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Nikkei Robotics_2025.4 (p18-25)

고노이케운수가 트럭 적재를 완전 자동화
무인 지게차가 음료 팔레트를 트럭 적재함으로

물류 등의 사업을 전개하는 고노이케운수는 트럭 적재함에 화물을 적재하는 작업을 자동화하는 시스템을 도입했다. 자동(무인) 지게차를 트럭 적재용으로 커스터마이즈하여, 단 15분 만에 적재 작업을 완료할 수 있다. 사람이 지게차를 조종해서 적재할 때와 동등한 시간으로 실현했다. 물류업계에서 만성화되고 있는 인력 부족 문제에 대응하기 위해 선제적으로 시스템을 도입한 것이다. 자동 지게차 자체는 물류센터 내의 운송 업무에서 점차 보급되고는 있지만, 트럭 적재 작업까지 지게차로 자동화한 사례는 드물다.

-- 음료 제조업체 거점에서 도입 --
이번 시스템은 가나가와현에 있는 고노이케운수의 물류센터 ‘가나가와 아야세 영업소’에 도입되었다. 이 센터는 대형 음료 제조업체의 생산 거점 내에 위치하며, 공장에서 생산된 음료를 보관 및 출하하는 역할을 맡고 있다. 공장에서 생산된 음료는 공장 건물에서 오버브리지를 통해 물류센터 내부로 자동 반입되며, 케이스 제품(골판지 상자에 포장된 것) 상태에서 팔레타이징(palletizing, 팔레트에 적재)한 후에 자동창고에 보관된다. 많은 공정이 자동화되어 있으며, 고노이케운수의 식품부문(식품 프로덕츠 본부) 중에서도 가장 자동화가 진척된 거점이다. 선행적인 자동화 장치의 검증을 담당하는 ‘마더 공장’ 역할도 하고 있다.

이처럼 자동화가 진척된 가나가와 아야세 영업소에서도, 사람이 직접 수행하던 작업 중 남아 있던 것이 트럭 적재 작업이었다. 음료를 실은 팔레트는 600~800kg의 무게가 나간다. 그래서 사람이 적재 작업을 한다고 해도 직접 들어올리는 게 아니라 지게차를 조종해 팔레트 단위로 트럭에 적재하는 작업이었다. 이를 자동화한다면 물류센터 내의 대부분의 업무가 자동화되면서 인력 절감에 크게 기여하게 된다.

고노이케운수가 구체적인 대응을 시작한 것은 2021년 봄부터였다. 2019년부터는 군마현에 위치한 ‘기타간토유통센터영업소’에서 자동 지게차를 1대 도입하여 물류센터 내 팔레트의 자동 운반에 적용하면서 자동 지게차의 운용 경험을 쌓았다. 그 후 나가노현 아즈미노시에 위치한 또 다른 거점에서도 6대의 자동 지게차를 도입했다. 그래서 이들 거점에서 채택하고 있던 자동 지게차 제조사인 미쓰비시 로지스넥스트에 적재 자동화에 대해 상담했다. 기존의 자동 지게차를 트럭 적재에 이용할 수 있도록 개량하고, 2022년에 가나가와 아야세 영업소에서 테스트 운전을 시작했다. 그리고 안전성과 작업 속도 등의 요구 조건을 충족했기 때문에 2024년 3월에 정식으로 운용을 개시했다.

-- 15분 내 완수가 절대 조건 --
이번 시스템의 개발에서 고노이케운수가 절대적으로 중시한 요건은 적재 작업을 15분 이내에 완료하는 것이었다. 사람이 지게차를 조종해 적재할 때와 동일하거나 그 이하의 시간에 적재하는 것을 실현 목표로 삼았다. 트럭에 화물을 적재하는 동안에 트럭 운전기사는 대기하고 있으면 된다. 이번 물류센터에는 적재 등에 사용하는 버스(berth, 정차장)가 11개 있다. 만약 자동화된 버스에서 대기 시간이 길어진다면 트럭 운전기사가 그 버스를 싫어하게 된다. 자동화가 필요하다고 해도 운전기사가 꺼린다면 의미가 없다. 고노이케운수 식품 프로덕츠 본부의 쓰지사와(辻澤) 부장은 “15분에 완수하는 것은 무엇보다도 실현해야 할 과제였다”라고 말한다.

