지난 9월3일 로지스올 이천물류센터에서 KCL이 주관기관으로 수행한 ‘정온물류용 에너지효율화솔루션 개발 및 실증’ 과제의 시연식이 열렸다. 이번 시연식은 과제를 통해 개발된 ‘콜드체인 물류센터 에너지통합관리시스템(C-TES)의 성과와 실효성이 공개됐다.

오재영 KCL 유통물류기술센터장을 만나 C-TES의 특장점과 기대효과를 들었다.

▎ 2021년부터 진행한 ‘정온물류용 에너지효율화솔루션 개발 및 실증’ 과제의 주요목적과 기대효과는

유통 중 대상제품의 신선도 유지를 위해 냉동·냉장 형태의 저온을 유지해야 ‘콜드체인물류’는 물류활동 측면에서 크게 운송과 보관영역으로 나뉜다. 콜드체인물류는 특성상 저온으로의 인위적인 온도제어를 위해 상당량의 에너지투입을 필요로 하며 이로 인해 물류비상승은 물론 에너지과소비로 국가 전력망의 부하요인이 되고 있다. 

보통 정온물류센터의 에너지소비량은 일반물류센터보다 2배 이상이다. 유통·수송·건물을 연결하는 국가기간산업인 물류산업은 에너지 다소비부문인 정온물류의 고효율, 저소비 에너지구조로의 전환 플랫폼이 절실한 상황이다. 

‘정온물류용 에너지효율화 솔루션 개발 및 실증’ 과제는 물류센터와 운송설비의 에너지저감뿐만 아니라 해외의존도가 높은 물류설비·장비의 국산화, AI, IoT, 빅데이터 등 첨단기술을 결합해 콜드체인물류의 운영효율성과 지속가능성을 획기적으로 향상시키는 것을 목표로 했다.

▎ C-TES의 핵심기술은

C-TES을 통해 구현하고자 했던 목표는 기존 수동제어나 경험적 운영방식에서 벗어나 현장에서 발생하는 물류활동과 연계해 냉동·냉장실의 온도관리에 기여하는 핵심요소들을 모니터링하고 자동제어함으로써 ‘에너지효율화’ 관점에서 운영최적화를 통한 획기적인 에너지저감솔루션을 제공하는 것이었다. 

이러한 시스템을 구현하기 위해 우선 물류센터 내부공간의 3차원(3D) 온도맵핑을 통한 온도제어 및 AI기반 냉동설비 운영최적화 기술과 함께 콜드체인차량 적재함 전기화, DC조명배전, AC/DC 융복합배전반과 IR-Vision기반 냉기유출감지기술 적용 등을 통한 부품 및 설비의 전력효율화 기술을 개발했다.

이와 함께 재생에너지기반 에너지자립화기술 적용과 함께 디지털트윈기반 계통-PV-ESS를 연계한 전력효율화 기술 및 통합제어·관리를 위한 토탈에너지솔루션을 개발·적용했다.

▎ 실증을 통한 에너지절감률은

이번 과제를 시작하면서 제시했던 목표는 정온물류센터 에너지사용량 15% 절감, 정온물류 운송차량의 연비 10% 개선이었다. 각 파트에서 개발한 세부 요소기술을 적용함으로써 재생에너지 사용분을 제외하고도 물류센터 에너지사용량 15% 이상 절감하는 성과를 달성했으며 실증을 통해 수집된 정밀데이터를 바탕으로 향후 5% 이상 추가적으로 에너지저감도 가능할 것으로 예상하고 있다.

특히 정온물류 운송차량은 연비 최대 40% 개선도 가능할 전망이다. 실제 실증사이트인 로지스올 이천 복합물류센터 운영팀도 전기절감량과 전기료감소에 대해 매우 놀라워했다.

