물류매거진

박찬석의 물류時論(135) / 피지컬 인터넷 - 물류혁신의 대안인가?(1/2)

ㆍ게재년/월

2024/11

피지컬 인터넷 - 물류혁신의 대안인가?(1/2)

① 피지컬 인터넷의 대두와 필요성

피지컬 인터넷과 인터넷 컨테이너

■ Physical internet의 등장

The physical internet은 2006년 The Economist(이코노미스트) 표지에 이 용어가 등장하면서 세계적으로 주목받기 시작했다.

이 기사에는 특송업체인 UPS 허브에서 시간당 30만개의 박스들이 17,000개의 컨베이어 벨트를 통해 처리되는 모습과, FedEx 허브에서 90초마다 항공기들이 도착해서 ‘매트릭스(Matrix)’라고 불리는 시스템을 통해 목적지별로 정확하게 분류되어 다시 항공기로 출발하는 모습이 마치 인터넷 망을 통해 엄청난 양의 정보가 실시간으로 처리되고 전달되는 것과 같다고 기술하고 있다.

이를 본 당시 캐나다의 Laval 대학에 재적했던 Benoit Montreuil 교수가 파리 국립 광산 고등학교의 Eric Ballot 교수들과 2010년부터 물류의 관점에서 ‘피지컬 인터넷(Physical Internet, PI, π)’ 개념을 이론적으로 정립하고 연구에 나서게 된다.

■ Physical internet의 개념

미국 조지아 공과대학 Montreuil 교수(2011)는 피지컬 인터넷이 해결할 과제로써 지금까지 획득할 수 없었던 수익성 확보 등 경제적 측면을 포함하여, 에너지 소비, 환경 오염에 대한 대처, 물류 사회적 가치의 발휘, 물류 관련 근로자의 생활의 질(QoL) 향상 등의 사회적 측면을 들고 있다.

피지컬 인터넷의 세계에서는 ‘피지컬 인터넷 컨테이너’라 불리는 범용 규격의 화물이 여러 ‘피지컬 인터넷 허브’를 통해 수송된다. 디지털 인터넷에서 데이터 패킷을 다수의 라우터와 네트워크를 통해 전송하는 것처럼, 피지컬 인터넷도 비슷한 원리를 활용한다. 이것이 Physical Internet이 물류판 인터넷이라고 불리는 이유다.1)

다시 말해 ‘피지컬 인터넷’은 인터넷의 데이터 패킷에 해당하는 다양한 규격의 표준화된 물류용기(π-Container)를 핵심 요소로, 데이터 패킷들이 다양한 시스템과 네트워크를 경유하여 전달되듯이 상품을 적재한 π-컨테이너들이 표준화된 운송수단(π-Vehicle, π-Carrier), 물류거점(π-Node), 하역장비(π-Conveyer)를 통해 이동되는 글로벌 물류시스템을 구성한다는 개념으로 볼 수 있다.

【참조】

* 피지컬 인터넷 컨테이너: 치수·기능·비품이 표준화된 국제표준 유닛로드에 스마트 태그를 설치함으로써 유닛로드 단위별 정보 취득과 활용이 가능해진다.

** 피지컬 인터넷 허브: 멀티 SC 및 멀티 네트워크에서 사용할 수 있는 개방적이고 상호 운용 가능한 물류 센터를 가리킨다.

*** 스마트 태그: 무선인식기술(RFID) 등을 이용하여 화물을 관리하는 시스템으로, 인식(Identification), 완전성(Integrity), 경로(Routing), 조정(Conditioning), 모니터링(Monitoring), 추적가능성(Traceability), 배달(Delivery), 안정성(Security) 등의 특징을 가진다.

이러한 피지컬 인터넷 컨테이너를 활용한 운송체계에 대해 Montreuil은 ‘멀티 세그먼트 인터모달 수송’이라고 형용하며, 그 주된 효과를 아래와 같이 지적하였다.

① 노드간 세그먼트로 책임을 가진 지방 캐리어 수송인과 모드의 등장 ② 세그먼트간 피지컬 인터넷 컨테이너 및 운송인의 동기화를 가능하게 하는 허브와 수송노드의 등장 ③ 수송발송 요청자와 수송수단 제공자가 오픈시장을 형성할 수 있게 하는 소프트웹 플랫폼의 등장

멀티 세그먼트 인터모달 배송방식(MI)이란 각지에 분산되어 있는 운송수단, 기사를 각 지역에 점재되어 있는 화물거점과 사슬처럼 연계하여 운송방법을 변경 또는 연결하면서 목적지까지 운송하는 수단을 가리킨다. 화물, 운송수단 및 기사라는 운송자원의 관점에서 멀티 세그먼트 인터모달 수송방식(이하 MI방식이라 함)과 허브&스포크 배송방식(이하 HS 방식이라 함)과의 차이를 아래 표와 같이 정리할 수 있다.

