전 세계적으로 컨테이너 및 벌크 화물의 해상 운송량이 증가추세에 있다. 독일의 해상화물 운송업계의 한 거대기업은 이러한 상승세를 타고 성공적인 동반 성장을 이루기 위해, 산업용 무선통신을 채택했다. 지금은 무선 조종방식의 무인운반차량(AGV)들이 컨테이너 수송작업을 순조롭게 담당하고 있다.

독일의 컨테이너 터미널 알텐베르더(CTA : Container Terminal Al tenwerder)에서는 육중한 화물을 적재한 차량들이 길이 약 1.5km, 폭 100m가 되는 부지 내에서 적재 창고와 선박사이를 부지런히 오가고 있다. 트럭과 비슷하지만 이 차량은 운전석이 없다. 그러나 운전사가 없어도 서로 간의 충돌없는 소통을 원활하게 한다. 얼핏 유령차량의 발레처럼 보이기도 하는데 조금 더 자세히 관찰하면, 그 이면의 목적을 금방 깨달을 수 있다. 부둣가나 창고에서 크레인들이 컨테이너 화물을 차량에 적재하면 계획된 일정에 따라 저장 창고나 선박으로 운반하는 일을 자동으로 진행하는 것이다.

CTA는 독일 함부르크 소재의 부두 물류회사 HHLA(Hamburger Hafen und Logistik)가 운영하는 터미널 3곳 중 하나로, 함부르크 항만을 효율적인 물류 센터로 만들어 가고 있다. 이곳에서는 주 노선을 운항하는 대형 선박과 일부 적재화물 배급을 담당하는 소형 보급선 및 내륙 수로 운반선 간의 환적 작업이 이뤄진다. 이 곳에는 트럭 또는 철도를 이용한 추가 수송 및 환적 시설도 통합돼 있다.

무인운송으로 고효율성 발휘

CTA는 특히 고도의 효율성을 겸비한 무인 컨테이너 운반 시스템에 힘입어, 세계적으로 가장 현대적인 터미널로 손꼽히고 있다. CTA는 상장 주식회사 Demag Cranes의 자회사인 고트발트(Gottwald Port Technology)와의 공동 협력을 통해 소위 무인운반차량(AGV)들과 운영체계로 구성된 이 시스템을 성공적으로 도입했다.

당초 무인운반차량에 사용된 기존의 무선 시스템은 잦은 오류로 인해 투입된 지 2년이 지난 2004년에는 보다 효율적이고 안정적인 시스템으로 교체할 필요가 있었다. 새로운 기술은 항만 적합성에 맞는 최고의 표준을 충족해야 했다. 그것도 바람과 날씨, 염도 높은 주변 환경, 최대 75°C의 일교차 등의 열악한 조건들과 고르지 못한 지반으로 인한 내진 설계까지 감안해 시설 가용성을 100% 발휘해야 했다.

선적구역에서 트럭 및 철도 운송용 컨테이너 운반차량과 무선통신을 가능케 하는 다른 무선 시스템과 중복된 혼선은 물론 (항만 환경에서 흔히 발생하는) 간섭 소스로 인한 무선통신 장애도 거의 없어야 했다. 이들 차량은 또한 6m/s 또는 곡선 구간에서 3m/s의 속도로 조정되는 한편 최대 60톤의 적재중량을 운반해야 한다. 고트발트의 모하메드 하흐마디안 팀장/프로젝트 매니저는 “여기서 특히 어려운 과제는 시설운영을 방해하지 않으면서 무선 시스템을 원활하게 교체하고 2가지 시스템을 모두 병행 운영하는 일이었다”라고 말했다.

[우수한 품질.  함부르크 소재의 컨테이너 터미널 알텐베르더(CTA)는 2010년에 컨테이너 터미널 품질 표시(CTQI) 표준규격을 충족하는 인증을 3년 연속으로 획득했다. 표준화된 외부 평가를 실시한 덕분에, 본 터미널의 효율이 더욱 향상됐을 뿐만 아니라, 고객과 관할 당국이 요구하는 품질 표준도 검증한 셈이다.]

절대적 신뢰성

테스트 결과 지멘스가 개발한 산업용 무선랜(IWLAN)이 신뢰성 측면에서 기존 솔루션을 압도한다는 사실을 확인했다. 측정 가능한 간섭현상이 전혀 없었기 때문이다. 해당 운송 시스템은 84대의 무인운반차량들로 구성돼 일부는 디젤 전기, 일부는 디젤 유압구동 방식의 AGV 차량들이 투입됐다. IWLAN을 이용한 AGV 차량들과의 무선통신을 위해 자동화 구역 부근의 여러 메인 마스트들에 분산된 스위치 캐비닛 하나당 Scalance W 액세스 포인트(AP) 13대가 설치됐다. 이들 메인 마스트의 좌우에는 무선 커버리지를 고려해 하나 이상의 안테나로 서브 마스트를 구축했다.

아흐마디안 팀장은 “13대의 액세스 포인트를 사용했고, 일부는 듀얼 AP를 적용해 해당 구역에 대한 커버리지를 이중화 방식으로 구축했다. 설령 AP의 절반에서 고장이 발생하더라도 시스템 운영을 계속할 수 있도록 설계한 것이다”라고 설명했다. 한편, 모든 차량에는 Scalance W IWLAN 클라이언트 모듈이 설치됐다.

