[논문]RFID 기반의 철강업 물류관리를 위한 추적시스템의 설계 및 구현

이상영

doi:10.9708/jksci.2010.15.10.157

RFID 기반의 철강업 물류관리를 위한 추적시스템의 설계 및 구현
Design and Implementation of RFID-based Tracking System for Logistics Management on the Steel Industry 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.15 no.10, 2010년, pp.157 - 164

이상영 (남서울대학교 보건행정학과)

초록
AI-Helper

최근에 RFID 시스템은 기술 및 애플리케이션 측면에서 많은 발전을 이룩해왔다. 특히 물류관리 분야에서도 이러한 RFID 시스템을 적용하고자 많은 노력들을 하고 있다. 아울러 철강업종의 물류부문에서도 RFID 시스템을 적용하면 많은 효율을 높일 수 가 있다. 그러나 철강산업에 RFID 시스템을 적용시에 태그와 안테나의 인식 등에서 많은 문제점이 있다. 이에 본 논문에서는 철강업종의 생산원가를 절감하는 도구로 RFID 시스템을 적용하는 연구를 수행하였다. 즉 철강업종에 적용가능한 RFID 기반의 추적관리 시스템을 제안한다. 본 논문의 결과로 자재 입출고시 100%의 인식이 나왔고 로케이션에서는 99%의 인식률을 확보하였다. 결론적으로 제안하는 RFID 기반의 추적관리 시스템은 기존의 시스템에 비해 생산성 향상 면에서 우수함을 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, the Radio Frequency Identification(RFID) system has been growing with many promising features in technology and applications fields. Especially, a lot of efforts for the application of RFID system in the field of logistics management have been conducted. In addition, in logistics section of steel industry a remarkable efficiency can be attained by application of the RFID system. However, in the RFID system applied for the steel industry, lots of problems were found to be solved in recognition of the tags and antennas. This paper presents the feasibility of deploying RFID in the steel industry as a tool for reduction of the production cost. An application of the steel industry to RFID-based tracking management system was proposed. The results of this paper showed that the recognition rate of material input and output was found 100 percent and secured 99 percent of detection rate in the location. In conclusion, the proposed RFID-based tracking management system was approved superior to the existing system in terms of productivity.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

특히 철강에 부착하는 태그가 인식율 측면에서 중요한 요소가 되는데 철강부착형 태그는 기존의 일반태그와 달리 금속면에 부착하기 때문에 금속면에 부착이 잘되고 공기 중에서도 인식률 또한 인식거리를 하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 금속면에 부착하는 방법과 견고한 신뢰성을 확보할 수 있는 태그를 개발하여 제시한다(표 1).
즉 수작업으로 엑셀 등을 통하여 관리하고 있어 관리인원에 의한 오류발생 및 다단으로 쌓인 완제품들의 선입선출 문제 등 여러 가지 문제점을 가지고 있었다. 본 논문에서는 RFID 기술을 적용 하여 자재 및 완재품관리 영역에서의 이러한 문제점을 해결할수 있었다. 특히 로케이션 관리가 이루어져 작업자가 찾아 다니지 않아도 되는 작업효율이 증가되었다.
이에 본 연구에서는 철강업종에 RFID 기술을 이용하여 물류관리의 기반이 되는 추적관리 시스템을 개발하는데 목적을 가진다. 즉 철강업종에 적용가능한 실제적인 RFID 시스템의 개발을 통한 효율적인 물류관리의 기반이 되는 추적관리시스템을 구축한다.
이에 본 연구에서는 철강업종에 RFID 기술을 이용하여 물류관리의 기반이 되는 추적관리 시스템을 개발하는데 목적을 가진다. 즉 철강업종에 적용가능한 실제적인 RFID 시스템의 개발을 통한 효율적인 물류관리의 기반이 되는 추적관리시스템을 구축한다. 논문의 구성은 크게 4장으로 구성되어 있다.

