초심자를 위한 자동창고 가이드

자동화의 역사

최초의 자동창고는 1950년대 독일 기업 Demag에 의해 개발되었습니다. Demag社는 1962년 베르텔스만 출판사를 위해 세계 최초로 완전히 자동화된 창고를 설치하였습니다. 20미터 높이의 이 자동창고에서 약 7백만 권의 책이 보관 및 출고되었으며 이는 창고 기술의 새로운 시대를 연 획기적인 사건이었습니다. 전통적인 물류창고의 경우 작업자가 직접 진열대에 다가가서 작업을 처리해야 하기 때문에 노동력을 많이 필요하였으며 또한 넓은 공간이 필요했습니다. 더 많은 수직 공간을 보관 공간으로 활용하면서 자동화의 이점을 접목한 것이 Demag社의 혁신적인 설계에 숨은 비결이었습니다.

그 후 수십 년간 자동창고의 설계는 본질적으로 변함없이 유지되었지만, 다양한 창고 유형 전반에 걸쳐 자동창고 기술이 전 세계적으로 보급되면서 보관 밀도 측면에서 분명한 이점을 제공하였습니다. 특히 노동력과 부지가 제한된 지역에서는 이러한 자동창고의 도입이 더욱 큰 효과를 발휘하였습니다. 1980년대 이후, 프로세서의 성능과 가용성이 발전하고 컨트롤러와 같은 창고 제어 시스템(WCS) 소프트웨어가 개선되면서 자동창고가 가장 각광받는 창고 솔루션 중 하나로 부상하게 되었습니다. 이러한 기술의 발전으로 인해 오늘날 자동창고는 Demag社가 최초로 선보인 설계와는 비교도 할 수 없을 만큼 복잡한 작업을 무리 없이 해결해내고 있으며, 전 세계적으로 스토리지의 혁신을 일으키고 있습니다.

자동창고란?

자동창고(AS/RS)는 다양한 디지털, 로봇 및 랙 요소를 통합하여 디지털 자동화 소프트웨어를 통해 제어되는 맞춤형 자동화 창고로, 매우 다양한 상품을 취급할 수 있습니다. 큐브 스토리지, 자율 이동 로봇(AMR), 수평 및 수직 캐러셀, 크레인, 셔틀, 수직 리프트 모듈(VLM), 마이크로, 유닛, 미니 로드 등 다양한 옵션으로 맞춤형 자동창고 솔루션을 구성할 수 있습니다. 이러한 모든 시스템은 두뇌 역할을 하는 창고 관리 시스템(WMS)에 의해 관리됩니다.

또한 자동창고는 규모의 제한이 없으며 다양한 기술과 차량을 활용하여 대량의 화물을 정확하고 빠르게 인출하고 적재하는 작업을 자동화함으로써 크고 작은 창고 시설이나 여러 곳의 창고 시설을 지원할 수 있습니다. 비용이나 공간 부족으로 인해 보관 밀도가 중요하고, 창고 내에서 품목을 따로 처리하거나 변경하지 않으며, 대량의 화물을 취급하는 물류창고에서 이러한 자동창고가 특히 큰 힘을 발휘합니다.

자동창고의 이점

필요사항을 충족해줄 시스템에 투자하기 위해 적합한 솔루션을 모색 중인 기업이라면 자동창고가 제공하는 이점을 적극 고려해야 합니다. 이러한 자동창고 시스템은 탁월한 정확성, 효율성 및 생산성을 제공하며, 오류 발생률이 매우 낮고 연중무휴 24시간 밤낮없이 작동이 가능합니다. 또한 체력적으로 힘든 단순 반복 작업을 줄여주기 때문에 더 생산적인 업무에 인력을 배치할 수 있습니다. 선진국의 경우 고령화 현상으로 인해 인력 부족 현상이 심화되고 인건비 부담이 높아지면서 이러한 인력 효율성이 점차 더 중요해지고 있습니다. 인력 채용 경쟁이 치열해지면서, 변동성이 높은 계절직 근로자에 의존하는 것도 갈수록 문제가 되고 있습니다. 자동창고 기술은 밤낮으로 무거운 품목을 처리하는 데 따른 비용을 절감하는데 도움이 되며, 냉동고처럼 물리적인 부담이 큰 환경에서도 품목을 취급할 수 있습니다. 오토스토어의 큐브 스토리지와 같은 자동창고 시스템은 전통적인 물류창고에 비해 더 높은 보관 밀도를 제공하기 때문에 공간과 부동산 비용을 대폭 절감할 수 있습니다.

