물류와 통신
물류란 물적유통을 뜻한다. 공급자·소비자간 거래가 일어난뒤 공급자에서 소비자에게로 제품을 인도함으로써 시·공간적효율을 창출하는 활동이다. 일반적으로 포장·하역·수송·보관등의 여러과정을 거치며 제품·재화가 이동한다. 통신이란 장소를 달리하는 사람에게 정보·의사를 전달하는 수단을 의미한다. 우편·전신·전화를 비롯한 통신매체를 사용해 인간·사물에 관한 정보의 장소적이동, 전달기능을 하는 서비스다. 한마디로 물류는 물건의 이동이며 통신은 정보의 이동이다. 물류와 통신은 밀접히 연관돼있다. 물류·통신과 생산도 밀접히 연관돼있다. 특히 근대산업혁명이후 물류·통신은 생산과 함께 급격히 발달했다.
2013 독일은 인더스트리4.0(Industrie4.0)을 수립하며 산업혁명4단계를 시기·혁신부문·커뮤니케이션수단·생산방식·생산통제로 구분해 정리했다. 인더스트리4.0에 따르면 <1차산업혁명>은 18세기후반 등장했으며 증기의 동력화를 이뤘다. 커뮤니케이션수단으로 책·신문등을 들수 있으며 기계제산업으로 전환됐다. 생산통제에 수력·증기기관, 기계식생산설비가 활용됐다. 20세기초반 등장한 <2차산업혁명>의 혁신부문은 전력·노동분업이며 커뮤니케이션수단으로 전화기·텔레비젼등을 들수 있다. 대량생산방식의 <2차산업혁명>시기 생산통제수단으로는 컨베이어벨트, 전기동력에 의한 대량생산체계를 들수 있다. 1970이후 <3차산업혁명>의 혁신은 전자기기·ICT(정보통신기술)혁명을 들수 있다.
커뮤니케이션수단으로는 인터넷·SNS(소셜네트워크서비스)가 대표적이며 생산방식으로는 부분자동화를 들수 있다. 이시기 생산통제는 전자기술·정보기술을 통한 자동화진화를 들수 있다. 2020이후의 <4차산업혁명>의 혁신부문은 ICT·제조업융합을 들수 있다. 커뮤니케이션수단은 IoT(사물인터넷)·IoS(서비스간인터넷)등이 있으며 생산방식으로는 시뮬레이션을 통한 자동생산방식을 들수 있다. <1·2·3차산업혁명>과 달리 생산통제는 기계자율에 의해 진행된다. 즉, 실물세계와 정보기술이 긴밀하게 결합되고 통신기술을 활용해 물리적현상을 관찰·계산·조작하는 각시스템개체들간 협력적관계를 구축하는 가상물리시스템(CPS)을 기반으로 하는 유연생산체계를 들수 있다.
한편 인더스트리4.0에 맞는 물류체계를 의미하는 로지스틱스4.0 (Logistics4.0)이 있다. 19세기후반부터 시작되는 로지스틱스1.0은 수송의 기계화로 정리할수 있다. 즉, 트럭·철도에 의한 육상수송의 고속화·대용량화가 실현됐으며 선박보급에 의한 해상수송이 확대됐다. 1960년대부터 시작된 로지스틱스2.0은 한마디로 하역의 기계화다. 자동창고·자동분류기등이 실용화됐으며 컨테이너에 의한 해운·육운의 일괄수송이 실현됐다. 로지스틱스3.0은 1980년대부터 시작됐으며 물류관리의 체계화라고 할수 있다. 즉, WMS(창고관리체계)·TMS(배송관리체계)등의 물류관리체계와 통관정보체계로 통관·수속절차가 전자화됐다. 로지스틱스4.0에 들어선 현재는 IoT의 발달에 따른 인력절감·표준화로 나아가고있다. 구체적으로 창고로봇·자율운행기등의 보급에 따른 인력감소와 전체공급체인의 물류기능이 표준화되는 추세다.
