Daifuku는 1966년 일본 최초로 자동화 보관 및 검색 시스템(AS/RS)을 개발했습니다. 이 시스템의 개발 목적은 (1)효과적인 부지 사용, (2)보관 능률 향상, (3)창고 업무의 인력 절감 및 인건비 절약, (4)관리 수준 개선을 통한 업무량 경감 및 비용 절감입니다. 그 당시에는 1층 짜리 창고가 표준이었습니다. 적재, 하적 및 보관 작업이 수작업으로 이루어졌으며, 보관 물품이 장부 및 전표를 통해 관리되었기 때문에 물류 역량이 오늘날과 같이 진보적인 수준이 아니었습니다. 이러한 상황에서 등장한 자동화 창고는 기존의 창고업의 개념을 뒤흔드는 혁명적인 물류 기술 혁신이었습니다.

이러한 기술이 탄생한지 약 40년이 지나, 현재는 자동화 창고가 스태커 크레인과 주변 장치를 포함한 모델 확장을 통해 좀 더 고용량, 고성능으로 바뀌었습니다. 반면, 그 목적과 산업 및 비즈니스는 빠른 성장을 이루었습니다. 이제 자동화 창고 시장 및 기술 개발을 비롯하여 향후 트렌드에 대해 소개하겠습니다.

시장 개발

1970년대: 증가하는 컴퓨터 기술 수용에 따라 늘어나는 시스템 확산

이름에서 알 수 있듯이, 자동화 보관 및 검색 시스템(AS/RS)으로 인해 창고가 3D 및 자동화로 바뀌었으며, 1970년대가 시작하기 전까지는 주로 제조사가 완제품 및 원자재를 보관하는 용도로 사용하였습니다. 더욱이, 자동화 창고가 당시에는 필연적으로 저비용일 수 없었으므로 손익 수준이 높아, 고객은 주로 대기업이었습니다.

1966년, 탑재 상태로 작동되는 랙부일(Rackbuil) 시스템(AS/RS 내 랙 지지 빌딩, 이하 "RB")을 일본 최초의 자동화 창고인 (당시)마츠시타 전기(Matsushita Electric Industry)의 전기 모터 부서에 납품하였습니다. 또한, 자동화 창고 보관 위치를 X, Y, Z 좌표를 기준으로 관리할 수 있도록 하며, 컴퓨터로 쉽게 운용할 수 있는 랙 마스터(RM)로 불리는 스태커 크레인의 무인 작동을 시작했습니다. 1969년, 일본 최초 컴퓨터 제어를 사용하는 전자동 RB를 아사히화학(Asahi Chemical Industry Co., Ltd.)의 노베오카 공장(Nobeoka Plant)에 납품했습니다.

컴퓨터로 제어하는 자동화 창고로 인해, 재고 관리가 자재 검색 및 보관과 함께 이루어짐에 따라 재고 관리의 정확도가 향상되었습니다. 결과적으로, 이러한 시스템을 수용하는 산업이 급작스럽게 증가하기 시작했습니다. 예를 들어, 전세계의 몇몇 대규모 자동화 창고는 몇 천 몇 만에 이르는 항목을 관리하는 자동차 서비스 부품 센터인 도요타의 가스가 공장(Kasuga Plant)과 닛산의 사가미하라 부품 센터(Sagamihara Parts Center)로 납품되었습니다. 더불어, 자동화 창고가 주로 재고 관리와 보관 및 검색 관리 정확도 향상을 목적으로 제약회사에도 도입되었습니다.

1970년대 중반부터 자동화 창고의 효율성이 시장에서 널리 인식되기 시작했으며, 빌딩형 시스템보다 더욱 경제적이고 저비용의 자동화 창고에 대한 요구가 증가하였습니다. 이러한 니즈를 충족시키기 위하여 기술 표준을 준수하는 유닛 로드 AS/RS 및 초고속 미니 로드 AS/RS를 개발 및 판매하기 시작했습니다.

