[논문]RFID 기술 기반 항공화물 모니터링 시스템 개발

손민규; 장윤석

문제 정의

RFID기술을 기반으로 획득되고 BPM 솔루션을 통해 모델링된 정보를 사용자에게 가시적으로 제공하기 위한 것으로 본 연구에서 개발한 모니터링 솔루션엔 기존의 화물 이력관리 기능에 . 더하여 실시간 화물 정보의 조회 및 수정 기능과 의사결정 지원을 위한 다양한컨텐츠를구축하였다 또한솔루션의 확장성을 고려하여 객체지향적(objectedOiiented) 개념 기반의 Java 언어를 사용하여 개발되었으며 보다 능동적이고 개방적 인 웹 2.
본 논문에서는 위와 같은 문제점들을 개선하기 위한 방안으로 RFID 기술을 이용한 항공화물 모니터링솔루션을 소개하고 있다. 본 논문에서 소개되는 모니터링 솔루션은 항공화물 터미널의 공간적인 특성과 변화되는 포장단위에 따른 항공화물의 특성을 고려하여 RFID 기술을 적용함으로써 항공화물 터미널의 전체 업무 프로세스에 걸쳐 화물의 실시간 위치와 이력을 모니터링(monitoring)할 수 있다.
본 연구를 통해서 개발하고자하는 모니터링 솔루션은 RFID 기술을 기반으로 항공화물 터미널에 반입된 항공화물의 실시간 위치정보 및 이력정보를 수집하고 표현하는 기능을 제공한다. 따라서 즉각적인 화물 관리를 가능하게 하고 추후 연구를 통해 다양한 이벤트 발생 시 신속한 의사결정 지원을 통한 대응 체계를 마련하기 위한 기반 기술이라는 점에서 기존에 이력 관리 기능만을 제공하던 모니터링 솔루션들과의 차별성을 지니고 있다
본 연구에서는 RFID 기술을 이용해 항공화물의 실시간 정보를 획득하기 위해 터미널에서 처리되는 항공화물의 포장단위에 따라 적용 대상을 구분하고 적용 대상의 특성과 항공화물 터미널의 환경적인 특성을 고려하여 RFID 장비의 성능을 실험하고 터미널의 전파 환경을 분석하여 적합한 장비를 선정하였다. RFID 기술을 통해 획득된 실시간 정보는 미들웨어를 통해 BPM으로 전달되며 전달된 정보는 BPM 에 의해 정의된 프로세스 정보와 연계하여 항공화물 모니터링솔루션에 전달된다.
본 연구에서는 개발되는 솔루션 및 시스템의 확장성 및 유연성을 확보하기 위해 다양한 비즈니스 프로세스 모델을 사용자의 의도에 따라 모델링 할 수 있는 BPM(Business Process Modeling) 솔루션을 도입하였다. 그림 2는 규칙적으로 이동해야同는 장비들이 해당위치에 존재하지 않을 시에 이상상황을 알리도록 한 샘플S, 해당 어플리케이션은 자바의 스윙기술을 통해 RFHD로 입력될 실제 시그널들을 에뮬레이션 하였다.
있는 전파환경에 대한 분석을 실시하였다. 위의 성능 실험과 전파환경에 대한 연구는 본 연구에서 개발하고자 하는 모니터링 시스템의 실증시험에 사용될 정보획득(data capturing) 장비를 선정하기 위해 수행되었다.

가설 설정

이동속도는 운반 장비의 최대 속도 llkm/h로 설정하였으며 인식대상은 ULD 화물과 운반 장비 인 터그 카로설정하였다.