하지만 자동창고를 설치하려면 기존의 작업 방식, 창고 인프라 및 레이아웃에 상당한 변화가 필요한 것은 사실입니다. 단순히 창고를 바꿔야 할 뿐만 아니라, 솔루션이 최고 성능으로 작동하기 위해서는 정기적인 유지보수가 필요하며, 고장이 발생할 경우 생산성이 저하되어 작업이 중단될 수 있습니다. 그러나 이러한 유지보수의 필요성과 고장 대응 능력은 자동창고 설비마다 차이가 있습니다.

자동창고의 작동 방식

기본적으로 자동창고는 재고 또는 제품을 보관하고 출고하기 위해 설계된 자동화 시스템입니다. 기존의 넓은 진열대 공간을 대체하여 창고 공간을 절약하고, 안전성을 개선하며, 전반적인 생산성을 높이는 경우가 많습니다. 자동창고는 작업자가 제품을 찾으러 다니는 것이 아니라 창고 로봇이 제품을 작업자에게 가져다주는 G2P(Goods-to-Person) 방식이며, 작업자가 걸어다닐 필요가 없어 효율성, 안전성, 인체공학성이 크게 개선됩니다.

앞서 언급한 바와 같이 자동창고에는 작업할 품목의 크기와 무게, 그리고 창고의 목적에 따라 다양한 유형이 존재합니다. 오늘날에는 다양한 기술을 이용할 수 있기 때문에 거의 모든 창고는 자동화가 가능합니다. 유닛 로드, 미니 로드, 캐러셀, 수직 리프트, 셔틀, 로봇과 같은 다양한 기술을 조합하여 기업의 요구사항을 충족하는 맞춤형 자동창고를 설치할 수 있습니다. 이러한 다양한 부품의 근간에는 보관 구조, 물리적 자동화, 상품 이동 인터페이스 및 제어 소프트웨어라는 네 가지 핵심 요소가 공통적으로 존재합니다.

일반적으로 로드 유형에는 크게 세 가지가 있습니다:

• 유닛 로드 AS/RS(예: 팔레트)
• 미드 로드 AS/RS(특정 유형의 재고를 위한 맞춤형 자동화)
• 미니 로드 AS/RS(예: 분할 케이스 피킹)

이러한 로드 유형과 더불어, 다음과 같은 다양한 자동창고(AS/RS) 옵션이 존재합니다:

• 큐브형 자동창고
• 유닛 로드 AS/RS 크레인(고정식 통로 및 이동식 통로)
• 미니 로드 AS/RS 크레인(고정식 통로)
• 셔틀 AS/RS
• 캐러셀 기반 AS/RS
• 수직/수평/로봇 수직 리프트 모듈(VLM) AS/RS
• 마이크로 로드(스토커) AS/RS
• 수직 시퀀스 시스템(VSM) AS/RS

자칫 이러한 목록이 너무 복잡하게 느껴질 수도 있지만, 실제로는 몇 가지의 최적화된 부품으로 분류된 후 제어 소프트웨어를 통해 다같이 작동하여 창고를 가동합니다. 아래에서 이러한 다양한 요소와 경우의 수에 대해 개략적으로 살펴보겠습니다.