  • 사진 1: 일본 최초의 자동화 창고 (RB)

    사진 1: 일본 최초의 자동화 창고 (RB)

  • 사진 2: 자동차 부품 관리를 위한 (당시)세계 최대 규모의 자동화 창고 중 하나

    사진 2: 자동차 부품 관리를 위한 (당시)세계 최대 규모의 자동화 창고 중 하나

  • 사진 3: (당시)세계 최첨단 기계 툴로 불린 FA 공장

    사진 3: (당시)세계 최첨단 기계 툴로 불린 FA 공장

1980년대: 다양한 분야에서 채택

1980년대, 일본 산업 제품의 경쟁력이 유럽과 북미를 뛰어넘기 시작함에 따라 제조업 분야에 대한 자본 투자가 활성화되었습니다. AS/RS 적용 또한 완제품 보관에 집중했던 과거에서 전기, 전자제품, 정밀기계 제조 등을 포함한 생산 현장으로 확장되었습니다. 이러한 창고가 인터베이 및 인트라베이 초기 설정, 부품 보관 분류 및 공급 능력, 하루 24시간 작동 가능한 버퍼 능력을 가능케 하는 장비로 사용되었습니다. 이를 배경으로, 인터베이 및 인트라베이 자동 창고와 무인운반장비(AGV)가 컴퓨터로 제어되는 생산 시설 전반에 통합된 생산 시스템과 함께 개발되었습니다. 화낙(Fanuc Corporation), 후지쯔(Fujitsu Limited), 마키노밀링머신(Makino Milling Machine Co., Ltd.)을 포함, 수많은 선도 기업들에 Daifuku의 최신 공장 자동화 시스템을 납품했습니다 (사진 3). 오늘날까지도 이 기간 동안 개발된 기계 가공 센터를 위한 유연한 제조 시스템의 강력한 수요가 이어지고 있습니다.

한편, 완성품 보관 시스템은 유통 센터 기능을 수행해야 했습니다. AS/RS와 체계화된 여러 주변 장비를 결합하여 수많은 센터에 수준 높은 자동화를 도입했습니다. 토판폼즈(Toppan Forms Co., Ltd.), 산게츠(Sangetsu Co., Ltd.), 야마노우치제약(Yamanouchi Pharmaceutical Co., Ltd)을 포함, 수많은 기업에 Daifuku의 최신 유통 센터 시스템을 납품했습니다. 이들 유통 센터에서는 본사 정보 시스템과 물류 센터 시스템을 전용 회선으로 서로 연결하여 배송 리드 타임 축소, 배송 정확도 및 재고 관리 정확도를 향상시키려고 노력했습니다. 게다가, 이 시기에 지속된 일본 제조업 분야의 글로벌 확장에 발 맞추어 AS/RS를 국외로 수출하기 시작한 때도 바로 이 시기입니다.

1980년대 중반부터 시작된 인력난과 경제 환경이 더해져, 주로 대기업에 납품했던 AS/RS도 중소규모 제조회사에 도입되기 시작하였으며, 그 결과 시장이 빠른 속도로 확장되었습니다. 개인용 컴퓨터의 보급이 그 개발과 보조를 맞추기 시작했으며, 개인용 컴퓨터와 소프트웨어 패키지를 활용한 상대적으로 저렴한 재고 관리 시스템 개발이 가능해졌습니다. 이러한 개발 덕분에, 소규모 AS/RS가 보통 컴퓨터 제어를 통한 화물 보관 및 검색과 동시에 재고 관리를 수행했습니다.

1990년대: 다양한 고성능 시스템의 탄생

1980년대 후반과 1990년대 초반부터 제조업외의 농업, 도소매업, 창고, 은행, 보험, 공공기관을 포함한 산업에서 자동 창고를 채택하기 시작했습니다. 이러한 산업들은 시장에서 물류 자동화에 추가적인 확대를 이끌 이전 경험이 없었습니다. 예를 들어, 농업 분야에서 현미의 보관, 과일 냉장, 출하 전 야채의 예냉설비, 버섯의 배양설비 및 과일과 야채의 선별장 출하시설로써 자동화창고가 사용되었습니다.