제안 방법

900MHz 대역 RFID 장비에 대한 실험은 Truck dock과 Storage 그리고 Workstation 지점에서 인식 거리 및 안테나 방향 그리고 복수 태그에 따른 인식률 실험으로 수행되었다 복수 태그에 대한 인식률은 20 개 태그들을 한 번에 인식하였을 때 태그 ID를 바탕으로 각 인식률을 계산하여 평균값을 구한 것이다. 그 결과는 아래와 같다
Airside Gate 지점에서는 인식대상의 이동 통로가 일정하게 고정되어 있어 인식 거리를 2m로 설정하였으며 인식대상이 이동 중인 상태에서 인식하여야 하므로 인식속독에 대한 인식률 실험을 실시하였다. 이동속도는 운반 장비의 최대 속도 llkm/h로 설정하였으며 인식대상은 ULD 화물과 운반 장비 인 터그 카로설정하였다.
RFID 기반 항공화물 모니터링 시스템의 구성은 EPC 네트워긔可를 기반으로 그림1과 같이 RFID 장비를 통한 정보획득(data c在pturing)과 정보를 가공전달 해주는 미들웨어 단(layer)이 있으며 획득된 정보를 특정 비즈니스 모델로 모델링해주는 어플리케이션및 이를 표현하기위한 모니터링 어플리케이션으로 구성하였다. 이는 크게 정보획득을 위한 물리적 단과 획득된 정보를 제어하기 위한 컨트롤 단, 그리고 사용자에게 정보를 제공하기 위한 프레젠테이션 단 및 정보관리를 위한 데이터베이스로 나눌 수 있다
RFID 장비의 적용 가능성을 분석하기 위해 스펙트럼 어닐라이저 (Spectrum Analyzer)를 이용하여 각주 파수 대역별 전파세기를 측정하여 비교 분석 하였다
위의 요구사항 및 분석 자료를 바탕으로 모니터링 시스템을 구성하고 해당 솔루션을 개발하였으며. 개발된 솔루션의 검증을 위해 실질적인 환경에서 실증 실험을 수행하였다.
본 연구에서는 개발되는 솔루션 및 시스템의 확장성 및 유연성을 확보하기 위해 다양한 비즈니스 프로세스 모델을 사용자의 의도에 따라 모델링 할 수 있는 BPM(Business Process Modeling) 솔루션을 도입하였다. 그림 2는 규칙적으로 이동해야同는 장비들이 해당위치에 존재하지 않을 시에 이상상황을 알리도록 한 샘플S, 해당 어플리케이션은 자바의 스윙기술을 통해 RFHD로 입력될 실제 시그널들을 에뮬레이션 하였다.
그림과 같이 RFID를 도입함으로써, 카운터 업무의 절감효과가 기대대며, 화물 위치를 miPC를 통해 실시간 파악함으로 Picking 시간 절감 및 동선의 절약이 가능하며, 화물의 ULD, 화물송장, 작업팀을 시스템이 악하여, 화물을 잘못 Build-up 함으로써 손실을 발생할 여지를 없앨 수 있게 하였다. 또 그림 6-8과 같이 웹 기반의 프로그램에서 사용자가 선택과 이동을 통해 계획을 그래픽하게 할 수 있도록 유연한 UI를 개발하였다.
화물 이력관리 기능에 . 더하여 실시간 화물 정보의 조회 및 수정 기능과 의사결정 지원을 위한 다양한컨텐츠를구축하였다 또한솔루션의 확장성을 고려하여 객체지향적(objectedOiiented) 개념 기반의 Java 언어를 사용하여 개발되었으며 보다 능동적이고 개방적 인 웹 2.0 기술을 구현하는 Flex 스크립트 언어를 사용하였다.
그림과 같이 RFID를 도입함으로써, 카운터 업무의 절감효과가 기대대며, 화물 위치를 miPC를 통해 실시간 파악함으로 Picking 시간 절감 및 동선의 절약이 가능하며, 화물의 ULD, 화물송장, 작업팀을 시스템이 악하여, 화물을 잘못 Build-up 함으로써 손실을 발생할 여지를 없앨 수 있게 하였다. 또 그림 6-8과 같이 웹 기반의 프로그램에서 사용자가 선택과 이동을 통해 계획을 그래픽하게 할 수 있도록 유연한 UI를 개발하였다.
본 연구에서 항공화물 터미널에 적용할 RHD 기술은 운용 형태에 따라 능동형과 수동형으로 나눌 수 있다 따라서 특성에 따라 능동형과 수동형으로 나누어 적합성을 실험하였다. 능동형 장비로 433MHz 대역과 2.
본 연구에서는 RFID 기술을 기반으로 한 항공 화물터미널에서의 항공화물 모니터링 시스템의 개발에 앞서 먼저 항공화물 관리 기술에 대한 일반적인 요구사항을 분석하고 실시간 화물 관리를 위한 RHD 기술적용과 관련된 특수사항을 분석하였다. 이를 바탕으로 RHD 장비에 대한 성능 실험을 실시하였으며 장비에 대한 성능 실험과 동일한 지점에서 전파환경을 측정하고 분석하였다.
위와 같이 제시된 요구사항에 따라 본 연구에서는 RFID 장비를 활용하여 인천공항 항공화물 터미널에서 성능 실험을 실시하였다.
위의 성능 실험 및 전파환경 분석을 통해 항공 화물터미널에서 요구되는 요구사항들(인식률, 인식거리, 인식속도 등.)을 고려하여 Skid 단위의 화물의 경우는 900MHz 대역의 RFID 장비를 ULD 단위의 화물의 경우 433MHz 대역의 장비로 운영을 진행하였다.
이를 바탕으로 RHD 장비에 대한 성능 실험을 실시하였으며 장비에 대한 성능 실험과 동일한 지점에서 전파환경을 측정하고 분석하였다. 위의 요구사항 및 분석 자료를 바탕으로 모니터링 시스템을 구성하고 해당 솔루션을 개발하였으며. 개발된 솔루션의 검증을 위해 실질적인 환경에서 실증 실험을 수행하였다.
관련된 특수사항을 분석하였다. 이를 바탕으로 RHD 장비에 대한 성능 실험을 실시하였으며 장비에 대한 성능 실험과 동일한 지점에서 전파환경을 측정하고 분석하였다. 위의 요구사항 및 분석 자료를 바탕으로 모니터링 시스템을 구성하고 해당 솔루션을 개발하였으며.
인천공항 화물 터미널에서 실시한 성능 실험에 추가하여 RFID 장비의 성능에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 전파환경에 대한 분석을 실시하였다. 위의 성능 실험과 전파환경에 대한 연구는 본 연구에서 개발하고자 하는 모니터링 시스템의 실증시험에 사용될 정보획득(data capturing) 장비를 선정하기 위해 수행되었다.
실험 결과는 신뢰도를 확보하기 위해 각 30희의 인식시도를 한 번으로 하여 총 10회를 실험하여 최대 인식 횟수와 최소 인식 횟수를 제외하고 평균값을 구한 것이다. 장비의 적합성을 확인하기 위해 실험 장비를 수동형과 능동형으로 나누고 환경적 제약조건에 따라 적용 대상과 적용환경을 구분하여 실험하였다. RFID 장비의 적용 대상은 ISO/FDIS 17363^을 참조하였으며 적용 환경의 일반적인 실험방법은 ISO/IEC 18046'기과 ISO 18185囹에서 제시하는 기준과 IATA回의 권고사항을 고려하여 구성하였다.
항공화물 터미널 내 RFID 기술을 적용하기 위해 요구되는 사항을 업무 관계자들을 대상으로 조사하였으며 자동인식기술로써 요구되는 사항은 다음과 같이 요약할 掩 수 있다.
항공화물 터미널 내 수출 지역의 전파환경 측정 시고 주파 대역(900MHz, 433Mhz)의 경우는 LP 안테나를 사용하고 초고주파(2.45GHz)의 경우는 Hom 안테나를 사용하였으며 동서남북의 4방위 방향을 측정하였다.