제안 방법

먼저 입출입 인식률을 측정하기 위하여 하나의 입출입 게이트를 설치하고 시험하였으며 동일한 태그를 가지고 입출입에 대한 테스팅을 수행하였다. 공정상에서 완제품이 나오고 적재시에는 로케이션에 적재되는 제품이 하나의 패키지 형태로 출고가 되기 때문에 패키지 상태에서 인식률을 측정하였다. 측정조건은 매탈 부착용 태그를 100개를 사용하였고 이동형 리더기는 최대출력파워(30dBm)를 동작시키면서 태그의 인식률을 측정하였다.
먼저 2개의 입출입문은 공장내 자재의 입출고 전용으로 쓰이며 이곳에 고정식 RFID 안테나 및 리더기를 설치하여 입· 출고되는 자재나 제품을 관리할 수 있다. 그리고 공장내 4개의 로케이션에는 안테나를 설치하여 이동가능한 PDA식 RFID 리더기를 통하여 추적관리가 가능하도록 설계한다. 또한 모든 자재 또는 제품의 이동은 태그가 붙은 상태에서 이동하도록 하였다.
그리고 제작된 태그에 대한 인식거리 및 인식률을 측정하였다. 현장측정을 위해 PDA 포터블 리더기를 가지고 최대출력파워(30dBm)를 동작시키면서 안테나의 인식거리를 측정을 하였다.
그리고 공장내 4개의 로케이션에는 안테나를 설치하여 이동가능한 PDA식 RFID 리더기를 통하여 추적관리가 가능하도록 설계한다. 또한 모든 자재 또는 제품의 이동은 태그가 붙은 상태에서 이동하도록 하였다. 특히 철강에 부착하는 태그가 인식율 측면에서 중요한 요소가 되는데 철강부착형 태그는 기존의 일반태그와 달리 금속면에 부착하기 때문에 금속면에 부착이 잘되고 공기 중에서도 인식률 또한 인식거리를 하여야 한다.
본 논문에서의 철강업에서의 추적관리를 위한 RFID 시스템의 설계에서는 기본적으로 중소규모의 철강업 특성을 반영한 시스템을 구축하였고 빠른 시간에 적용할 수 있도록 하여 설비 투자 부담을 최소화하였다. 또한 새로운 시스템 적용에 따른 실패 기회를 최소화 하면서 적용효과를 극대화 시킬 수 있도록 지원하도록 하였다.
마지막으로 이러한 추적관리를 위한 RFID 시스템의 성능을 시험하였는데 고정형 리더기가 설치된 입출고에서는 인식 거리가 10m 기준으로, PDA 이동형 리더기를 이용시에는 2m 기준으로 측정하였다. 측정시 리더기 설치각도를 조정하고 상호 주파수 간섭에러 원인을 파악하는 등의 오류를 수정 하였다.
측정시 리더기 설치각도를 조정하고 상호 주파수 간섭에러 원인을 파악하는 등의 오류를 수정 하였다. 먼저 입출입 인식률을 측정하기 위하여 하나의 입출입 게이트를 설치하고 시험하였으며 동일한 태그를 가지고 입출입에 대한 테스팅을 수행하였다. 공정상에서 완제품이 나오고 적재시에는 로케이션에 적재되는 제품이 하나의 패키지 형태로 출고가 되기 때문에 패키지 상태에서 인식률을 측정하였다.
이런 이유로 금속면에 부착하는 태그의 신중한 적용이 필요하다. 본 논문에 적용한 태그의 구조는 접지 면과 유전체 층과 방사체 층으로 구성이 되고 방사체 층에는 루프(loop) 타입의 안테나 구조를 선택하였다. 제작된 태그는 두 종류로 제작을 하였다.
본 논문에서의 철강업에서의 추적관리를 위한 RFID 시스템의 설계에서는 기본적으로 중소규모의 철강업 특성을 반영한 시스템을 구축하였고 빠른 시간에 적용할 수 있도록 하여 설비 투자 부담을 최소화하였다. 또한 새로운 시스템 적용에 따른 실패 기회를 최소화 하면서 적용효과를 극대화 시킬 수 있도록 지원하도록 하였다.
추적관리를 위한 RFID 시스템은 중소철강 업체의 가장 기본적인 기능을 기준으로 구성되었으며 공장 및 적재 로케이션의 추적을 기본설계로 한다. 시스템에서는 생산공장에 1개씩의 입출입문과 공장내 로케이션관리를 위하여 공장내부를 4개의 구역으로 구분하여 자재 또는 완제품의 보관 및 위치 파악이 쉽도록 구성하였다. 먼저 2개의 입출입문은 공장내 자재의 입출고 전용으로 쓰이며 이곳에 고정식 RFID 안테나 및 리더기를 설치하여 입· 출고되는 자재나 제품을 관리할 수 있다.
