엔터프라이즈 모빌리티 솔루션 포트폴리오를 제공한다.

지브라 테크놀로지스의 최신 안드로이드 기반 TC52/TC57 및 TC72/TC77 러기드 모바일 컴퓨터는 수상 경력에 빛나는 산업 디자인 요소를 생산성, 관리, 최종 사용자 애플리케이션 및 개발자 도구의 향상된 모빌리티(Mobility) DNA(M-DNA) 기능들과 결합해 독특한 특장점을 자랑한다. 새로운 터치 컴퓨터는 앞서 큰 성공을 거둔 지브라 테크놀로지스의 TC51/TC56, TC70x/TC75x 및 TC70/TC75 터치 컴퓨터 시리즈를 기반으로 설계됐다. 지난 5년간 100만 대 이상 출하된 바 있는 혁신적인 기기들은 일반 안드로이드 운영 체제의 공유 액세서리 및 소프트웨어에 대한 입증된 플랫폼을 제공한다.

지브라

(이미지. 지브라)

VDC 리서치의 엔터프라이즈 모빌리티 및 커넥티드 디바이스 부문 수석 부사장인 데이비드 크렙스(David Krebs)는 “윈도우 모바일/CE 운영체제에 대한 지원이 종료되고 있어, 기업들은 인력 생산성과 투자 수익을 극대화할 수 있는 대체 플랫폼 및 모바일 컴퓨팅 솔루션을 선택해야 한다”며, “M-DNA가 탑재되어 있는 지브라 테크놀로지스의 새로운 TC5x와 TC7x 터치 컴퓨터는 기존 업계 최고의 모바일 컴퓨팅 솔루션을 기반으로 설계되어, 고객과 파트너들이 현장 근로자들에게 안정적이고 내구성이 뛰어난 최신 모바일 솔루션을 제공할 수 있도록 한다”고 말했다.

새로운 TC5x 및 TC7x 터치 컴퓨터는 라이프가드 솔루션 외에도 향후 차세대 안드로이드에 대한 추가 지원 및 호환성을 제공해 기업 엣지에 배치된 기기들의 수명을 안전하게 연장함으로써, 업계에서 가장 낮은 총 소유 비용(TCO)을 자랑한다. 또한, 새로운 터치 컴퓨터는 더욱 빠른 애플리케이션 실행을 위한 초강력 프로세서, 비지블 라이트 커뮤니케이션(Visible Light Communications)을 이용한 혁신적인 위치 정보 지원, 적은 배터리 사용으로도 빠른 속도와 넓은 범위를 제공하는 향상된 최신 와이파이 및 블루투스 등 생산성을 극대화하는 최신 기술을 갖췄다. 이러한 기능들은 매장 직원, DSD(Direct Store Delivery) 운전기사, 현장 서비스 직원, 최초 대응자들이 소속된 팀 및 네트워크가 실시간으로 최선의 결정을 내릴 수 있도록 한다.

인체 공학적으로 설계된 TC5x 및 TC7x 터치 컴퓨터는 재고 관리, 가격 및 감사 변경, 클릭 및 수집, 라스트마일 배송, DSD 및 경로 최적화 등 실내외의 다양한 애플리케이션에 적합하다. TC7x 시리즈는 견고한 구조와 낙하 충격 방지 기능을 갖춰, 창고와 차량 관제 애플리케이션에서 제품 선택 및 정리, 배달 및 픽업 증명, 전자 드라이버 로깅 및 추적 등에 사용될 수 있다.

zebra TC72

zebra TC72

새로운 TC5x 및 TC7x 터치 컴퓨터는 생산성, 보안, 연결성을 높일 수 있도록 M-DNA에 다음의 4가지 특장점을 추가했다.

1)파워프리시젼 콘솔(PowerPrecision Console)은 IT 관리자에게 컬러 코딩 된 배터리 상태 및 여러 기기의 상태를 모두 나타내는 읽기 쉬운 대시보드와 관련 푸시 알림을 제공하여 오래된 배터리를 쉽게 찾아 제거할 수 있도록 한다.

2)워리프리 와이파이(WorryFree Wi-Fi)의 향상된 와이파이 라디오 기술은 우수한 네트워크 연결성과 빠른 로밍으로 업무 생산성을 지원한다. 와이파이 문제는 분석 및 문제 해결을 실시간으로 제공하는 와이파이 분석 클라이언트 애플리케이션을 통해 쉽고 빠르게 해결이 가능하다.

3)GMS 제한 모드(GMS Restricted Mode)는 지브라 테크놀로지스의 스테이지나우(StageNow) 애플리케이션에서 업계 최초로 선보인 강화 모드로, IT 관리자가 GMS(Google Mobile Services)에 대한 기기 액세스를 설정하여 업무 효율성, 개인 정보 보호 및 보안을 개선시킬 수 있도록 한다.

4)지브라 원케어(Zebra OneCare) 계약을 체결한 고객을 위한 지브라 테크놀로지스의 확장된 보안 솔루션인 안드로이드용 라이프가드(LifeGuard)는 소비자 지원 이상으로 적극적인 보안/패치 업데이트를 제공하며, 장치를 업데이트하는 시기와 방법에 대한 추가 가시성 및 제어를 위한 대시보드를 제공한다.

지브라 테크놀로지스의 제품 관리 부문 부사장인 아르차나 케탄(Archana Kethan)은 “지브라 테크놀로지스는 엔터프라이즈급 모바일 컴퓨팅 솔루션 분야의 글로벌 리더로서, 기업들에게 경쟁 우위를 제공하기 위해 현장 근로자, 작업 공간, 워크플로우를 염두에 두고 설계된 안드로이드 기반 엔터프라이즈급 기기를 제공한다”며, “새로운 TC5x 및 TC7x 모바일 터치 컴퓨터는 고객들이 업무 생산성을 향상시키고, 직원 협력을 강화하며, 백만 명 이상의 고객에게 인정받은 검증된 기기에서 중요한 데이터와 연결성을 보호할 수 있도록 설계됐다”고 말했다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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