대상 데이터

433MHz 대역의 RFID 장비는 국내 항만 터미널에서 사용하고 있는 K 사의 장비로 테스트를 진행하였으며 태그 및 리더의 기술적 제원은 다음과 같다.
433MHz 대역의 RHD 장비에 대한 실험은 능동형 태그의 가격을 고려하여 항공사에서 회수 가능하며 재사용이 가능한 대상에 대해 적용하고자 하며 그에 따라 적용 대상과 관련된 적용 환경인 Workstation과 Airside Gate 지점에서 이루어 졌다. 433MHz 장비는 안테나의 기술적 제원에 있어 안테나의 방향성 이전 방향이기 때문에 안테나 각도에 대한 실험은 제외하였다.
900MHz 대역의 RFID 장비 중 태그는 메탈형 태그를 사용하였으며 리더는 A사의 리더를 사용하였다. 각 장비의 기술적 제원은 다음과 같다.
실험하였다. 능동형 장비로 433MHz 대역과 2.45GHz 대역의 장비를 선택하였으며 수동형 장비로는 수동형 장비 중 일반적으로 사용되고 있는 UH 표대 역의 900MHz 대역의 장비를 선택하였다.
데이터베이스는 Oracle을 사용하였으며 화물에 대한 예약 정보 항공기 정보, 작업 정보, 위치 및 이력 정보 그리고 화물의 검수 및 포장 상태 정보 등으로 구성되었다. 이런 정보들은 그림 3과 같은 구조를 가진다
본 연구를 통해서 개발된 RHD 기술 기반 항공화물 모니터링 시스템의 검증을 위해 인천공항 A 항공의 항공화물 터미널을 대상으로 파일럿을 실시하였다. 본 파일럿 기간 동안 집중적으로 괸리한 요소는 RHD 장비를 통한 실시간 정보 인식 여부, 그리고 기존 화물예약 정보와 식별정보와의 동기화가 주요 요소였다.
본 연구에서는 RFID 장비를 대상으로 인천공항 화물 터미널에서 성능 실험을 실시하였으며 실험 지점은 터미널 내 4개 지점으로 truck dock , Storage, Workstation, Airside로 설정하였다. 실험 결과는 신뢰도를 확보하기 위해 각 30희의 인식시도를 한 번으로 하여 총 10회를 실험하여 최대 인식 횟수와 최소 인식 횟수를 제외하고 평균값을 구한 것이다.
전파환경 측정 장소는 성능 실험과 동일한 인천공항 화물 터미널이며 측정 지점은 성능 실험 지점을 포함하고 있는 수출 지역으로 설정하였다. 측정 시간은 현업의 작업 시간을 고려하여 오전부터 오후 2시까지로 설정하였으며 측정 장비로는 아래의 장비가 선정되었다.

