선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- RFID 기술의 인식 성능 파악은 게이트센서 구성을 위해 필요한 RFID 리더 및 태그의 종류를 결정하기 위한 것으로, 기존 제품에서 제시하고 있는 스펙을 확인하고, 최적 환경에서의 인식 성능을 비교하기 위해 진행되었다.
- 따라서 본 연구에서는 RFID의 인식률 향상을 위하여, 차량에서의 RFID 태그 부착 위치, 안테나 설치 위치, 각도 등에 대한 인식 성능 테스트를 수행하고 이를 반영한 장비를 개발하였다.
- 따라서 본 연구에서는 최근 항공, 항만 등 다양한 분야에서 광범위하게 활용이 되고 있는 수동형 900MHz 대역 기술을 대상으로 하여, 건설 현장에 차량의 흐름, 특히 대형 차량의 흐름을 효과적으로 인지할 수 있기 위해 고려하여야 할 RFID 안테나의 설치 방법, 차량에서의 RFID 태그의 부착 위치 등을 외부 환경 조건 및 부착 대상의 물성 등 여러 인식 성능에 대한 변수를 고려하여 테스트하고, 테스트 결과를 반영하여 장비를 설계/개발하였다.
- 따라서 본 연구의 목적은 기존 차량의 입/출고 관리 자동화를 위해 제안된 정보 수집 중심의 방식을 정보 수집 및 통제가 가능한 형태로 전환하기 위한 프로토 타입 장비(게이트센서) 개발 및 이의 활용 가능성을 제시하는 것이다.
- 본 연구에서 앞서 설명한 테스트 결과와 건설 현장을 출입하는 다양한 차량을 고려하여 그림 7과 같이 차량에 부착된 RFID 태그 인식을 최적화하기 위한 게이트센서 프레임 및 장비 배치(안)을 도출하였다.
- 본 연구에서는 이를 위하여, 최근 건설 물류 관리 또는 차량 관리에서 정보 수집을 위해 활용이 시도되고 있는 RFID 기술과 PMIS(Project Management Information System) 등에서 접목되어 다양하게 건설 산업에서 활용되고 있는 웹 카메라, 전광판 등 다양한 IT 장비 등을 결합한 건설 물류 차량의 입/출고 관리 자동화 장비를 제안하였다. 그리고 이를 바탕으로 프로토 타입의 장비 및 입/출고 통제를 위한 시스템을 구축하여 제안된 개념의 적용 가능성을 검증하였다.
- 본 연구에서는 이를 위해 RFID의 기술 및 경제성 검토와 입/출입 통제 관리 개선 방안을 해당 분야 전문가 및 연구진의 검토를 통해 도출하였다. 먼저, RFID 태그의 인식 시간 및 편의성 향상을 위해서는 RFID 태그 인식 시 운전자가 카드를 직접 리더에 인식 시키는 방식을 개선하기 위한 기술의 선정이 필요하고, 이를 위해서는 기술적 타당성과 비용적 타당성이 고려되어야 한다.
- 본 연구에서는 최근 초고층 및 대형 건축 공사의 증가로 인해 요구가 증대되고 있는 JIT(Just-In-Time) 기반의 물류 관리를 지원하기 위하여, 건설자재를 운반하는 차량의 입출고 및 자재정보의 자동 수집 및 관리를 지원할 수 있는 게이트센서 장비 및 운영 시스템을 개발하였다.
- 또한 입/출고 통제를 위한 시스템은 물류의 계획 정보를 기반으로 차량에 적재된 자재가 적시, 적소, 적량, 적품으로 관리 될 수 있게 하기 위한 것으로, 차량의 운전자 및 관리자가 물류의 정보를 확인할 수 있도록 하였다. 이는 잘못된 입/출입 (잘못된 자재, 시간, 장소, 량 등)에 대한 통제를 자동화하고, 입/출입과 관련된 송장 관리 등의 업무 단계를 삭제할 수 있게 하여 업무효율성을 높이는 것에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다.
제안 방법
- RFID 기술은 안테나의 종류, 설치 위치(안테나와 리더기의 연결선 길이 포함), 각도 및 태그의 종류 위치 등에 영향을 받는다.(김용배 2008) 따라서 본 연구에서는 RFID 기술의 전문가 검토를 통해 아래 표5와 같이 5가지 항목에 대한 예비 테스트를 실시하였다.