자동 지게차는 안전성을 우선시하면서, 작업 시간을 단축하기 위해 무턱대고 이동 속도를 높이는 방법은 택하지 않았다. 현재의 기술로는 초당 1m 정도의 이동 속도가 일반적이다. 그래서 우선은 자동 지게차의 대수를 1대에서 2대로 늘리기로 했다. 2대가 동시에 적재 작업을 수행한다면 그만큼 작업 시간을 단축할 수 있기 때문이다.

음료 물류 업계에서는 ‘윙바디(Wing Body)’라고 불리는 트럭 타입이 주류이다. 이 트럭은 적재함의 양쪽 벽이 문자 그대로 새의 날개처럼 위로 열리며, 개방 부위가 넓기 때문에 지게차로 팔레트를 적재하기 용이하다. 이번 시스템도 기본적으로 윙바디형 적재함을 대상으로 하고 있다. 한편, 후면 도어만 있는 ‘박스 트럭’ 타입은 음료 운송에서는 거의 사용하지 않는다. 따라서 2대의 자동 지게차는 윙바디 트럭의 좌우 양쪽을 각각 담당하도록 설정되었다. 600~800kg의 무게가 있는 팔레트는 1개만 적재함에 실어도 트럭이 한쪽 방향으로 기울기 때문에 한쪽에만 적재하는 것은 불가능하다. 좌우의 밸런스를 고려하면서 적재해야 한다.

다만, 자동 지게차를 사용해 작업을 병렬화하는 것만으로는 고노이케운수가 원하는 15분 이내 적재는 실현하기 어려웠다. 그래서 작업을 더 세분화하여, 다른 자동화 장치도 병용하기로 했다. 그것이 AGV이다. 이번 물류센터에서는 음료가 팔레트에 적재된 상태로 자동창고에 보관되어 있고, 출하 단계가 되면 자동창고에서 꺼낸다. 자동 지게차가 팔레트 적재 작업을 하고 있을 동안, 이 자동창고에서 나온 팔레트를 받아 중간 지점까지 가져가는 작업을 동시에 병렬로 실행할 수 있다면, 작업의 병렬도가 더욱 높아져 전체 작업 시간을 단축할 수 있는 것이다. AGV도 적재함의 좌우 각각 1대, 총 2대를 사용하기로 했다. 자동 지게차가 2대, AGV가 2대, 총 4대의 ‘이동 로봇’을 풀 활용함으로써 드디어 15분이라는 목표를 실현할 수 있었다.

물류센터의 안쪽에 음료 팔레트의 자동창고가 있고, 그곳에서 출고된 팔레트가 컨베이어를 통해 버스 부근까지 운반되어 온다. 이 팔레트를 우선 첫번째 AGV가 받는다. 그리고 트럭 쪽까지 조금 운반해 가고, 그 지점에서 자동 지게차(AGF)가 화물을 포크에 싣는다. 그대로 야외로 나와 트럭의 적재함 쪽으로 접근해, 팔레트를 들어 올려 적재해 나가는 흐름이다. 앞서 언급한 대로 자동 지게차가 적재함으로 접근하고 있는 동안, AGV는 다음 팔레트를 받으러 간다. 참고로 자동창고에서 나온 팔레트의 출구는 1곳뿐이기 때문에 왼쪽과 오른쪽의 AGV는 다른 1대가 팔레트를 받고 있는 동안에 또 다른 1개는 대기 시간이 발생한다.

-- 트럭의 위치를 매회 계측 --
트럭은 이번 시스템이 설치된 전용 버스에 정차하지만, 어디까지나 트럭은 차량이기 때문에 그 정차 위치는 매회 미세하게 달라지므로 정밀한 위치를 결정할 수 없다. 때문에 이번 시스템에서는 트럭의 위치와 크기, 적재함의 위치 등을 매회 계측하도록 했다. 원래 운송 현장에서는 어떤 차종의 트럭이 올지 사전에 알 수 없는 경우가 많다. 2차 하청이나 3차 하청 등 협력업체에 운송을 의뢰하고 있는 경우가 많고, 그러한 협력업체가 어떤 차량을 배차할지 여부는 차량이 도착해야 알 수 있다. 운송할 수량 자체는 협력업체에 알려주기 때문에 ‘20개 분량의 팔레트를 적재할 차량이 온다’는 정도는 알고 있지만 구체적인 차종이나 크기 등은 알지 못한다. 차량의 치수 등은 차량 검사증을 보면 알 수 있지만, 트럭이 올 때마다 검사증을 확인한다는 것도 비현실적이다.

