물류의 재 발명

야마토운수와 사가와큐빈(佐川急便), 업계의 사활을 걸고 디지털에 집중

연간 43억개의 짐들이 쏟아져 나오는 일본의 물류 업계는 한계에 이르렀다. 비효율적인 업무 추진 방식에 인력 부족, 재배송률 증가 등이 맞물려 배송 현장에서는 비명이 터져 나온다. 이에 결정타를 날린 것이 코로나19. 집콕(巣ごもり)소비의 확산으로 전자상거래(EC)의 이용이 확대되어 배달원의 부담은 늘어만 간다. ‘위기 상황’으로 계속해서 언급되었던 국내(일본) 물류망은 머지않아 붕괴되고 말 것인가?

실은 그렇지 않다. 디지털 기술의 발전으로, 현재 많은 물류 관련업자들이 개혁에 나서고 있다. 데이터를 구사해 비효율의 원인이 되는 장벽을 돌파. 편의성 향상과 사업자 부담의 경감을 양립시킴으로써 고객과 일정한 선에서의 타협을 요구한다. 고정적인 물류망을 근본적으로 재편성하는 미래 구상도 나오기 시작했다. 지속적으로 늘어나는 화물을 커버해, 지속 가능한 물류망을 구축하는 물류 재발명의 최전선을 취재했다.

Part 1. 물류 혁명의 시동
EC(전자상거래)와 데이터 공유로

창업한지 100년이 넘은 일본 최대 택배회사인 야마토운수가 다음 100년을 향한 물류 개혁에 나섰다. EC사업자와 협력하여 물류망의 구석구석까지 데이터를 연계해 유연한 배송 네트워크를 구축한다. 자사의 문제 해결뿐 아니라, 일본의 물류 위기를 극복하기 위한 상징적인 대처 방안이다.

탄소중립 실천을 위한 ‘탈 엔진차 선언

카본 뉴트럴의 실현을 위한 ‘탈 엔진차’ 선언. 엔진은 전례 없는 존속의 위기에 직면해 있다. 그러나 역풍은 그뿐만이 아니다. 배기가스 규제다. 더 깨끗해지지 않으면 살아남을 수 없다. 배기가스 규제 강화의 방향성과 가 일층의 클린화를 위한 대책을 살펴본다.

Part 1. 클린하지 않으면 살아남을 수 없다
밀려드는 배기가스 규제 강화의 물결

카본 뉴트럴 실현을 위해 속속 발표되는 ‘탈 엔진차’ 선언. 그러나 엔진에 요구되는 것은 이산화탄소(CO₂)의 삭감만이 아니다. 2025년 이후에는 더욱 엄격해지는 각 나라∙지역의 차기 배기가스 규제가 시행을 앞두고 있다. EU나 미국 캘리포니아주에서는 이미 작업이 진행 중이다.

영국이 디젤차와 가솔린차의 신차 판매 금지를 30년으로 앞당긴다. 20년 11월, 자동차 관계자에게 충격적인 뉴스가 전해졌다. 일본무역진흥기구(JETRO)의 비즈니스 단신에 따르면, 영국은 탄소 배출 제로로, 장거리 주행이 가능한 하이브리드차(HEV)의 판매는 2035년까지 인정한다고 한다.

탈 엔진차를 위해 움직이고 있는 것은 영국만이 아니다. 미국 캘리포니아주는 주지사가 2020년 9월에 2035년까지 ZEV(Zero Emission Vehicle) 이외의 신차 판매를 금지하는 행정명령을 발표했다.

이화학연구소 등 8개 거점이 중심

국내의 양자 연구의 인재와 기술을 결집해, 기초 연구나 오픈 이노베이션을 가속화하는 체제가 시작되었다. 내각부와 문부과학성, 이화학연구소는 2021년 2월 26일, 양자 기술 이노베이션 거점 발족식 및 심포지엄을 개최해 양자 기술을 연구 개발하는 국내 8개 거점의 구상을 발표했다.

정부의 연구기관이나 대학 등 8개 거점에서 향후, 제휴를 통해 연구를 가속화한다. 화학연구소 이사장 마쓰모토(松本) 씨는 “8곳의 핵심 거점으로서 이화학연구소는 기술 입증, 지적 재산, 인재육성 등을 타기관과 제휴해 진행한다”라고 포부를 밝혔다. 8개 거점은 정부가 2020년 1월에 공표한 ‘양자 기술 이노베이션 전략’에 근거해 설립된다. 자세한 내용은 다음과 같다.

양자컴퓨터를 개발하는 ‘양자컴퓨터 개발 거점’(이화학 연구소), 양자 디바이스를 개발하는 ‘양자 디바이스 개발 거점’(산업기술 종합 연구소), 양자컴퓨터의 사회 실장을 목표로 하는 ‘양자컴퓨터 이용·활용 거점’(도쿄 대학과 기업 연합), 양자 소프트웨어를 개발하는 ‘양자 소프트웨어 연구 거점’(오사카 대학), 양자 시큐리티 융합 영역을 개척하는 ‘양자 시큐리티 거점’(정보통신 연구 기구), 양자 생명과학을 연구 개발하는 ‘양자 생명 거점’(양자 과학기술 연구 개발 기구), 양자 머티리얼을 개발하는 ‘양자 머티리얼 거점’(물질·재료 연구 기구), 양자 센서를 개발하는 ‘양자 센서 거점’(도쿄 공업 대학). 또한, 이화학연구소는 8개 거점의 핵심 조직으로서의 역할도 담당한다.