- 2) 차량 진입 위치에 따른 인식 성능 테스트 : 차량 진입 위치에 따른 테스트는 차량의 진입 위치를 달리하여 (1) 우측안테나 밖으로 0.3~0.5m 떨어진 지점, (2) 두 개의 안테나 사이, (3) 중앙부 안테나와 태그가 일직선이 되는 지점을 각각 시속 10~30km/h의 속도로 10회 통과하여 인식거리를 측정하였다. 테스트 결과, 세 가지 테스트 모두 100% 인식률을 나타냈으며, 차량이 진입 위치 3으로 통과하였을 경우 평균 0.
- 3) 안테나 설치 각도에 따른 인식 성능 테스트: 안테나 설치 각도에 따른 인식 성능 테스트는 태그가 부착되는 차량의 전면 유리부의 각도를 고려하여 인식 성능 및 인식률 최적화를 위한 안테나 설치 각도를 도출하기 위한 것으로 안테나 설치 각도를 15°, 30°, 45°, 60°로 변화를 주어 인식구간을 10회 측정하였다.
- 5) 우천을 고려한 인식 성능 테스트 : 우천을 고려한 인식 성능테스트는 우천 상황에서의 인식 거리 저하 정도를 도출하기 위한 것으로, 비가 오는 환경을 연출하기 위해 인공적으로 물을 뿌리는 환경에서 테스트를 실시하였다. 테스트 결과 우천을 연출한 상황이 보통의 상황보다 인식구간에 대한 성능에 있어서 평균 약 32%의 인식 거리가 감소하는 것으로 나타났다.
- RFID 태그 및 리더의 구성 환경별 테스트는 제작될 게이트센서의 제작 방식을 결정하기 위한 것으로, 안테나의 설치 위치, 차량 내 태그의 부착 위치, Gate의 폭 넓이에 따른 진입 위치, 안테나의 설치 각도, 태그의 부착 각도, 설치 안테나의 타입 및 우천 시 물에 의한 인식 저하 정도에 대한 테스트를 그림 6에 나타난 테스트 시험체를 이용하여 실시하였다.
- 게이트센서 최적 설계안의 적용성 검증을 위해 S대학교 내 공사 현장 주변에 별도의 게이트를 설치하여 현장 테스트를 실시하였으며, 실제 현장과 비슷한 조건 하에 차량 RFID 태그의 인식률, 인식 성능, 태그 인식 후 차량 진입 지시 및 통제의 가능성을 검증하는 방향으로 수행되었다.
- 게이트센서는 표 3에 나타난 바와 같이, 입∙출고되는 차량 및 자재 정보를 저장/관리/디스플레이 할 수 있고 전광판 및 차량 통제용 게이트를 제어하는 기능을 가진 GateController, 입∙출고되는 차량의 RFID 태그를 인식하기 위한 고정형 RFID 리더 및 안테나, 입∙출고되는 차량의 현황 파악 및 캡처를 위한 웹 카메라, 진입하는 차량의 정보 및 진행 방향 등 지시 사항 출력을 위한 전광판, 차량 통제를 위한 차량 통제용 차단봉 및 경광등, Gate Controller와 차세대 지능형 건설 물류관리 서버와의 통신을 위한 무선공유기로 구성하였다. 또한, 게이트의 프레임은 안정성을 위하여 ‘┎┒’ 형태로 설계되었다.
- 게이트센서의 인식 및 작동 테스트는 Lab 테스트를 통해 개발된 장비가 현장 환경에서 사용가능한 수준으로 운영될 수 있는지를 테스트한 것으로, 테스트 회수는 등록된 태그를 각각 차량에 부착하여 RFID 태그의 인식률 테스트 및 PMIS와 연동된 정보의 디스플레이 유무 확인을 태그별 10회씩 수행하였으며, 태그를 부착하지 않은 차량 및 미등록 태그를 부착한 차량의 출입 통제 확인 또한 각 10회씩 실시하였다.
- 게이트센서의 인식 성능 및 인식률 테스트는 환경별 정확한 영향 요소 파악을 위해 외부 환경의 영향을 최소화할 수 있는 u-ITC (ubiquitous IT Cluster)4)의 실험실에서 수행하였으며, 다음 표 4는 수행한 인식 성능 테스트를 정리한 것이다.