1990년대 중반 이후에 들어서야 최종 사용자에게 좀 더 가까운 유통 단계에 시스템이 도입되기 시작했습니다. 창고업, 도소매업 분야의 자동화 창고는 디플레이션이 증가하던 소비자 제품에 대한 수입 기지로 물류 센터 내에서 활용되어 공급망 관리(SCM)를 수행하였습니다. 이 모든 유통 센터에도 고성능 출하전 조정 또는 초기 피킹 설정과 같은 전통적인 보관 기능과는 다른 목적으로 다양한 형태와 크기의 화물을 취급할 수 있는 미니 로드 AS/RS가 도입되었습니다. Daifuku에서는 고성능 미니 로드 AS/RS를 개발하고, 이들 니즈를 충족시키기 위하여 이송 장비의 다변화를 확대하였습니다. 게다가, 2002년에는 기존 AS/RS와 비교하여 1/2 수준으로 사이클 타임을 단축시킨 고성능 미니 로드 AS/RS 매직 소팅 시스템(MIII)을 개발하여, 환승형 유통 센터에서 미니 로드 AS/RS의 화물 취급 속도를 높일 수 있도록 하였습니다.

이런 식으로, 물류 환경하에서의 중대한 변화에 필적하는 기능에 대한 수요를 충족시키려는 니즈가 있었습니다. 또한, 1970년대부터 1980년대에 건설된 자동화 장비가 지속적으로 노후화됨에 따라, 장비를 새로 교체하려는 수요도 있었습니다.

특수 환경에 적합한 자동화 창고

초기 냉동 보관 AS/RS가 1970년대 짧은 시기 동안 구축된 반면, 수익성이 낮은 점 때문에 건설이 중단되었습니다. 그러나, 냉장 기술의 발달과 사회적∙물류적 환경 변화와 더불어 수익성이 향상되었습니다. 그 결과, 1990년대부터는 식품 도매업과 해산물 가공을 포함한 산업에서 자동화 창고에 대한 구축 수요가 증대되었습니다.

위험 제품 창고의 경우, 1990년 일본 소방법 부분 개정 및 시행에 따라 최대 빌딩 면적이 1,000 제곱미터, 높이가 최대 20m인 적격한 자동화 창고 구축이 가능해졌습니다. 과거에는 소규모 유닛형 AS/RS(인터베이 창고)가 대세였던 이러한 분야에서 보관 용량에 중점을 둔 랙 지지 빌딩 AS/RS를 많이 구축하는 것도 가능해졌습니다.

반도체 제조 분야의 경우, 제조 프로세스 중 높은 수준의 청결도를 유지하려는 요구가 통합 수준이 높아짐과 동시에 늘어났습니다. 크린룸 안에서는 작업자들이 먼지를 발생시키는 최대 원인이 되므로, 인터베이 운반 및 인터베이 버퍼에 대한 무인 운영이 필수적으로 도입되어야 했습니다. 크린룸 AS/RS 클린 스토커(CLS)가 인터베이 버퍼 시설로 개발되었습니다. 최근에는 수많은 CLS가 전세계 작업 현장에 도입되어 있으며, 여기에는 주요 반도체 제조사들이 포함되어 있습니다. 더불어, 이러한 기술은 LCD와 PDP 생산 라인에도 활용되었습니다.

기술 개발

RM: 적용 및 기능 관련 다양한 편차

초기 RM 구동 유닛이 다극전동기와 슬라이딩 조인트로 결합되어 있기 때문에, 수평 이동 속도 분당 90m, 수직 이동 속도 분당 20m로 속도가 제한적이었으며, 처리 용량도 시간당 20~30 파렛트였습니다. 빠른 속도 달성을 목표로 1970년대 말 DC 모터로, 1980년대에는 인버터 제어로 전환되었습니다. 최근에는 수평 이동 속도가 분당 200m, 수직 이동 속도가 분당 100m로 향상되었으며, 처리 용량은 시간당 60 파렛트로 높아졌습니다.