큐브형 자동창고

큐브형 자동창고는 기존 방식의 창고와는 달리 선반 위에 빈 공간이 존재하지 않기 때문에 고밀도의 보관 공간을 제공합니다. 오로지 5가지 모듈로 구성되는 큐브형 자동창고는 알루미늄 그리드 안에 마치 블록을 쌓듯이 빈을 상하좌우로 차곡차곡 쌓아 올리는 구조입니다. 로봇이 상단의 트랙을 따라 이동하면서 시스템의 지시에 따라 지속적으로 보관용 빈을 끌어 올려 포트(창고의 워크스테이션)으로 전달합니다. 작업자는 포트에서 재고에 접근하여 주문을 처리하거나 재고를 보충합니다. 작업이 끝나면 로봇이 빈을 회수하여 다시 그리드로 돌아갑니다. 이러한 방식을 통해 인기있는 상품이 자동으로 상단에 배치되고, 자주 찾지 않는 상품은 하단에 배치되기 때문에 빠르게 피킹할 수 있습니다. 이렇듯 큐브형 자동창고는 매우 효율적으로 공간을 활용하는 가운데 모듈 방식의 로봇으로 빠른 속도를 보장하며, 블록을 쌓는 방식으로 설계되어 간편하게 설치하고 확장할 수 있습니다. 큐브형 자동창고에서 고려해야 할 사항 중 하나는 보관할 제품이 빈의 규격에 부합해야 한다는 점입니다. 예를 들어 가장 큰 오토스토어 빈의 크기는 449mm x 649mm x 425mm입니다.

유닛 로드 AS/RS

유닛 로드 AS/RS 시스템은 453kg~2267.96kg 수준의 무거운 화물이나 번거로운 화물을 처리하도록 설계되었습니다. 무거운 팔레트를 처리하기에 적합하며, 고정식 통로 또는 이동식 통로 크레인을 통해 좁은 통로에 접근하는 높은 랙을 사용하여 보관 중인 상품을 운반하는 경우가 많습니다. 팔레트를 놓을 공간이 제한되어 있고 큰 품목에 빠르게 접근해야 하는 장소에 이상적입니다.

고정식 통로 및 이동식 통로 크레인 유닛 로드 AS/RS

이러한 시스템을 사용하면 정해진 통로를 따라 수직 및 수평 방향으로 이동할 수 있는 이동식 크레인을 통해 팔레트 랙의 좁은 통로에 접근하여 보관 중인 품목에 신속하게 접근하여 품목을 인출한 후 운반할 수 있습니다. 이동식 통로 유닛로드 AS/RS는 크레인이 한 통로에만 있을 필요가 없어 모든 통로마다 크레인을 중복 배치하지 않아도 되므로 공간과 비용을 절약할 수 있다는 점에서 차이가 있습니다. 단, 이동식 크레인에 전적으로 의존하는 방식이며 유지보수 중에는 통로에 접근할 수 없다는 점이 제한사항입니다. 

미니 로드 AS/RS

미니 로드 AS/RS는 일반적으로 무게가 34kg(75파운드) 이하인 작은 품목을 처리하는 데 적합하며, 반면에 유닛 로드 시스템의 경우 이보다 훨씬 무겁거나 큰 화물을 처리할 수 있습니다. 미니 로드 AS/RS 모델은 토트, 트레이, 카톤을 각각 사용하거나 이를 조합하여 사용함으로써 재고를 빠르게 운반하며, ‘케이스 처리/토트 적재’ AS/RS로 부르는 경우도 있습니다. SKU(재고 관리 단위)를 도입하는 경우 공간 부족으로 인해 기존의 카톤 선반 방식은 문제가 되기 때문에 미니 로드 AS/RS 방식이 많이 선호됩니다. 영역 미니 로드 AS/RS(Area Mini-Load AS/RS)는 피킹 또는 포장 작업을 실시할 주문 상품의 버퍼로 사용할 수 있는 다용도 옵션이며, 피킹 스토리지의 재고를 보충하는 데 사용할 수 있습니다. 이 시스템은 무게와 크기에 제한이 있어 다른 시스템보다 활용도가 떨어집니다.