- 본 연구에서는 이를 위하여, 최근 건설 물류 관리 또는 차량 관리에서 정보 수집을 위해 활용이 시도되고 있는 RFID 기술과 PMIS(Project Management Information System) 등에서 접목되어 다양하게 건설 산업에서 활용되고 있는 웹 카메라, 전광판 등 다양한 IT 장비 등을 결합한 건설 물류 차량의 입/출고 관리 자동화 장비를 제안하였다. 그리고 이를 바탕으로 프로토 타입의 장비 및 입/출고 통제를 위한 시스템을 구축하여 제안된 개념의 적용 가능성을 검증하였다.
- 다음으로, 차량의 입/출입 통제 관리 자동화를 위한 방안은 기존 관리 프로세스에서 관리자에 의해 이루어지던 업무기능을 분석하고, 이에 대한 프로세스 제안, 장비 개발 및 시스템 구축의 순서로 연구를 진행하였다.
- 따라서 차량용 RFID 태그는 차량의 내부에 부착하여 적용하는 것으로 결정하였다. 단, 덤프 트럭 등의 전면 유리에 금속 재질의 썬팅을 할 경우, 금속에 따른 간섭 문제가 발생될 경우, 외부 표면에 표면과 일정 간격을 이격하여 부착을 하는 것으로 방안을 도출하였다.
- 둘째, 도출된 개선 사항을 바탕으로 건설 물류 차량의 입/출고 관리를 위한 장비를 설계하였다.
- 본 연구에서 제안한 게이트센서의 효과적인 운영을 위해서는 기본적으로 100%에 가까운 RFID 태그 인식이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 실제 장비 개발에 앞서 아래 그림4와 같이 장비의 아이디어를 바탕으로 목업(mock-up) 장비를 제작하여 1차 테스트를 실시하였다.
- 하지만 차량용 태그를 차량의 외부에 부착하는 것은 태그의 훼손 및 분실 위험성을 감안할 경우 적절치 않는 것으로 판단되며, 유리 뒷면에 부착한 경우 인식 성능의 큰 감소는 있었으나 실제 최대 출력을 적용하였을 경우, 리더와의 거리 4m 내외에서 인식 하는데 있어 문제가 없는 것으로 판단되었다. 따라서 차량용 RFID 태그는 차량의 내부에 부착하여 적용하는 것으로 결정하였다. 단, 덤프 트럭 등의 전면 유리에 금속 재질의 썬팅을 할 경우, 금속에 따른 간섭 문제가 발생될 경우, 외부 표면에 표면과 일정 간격을 이격하여 부착을 하는 것으로 방안을 도출하였다.
- 그리고 초기 안테나 설치 각도는 차량에 부착된 태그와 직각이 이루어지도록 하기 위하여 30°로 설치하였다. 또한 RFID 태그는 앞 서 설명한 예비 테스트를 거친 3종류(그림 5의 (1), (3), (6)번)의 태그를 활용하였으며, 우천 시를 고려한 테스트를 제외한 다른 테스트의 경우 온도와 습도는 23.8~24℃, 27~28%(for 일정 환경 유지)에서 테스트를 수행하였다.
- 또한 입/출고 통제를 위한 시스템은 물류의 계획 정보를 기반으로 차량에 적재된 자재가 적시, 적소, 적량, 적품으로 관리 될 수 있게 하기 위한 것으로, 차량의 운전자 및 관리자가 물류의 정보를 확인할 수 있도록 하였다. 이는 잘못된 입/출입 (잘못된 자재, 시간, 장소, 량 등)에 대한 통제를 자동화하고, 입/출입과 관련된 송장 관리 등의 업무 단계를 삭제할 수 있게 하여 업무효율성을 높이는 것에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다.
- 또한, 차량의 진∙출입 시 차량의 번호판 캡쳐 및 적재 상태 정보 수집을 위한 카메라를 전∙후방(2대) 설치하였으며, 태그 인식을 통한 차량 출입 통제를 위한 경광등, 차량의 진행 방향 등 지시사항 출력을 위한 전광판을 설치하여 작동 유무를 검증하였다.
- 마지막으로, 프로토 타입의 건설 물류 관리 자동화 장비 (본 연구에서는 본 장비를 게이트센서로 명명하였다.; 이후 게이트센서로 표기함)를 제작하여, 현장 모의 테스트를 통해 게이트센서의 현장 적용 가능성 검증하였다.
