로봇기술 매거진 월간 로봇뉴스 - 로봇기술

[자료제공 : 한국과학기술정보연구원 전문연구위원 신동필 dpshin@reseat.re.kr]

1. 서론
RFID는 최근 세계제일의 소매상들이 이 지능형 물체에 대한 가능성을 실현시킴으로써 많은 각광을 받아왔다. 그럼에도 불구하고 많은 회사들이 공급 망에서 RFID의 물체추적능력을 조사하였으나 극소수만이 그 기술이 어떻게 시설관리나 경영을 지원하는지 보고하였다.
유럽 제2의 공항인 독일 Frankfurt 공항은 2004년 팔천만 승객과 오십만 항공기가 이착륙했는데, 공항관리회사 Fraport AG는 시설관리의 질이 여행객의 보안과 안전에 결정적 요인이라는 것을 깨닫고, RFID 시범사업을 2003년 시작했다. 본 내용에서 그 시험된 기술, 처리흐름, 변화 등을 살펴보겠다.



2. 유지보수에 모바일 적용
사무실 건물, 공장, 공공시설 같은 대형 기간시설을 관리하기 위하여 광역공간에 퍼져있는 수천 개의 기술제품들을 밀착 감시할 필요가 있다. 파손이나 고장의 수리를 위하여, 관리요원의 신속한 이동과 정확한 판단이 필요하다. 특히, 즉각적 긴급 정비는 소방의 기본전략인데, 화재의 예측 불가성(不可性)과 생산라인이나 기간시설 정지시 발생하는 큰 비용 때문에 파손확률을 줄이기 위해 회사는 계획적 주기적 예방 유지보수에 주력해야 한다.
이러한 유지관리를 수행하는 요원은 외주업체나 시설 제조업체의 서비스 요원들이다. 복잡한 산업시설의 성공적이고 효과적인 유지관리는 유지 대상물의 정확한 정보, 중요한 사건의 실시간 전달, 문제해결 방법이나 지식에 신속한 접근 등이 관건이다.
그렇기에 RFID는 신원, 위치, 감시 기능을 제공하기 때문에 수십 년간 사용해온 바코드를 대체하기에 충분하다. 시설관리에서는 용이한 식별, 분산 데이터 저장, 사기 예방, 조직적 문서관리 등에 유용하다.

1) 용이한 식별
대부분 기술장비는 관리할 때 식별번호가 없다. 바코드나 일련번호가 있다 해도 천장이나 벽에 달라붙어 있으면 읽기가 곤란할 뿐만 아니라 종전 ID 기술은 산업현장에서는 열, 화학반응, 마모 때문에 완전하지 못했다.

2) 분산 데이터 저장
유지관리 기록은 추후목적을 위해 보관할 필요가 있다. 네트워크 연결의 일시적 단절에 대비해 시행하는 분산 데이터 저장은 ID 이상의 정보를 기술자들에게 제공할 수 있다.

3) 사기 방지
검사를 하는 계약자들은 비용 때문에 일부만 하고 다했다고 속일 수 있다. 만약 바코드로 작업완성을 증명한다면, 다른 장소에서 카피나 스캔을 할 수 있으므로 신뢰성 확보가 힘들다. 기술시설인 경우 이런 사기는 재정손실뿐 아니라 기계 고장시 보안에도 문제가 있다.

4) 구조적 문서
유지관리 문서에 자유문장식 표기는 미래의 고장방지에 도움이 안 된다. 구조적 표기법과 문제 코드를 사용하고, 이들이 커버하지 못한 것만 문장을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 구조적 방법은 문제 분류, 소요시간, 필요 지식, 도구 등의 자동화 보고의 기초가 된다.

5) 종이 없는 정보관리
유지관리에서 안전규정을 준수하려면 굉장한 서류 분량을 작성해야 한다. 이들을 전자 관리하면 유지관리 비용을 많이 줄일 수 있다. 또한 정보 접근성 증가로 분석, 최적화, 추가 서비스 등을 유도할 수 있다.



3. Frankfurt 공항 시설관리
Frankfurt 같은 대형 공항은 도시나 수도(首都) 같아서 여행자들에게 쇼핑, 오락, 회의 같은 편의 서비스를 제공하는 항공사나 임차인들의 요구에 부응하기 위하여 기간시설을 제공한다.
Frankfurt 공항은 19㎢에 걸쳐, 420개의 빌딩, 7,000개의 기술시스템과 기간시설을 운용하고, 150km의 도로, 1,650ha의 주변공간, 65km의 짐 운반설비나 자동 승객운반시설을 관리한다. Fraport의 12,000 직원은 기간시설의 포괄적, 상업적, 기술적 서비스를 제공하고 차량과 특수 공항장비를 관리한다. 이는 또한 460개 항공사, 소매인, 서비스 제공회사와 협동해야 한다. Fraport는 공항관리자로서 정기점검, 수리, 기록을 관리하여 양질의 지원, 보안, 안전을 유지한다.