셔틀 기반 AS/RS

이 모델은 셔틀 또는 로봇을 통해 물류창고 또는 작업 공간의 여러 구역 사이를 수평 및 수직으로 트랙을 따라 움직이며 품목을 운반합니다. 여러 층에서 작동할 수 있으며 다양한 품목을 토트 또는 카톤을 통해 필요한 위치로 운반할 수 있습니다. 셔틀은 품목을 회수하여 랙의 외부를 따라 워크스테이션이나 보조 컨베이어로 전달하도록 지시받습니다. 셔틀은 제품 및 창고 요구 사항에 따라 다양한 디자인으로 제공됩니다. 유지보수 중에는 제품 통로에 접근할 수 없고 셔틀은 다른 시스템보다 더 많은 공간이 필요하다는 점 등이 제한사항입니다.

AMR 기반 고밀도 AS/RS

자율 이동 로봇(AMR)은 독립적인 로봇을 사용하여 랙을 탐색하고, 여러 경로를 통해 지정된 토트 또는 위치에 맞는 품목을 인출합니다. AMR은 이러한 품목을 주문 처리 워크스테이션으로 전달한 후 이어서 다음 작업을 수행합니다. 이 다목적 시스템은 뛰어난 유연성과 효율성을 제공하며, AMR의 특성상 수요 변화에 맞춰 AMR 유닛을 추가하여 쉽게 확장할 수 있습니다. AMR은 첨단 센서 패키지를 비롯하여 자율 이동에 필요한 기타 요소들로 인해 높은 수준의 기술 지원이 요구되는 매우 복잡한 시스템입니다.

고퍼 봇 AMR(Go-Fer Bot AMR)

땅다람쥐를 뜻하는 단어 gopher(고퍼)에서 유래한 고퍼(Go-FeR) 시스템은 특수 설계된 선반과 랙을 사용하며, 아래를 지나다니는 AMR을 통해 이러한 선반과 랙을 워크스테이션까지 운반합니다. 선반은 해당되는 품목에 따라 박스, 팔레트, 걸이형 등 다양한 옵션으로 구성할 수 있습니다. AMR이 전체 유닛을 들어 올려 워크스테이션으로 운반한 후 다시 돌아오는 방식입니다. 고퍼 시스템은 고밀도 스토리지 솔루션을 제공하며 비즈니스의 요구사항에 맞춰 쉽고 경제적으로 확장할 수 있습니다. 이 시스템은 셔틀 시스템과 마찬가지로 선반을 이동하고 대기열에 보관하기 위해 더 많은 공간을 필요로 합니다.

스태커봇(Stacker-Bot)

최근에 개발된 자동창고 AMR인 스태커봇(stacker-bot)은 선반 랙에서 여러 개의 토트나 케이스를 꺼낸 후 대기 중인 컨베이어, 보조 AMR 또는 워크스테이션으로 전달합니다. 스태커봇은 배송 및 반품 처리 공정을 즉시 결합할 수 있어 민첩하고 효율적이며 비용 효율적인 시스템을 제공합니다. 스태커봇은 유닛의 크기가 다양하기 때문에 작동하기 위해 더 많은 공간이 필요하며, 따라서 스태커봇이 탐색할 수 있도록 더 많은 공간을 확보해야 합니다.

캐러셀 기반 AS/RS

캐러셀 기반 AS/RS 시스템은 가장 오래된 형태의 AS/RS로, 다양한 품목 또는 보관 옵션이 매달려 있는 트랙으로 구성됩니다(옷이 걸려 있는 세탁소를 생각하시면 됩니다). 이 시스템은 필요 시 특정 품목 또는 빈을 워크스테이션으로 전달하기 위해 순환합니다. 일렬로 물품을 배송하는 수평형 모델부터 빈 위아래로 회전하는 수직형 캐러셀까지 다양한 형태로 설계됩니다. 이 시스템은 빠른 속도로 운반할 수 있는 작은 품목을 취급하기에 적합합니다. 또 다른 형태로는 모든 층에 토트가 있는 최대 3단 캐러셀이 포함된 자동화된 시스템을 제공하는 로봇 수평 캐러셀 AS/RS(Robotic Horizontal Carousel AS/RS)가 있습니다. 이러한 시스템의 경우 확장하기가 더 어려울 수 있으며, 상당히 많은 공간이 필요하다는 점이 제한 요소입니다.