그러나 크래인으로 빔을 1m 이상 상승시켜 바닥에 놓았을 때는 두 개의 태그 모두 떨어지는 현상이 발생하였다. 이런 문제점을 보안하기 위해 빔을 잡을수 있는 클립을 사용하고 클립과 안테나를 연결할 수 있는 연결하는 고리를 사용하여 이를 해결하였다.
이를 세부적으로 보면 먼저 구매부서의 발주정보에 근거하여 생산부서로 자재입고지시를 내리면 자재입고 지시대로 자재가 제대로 도착되었는지를 검사하고 입고한다. 이때 고정형 안테나를 가진 RFID 리더기에 인식이 되면서 DB를 업데이트 한다.
이에 본 연구에서는 기본적으로 중소규모의 철강업 특성을 반영한 시스템을 구축하였고 빠른시간에 적용할 수 있도록 하여, 설비 투자 부담을 최소화하였다. 또한 새로운 시스템 적용에 따른 실패 기회를 최소화 하면서 적용효과를 극대화 시킬 수 있도록 지원하도록 하였다.
본 논문에 적용한 태그의 구조는 접지 면과 유전체 층과 방사체 층으로 구성이 되고 방사체 층에는 루프(loop) 타입의 안테나 구조를 선택하였다. 제작된 태그는 두 종류로 제작을 하였다. 한 종류는 크기가 80mm x 30mm x 4mm이고 또 다른 태그의 크기 (A10010006)는 100mm x 100mm x 6mm이다.
추적관리를 위한 RFID 시스템은 중소철강 업체의 가장 기본적인 기능을 기준으로 구성되었으며 공장 및 적재 로케이션의 추적을 기본설계로 한다. 시스템에서는 생산공장에 1개씩의 입출입문과 공장내 로케이션관리를 위하여 공장내부를 4개의 구역으로 구분하여 자재 또는 완제품의 보관 및 위치 파악이 쉽도록 구성하였다.
그리고 RFID 연동 모듈은 기본기능 모듈과 연동하여 RFID 리더가 읽어 들인 태그정보를 DB에 저장하고 태그의 위치추적을 하는 기능을 한다. 추적지원 모듈은 관련 부문에 네트워크상의 관련된 입고지시정보, 입고정보, 출고지시정보, 출고정보 등을 실시간으로 확인하도록 한다. 다음 그림 3에서는 이러한 시스템의 모듈에 대한 구성도를 보여준다.
마지막으로 이러한 추적관리를 위한 RFID 시스템의 성능을 시험하였는데 고정형 리더기가 설치된 입출고에서는 인식 거리가 10m 기준으로, PDA 이동형 리더기를 이용시에는 2m 기준으로 측정하였다. 측정시 리더기 설치각도를 조정하고 상호 주파수 간섭에러 원인을 파악하는 등의 오류를 수정 하였다. 먼저 입출입 인식률을 측정하기 위하여 하나의 입출입 게이트를 설치하고 시험하였으며 동일한 태그를 가지고 입출입에 대한 테스팅을 수행하였다.
공정상에서 완제품이 나오고 적재시에는 로케이션에 적재되는 제품이 하나의 패키지 형태로 출고가 되기 때문에 패키지 상태에서 인식률을 측정하였다. 측정조건은 매탈 부착용 태그를 100개를 사용하였고 이동형 리더기는 최대출력파워(30dBm)를 동작시키면서 태그의 인식률을 측정하였다. 아래 표는 이러한 시스템의 인식률을 측정한 결과이다.
현장측정을 위해 PDA 포터블 리더기를 가지고 최대출력파워(30dBm)를 동작시키면서 안테나의 인식거리를 측정을 하였다. 태그의 종류는 두 종류를 사용하였고 가로 방향일 때와 세로방향일 때 모두 측정을 하였다. 제작된 안테나의 인식거리는 현장에 따라 조금 다르게 인식거리가 나왔으나 인식 거리는 모두 만족을 하였다.
그리고 제작된 태그에 대한 인식거리 및 인식률을 측정하였다. 현장측정을 위해 PDA 포터블 리더기를 가지고 최대출력파워(30dBm)를 동작시키면서 안테나의 인식거리를 측정을 하였다. 태그의 종류는 두 종류를 사용하였고 가로 방향일 때와 세로방향일 때 모두 측정을 하였다.