- 본 연구에서 제안된 게이트센서는 기존 건설 산업에서 적용 또는 적용이 모색되고 있는 RFID 기술을 활용한 자재의 인식, 전광판∙경광등∙차단기를 이용한 자재의 통제, 웹 카메라를 이용한 정보 수집 및 출입 보안 제공, 수집된 데이터 처리 및 장비 컨트롤을 위한 Gate Controller 등의 기능을 수행하는 하드웨어와 수집된 데이터를 활용한 송장 처리 및 자재의 관리 자동화 등의 기능을 제공하는 소프트웨어 부분을 포함하고 있다. 특히 개발된 장비 및 시스템의 실용화를 위한 RFID 리더 인식률을 최적화하는 부분이 고려되었다는 특징을 가지고 있다.
- 본 연구에서 제안한 게이트센서는 앞서 설명한 건설 물류 차량의 진출입 관리의 낭비 요인 및 개선 사항을 반영한 개선 사항을 바탕으로, 기존의 저주파 RFID를 이용한 정보 수집의 시간 단축을 위해 900MHz 대역의 고정형 RFID와 물류 진출입 통제 관리를 위한 부가 장치로 구성된 장비를 고안하였다.
- 사전 연구 고찰에서 본 것과 같이, 본 연구에서 개발한 게이트센서는 기존 시스템의 송장 기반 물류 차량 입/출입 관리 또는 송장 RFID 기반 물류 차량 입/출입 관리의 문제점을 개선하기 위하여 차량의 자동 인식 및 차량의 통제에 초점을 맞추어 게이트센서 시스템을 개발하였다.
- 또한 RFID 장비는 A사의 리더와 안테나 1쌍(Tx, Rx)이 사용되었으며, 안테나 설치 각도는 차량의 유리 각도에 수직인 20°, 설치 위치는 게이트센서 상부 프레임 중앙부에 1개, 차량 진입시 운전석 방향으로 1m 떨어진 상부 지점에 1개 설치하였다. 차량 부착용 태그는 무반사실 테스트에서 사용되었던 태그 중 인식 성능이 안정적으로 나왔던 5개 제품을 사용하여 차량 운전석 전면 유리 하단부에 부착하였으며, 부착 각도 테스트를 수행하였다.
- 첫째, RFID 기술을 이용한 차량 관리에 관한 기존 사례(Chin 2007) 및 문헌 고찰 (Jaselskis 1995, Song 2005 등)을 통해 관리 자동화 및 실용화 측면에서의 개선 사항을 도출하고, 건설 현장에서 일반적으로 가장 많은 입/출입 횟수를 기록하는 레미콘 트럭을 대상으로 진출입 관리에 대한 프로세스를 분석하여, 기존 업무 프로세스의 한계점 및 이에 대한 개선 가능 요소를 도출하였다.
- 테스트 수행은 다음의 그림 9와 같이 (1) RFID 태그를 소지하거나 소지하지 않은 차량이 게이트센서에 접근, (2) 차량의 RFID 태그 정보 인식 범위 측정, (3) 경광등 작동 및 전광판을 통한 차량의 이동 정보(PMIS 서버(테스트용 PC와 연계)와 연계된 타설 위치 등)의 정확한 표시 유무 확인, (4) 전광판 정보 확인 후 차량 이동하는 과정으로 진행되었다.
- 특히, 차량 진출입 정보 수집을 위한 RFID 기술은 현장 진출입 차량과 관련된 정보 인식률을 최적화하기 위기 위해, 실험실 테스트를 선행하여1) 도출된 RFID 안테나 위치와 개수, 그리고 차량에서의 RFID 태그 부착 위치를 반영하였으며, 통제를 위한 장비의 선택은 기존 프로세스의 개선 사항에서 정의된 통제 기능을 만족하는 장비들을 선정하고, 선정된 장비를 통합할 수 있도록 장비를 설계하였다.
대상 데이터
- RFID 태그는 태그 플라이(Tag fly) 형태, 하우징 방식 (카드, 라벨, 금속형), 크기 등을 고려하여, 국내에서 범용적으로 활용되고 있는 6가지 타입의 태그를 대상으로 하였다. 그림 5는 본 연구에서 사전 인식 테스트 대상으로 선정한 RFID 리더와 태그의 모습을 나타낸 것이고, 표 6은 테스트 대상 RFID 태그 제품의 스펙을 정리한 것이다.