RM은 사용 목적 및 기능에 따라 확대되었습니다. 오늘날에는, 다중 통로로 단일 RM을 사용하는 컨베이어형 운반기형 시스템, 투 딥 랙에 2개를 보관하는 더블 딥 유형 시스템, 2개의 화물을 운반하는 이중 셔틀 포크 유형이 있습니다. 미니 로드 RM 이송 장치의 경우, 포크형 클램프 모델과 사이드 벨트를 이용하는 리드인 모델을 포함, 다양한 모델이 개발되었으며, 제3차 산업을 포함시키는 고객 확대와 더불어 다양한 크기의 상자 케이스를 직접 취급할 수 있습니다.

RM 작동 방식에는 탑승 작동, 숫자판 또는 위치 숫자 카드, 컴퓨터 제어 등이 포함됩니다. 최근에는 컴퓨터 제어 방식이 대부분의 AS/RS에 도입되었습니다. 그러나, 보관된 제품이 틀에 있는 제품과 같이 제한적이거나, 제품 수가 적거나, 고정된 위치에서 작업을 수행하는 등과 같은 경우에도 여전히 숫자판 또는 위치 숫자 카드 세팅을 이용하여 운영하는데, 이는 사용이 쉽기 때문입니다. 게다가, 탑승 작동은 일본 내 매우 제한적인 시스템에만 사용됩니다.

내장 마이크로컴퓨터를 통한 선진 제어

초기 개발 단계에서 릴레이 서킷이 활용된 반면, 패널은 이내 트랜지스터를 이용하기 시작하였으며, 1970년대 말에는 내장 마이크로컴퓨터가 있는 패널로 바뀌었습니다. 유동식 케이블이 처음에는 RM 유닛과 지면 사이에서 신호를 전달하는 용도로 사용되었으나, 유도 무선 방식이 1970년대 하반기부터 도입되고나서, 1980년대에 광전송으로 바뀌었습니다.

1980년대에는 마이크로컴퓨터의 성능이 향상되었고, 비용이 절감되어 고성능 RM에 큰 기여를 했습니다. 예를 들어, RM 정지 위치 제어 방법의 경우, 감지 플레이트를 교체하기 위해 실제 랙 포지션을 감지하는 포지션 학습제어(Daifuku 특허 소유)가 개발되어, 각각의 랙에 대한 정지 포지션을 자동으로 결정합니다. 이러한 기술은 자동화 창고에 대한 신뢰도를 향상시키며 현장에서 조정 기간을 줄여줍니다. 1980년대 후반부터는 주변 장비를 포함, 중앙집중식 제어에서 분산형 제어로 이동과 동시에 제어 서킷 패키지가 자동화 창고 시스템 제어에 도입되었습니다. 이로 인해 품질 향상, 유지보수 용이, 리드 타임 단축이라는 결과를 이루어냈습니다.

자동화 창고 시장이 제조산업 중점에서 확장되어 1차 산업 및 3차 산업까지도 포함함으로써, 유지보수 인력이 없는 고객사의 수가 증가하여 조기 감지 및 조기 복구가 더욱 중요해졌습니다. 이러한 니즈에 부응하기 위해 Daifuku에서는 1991년 9X 모델 배송 제어 모델을 개발하였으며, 이는 메뉴, 오류 로그 관리 시스템과 산업 내 타 경쟁사보다 한 발 앞선 커뮤니케이션 라인을 이용하는 원격 모니터링 시스템이 표준으로 그래픽 디스플레이 모니터링 시스템에 장착된 제품입니다. 동시에, 내부 시스템 지원 센터(SSC)가 문을 열어 1년 365일 하루 24시간 시스템 관련 온라인 서비스를 제공하여 시스템을 납품받은 사용자들을 지원하고 있습니다.

STV 및 로봇과 같은 주변 장비 강화

처음에는 대부분의 자동화 창고 주변 장비가 컨베이어 라인으로 구성되었습니다. 1980년대에 들어서, 기계식 변속기가 장착된 외부 구동 셔틀 카트가 화물 취급 속도 및 신뢰도 향상을 목적으로 개발되었습니다. 그러나 프로세싱 성능, 수평 이동 속도, 동작 중 소음, 유지보수 용이성 등은 시장의 요구를 충족시키지 못했습니다. 1987년, 자율 분산 제어 장비인 고속 대용량 저소음 고속분류대차(STV)를 개발하여 이러한 문제점을 해결하였습니다. 이는 시스템 표준화, 신뢰도 향상, 배송 시간 단축, 비용 절감의 효과로 이어졌습니다. 최근 STV는 AS/RS 주변 장비 중 필수가 되었습니다.