대상 데이터

즉 철강업종에 적용가능한 실제적인 RFID 시스템의 개발을 통한 효율적인 물류관리의 기반이 되는 추적관리시스템을 구축한다. 논문의 구성은 크게 4장으로 구성되어 있다. 서론에 이어, 2장에서는 RFID 시스템 설계를 제시하고 3장에서는 구현을 하고 마지막 4장에서는 연구에 대한 결론 도출 및 추후 연구 방향에 대하여 다룬다.

성능/효과

태그의 종류는 두 종류를 사용하였고 가로 방향일 때와 세로방향일 때 모두 측정을 하였다. 제작된 안테나의 인식거리는 현장에 따라 조금 다르게 인식거리가 나왔으나 인식 거리는 모두 만족을 하였다. 그러나 크래인으로 빔을 1m 이상 상승시켜 바닥에 놓았을 때는 두 개의 태그 모두 떨어지는 현상이 발생하였다.
특히 로케이션 관리가 이루어져 작업자가 찾아 다니지 않아도 되는 작업효율이 증가되었다. 즉 RFID를 이용한 공장내 및 제품 적재장소의 실시간 로케이션 추적관리를 이룩하여 RFID를 이용하여 각 로케이션 구역에 어떤 제품이 쌓여있는지에 대한 정보를 실시간으로 체크하고, 제품들에 대한 적재정보를 주어서 이것을 작업자 혹은 지게차 등에 전달 하는 것이 가능하여 졌다. 아래 표 3은 이러한 기존의 시스템과의 비교를 보여준다.
아래 표는 이러한 시스템의 인식률을 측정한 결과이다. 측정결과 입출고시에는 100%의 인식율을확보하였고 완제품 적재시에는 99%의 인식율을 확보하였다.

후속연구

향후 더욱 내구성 및 금속에 강한 저렴한 태그의 개발 문제 등을 해결한다면 RFID를 이용한 추적관리는 급속히 확산될 것으로 예상된다. 아울러 본 논문을 기반으로 하는 전체적인 물류관리 전반에 걸친 RFID 기반의 시스템의 개발이 필요하다.
향후 더욱 내구성 및 금속에 강한 저렴한 태그의 개발 문제 등을 해결한다면 RFID를 이용한 추적관리는 급속히 확산될 것으로 예상된다. 아울러 본 논문을 기반으로 하는 전체적인 물류관리 전반에 걸친 RFID 기반의 시스템의 개발이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유비쿼터스 기술이란 무엇인가요?	유비쿼터스 기술은 RFID(Radio Frequency IDentification) 태그 및 무선 주파수를 이용해서 가까운 거리는 물론 수십 미터까지 떨어진 사물이나 사람에 부착된 태그를 인식하여 정보를 주고 받을 수 있는 기술이다. 이러한 기술을 활용한 물류 정보화는 정확하고 신속한 정보처리로 물류흐름 개선에 크게 기여할 수 있다[4].
	기본적인 다이폴 안테나를 금속면에서 사용할 수 없는 이유는 무엇인가요?	그러나 기본적인 다이폴 안테나는 금속면에서 사용할 수 없다. 그 이유는 금속면에 일반형 라벨형 다이폴 안테나를 부착하면 금속면 때문에 태그 고유의 특성이 잃어버리기 때문이다. 따라서 금속면에 태그가 인식되기 위해서는 접지 면을 갖는 안테나가 필요하다.
	RFID 시스템는 어떻게 구성되는가?	RFID 시스템은 안테나가 포함된 리더기, 무선자원을 송/수신 할 수 있는 안테나, 정보를 저장하고 프로토콜로 데이터를 교환하는 태그, 서버 및 네트워크 등으로 구성된다(그림 1).

참고문헌 (18)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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