MI 방식은 HS 방식에 비해 분산적인 자원을 이용하여 운송하기 때문에, 트럭의 환적이 자주 발생하고 가는 길의 수송시간이 늘어난다. 그러나 기사 한명당 운송거리와 운전시간을 기사 수만큼 분할할 수 있다는 장점이 있다.

즉, 피지컬 인터넷의 경쟁력의 본질은 기사 한명당 수송시간 및 차량의 회차시간을 단축할 수 있는데 있으며, 기사 부족이라는 만성적인 문제를 안고 있는 물류업계에서는 그 잠재성과 연구가치를 높게 평가받고 있다.

피지컬 인터넷과 ALICE

■ 유럽 ALICE의 탄생

유럽에서는 2013년에 유럽위원회의 요청으로 물류 분야에서 연구개발·이노베이션 정책의 의사결정을 지원할 목적으로 ALICE(Alliance for Logistics Innovation through Collaboration in Europe)라는 비영리단체가 설립되었다. 설립에 있어서 물류 관련의 모든 스테이크스 홀더를 결집하기 위해, 산관학으로부터 화주(메이커·소매 등), 3PL(타사·로지스틱스, 화주에 대해서 물류 개혁을 제안해, 포괄해 물류 업무를 수탁 수행하는 기업), 부동산회사, 물류기기회사, IT기업, 컨설팅회사, 학술기관, 리서치센터 등 많은 기업과 단체가 참여하고 있다.

ALICE 설립 배경에는 물류 및 공급망의 생산성 향상을 위해서는 화주와 물류기업과의 긴밀한 연계가 필요하다는 과제인식이 있어, 이러한 플레이어간의 연계를 촉진할 수 있었다. 유럽위원회가 정한 2030년 온실가스 감축 목표 달성에 중요하다는 생각이 있다.

ALICE는 2019년에 물류영역에서의 제로에미션의 로드맵을, 2020년에 피지컬인터넷의 로드맵을 책정해, 산업계에서 피지컬 인터넷의 보급 촉진을 도모하고 있다. 현재 약 130개 기업, 연구기관이 참여하여 활동하고 있다.

■ ALICE의 Road Map(2019)

유럽의 물류 기술 플랫폼인 엘리스(ALICE, Alliance for Logistics Innovation through Collaboration in Europe)는 2030년까지 피지컬 인터넷 실현을 ‘탄소배출 제로 물류(Zero Emission Logistics)’ 달성을 위한 정책목표로 삼고 있다.

피지컬 인터넷이 지향하는 글로벌 물류시스템의 특징은 ‘상호 운용성’, ‘모듈화’, ‘표준 인터페이스 및 프로토콜’이다. 그리고 피지컬 인터넷의 실현을 위해, ‘공급사슬 플랫폼간 상호접속성’, ‘지속가능하고 안전한 공급사슬’, ‘공급사슬간 원활한 연결’, ‘글로벌 공조 가능한 공급사슬’, ‘효율적이고 지속적인 도시 배송’이라는 5개 목표를 설정하고 있다.2)

■ ALICE의 공급망 협업 Road Map3)

공급망 협업(Supply Network Collaboration)은 공급망내 자원의 효용성을 최대화하는 것, 즉 복수의 화주와 물류서비스 공급자 간의 수요공급을 일치시키는 등 주어진 물류인프라를 최적화하는 개념이며, 협업은 공급망 이해당사자 간의 수평적 효율을 최대화 하고자 하는 수평적 협력개념이다.

즉, 공급망 조화(Supply Network Coordination)는 제조, 유통, 물류공급자, 수송업자, 창고업자 등 공급망 내의 이해당사자들의 물류 및 수송계획의 일치와 실시간 능동적 조정이 가능하도록 하는 개념이다.

이 두 개념 모두 개별적 공급망을 물리적 인터넷(Physical Internet)과 같은 개방형(공유형) 공급망으로 전환시키는 것을 목표로 하고 있다. Alice project의 목표인 ‘2030년까지 물류효율 30% 향상’을 위해 공급망에서의 조화(coordination)와 협업(collaboration)을 5개 로드맵 중 하나에 포함시키고 있다.

글로벌 공급망의 조화와 협업을 위한 로드맵은 다음 4가지 전략을 제시하고 있다.