유통센터에서 케이스에 담긴 유닛을 집어내는 작업이 파렛트 유닛에 보관된 소규모 제품 선적을 지원하는데 필수적입니다. 과거에는 수많은 케이스 피킹 작업을 수작업으로 수행하였습니다. 이러한 노동집약적 작업이 허리 통증도 야기함으로써, 케이스 피킹이 빈번한 유통센터 내 자동화와 관련된 주요 니즈가 있었습니다. 1995년, 로봇과 이미지 프로세싱을 활용하여 위치 인식 장비를 결합한 케이스 피킹 시스템이 개발되어 이러한 니즈에 대응하고 있습니다. AS/RS와 연결된 고성능 시스템을 확립한 후, 대용량 케이스 프로세싱이 필요한 음료 제조업자와 같은 고객에게 납품했습니다.

  • 사진 4: 유럽 내 전자제품 보관에 활용되는 AS/RS

    사진 4: 유럽 내 전자제품 보관에 활용되는 AS/RS

  • 사진 5: 중국 내 PC 완제품 보관용 AS/RS

    사진 5: 중국 내 PC 완제품 보관용 AS/RS

미래 시장 및 기술 트렌드

자동화 창고는 이미 일본 내 모든 산업 부문에 널리 퍼져 있습니다. 따라서 개발의 최정점을 찍은 당시와 같은 성장 수준을 기대해서는 안됩니다. 그러나, 자동화 창고는 보관, 분류, 초기 설정 뿐만 아니라 생산 시설에 있어 아주 중요한 요소가 되었으며, 이와 비슷한 수준의 수요가 앞으로도 지속될 것으로 예상할 수 있습니다.

수많은 자동화 창고가 전세계적으로 일본과 유럽 내 설치되고 있습니다. 일본의 경우, 자동화 창고가 모든 산업 부문에서 다양한 목적으로 널리 사용되고 있으며, 그 결과 소규모 자동화 창고와 관련된 프로젝트가 많습니다. 한편 유럽의 경우, 유통 센터로서의 기능을 원하는 대기업들이 대부분 주도하여 대규모 자동화 창고 도입을 시행하고 있습니다 (사진 4). 북미에서는 많은 유통 센터에서 자동화 창고 도입 비율이 저조하며, 랙, 컨베이어, 포크 리프트 등으로 이루어져 있습니다. 중국, 한국, 대만을 포함한 동아시아의 경우, 자동화 창고에 대한 수요가 최근 경제 성장 속도와 발 맞추어 빠르게 증가하고 있습니다. 중국에서는 과거 중국으로 시장을 확장했던 외국계 회사에서 주로 자동화 창고를 이용하는 반면, 담배 산업과 같은 선구자적인 현지 회사에서는 자동화 창고를 도입하려는 움직임을 시작하였으며, 1970년대 초기 일본에서 보인 것과 유사한 미래 시장 성장을 기대할 수 있습니다 (사진 5).

자동화 창고의 성능은 사용 목적과 기능에 따라 더욱 다양한 편차를 지니며 점점 더 향상될 것입니다. 현재 일반적으로 필요한 기능이 대부분 개발되었습니다. 앞으로는 예방적 유지보수를 고려하더라도 유지보수가 불필요한 시스템 뿐만 아니라 예정된 시뮬레이션을 활용하는 더욱 최신 종합 시스템을 개발하는 것에 중점을 둘 수 있을 것으로 믿습니다.

Daifuku는 새롭게 고객에게 더욱 최적화된 시스템을 구축하는데 최선의 노력을 다하며, 고객의 소리에 귀 기울이겠습니다.

< Daifuku 뉴스 No.169 (2003.09) >