▎ 실증과정 중 가장 큰 애로사항은

실제 물류센터 적용가능성을 확인하고 개발설비 및 기술신뢰성을 점검하기 위해 330㎡(100평) 규모의 소규모 테스트베드에서 모의실험 등 시행착오를 통해 기술적 보완과 완성도, 신뢰성을 검증했다. 

그러나 8,264㎡(2500평) 규모로 스케일업 되는 현장실증에서는 공간확장에 따른 냉동·냉장을 위한 개별설비 제어와 용량 등 이전에 발견되지 않았던 문제점들이 일부 발생했다. 이를 개선하기 위해 다시 세부적인 보완과 설비업데이트, 시스템수정 등에 많은 시간을 소요했다.

▎ 국내·외 물류센터대비 차별성은

현재 국내 정온물류센터에서의 에너지효율화기술은 개별요소부품이나 설비별 독립적으로 적용되는 기술도입 초기단계다. 주요설비 및 기술의 해외의존성이 높은 상태로 추가적 개량도 제한적이다. 

반면 Amazon, DHL, Deloitte 등 글로벌 선진물류기업들은 Green Logistics의 명분으로 NET ZERO CARBON BUILDING에 동참하고 있다. 지속가능한 에너지원 연계와 냉동·냉장물류센터 특성을 감안한 에너지정보 및 물류활동정보기반의 에너지관리시스템 도입 및 배송차량의 연비저감 기술개발 등을 실제 산업현장에 적용하고 있다.

이번에 개발된 ‘C-TES’는 물류활동기반 모니터링 및 AI기반 최적화 자동제어가 가능한 쌍방향 관리시스템으로 국내는 물론 해외에서도 매우 선진화된 기술이다. 과제 수행기간 중 수십건의 국제특허를 출원·등록했으며 향후 국내 대표 모델로서 에너지저감형 스마트정온물류센터 실증을 통해 산업계 보급확산과 국내 정온물류기술의 고도화‧선진화를 가져올 것으로 기대하고 있다.

▎ 보급확산 과정 중 예상되는 문제점은

‘C-TES’는 모니터링 및 제어를 동시에 수행하는 양방향관리솔루션으로 이를 위한 물류센터 내부공간 및 공조설비의 센서 및 제어네트워크 구성이 필수적이다. 이러한 센서·통신·제어 네트워크구축과 태양광패널(PV), 에너지저장장치(ESS) 등 재생에너지 활용을 위한 장치가 초기투자비용을 상승시키는 요인이 될 수 있다.

그러나 실제 물류센터 운영상에서 사용에너지 저감을 통한 전기세절감으로 경제성 확보가 가능할 전망이다. 이번 실증을 통해서는 2~3년 이내에 손익분기점을 찾을 것으로 예상하고 있다. 

또한 향후 이번 연구의 실증사이트인 로지스올 이천 복합물류센터에서 축적되는 데이터를 기반으로 추가적인 연구를 통해 3D 온도맵핑을 위한 센서수량 감소 및 설비 간소화 등 ‘C-TES’의 적용과 구축과 관련된 장치비와 시공비를 낮출 수 있을 것으로 기대하고 있다. 

▎ 이번 연구가 향후 산업 전반에 미칠 영향은

이번 연구를 통해 개발된 기술들은 단지 콜드체인 물류산업에만 국한되지 않는다.

에너지소비패턴이 복잡하고 부하변동성이 큰 산업환경 전반에서 에너지효율성과 탄소저감 핵심수단으로 폭넓게 활용될 수 있다. 특히 재생에너지를 기반으로 효율적 에너지저장·관리·제어기술이 필요한 제로에너지빌딩(ZEB)과 대표적 에너지 다소비업종인 대규모 데이터센터 내부의 열관리 최적화기술 및 전력운영 효율화에도 확대, 적용이 가능할 것으로 기대된다. 

향후 이러한 기술확대를 통해 국내 콜드체인산업의 경쟁력을 높이고 친환경 스마트물류로 나아가는 발판이 될 것으로 확신한다.