증기기관의 발명과 생산·물류·통신의 혁신
증기기관은 외연열기관으로 수증기의 열에너지를 기계운동으로 바꾸는 장치다. 1705 영국의 토머스뉴커먼이 발명했고 1769 제임스와트가 개량하며 본격적으로 상용화됐다. 증기엔진의 발명은 다양한 기계발명을 촉진했다. 물레에 증기엔진이 더해져 방적기계가 됐고 베틀에 증기엔진이 더해져 방직기계가 됐다. 면직물산업에서의 기술혁신과 면직물의 대량생산은 원자재·생산·물류·시장에 이르는 공급망전반의 혁신으로 이어졌다. 1600 인도에 동인도회사를 설립해 무역독점·경제적착취를 했던 영국은 1874 동인도회사를 해체하고 인도벵골지역을 식민지화함으로써 헐값에 원자재를 수입하고 비싼값에 면직물을 판매하며 식민지적지배·착취구조를 공고히했다. 제국주의·식민지간 착취구조를 공고히 한 기술발전의 핵심에는 물류수단의 발전이 있다.
물류수단은 마차와 증기엔진의 결합으로 기차가 탄생하고 돛배에 증기엔진이 더해지며 기선이 됐다. 증기엔진의 성능이 비약적으로 발전했다. 1712 뉴커먼이 광산의 배수펌프에 사용한 최초의 증기엔진은 5.5 마력에 불과했으나 1912건조된 여객선타이타닉호는 5만마력엔진을 3개 장착했다. 증기기관의 발달로 대량생산이 가능해졌고 이는 물류의 발달을 촉진시키며 교통발달에 영향을 미쳤다. 석탄·철광석등 원료만이 아니라 대량의 완제품까지 목적지에 제때 운반할수 있는 교통수단이 더욱 필요해졌다. 증기기관차는 조지스티븐슨에 의해 발명·발전됐다. 1814 개발한 <블뤼허(Blücher)>호는 현재의 여러기관차들과 유사한 특성을 가지고있다. 1825 약40km거리의 영국스톡턴-달린턴철도에 최초의 화물증기기관차 <로코모션(Locomotion)>호가 등장했다. <로코모션>호는 90t석탄열차를 끌고 시속18km로 달렸다. 로코모션호의 등장으로 철도상용화가 현실화됐다. 이후 영국항구도시 리버풀과 공업도시 맨체스터사이 46km구간에 철도건설이 추진됐다. 1829.10 증기기관차경주대회에는 스티븐슨의 새증기기관차 <로켓(Rocket)>호가 등장했다. <로켓>호는 평균시속22.5km·최고시속 46km를 기록했다. 1830년대 대부분의 발달된 자본주의국가에서 증기기관차를 운행했으며 장거리운행을 위해 다른차량에 석탄·물을 실은뒤 견인하는 <텐더기관차>가 출연했다. 유럽대륙은 철도가 발달해 이웃나라로 수출하는 상품이 증가했다.
1783 프랑스 클로드프랑수와도호떼가 증기선을 발명한후 1788 영국 아이작브릭스가 증기선특허를 취득했고 1791 미국 존피치 도 증기선특허를 취득했다. 그러나 증기선의 상용화는 미국의 로 버트풀턴의 증기선발명을 통해 본격화됐다. 1807.8 <클레먼트(Clermont)>호가 허드슨강을 따라 뉴욕-올리니사이 240km를 운 항했다. 상류로 거슬러가는데 32시간, 돌아내려오는데 30시간이 걸렸다. 당시 범선에 비해 약3배 빠른 속도였다. 이후 뉴저지의 브리턴강, 뉴욕-캐나다 뉴브런스윅운항증기선, 미시시피강, 오하이오강등에도 증기선을 운항했으며 그결과 애팔래치아산맥너머의 미중부까지 자본주의적발달이 본격화됐다.