4. 유지관리 과정
공항 화제에 대비하여 22,000개 소화셔터와 감지기가 있다. 독일의 법은 1년 주기점검, 문제발생시 6개월 주기점검과 유지관리 문서의 10년 보관을 요구하는데 종전에는 기술자는 매일 작업지시서를 받아 리스트의 시설을 점검하고 보고문서를 작성하여 사무실에 제출하여 문서보관을 위해 시스템에 입력시켰다.
이 종이중심처리는 오류가 많고 시간 소모적이다. 또한 과거 유지관리 기록의 검색이 어렵고 추가질문을 요한다. 거의 10% 정도는 이중점검을 하여 시설관리 품질을 보증한다.
따라서 2003년 초 Fraport는 종이중심처리를 RFID와 이동통신 기술로 대체했다. 서비스 기술자는 휴대장비로 당일 활동계획을 확인하고, 작업지시를 수행한다. 모든 소화셔터는 유지관리 정보가 기록된 RFID를 부착했다. 유지보수 활동시 RFID가 장착된 배지로 인증스캔을 하여 작업자를 확인한다.
휴대용 RFID 리더로 매 소화셔터의 태그를 접근 인식하고, 단계별로 대화를 따라서 정밀한 처리 절차를 준수한다. 결함은 포괄적 손상 코드로 등록되며 유지관리 행동이 완성되면 태그를 다시 스캔하여 시작시간, 활동시간 등을 기록한다. 그 후 정보조작으로부터 보호조치도 한다.
Fraport의 트랜스폰더는 모든 유지관리 정보를 담기에 충분한 2kbyte 읽기/쓰기 메모리로 되어있고, 현재는 72bits만 사용한다. 태그는 트랜스폰더 ID, 장비 ID, 기술 ID 등 정적 데이터와 최초 관리 일시 등 동적 데이터가 수록된다.
서비스 기술자는 각 유지관리 과정과 장비상태를 모바일 장치를 통해 시트에 기록한다. 일과 후 기술자는 모든 데이터를 LAN을 통해 중앙컴퓨터에 보내고 외부 계약자는 전자확인증을 받는다.


5. 기술 선택과 구조
Fraport 시스템 구조는 소화셔터에 부착된 RFID 태그, RFID 리더가 부착된 휴대장비, 모바일 응용, 중앙 시스템 재산관리 시스템으로 연결된 미들웨어로 구성되며, 금속성 장비에는 보통 소매업에 쓰이는 표준 RFID 장치가 사용될 수 없다. 그래서 Fraport는 금속 표면에도 접근이 가능한 RFID 트랜스폰더를 설계했다. 이는 ISO 15693 표준의 고주파로 운영되고, 페라이트로 금속과 격리시키고, 수명연장을 위해 폴리우레탄 커버를 했다. 태그 메모리에 저장된 것은 재산관리 고유번호, 최근 유지관리 활동 등이다.
RFID 리더의 활동범위는 3cm로, 기술자들은 IT 전문가가 아니고 작업환경이 열악하여 휴대장비는 견고하고 쓰기 편해야 한다. Fraport는 산업계용으로 주문 생산된 손바닥 크기의 PC를 택했고, RFID 리더와 바코드 센싱 모듈과 VGA 화면이 있다.
이동재산관리(MAM; Mobile Asset Management) 응용 시스템은 클라이언트(Client)와 서버(Server) 모듈로 되어있다. 서버는 SAP의 웹응용서버(Web Application Server) 상에서 운영되고 리모트 펑션콜(Remote Function Call)과 SAP의 고유 접속면을 통해 백엔드 시스템(Back-end System)에 접근한다. 일과 시작할 때 사용자는 필요한 정보를 MAM으로부터 휴대장비에 다운받고, 일과 후 LAN에 접속하여 다시 MAM에 복사한다.