데이터처리

Airside로 설정하였다. 실험 결과는 신뢰도를 확보하기 위해 각 30희의 인식시도를 한 번으로 하여 총 10회를 실험하여 최대 인식 횟수와 최소 인식 횟수를 제외하고 평균값을 구한 것이다. 장비의 적합성을 확인하기 위해 실험 장비를 수동형과 능동형으로 나누고 환경적 제약조건에 따라 적용 대상과 적용환경을 구분하여 실험하였다.

이론/모형

장비의 적합성을 확인하기 위해 실험 장비를 수동형과 능동형으로 나누고 환경적 제약조건에 따라 적용 대상과 적용환경을 구분하여 실험하였다. RFID 장비의 적용 대상은 ISO/FDIS 17363^을 참조하였으며 적용 환경의 일반적인 실험방법은 ISO/IEC 18046'기과 ISO 18185囹에서 제시하는 기준과 IATA回의 권고사항을 고려하여 구성하였다.

성능/효과

2.45GHz 대역의 RFID 장비는 현재 일반 창고의 자산관리에 사용되고 있는 R사의 장비로 진행하였으며 태그. 및 리더의 기술적 제원은 다음과 같다
2.45GHz 대역의 RFID 장비에 대한 실험 결과는 433MHz 대역의 장비에 대한 실험결과와 비교하여 상대적으로 인식률이 낮은 것으로 나왔다. 따라서 앞에서 제시한 인식 거리에 대한 요구사항에 따라 우선적으로 항공화물 터미널 내에 능동형 태그를 적용할 경우 433MHz 대역의 장비를 적용하는 것이 바람직한 것으로 보이나 배터리 지속 시간 실험과 같은 실험요소 및 실험 환경에 대한 변수의 설정이 부족하여 해당 성능 실험 결과만으로 장비우열을 판단하기에는 부족하였다.
2.45GHz 대역의 RFID 장비에 대한 실험은 장비의 형태(능동형)가 같은 433MHz 대역의 RHD 장비와 동일한 환경에서 이루어 졌으며 적용 대상 및 실험 환경을 동일하게 설정하였다. 그 결과는 아래와 같다.
시스템의 결과를 비교하였다. 그림에서와 같이 RFID기반의 시스템은 프로세스시간에서 현행시스템의 22%이상감축 시킬 것으로 판단되며, 이는 현장 시연 시도 시뮬레이션 결과와 같은 결과를 나타내었다. 대부분의 화물기는 적재용량의 知%이상을 유지하고 있으며, 100%의 경우도 22%이상을 감축하는 결과를 가져왔다.
45GHz 대역의 RFID 장비에 대한 실험 결과는 433MHz 대역의 장비에 대한 실험결과와 비교하여 상대적으로 인식률이 낮은 것으로 나왔다. 따라서 앞에서 제시한 인식 거리에 대한 요구사항에 따라 우선적으로 항공화물 터미널 내에 능동형 태그를 적용할 경우 433MHz 대역의 장비를 적용하는 것이 바람직한 것으로 보이나 배터리 지속 시간 실험과 같은 실험요소 및 실험 환경에 대한 변수의 설정이 부족하여 해당 성능 실험 결과만으로 장비우열을 판단하기에는 부족하였다.
RFID 기술을 이용한 항공화물 모니터링 솔루션은 RFID 기술을 이용함으로써 복수의 화물을 자동으로 인식하여 기존에 사용되던 바코드 기술의 한계점을 극복하였다. 또한 적용 대상에 따라 다양한 형태(능동형, 수동형)의 RHD 기술을 적용하고 연계함에 따라 전체 업무 프로세스에 걸쳐 항공화물에 대한 전반적인 모니터링이 가능하게 되었다.
소개하고 있다. 본 논문에서 소개되는 모니터링 솔루션은 항공화물 터미널의 공간적인 특성과 변화되는 포장단위에 따른 항공화물의 특성을 고려하여 RFID 기술을 적용함으로써 항공화물 터미널의 전체 업무 프로세스에 걸쳐 화물의 실시간 위치와 이력을 모니터링(monitoring)할 수 있다. 이는 정의된 비즈니스 프로세스에 따라 관련 업무와 연계된 정보를 실시간으로 항공화물 관리자에게 제공하여 실시간 의사결정 지원 기능을 수행할 뿐 아니라 항공화물을 항공기에 기적하기 위한 실질적인 업무에서도 항공화물의 피킹(picking) 시간 단축과 같은 간접적인 효과를 가지고 보여준다.
본 파일럿 기간 동안 집중적으로 괸리한 요소는 RHD 장비를 통한 실시간 정보 인식 여부, 그리고 기존 화물예약 정보와 식별정보와의 동기화가 주요 요소였다. 그림 6은 Master Airway BiU 번호가 3014000仪)00인화물의 예약 정보를 보여주고 있으며 그림 7은 해당 화물의 Build-Up 작업을 위해 작업자를 할당하는 화면이다.
실험 결과에 따르면 900MHz 대역의 RFID 장비는 단일 태그에 대한 인식은 대부분의 장소에서 1.5m 이내에서 100%에 가까운 인식률을 보였으나, Truck dock과 workstation에서 100%의 인식률을 내지 못하는 경우가 있었다. 복수태그(20개)에 대한 인식 테스트의 결과는 대부분 인식률이 90%이하 수준으로 나타났다
14dbm으로 높은 수치를 보여주고 있다. 이 결과에 따라 남쪽의 특정 장비가 2.45GHZ 대역의 주파수를 발생하고 있는 것으로 예상되며 특히, 남쪽 방향에 ETV나 관련 장비들이 위치하고 있어 2.45GHz 대역의 RFID 장비를 적용하기에 문제가 있을 것으로 예상된다.