- 게이트센서의 현장 적용 효과 분석은 개발된 장비 및 시스템을 현장에 적용했을 경우, 업무 프로세스에서 어떤 효과가 있는지에 대한 사항을 도출하기 위한 것으로 Process Chart 분석기법을 적용하여 실시하였으며, 대상 프로세스는 앞서 설명한 현장 인식 성능 테스트와 같이 레미콘 차량을 대상으로 하였다.
- 테스트 결과 치 중 평균 인식치가 가장 좋은 3개 태그 타입((1), (3), (6)번)을 테스트 대상 태그로 선정하였다. 그리고 RFID 리더로는 앞에서 선정된 3개의 태그에서 평균 인식률이 가장 잘 나오는 A사의 제품을 시작품 제작을 위한 리더로 선정하였다.
- 그림 6의 인식 성능 테스트를 위한 테스트 체는 테스트에 사용될 1 톤 트럭 (태그 부착 가능 높이: 1.3~1.7m, 부착 각도: 60°)의 크기를 고려하여, 높이 3.4m, 너비 3.2m로 제작하였으며, RFID 리더 및 안테나는 테스트 결과를 반영하여, A사의 제품을 사용하고, 안테나 2개(1쌍 A사의안테나는 Tx, Rx 한 쌍으로 작동)의 설치 간격은 게이트 중심과 중심에서 0.8m 이격한 곳에 설치하였다.
- 또한 RFID 장비는 A사의 리더와 안테나 1쌍(Tx, Rx)이 사용되었으며, 안테나 설치 각도는 차량의 유리 각도에 수직인 20°, 설치 위치는 게이트센서 상부 프레임 중앙부에 1개, 차량 진입시 운전석 방향으로 1m 떨어진 상부 지점에 1개 설치하였다.
- 먼저, 인식률 측면에서는 O사의 리더에 (3)번 태그를 쓰는 것이 가장 인식거리(4m)가 큰 것으로 나왔으나, 건설 환경에서 발생 가능한 환경적 변화 요인 등을 고려할 때 평균 인식율이 우수한 것이 실제 적용에 적합하다는 판단을 하였다. 테스트 결과 치 중 평균 인식치가 가장 좋은 3개 태그 타입((1), (3), (6)번)을 테스트 대상 태그로 선정하였다. 그리고 RFID 리더로는 앞에서 선정된 3개의 태그에서 평균 인식률이 가장 잘 나오는 A사의 제품을 시작품 제작을 위한 리더로 선정하였다.
- 테스트 대상 기술은 범용성을 고려하여, RFID 장비 테스트는 세계적으로 활용이 많이 되고 있는 A사의 제품(ALR-9800; Tx, Rx분리형)과 O사의 (V750-BA50D04 -KR; Tx, Rx 일체형) RFID 리더를 대상으로 하였으며, 반사실의 공간이 협소한 문제가 있어 RFID 리더의 Power를 24dbm으로 놓고 실험하였으며 (최대 Power 30dbm) 이에 따라 실제 인식 거리의 1/2 수준으로 측정되었다.
- 테스트를 위한 차량은 현장 적용성을 고려하여 실제 건설 현장에서 사용되고 있는 레미콘 차량으로 실시하였다.
성능/효과
- 1) 리더기 위치에 따른 인식 성능 테스트 : 리더기 위치에 따른 테스트는 테스트한 3가지 타입 모두 인식률이 100% 나왔으나, 상부에 두 개의 안테나를 설치하는 것이 다른 것보다 인식거리(평균 6m)가 좋게 나왔으며, 이러한 결과를 통해(무반사실 테스트 결과와 동일), RFID 기술의 인식 성능이 태그와 안테나의 좌우 위치보다 상하 위치가 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.
- 4) 태그 부착 각도에 따른 인식 성능 테스트 : 태그 부착 각도 변경 테스트는 안테나를 30°로 고정하고, 태그의 부착 각도를 0°(대쉬보드 위에 놓은 경우), 60°(일반 트럭), 80°(덤프 트럭)로 변화를 주어 인식 성능을 10회 측정하였으며, 안테나 설치 각도에 따른 인식성능 테스트와 같이, 태그가 안테나와 수평이 되는 각도에서 최적화되는 것으로 조사되었다.