완벽한 상호작용

무인운반차량들은 x-y 좌표가 분명하게 입력된 시스템상에서 일정 간격으로 해당 트랙에 통합된 트랜스폰더를 따라 운행방향을 잡는다. AGV 차량은 내비게이션 데이터를 해당 트랜스폰더에서 수신하고, 휠과 거리 측정을 사용해 출발지에서 목적지까지 운행을 완전히 독립적으로 수행한다. 차량 하부에 설치된 트랜스폰더 안테나들은 여기에 대응하는 카운터파트에 해당한다. 이 안테나들은 지면에 에너지를 전송하며, 코일이 이를 수신해 2개 좌표에 대한 식별값을 해당 차량으로 반환해준다. 이들 좌표는 차량 내비게이션에는 물론 바람, 불규칙한 지면 또는 컨테이너 내의 상이한 중량 등 외부 영향으로 인해 규정된 명세와 편차를 보일 경우 진로수정에도 필요하다. 내비게이션 기능은 고트발트가 개발한 제어 소프트웨어로 구현된다. 모든 차량의 전면에 가상 영역(클레임)이 표시되는데, 이 영역은 다른 차량에 의해 침범될 수 없다.

안전성 강화

무인운반차량용 자동화 구역과 레일 장착형 갠트리 등은 안전 펜스로 둘러싸여 보호된다. 권한이 없는 사람이 해당 구역에 무단 침입할 경우, 즉시 시스템 전체가 작동을 멈추게 된다. 유지보수 작업을 위해 정비요원이 자동화 구역에 진입할 경우, 특별 제한구역이 일시적으로 설정된다. 이 때, 무인운반차량들은 해당 구역을 운행하는 일이 없도록 해당 정보를 IWLAN 시스템을 통해 안정적으로 수신한다.

CTA 소속 터미널 개발부 보리스 불프 팀장은 “CTA 차량은 안전성 관점에서도 모범적이다”라고 지적하며, “부상 등 안전사고가 처음부터 미연에 방지된다”고 말했다. 어느 차량이 일정 시간 내에 응답하지 않거나 통제실에서 보내는 신호를 전혀 수신하지 못할 경우, 해당 차량은 운행이 중지된다.

[항만 컨테이너 크레인을 이용해 무인운반차량들이 컨테이너 화물을 적재하고 있다.]

[IWLAN 무선망 구축을 위해, 개별 메인 마스트에 Scanlance W 액세스 포인트를 적용한 스위치 캐비닛을 설치했다.]

[차량 자체에는 클라이언트 모듈 역할을 담당하는 Scalance W 744-1PRO 제품이 탑재됐다.]

효율성 향상

비교 테스트에서 CTA는 뛰어난 환적 속도와 우수한 전체 효율을 기록했다. 구역 생산성, 항만 생산성 및 직원 생산성 등 업계의 중요한 핵심성과지표(KPI)들이 최고값을 달성했다. 이는 기존의 재래식 컨테이너 터미널에 비해 1.5 내지 2배에 해당하는 수치다.

불프 팀장에 따르면 새로운 기술을 적용함으로써 환적 작업이 보다 효율적으로 변화됐다. 그는 “우리가 수행하는 거의 모든 동작이 지속적인 공정과 제동 커브에 따라 자동적으로 원활하게 진행된다. 이는 컨테이너에 탑재된 화물이 손상될 위험을 줄여준다”고 말했다. 이러한 성과로 날씨같은 상황에 구애받지 않고 안정적으로 작동하는데에 IWLAN 시스템의 신뢰성이 결정적이었음을 설명하며, “가령 네트워크 오류로 인해 무선망에 장애가 발생할 경우, 선박 취급 전체가 난관에 부딛치게 될 것”이라고 추가 언급했다.

또한 비용상의 이점도 있다. 기존의 터미널들은 소위 밴 캐리어 또는-바퀴가 8개에 다리가 긴 컨테이너 픽업 및 운반 차량인-스트래들 캐리어를 사용했다. 반면 AGV 차량들은 4륜구동으로 충분하기 때문에, 자재 및 마모부품 비용을 대폭 절감할 수 있다. 스트래들 캐리어 역시 많은 유지보수를 요하는 호이스팅 기어를 컨테이너 픽업에 사용한다. AGV 차량들은 이와 같은 지지대가 불필요하다. 이들은 재래식 장치들에 비해 훨씬 적은 체적을 운반한다. AGV 차량당 25톤에 불과해 에너지 소비량이 대폭 감소되는 셈이다. 아흐마디안 팀장은 “언제나 우리가 원하는 바를 말할 수 있었고, 지멘스 개발부는 우리의 요구사항을 수용해 곧바로 실행해 옮겼다. 덕분에 CTA에서 작업을 조속한 시일 내에 성공적으로 달성할 수 있었다”고 말했다. 이렇게 축적된 긍정적인 경험을 바탕으로, 고트발트 포트 테크놀로지는 다른 항만 응용기기에 대한 IWLAN 도입을 놓고 이미 고객들과 협의에 들어갔다.

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