양자기술은 컴퓨팅이나 암호, 생명·의료, 머티리얼 등 폭넓은 분야에서의 응용이 기대되는 기술이다.

‘슬래그 고화제’를 개발, 콘크리트와 동등한 강도

오쿠무라구미(奥村組) 토목흥업과 스페이스K(도쿄)는 공동으로 산업 부산물인 철강 슬래그를 골재나 결합재로 사용하는 ‘슬래그 고화체’를 개발했다. 시멘트를 전혀 사용하지 않고 콘크리트와 동등한 강도를 얻을 수 있다. 또한 원자재 제조과정에서 배출되는 이산화탄소를 일반 콘크리트보다 99% 줄일 수 있다.

가는 골재에 수쇄 슬래그, 굵은 골재에 제강 슬래그, 결합재가 되는 시멘트에 고로 슬래그 미분말을 각각 사용. 이들을 바닷물로 반죽해 고화체를 제조한다. 유기섬유를 0.2~0.4%의 혼입률로 첨가한 공시체 시험에서는 재령 28일의 압축강도가 최대 38.7N/㎟, 굽힘강도가 4.9N/㎟였다.

사용한 재료는 철강슬러그협회에서 제공한다. 고로 슬래그 미분말은 시멘트 첨가용, 수쇄 슬래그는 콘크리트용 재료로서 일본 산업규격(JIS)에 준거한 것을 채택. 제강 슬래그의 굵은 골재는 JIS는 아니지만, 다른 매뉴얼에 준거한 품질이 관리된 것을 사용하고 있다.

시멘트나 쇄석 등을 사용하지 않기 때문에 원재료의 제조 과정에서 발생하는 이산화탄소를 거의 제로로 할 수 있다. 지금까지는 콘크리트 1㎥당, 1t의 이산화탄소를 배출하고 있었다. “온실가스 감축 효과가 가장 크다고 할 수 있으며 리사이클 제품의 효율적인 활용과 천연자원의 고갈 대책에도 기여할 수 있다”. 

운동화가 자신만의 코치로

발의 움직임을 ‘가시화’하는 스마트 슈즈와 스마트 인솔의 개발이 확대되고 있다. 신발에 탑재한 센서가 움직임을 검지 하고, 무선통신을 사용하여 데이터를 축적하여 폼의 평가를 피드백한다. 런닝용 스포츠신발이나 고령자나 환자용 인솔 등, 발에서 얻을 수 있는 정보에 기대가 높아지고 있다.

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기업간의 벽을 부수는 물류 혁명

피지컬 인터넷, 그 것은 ‘인터넷으로 데이터를 보내는 것 같이 물건을 운반할 수 없을까’라는 발상에서 시작되었다. 유럽과 북미 등의 국가를 초월하여 연대한 학자들이 연구를 추진한 결과, 진화한 기술과 업무의 표준화가, 편리하고 낭비가 없고 친 환경적인 물류를 가능하게 하는 것이 판명되었다.

본서는 피지컬 인터넷에 관한 학회 발표의 논문이 기본으로 되어 있고, 상당히 어려운 내용과 영어로 되어 있어 번역에도 어려움이 많았다. 피지컬 인터넷에 대한 책들이 거의 없는 가운데 처음으로 번역된 책인 만큼 최초의 일보가 된 만큼, 피지컬 인터넷의 발전에 기여되기를 바란다.  

[목차]
제1부 지속 가능한 물류를 위한 로지스틱스 네트워크
제2부 피지컬 인터넷의 주요한 구성 요소
제3부 피지컬 인터넷의 성능은?
제4부 현재의 프로젝트와 전망

실 세계 집단 운동의 데이터 구동 과학

모든 사물이 통신 네트워크를 통해 연결되어 있는 IoT(Internet of Things) 시대가 도래하고 있다. IoT 시대의 제어에서는 무선 네트워크를 이용한 원격 제어 및 다수 이동체의 협조 제어 등이 중요해지고 있어 시스템 제어 및 멀티에이전트 시스템 제어로서 활발하게 연구되고 있다. IoT를 고려할 경우, 통신 부하와 소비전력 절감을 염두에 둘 필요가 있다. 예를 들어 소형 센서로 구성된 센서 네트워크에서는 탑재된 배터리 용량에 큰 제약에 따른다. 또한 센서 간 빈번한 통신은 혼잡이 발생할 뿐만 아니라 전력 소비 관점에서도 바람직하지 않다.

IoT 시대의 네트워크 기반 제어와 멀티에이전트 시스템 제어에서는 이벤트 기반제어가 주목을 받고 있다. 이벤트 기반 제어란 이벤트가 발생했을 때에만 제어 입력 갱신 및 계측치 수집이 시행되는 방법이다. 이벤트의 예로는 계측치가 어느 역치(Threshold)를 뛰어넘는 경우 등을 들 수 있다. 시스템 제어 분야에서는 이전부터 이산사건시스템과 하이브리드시스템에 대한 이벤트 기반 제어 방법인 슈퍼바이저 제어가 연구되고 있다. 또한 네트워크 기반 제어와 멀티에이전트 시스템 제어에서는 이벤트 구동 제어(이벤트 트리거 제어) 및 자기 구동 제어(셀프 트리거 제어)와 같은 이벤트 기반 제어 방법이 주목 받고 있다.

이와 같은 배경 아래, ‘IoT 시대를 향한 이벤트 기반 제어 조사연구회’가 SICE제어 부문에 마련되어 2018년 1월부터 2019년 12월까지 2년 간 활동했다. 이번 특집은 조사연구회의 최종적 성과로서 이벤트 기반 제어의 최신 동향에 대해 소개한다.