- 개발된 게이트센서는 레미콘 차량을 대상으로 한 모의 적용의 결과에서 나타난 것과 같이, RFID 등의 기술을 접목한 게이트센서 장비 및 관리 기술에 의해 실시간 입출고 차량 및 자재 정보 수집이 가능하다는 기술적 타당성을 검증하였다. 또한 자재의 진출입 관리 업무에서 기존 수작업을 통한 관리 업무와 비교 하였을 경우 차량 입차 확인을 위한 대기 시간 및 관리자의 이동 또는 관리를 최소화할 수 있는 것으로 나타났다.
- 그리고 다음 그림 11과 같이, 등록된 RFID 태그를 부착한 차량이 게이트를 통과할 때 태그가 가지고 있는 차량의 정보와 PMIS(또는 물류 관리) 서버간의 통신을 통해 차량의 이동 방향을 전광판에 디스플레이해 줌으로써 차량 진입을 통제할 수 있었으며, 게이트센서 상부에 장착된 카메라를 통해 차량의 진/출입에 대한 사진이 정확하게 저장됨을 확인할 수 있었다.
- 다음 그림 12는 Process Chart 분석 기법을 적용하여 기존의 송장 기반의 전통적 프로세스, RFID 송장을 이용한 프로세스, 그리고 본 연구에서 개발한 게이트센서를 이용하는 경우를 분석한 것으로, 기존 수작업에 의한 레미콘 차량 입∙출차 관리 및 RFID 송장을 활용한 입∙출차 관리와 비교하여 업무간에 발생하는 대기(또는 지연) 요소 감소, 즉 대기 단계의 단축을 통한 업무 시간 단축 및 업무 효율성 향상 효과가 있는 것을 확인할 수 있다.
- 다음으로, 태그의 부착 방향 및 안테나 방향에 따른 테스트 결과, 태그와 안테나의 방향이 일치하는 수직(vertical) 형태가 더 우수한 것으로 나타났으며, 안테나의 방향에 대해서는 안테나의 각도가 커질수록 인식 성능이 나빠지는 것으로 나타났다. 특히 안테나의 각도의 경우는 30°를 벗어나는 경우 현저한 인식 성능 감소를 나타내는 것으로 나타났으며, 안테나의 상하 각도가 45°를 벗어나는 경우, (4)번 태그를 제외한 모든 태그가 인식되지 않는 것으로 나타나 좌우 각도 보다 상하 각도의 영향을 많이 받음을 알 수 있었다.
- 또한 리더와 안테나의 연결 케이블 길이는 게이트의 모양을 고려하여 최소 필요한 거리 3m와 10m에 대해 테스트를 실시하였으며, 테스트 결과, 10m인 경우 3m 보다 약 6~18%정도의 인식 거리가 감소하기 때문에 리더와 안테나의 거리를 최소한으로 유지할 필요가 있는 것으로 나타났다.
- 개발된 게이트센서는 레미콘 차량을 대상으로 한 모의 적용의 결과에서 나타난 것과 같이, RFID 등의 기술을 접목한 게이트센서 장비 및 관리 기술에 의해 실시간 입출고 차량 및 자재 정보 수집이 가능하다는 기술적 타당성을 검증하였다. 또한 자재의 진출입 관리 업무에서 기존 수작업을 통한 관리 업무와 비교 하였을 경우 차량 입차 확인을 위한 대기 시간 및 관리자의 이동 또는 관리를 최소화할 수 있는 것으로 나타났다.
- 또한, 미등록 RFID 태그를 부착하거나, 태그를 미소지한 차량이 Gate 통과 시에는 경광등이 울리면서 전광판에 ‘RFID 태그 미소지 차량’이라는 메시지를 표현하였으며, 10회 통과 테스트 결과 100% 경고 알림과 정보 표시가 다음 그림 12에 나타난 바와 같이 작동함으로써 이를 통한 통제 및 관리가 가능함을 알 수 있었다.
- 먼저, 인식률 측면에서는 O사의 리더에 (3)번 태그를 쓰는 것이 가장 인식거리(4m)가 큰 것으로 나왔으나, 건설 환경에서 발생 가능한 환경적 변화 요인 등을 고려할 때 평균 인식율이 우수한 것이 실제 적용에 적합하다는 판단을 하였다. 테스트 결과 치 중 평균 인식치가 가장 좋은 3개 태그 타입((1), (3), (6)번)을 테스트 대상 태그로 선정하였다.