수직 리프트 모듈(VLM)

수직 리프트 모듈(VLM) 시스템은 여러 개의 랙 중앙에 있는 피커(picker, 피킹 기계)가 앞뒤로 움직이며 주문 상품을 선택하여 워크스테이션이나 컨베이어로 전달하는 것이 특징입니다. 랙 공간 내에서 자유롭게 움직이는 로봇 팔로 둘러싸여 있는 경우가 많습니다. 주문이 완료되면 VLM은 다음 작업을 수행하기 전에 스토리지 유닛을 올바른 위치로 되돌립니다. 트레이는 자체적으로 고정시키거나 이동이 가능하므로 복잡한 재고를 매우 효율적으로 관리할 수 있습니다. 마이크로 로드 스토커(Micro-Load Stocker)는 VLM과 매우 유사하며 버퍼링, 시퀀싱 및 사용 시점 상품을 위한 자동창고가 필요한 고밀도 창고에 이상적입니다. 예를 들어 마이크로 로드 스토커는 밀폐된 보관용 그리드 내에서 작동하는 일련의 로봇으로 구성될 수 있으며, 빈을 컨베이어에 전달합니다. 통로 기반 크레인과 마찬가지로 VLM 또는 스토커는 특정 부품에 대한 의존도가 높기 때문에 유지보수 중에 시스템이 중단될 수 있습니다.

수직 시퀀스 모듈(VSM)

수직 시퀀스 모듈(VSM)은 인출한 빈을 순서대로 정렬하는 시스템으로, 보관 밀도가 높은 대용량 창고 공간에 적합한 효율적인 솔루션을 제공합니다. AMR 또는 컨베이어와 같은 다른 시스템을 통해 이러한 정렬 시퀀스를 검색한 후 특정한 순서에 따라 품목을 전달합니다. 또한 이 시스템은 기존에 설치된 AS/RS을 개선하기 위해 추가로 설치가 가능하므로 효율성과 생산성을 개선하고 공간에 대한 수요를 줄일 수 있습니다. 앞서 언급한 VLM과 마찬가지로 VSM 시스템도 특정 부품이 작동하지 않을 경우 유지보수를 실시하는 동안에는 작업이 지연될 수 있습니다.

마치며

요약하자면, 자동창고(AS/RS) 시스템은 처음 발명된 이래로 많은 발전을 거듭해 왔으며, 보관 밀도 증가, 효율성 향상, 인건비 절감 등의 이점을 통해 창고 운영을 혁신적으로 변화시켰습니다. 자동창고 시스템의 도입을 고려할 때는 몇 가지 요소를 염두에 두어야 하며, 다양한 시스템을 조합하여 맞춤형 자동창고 솔루션을 구성할 수 있습니다. 앞서 다룬 시스템 중 일부는 기술적으로 복잡한 데다가 도입하려면 기존의 창고 건물을 상당히 많이 변경시켜야 합니다. 몇 가지 핵심 부품에 의존하는 시스템은 유지보수를 실시하는 동안에는 가동 중단이 발생할 가능성이 높으며, 더 많은 공간을 필요로 하는 다른 시스템의 경우 추후 확장하기가 어렵거나 도시 지역과 같이 부동산 비용이 비싼 지역에는 적합하지 않을 수 있습니다.

자동화, 로봇 기술, 디지털 제어를 활용하여 공간, 정확성, 생산성을 최적화하는 자동창고 시스템이 수동으로 운영되는 창고보다 훨씬 우수하다는 점은 의심의 여지가 없습니다. 그러나 원활한 운영을 보장하고 장기적으로 자동창고 기술의 이점을 극대화하려면 유지보수 요건과 시스템의 한계점을 신중하게 고려해야 합니다.