(1) 협업형 공급망 설계(Collaborative supply network design)

협업형 공급망 설계에서는 전략적 협력물류네트워크의 설계, 전술적 계획과 실행, 위기관리, 지속가능한 협력물류를 위한 비즈니스 모델의 개발과 변경 등에 대한 전략을 제시하고 있다. 극복해야 할 가장 큰 이슈는 공급망 공유를 위해 필요하지만 민감한 기업데이터들을 어떻게 계약이나 신뢰로 공유시킬 것인가이다.

기업 간 문화적 차이나 물류기업을 선정하는 것도 장애요인이 될 수 있다. 적절한 협업설계로 자산의 효율적 운용, 공차운행의 축소, 물류경로 최적화, 적재효율 향상, 공급망의 유연성 확보 등이 가능하다.

(2) 공급망의 조화(Supply network coordination)

여기에서는 조화된 공급망과 물류서비스 계획, 공유물류네트워크에서 실시간 업데이트 가능한 물류활동, 협업네트워크 구축을 통한 데이터 공유문제 극복 등을 위한 로드맵을 제시하고 있다. 공급망에서의 수요공급 예측, 재고 관리, 생산과 판매, 물류계획 간의 통합된 조화를 통해 가치 높은 네트워크를 구축하는 한편, 다양한 표준이나 ICT 기술을 이용해 기업 간 신뢰유지 및 비 기술적인 문제점(기업데이터의 보안유지 등)을 해결하고자 한다.

(3) 제조와 물류의 통합(Integration of manufactu ring and logistics)

유연한 제조와 공유물류는 찰떡궁합이다. 마이크로 프로세싱(micro-processing), 3D프린터를 이용한 적층가공(Additive Manufacturing, AM), 스마트공장 등 기술발전으로 생산계획이 활발하게 변동하고 유연해짐에 따라 공급망을 거시적으로 확대시키고 물류의 수요와 공급도 다이내믹하게 변화되어야 한다.

(4) 협업과 조화를 이끄는 동력(Drivers and enablers for collaboration and coordination)

협업과 조화를 위해서는 개별적으로 구축되어온 기존의 물류네트워크는 변경되어야 한다. 따라서 변경된 협업과 조화의 결과를 이해하는 한편, 한계점과 목표를 설정하고 추진하기 위해 정부, 지자체, 기업 및 사회적인 이해와 추진의지가 필요하다. 또한 추후 이를 평가할 대한 상대적 지표(비용과 효율 등)도 필요하다.

왜 피지컬 인터넷이 필요한가?

■ 인터넷 vs 물리적 인터넷4)

인터넷이 등장하기 전 단말간에서 통신하는 경우는 교환기로 회선을 전환해 단말간에서 회선을 직접 연결하는 방식이 채용되고 있었으며(회선 교환 방식), 이 방식에서는 하나의 회선이 단말간에 점유되고, 회선 이용 효율이 낮다는 단점이 있었다(그림의 左上).

인터넷 통신에서는 패킷 교환이 이루어진다. 이것은 통신 데이터가 패킷이라고 불리는 데이터의 한 구분마다 분할되어 송수신되는 방식이다(패킷 교환 방식). 패킷 교환은 통신 데이터가 송수신되는 동안에만 회선을 사용한다. 즉, 동일한 회선에서 복수의 통신 데이터를 송신할 수 있기 때문에, 회선 이용 효율이 높아진다(그림의 左下).

피지컬 인터넷 등장 前인 현재는 짐을 꺼내는 사람이 그 받는 사람에게 짐을 전달하는 경우, 짐을 꺼내는 사람 1사가 트럭 1대를 점유할 수 있다. 이때, 트럭 1대를 가득 채울 수 없고, 적재율이 낮아지는 것이 자주 일어난다(그림의 右上).

물리적 인터넷이 있는 세계에서는 수하물이 여러 모듈 용기에 분할되어 저장되어 PI 노드로 운반되고 말단 이외의 구간 (PI 노드 간)에서 그 모듈 용이 혼재되어 운반됨으로써 적재율이 향상된다 (그림의 오른쪽 下壇).

■ 물류산업의 미래 - Physical internet

다국적 회계컨설팅기업 PwC는 2019년 12월 발표한 ‘Shifting Patterns-The future of logistics Industry’ 보고서에서 ▲피지컬 인터넷 공유(Sharing the PI(e)) ▲스타트업 영향력 강화(Start-up, shake-up) ▲복잡한 경쟁(Complex competition) ▲규모의 중요성(Scale matters) 등 4대 요소를 바탕으로 5~10년 뒤 미래 물류산업의 시나리오를 제시했다.