- 본 연구에서 제안한 게이트센서의 효과적인 운영을 위해서는 기본적으로 100%에 가까운 RFID 태그 인식이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 실제 장비 개발에 앞서 아래 그림4와 같이 장비의 아이디어를 바탕으로 목업(mock-up) 장비를 제작하여 1차 테스트를 실시하였다.
- 68m로 가장 우수한 인석 성능을 보였다. 이는 차량의 RFID 태그와 안테나가 일직선상에 놓인 경우로, 가장 안정적인 인식 성능을 얻기 위해서는 태그와 안테나를 직선상에 배치되도록 진입로를 유도하는 것이 인식 성능을 향상시킴을 알 수 있었다.
- 추가적으로, 테스트가 실외에서 흐린 날씨(간간히 빗방울이 떨어지는 상황)에 테스트가 실시되었음에도 우수한 인식 성능 및 100% 인식률이 검증되었으며, 이러한 결과를 고려할 때 향후 실제 현장에 적용하였을 경우에도 게이트센서를 통한 물류 진출입 관리에 문제가 없을 것으로 예상된다.
- 테스트 결과 안테나의 각도는 태그(60°)와의 각도가 직각인 30°에서 최적의 인식 성능을 보였으며, 상하 15°의 오차를 보이는 설치 각도 15°, 45°의 경우 또한 유사한 인식 성능을 보였다.
- 5) 우천을 고려한 인식 성능 테스트 : 우천을 고려한 인식 성능테스트는 우천 상황에서의 인식 거리 저하 정도를 도출하기 위한 것으로, 비가 오는 환경을 연출하기 위해 인공적으로 물을 뿌리는 환경에서 테스트를 실시하였다. 테스트 결과 우천을 연출한 상황이 보통의 상황보다 인식구간에 대한 성능에 있어서 평균 약 32%의 인식 거리가 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 100회 인식률 테스트 실시 결과, 100% 인식되는 것으로 조사되어, 적절한 게이트 설치 방안(리더와 태그의 거리 3m 정도)으로 게이트센서 설치 할 경우, 우천 시도 정보 수집 및 통제가 가능함을 확인할 수 있었다.
- 5m 떨어진 지점, (2) 두 개의 안테나 사이, (3) 중앙부 안테나와 태그가 일직선이 되는 지점을 각각 시속 10~30km/h의 속도로 10회 통과하여 인식거리를 측정하였다. 테스트 결과, 세 가지 테스트 모두 100% 인식률을 나타냈으며, 차량이 진입 위치 3으로 통과하였을 경우 평균 0.05~4.68m로 가장 우수한 인석 성능을 보였다. 이는 차량의 RFID 태그와 안테나가 일직선상에 놓인 경우로, 가장 안정적인 인식 성능을 얻기 위해서는 태그와 안테나를 직선상에 배치되도록 진입로를 유도하는 것이 인식 성능을 향상시킴을 알 수 있었다.
- 테스트 결과, 태그 위치 1번에서는 20회 중 14회 만이 인식되었고(인식률: 70%), 2번 태그 위치에서는 20회 중 16회가 인식되어(인식률: 80%) 인식률을 확보하기 위한 RFID 태그 위치 및 RFID 안테나의 설치 방안에 대한 세부 방안 도출 및 테스트가 필요한 것으로 나타났다.
- 테스트 결과를 나타낸 그림 10과 같이, 태그의 종류와 무관하게 게이트 앞 1.1~4.0m의 인식 범위에서 부착된 RFID 태그는 100% 인식되었다.
- 특히 안테나의 각도의 경우는 30°를 벗어나는 경우 현저한 인식 성능 감소를 나타내는 것으로 나타났으며, 안테나의 상하 각도가 45°를 벗어나는 경우, (4)번 태그를 제외한 모든 태그가 인식되지 않는 것으로 나타나 좌우 각도 보다 상하 각도의 영향을 많이 받음을 알 수 있었다.