통상의 자동 지게차에는 자기 위치를 추정하기 위한 레이저 센서 등이 탑재되어 있지만, 트럭의 적재함 위치 등을 인식하고, 적재함의 형태를 계측하는 시스템은 없었다. 그래서 자동 지게차를 개발한 미쓰비시 로지스넥스트는 새롭게 트럭의 위치와 적재함 계측용 센서를 추가했다. “2차원 LiDAR와 3차원 LiDAR를 이 목적을 위해 새로 추가했다”(미쓰비시 로지스넥스트 기술본부 물류솔루션엔지니어링부 요시다(吉田) 씨).

각 센서의 탑재 위치는 비공개이지만, 2차원 LiDAR의 경우는 호쿠요전기의 제품으로 보이는 장치가 지게차의 백레스트(포크를 의자에 비유했을 때 등받이에 해당하는 부분)의 상부 좌우에 각각 1개씩 탑재되어 있다. 2차원 LiDAR만으로는 트럭 적재함의 높이 등 수직 방향의 정보를 계측할 수 없기 때문에 수직 방향에도 레이저를 스캔하는 3차원 LiDAR를 병용하는 것 같다.

이들 LiDAR는 어디까지나 트럭의 계측을 위해서만 사용하며, 자기 위치 추정 등 내비게이션에는 사용하지 않는다. 자동 지게차의 내비게이션 방식으로는, 바닥의 자기 테이프를 통해 유도하는 방식이나 벽 등에 반사판 마커(랜드마크)를 설치해 그 위치를 레이저 스캔으로 계측하는 방식 등이 있다. 이번에는 미쓰비시 로지스넥스트 제품 중에서도 후자 방식의 자동 지게차 ‘PLATTER AUTO’ 레이저 유도 타입을 채택했다.

팔레트의 크기는 업계에서 일정 정도 표준화되어 있다. 물류 분야에서 일반적으로 사용되는 것은 1100mm × 1100mm의 정사각형 타입의 ‘이치이치 팔레트’라 불리는 것이다. 하지만 음료 분야에서는 맥주 케이스를 싣는 데 적합한 치수의 ‘비어 팔레트’가 표준적으로 사용되고 있고, 이번 시스템에서도 이것을 대상으로 했다. 비어 팔레트는 정사각형이 아니라 1100mm × 900mm의 직사각형이며, 이번 시스템에서는 이 비어 팔레트를 한 번에 2개를 다룬다. 자동창고에서 나오는 컨베이어는 2계통이 있다. 각각에서 나온 2개의 팔레트를 AGV 측이 한꺼번에 받는다. 그리고 자동 지게차 측도 2개의 팔레트를 한 번에 들어올린다. 이 때문에 자동 지게차의 포크도 발톱이 4개로 되어 있다.

버스에는 트럭이 정차한 것을 감지하는 센서가 설치되어 있고, 차량의 도착을 감지하면 시스템이 자동으로 기동한다. 참고로 바닥면은 지게차가 주행하기 쉽도록 콘크리트로 평탄하게 만들었다.

좌우의 열에 2계통의 로봇이 자동으로 적재 작업을 해 나간다. 이 때 맞은편의 짐의 위치도 계산할 수 있도록 되어 있다. 이번 시스템에서는 RGB 카메라는 사용하지 않고 있어, 조명이 전혀 없는 야간에도 가동시킬 수 있다고 한다.

-- 앞으로는 하역도 자동화 --
이번 가나가와 아야세 영업소는 제조사 직결 물류센터이기 때문에 출하 작업이 대부분을 차지하며, 화물의 입하나 트럭에서 팔레트를 내리는 하역 작업은 드물게 발생한다. 다만, 고노이케운수 전체의 업무를 생각하면, 화물 하역에서도 자동화가 필요하기 때문에 현재 미쓰비시 로지스넥스트와 공동으로 검토하고 있다고 한다.

가나가와 아야세 영업소에서도 음료 제조사 측의 타 공장에서 생산된 재고를 보관하기 위해 팔레트가 입고되는 일도 드물게 있다. 이 때문에 트럭의 하역 작업에 대해서도 우선은 가나가와 아야세 영업소에서 실증을 진행해 나갈 계획이라고 한다.

 -- 끝 --
 

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