미래 물류산업에서는 ▲신기술 ▲신규 시장 진입자 ▲새로운 고객기대 ▲새로운 비즈니스 모델 영역에서 경쟁력을 확보하는 기업만이 지속적 생존·번영이 가능하며, 변화에 신속하게 대응하기 위해 자사만의 네트워크를 통해 경쟁하는 폐쇄적 성장 전략에서 탈피해 과감한 전략적 제휴를 통해 보다 유연하게 협력할 필요가 있다고 강조한다.

미래 물류산업의 4대요소 중 ‘피지컬 인터넷 공유(Sharing the Physical Internet)’만을 살펴보면, 타 산업에 비해 디지털화가 뒤져 있는 물류산업은 데이터 분석에서 자동화 및 피지컬 인터넷에 이르기까지 4차 산업 신기술을 전략적으로 도입, 작업 방식을 혁신적으로 개선하면서 비용을 절감하고 업무 효율성을 높일 필요가 있다.

‘피지컬 인터넷 공유’ 시나리오는 물류기업들이 화물 크기·운송 수단간 연계·IT 시스템·라벨링 등과 관련된 하드웨어 및 소프트웨어의 표준화 과정을 거쳐 물류 네트워크를 공유하는 시나리오이다. 기업간 표준화 압력이 거세지면서 블록체인이나 클라우드 컴퓨팅 등 정보 공유 과정에서의 혁신이 요구된다.

이 시나리오에서는 물류 업무의 효율성이 높아지는 가운데 환경에 미치는 부작용은 감소되며, 기존의 시장 리더가 계속해서 지배력을 행사하게 된다. 물류 운영의 표준화가 진행되면서 피지컬 인터넷이 물류산업 발전을 촉진하게 된다.

■ Physical internet이 주목 받는 이유

피지컬 인터넷이 주목 받는 배경엔 아이러니하게도 코로나 팬데믹이 큰 비중을 차지한다. 코로나19로 인해 비대면 수요가 급증하면서 이커머스 택배 물량이 폭발적으로 늘었고, 이는 소규모 다빈도 주문의 증가로 이어지면서 배송 효율이 떨어지는 현상을 가져왔다. 그동안 물류기업들은 독자 물류망을 구축해 왔다. 이는 예전에는 맞았지만 지금은 맞지 않는 전략이 됐다. 독자적인 물류망은 적용할 수 있는 공급사슬이 한정될 수밖에 없다. 망사용의 공동화가 안 되기 때문에 배송 조건 등의 차이로 물류자원 사용이 비효율적이 되기 쉽다.

특히 독자 물류망은 코로나 팬데믹 같은 돌발 변수와 대규모 자연 재해 등에 취약하다. 물류 거점을 정상적으로 이용하지 못해 공급사슬이 끊겨도 이를 독자 물류망을 통해 회복하는 것은 쉽지 않은 게 현실이다. 인터넷 통신망의 오픈 셰어링 특성을 물리적 영역에 적용하는 피지컬 인터넷은 인력, 차량, 시설, 에너지 같은 물류 관련 자원을 공유할 수 있기 때문에 물류업계가 주목하고 있다.5)

피지컬 인터넷 구현 사례

■ 미국&캐나다 사례6)

피지컬 인터넷을 구축해 각지의 물류센터를 통해 맡긴 짐을 릴레이하여 배송하게 되면 트럭 드라이버도 당일치기할 수 있게 된다. 캐나다에서 캘리포니아까지의 5000㎞를, 지금까지 장거리 드라이버 혼자서 운반하고 있던 것을 17명의 드라이버가 릴레이 해 운반했을 경우, 주행 시간은 48시간이 51시간에 6% 정도 증가하지만 퀘벡으로부터 로스앤젤레스까지의 소요시간은 120시간에서 60시간으로 반감했다.

운전자는 규정된 거리를 주행하면 반드시 휴식을 취해야 하며 무엇보다 수면 시간이 필요하다. 17명의 드라이버가 릴레이할 때는, 교대를 위해 고속도로에서 일반 도로로 우회하게 되어 주행 거리는 늘어나지만, 드라이버는 6~7시간으로 약 300㎞의 운전 후에 다른 드라이버와 교대해 하고 귀가하게 된다. 트럭의 가동률이 두배로 되어 스피드 업을 도모해, 서비스 향상·고객 만족도 향상으로 이어지는 연구 결과이다.

■ 공유환경 실험 P&G 사례(프랑스)

대기업 유통업의 카르푸와 카지노가 각각 독자적인 배송망을 가동시키고 있었다. 그러나 창고의 수를 2사 합계 58개소에서 37개소에 집약해 공동 배송을 실시하는 것으로 재고량이 60% 이상 삭감되어 트럭의 주행거리가 15% 감소하고, 결과적으로 CO2는 60% 삭감되는 것으로 나타났다.