- 표 1에 나타난 바와 같이 차량의 진출입 관리를 위해 필요한 인식 거리와 운영비용을 고려할 때, 인식 거리 측면에서는 400MHz/능동형 기술이 유리하나 비용 측면에서는 운영되는 차량의 대수 등2)을 고려하면 900MHz/수동형 기술이 타당한 것으로 조사되었다. 추가적으로 능동형 기술을 사용할 경우 인식 거리가 길어져(약 20~100m) 인식 거리 안에 여러 대의 차량의 게이트에 접근할 때 전파 환경에 따라 수신기에서 받아들이는 차량 RFID 정보가 거리별로 순차적으로 받아들여지지 않는 경우 등의 문제로 게이트에 진입중인 차량을 선별하기 어렵고, 이로 인한 잔업 통제 관리(차량별 야적 장소 자동 통지 등)에 어려움이 발생할 수 있다는 점도 기술 선정에 고려되었다.
- 테스트 결과 우천을 연출한 상황이 보통의 상황보다 인식구간에 대한 성능에 있어서 평균 약 32%의 인식 거리가 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 100회 인식률 테스트 실시 결과, 100% 인식되는 것으로 조사되어, 적절한 게이트 설치 방안(리더와 태그의 거리 3m 정도)으로 게이트센서 설치 할 경우, 우천 시도 정보 수집 및 통제가 가능함을 확인할 수 있었다.
- 하지만 무반 사실 테스트에서와 같이 태그와 안테나의 각도가 30° 벌어진 설치 각도 60°인 상황에서는 인식 성능이 직각인 경우 대비 42~53% 감소하는 것으로 나타나, 실제 설치 시 1 톤 트럭과 같이 차량의 유리면이 60°인 차량의 경우 30°에서 ±15°를 벗어나지 않는 범위에서 설치되어야 하는 것으로 결과가 도출되었다.
- 끝으로, RFID 태그를 차량의 유리 뒷면에 부착할 경우를 가정하여 인식률의 증감 여부를 체크해 본 결과, 김용배 (2008)의 연구에서 제시한 바와 같이 프레임 및 유리의 유전률로 인해 인식률이 감소하는 문제가 발생하였다. 하지만 차량용 태그를 차량의 외부에 부착하는 것은 태그의 훼손 및 분실 위험성을 감안할 경우 적절치 않는 것으로 판단되며, 유리 뒷면에 부착한 경우 인식 성능의 큰 감소는 있었으나 실제 최대 출력을 적용하였을 경우, 리더와의 거리 4m 내외에서 인식 하는데 있어 문제가 없는 것으로 판단되었다. 따라서 차량용 RFID 태그는 차량의 내부에 부착하여 적용하는 것으로 결정하였다.
- 한편, 송장에 RFID 태그를 부착하여 관리하는 경우, 기존 프로세스에 비해 송장 확인 시간이 단축되고, 작업 일보 작성 및 결재 시간이 약 80%정도 감소하는 것으로 조사되었다. 그러나 현재 현업에서 활용하고 있는 송장에 RFID를 적용하는 프로세스의 경우, 저주파 대역(125kHz 또는 13.
후속연구
- 따라서 본 연구에서 제안한 게이트센서를 위한 건설 물류 차량의 진출입 자동 인식 및 관리 시스템은 기존의 수작업 또는 일부 자동화가 모색되고 있는 관리 업무를 자동화함으로써 입출고 차량 및 자재 정보의 실시간 수집, 이를 활용한 자재의 입/출입 통제 등의 관리의 자동화, 관리 자동화를 통한 관리자의 생산성 향상, 그리고 민원 발생 감소(차량 대기 시간 단축으로 주변 교통 정체감소 등) 등이 가능해지고, 실시간 정보 공유를 통해 자재 조달 및 물류관리 방식의 효율성을 증가시킴으로써 건설 물류관리의 JIT 관리를 수행하는 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 추가적으로 제안된 게이트센서는 현장의 장비 및 물류 흐름에 관한 정보를 실시간으로 수집할 수 있기 때문에 향후 실시간 위치 파악 시스템과 연계를 통해 물류의 입출고와 야적, 설치 등 프로세스 연계를 통한 실시간 관리시스템 구축 등에도 효과적으로 연계될 수 있을 것으로 기대되며, PMIS 또는 물류관리 시스템과의 연계에 대한 추가 고려가 된다면 보다 효과적인 현장 적용이 가능할 것으로 판단된다.
- 추가적으로, 앞 서 설명한 예는 일일 관리되는 물류가 레미콘 차량만 있다는 가정 하에 분석한 것으로, 그 외 많은 물류 차량의 입/출입 시 더욱 많은 업무 시간 단축 및 낭비 요소의 개선이 이루어질 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.