후속연구

기능을 제공한다. 따라서 즉각적인 화물 관리를 가능하게 하고 추후 연구를 통해 다양한 이벤트 발생 시 신속한 의사결정 지원을 통한 대응 체계를 마련하기 위한 기반 기술이라는 점에서 기존에 이력 관리 기능만을 제공하던 모니터링 솔루션들과의 차별성을 지니고 있다
이러한 항공 화물터미널 내 작업과 항공화물의 특성을 고려하였을 때 RFID 기술을 기반으로 한 실시간 항공화물 모니터링시스템기술은 작업의 효율을 향상시켜주며 이벤트 발생 시 이에 대한 신속한 대응 체계를 구축할 수 있는 기반 기술이라 할 수 있다. 또한 RFID 기술을 기반으로 한 모니터링 기술은 화물 관리뿐 아니라 ULD 및 운반 장비와 같은 고액의 자산에 대한 관리 기능으로의 확장이 가능할 것으로 예상된다. 따라서 항공 화물터미널에 대한 RFID 기술의 도입은 현재 세계적으로 이슈가 되고 있다.
또한 위의 전파환경 측정 결과, 1.6GHz 대역의 PCS 폰 전파와 2.14GHz 대역의 다양한 불연속 잡음이 측정되어 2.45GHz 대역의 RFID 장비의 적용에는 어려움이 있을 것으로 예상된다.
본 연구를 통해서 개발된 모니터링 솔루션은 실시간 화물 정보의 제공뿐 아니라 Build-Up 계획 등의 화물 관련 업무의 의사결정 지원 기능을 제공하고 있다.
현재 위치 및 이력 추적을 위한 RIFD 기술과 환경 요소 및 특정 상태를 측정하기 위한 센서 기술의 융합 기술이 발전하고 있음에 따라 본 논문에서 소개된 항공화물 모니터링 솔루션을 기반으로 센서 기술과 같은 측정 기술이 추가적으로 도입되어 항공화물의 위치 및 이력 관리와 함께 부패성, 위험물과 같은 특수화물에 대한 보관 상태 등을 보다 세밀하기 관리하기 위한 솔루션으로 발전 가능할 것으로 보인다.

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