6. Fraport의 경험
RFID 기반 소화셔터 확인 시스템을 시행하여 Fraport는, 첫째 효율성을 제고시켰다. 즉 휴대장비로 셔터 ID와 관리 데이터를 접근하여 수작업을 피하고 검사업무 속도를 증진시켰다. 종이대신 휴대장비로 데이터를 보고하고 회사 ERP(Enterprise Resource Planning) 시스템과 동기화함으로써 처리시간을 수일에서 1일로 줄였다. 전자 작업지시 역시 업무부과 속도를 증진시켰다.
두 번째로 업무의 질을 향상시켰다. 종전에는 수작업의 인식착오로 ERP 데이터를 기록하는 사람이나 기능장애제거 책임자로부터 잦은 질문이 있었다. 현재는 시스템에 착오목록을 유지함으로써 이 과정을 제거할 수 있었다. 이는 서비스 기술자와 본부 간에 업무재배치 효과도 있었다. 주된 이익은 전 관리업무에 걸친 일관되고 명확한 문서작업이다. 이는 부정확한 관리 수행과 추가 검사 등으로 인한 비용과 위험을 줄인다. Fraport는 22,000개 소화 셔터 검사에 88,000페이지 문서를 수년간 작성했었다. RFID 이동 기술로 이 비용을 모두 제거했다. 그 외에 Fraport는 직원 열의, 회사에 대한 긍정적 인상 등 무형의 이득을 얻었다.
실행전략 측면에서 Fraport는 시험운영으로부터 단계적 적용방법을 택했다.
첫째로 RFID 기반 소방셔터 관리의 타당성을 증명하고, 그 다음은 법정문서가 요구되는 방화문, 회전 운반대, 연기 감지기, 공기조화, 환기필터와 승객계단, 견인차, 트레일러 등에까지 확대하는 계획이다.


7. 결론
RFID 기술은 탐색시간을 줄이고, 정확한 ID를 신속히 확인하고, 법정서류인 유지관리 기록을 정확히 효과적으로 처리한다. Fraport의 예에서 RFID와 이동 컴퓨팅 기술이 유지관리 업무의 효율성을 증진시킨다는 것이 증명되었다. 미래에 결국 서비스 제공자는 더 발전된 보수업무 뿐 아니라 기계능력 향상으로부터 더 큰 이익을 얻을 것이다.


8. 전문가 제언
최근 RFID 기술은 물품의 ID를 확인하는 응용에서 주류가 되어가고 있다. RFID 태그는 바코드보다 큰 고유번호와 생산자, 물품형태, 온도측정기능 같은 추가 정보를 넣을 수 있다. RFID는 아직 기존 라벨보다 비싸지만, 부가가치를 제공하여 지금은 소매상품 관리에서 대형으로 채택할 수 있을 만큼 가격 임계점에 도달했다.
RFID 장치에는 능동형과 피동형이 있다. 능동 태그는 전력이 필요하여 전선에 연결하든지 배터리를 사용해야 한다. 이는 전력으로 인한 크기, 비용, 수명 등의 문제로, 범용으로는 비현실적이다. 반면 피동 RFID는 배터리가 필요 없어 반영구적 작동 수명을 유지하고 작아서 실제부착 라벨에 맞는다.
RFID 리더와 태그 간에는 니어필드(Near-field) 또는 파필드(Far-field) 기반 신호로 데이터를 송수신할 수 있다. 니어필드 결합은 ISO 15693, 14443 같은 표준과 기업에서 채택하므로 실용적인 손쉬운 방법이다. 이는 수십 cm에서 작동하나, 주파수가 증가함에 따라 작동 거리가 짧아진다.
파필드 RFID 태그는 지금 반도체 기술과 민감한 라디오 수신기 기술로 3-6m의 거리에서도 저가로 -100dBm 전력수준으로 2.4GHz 통신대역의 RFID 리더가 가능하다. EPCglobal社의 UHF RFID 태그가 Wal-Mart와 Tesco에서 사용된다.
Frankfurt 공항 관리회사인 Fraport는 RFID 기술을 시설관리 사업 활동을 증진시키는 원동력이 된다고 보았다. Fraport는 RFID의 신뢰성을 확보하기 위해서는 태그 요건, 휴대장비, 미들웨어 등 핵심 문제를 풀어야했고, 소화 셔터 유지관리를 통해 이를 입증했다.
RFID 태그 가격은 계속 하락하고 리더에 대한 기술개발이 그 성능 한계성을 극복하여, 물류 등에서 경제적 부담없이 매력적으로 확산 사용될 것이다. 그러기 위해서는 관련 사업 소프트웨어가 RFID 기반 관리기능을 커버해야 할 것이다.