증기선으로 대서양을 횡단하려는 시도는 1818 미국의 <사반나 (Savannah)>호가 최초다. <사반나>호는 1819.5 미국사반나항을 출항해 27일만에 목적지인 영국리버풀항에 도착했다. 실제 증기기 관으로 운항한 시간은 85시간이었다. 1832.8 캐나다를 출발해 영 국으로 향한 <로얄윌리엄(Royal William)>호는 캐나다의 도시간 우편·여객운송을 목적으로 하는 순수증기선이었다. <로얄윌리엄>호는 여러결함에도 불구하고 40여일만에 영국템즈강에 도착했다. 영국은 1835 증기선건조를 시작으로 1838 3개의 증기선선사를 설립했다. 유럽·북미대륙간의 증기여객항로의 시작은 1869 수에즈운하개통에 따른 항해시간단축등을 계기로 유럽·아시아, 유럽·오스트레일리아간 지구적운송망확대로 이어졌다.
18세기 <통신혁명>은 <네트워크(Network)>개념을 사회적개념으로 확장시켰다. 이때부터 네트워크는 원거리의사소통을 가능하게 하는 구조를 지칭하게 됐다. 첫번째 의사소통네트워크인 우편제도를 비롯한 전화등 원거리통신(텔레커뮤니케이션, Telecommunication) 은 시·공간의 제약을 뛰어넘어 본격적으로 사회관계를 재구성했다. 1840 영국에서는 우편제도가 전국적으로 실시됐고 1880 소포서비스가 도입됐다. 이시기 전보가 발명돼 통신계를 크게 혁신시켰다. 전보는 전신을 이용한 문서배달서비스로 모스부호를 통해 전보국이 해독하는 중계방식이었다. 1837 미국 새뮤얼모스는 전자기학을 바탕으로 모스전신기를 개발했다. 1844.5 워싱턴DC-볼티모어사이 세계최초로 전신이 공식개통됐다. 1845 모스는 회사를 설립했고 추가선로를 부설했다. 미국의 전신회사들은 1860 웨스턴유니언이 독점했다. 웨스턴유니언은 2만2000개의 전신사무소에 132만 3200km의 전신선로를 연결했다. 전신의 확대로 뉴욕금융시장에서의 가격·주문이 전신으로 이뤄졌고 철도회사들도 열차시간·지연에 대한 정보를 전신선로를 통해 전달했다. 독점자본주의시대에 들어선 미국은 전신을 이용해 국제무역거래를 진행했다.
1851 영국·유럽대륙사이 전신망이 형성됐고 1866 대서양 해저케이블이 완공돼 미·유럽사이 전신·통신망이 형성됐다. 1869 통신수는 프랑스·독일 각각 600만통이상, 오스트리아 400만통이상, 벨기에·이탈리아·러시아는 200만통이상에 달하며 전신·통신은 핵심적인 정보통신수단으로 확고히 자리잡았다.
<2차산업혁명> <경영혁신>과 물류·통신
<2차산업혁명>의 핵심기술은 전기기술이다. 전기기술은 증기기관과는 달리 에너지형태를 자유자재로 바꿀수 있게 했다. 발전기를 발명해 운동에너지를 전기에너지로, 모터를 발명해 전기에너지를 운동에너지로, 발열기를 통해 전기에너지를 열에너지로 바꾸는것과 같다. 전기에너지는 거의 모든 에너지형태로 전환될수 있었다. 특히 아날로그신호를 디지털신호로 전환시킬수 있는 전기에너지 의 발견으로 전기기술은 전자기술의 발달로 이어지고 통신산업의 발달을 촉진했다. <1차산업혁명>시기 발명된 모스부호가 보여주듯 전기는 초기 통신용으로 사용됐다. 1876 미국 알렉산더그레이엄벨이 미독립100주년만국박람회에 전화기를 출품했다. 1877 벨전자회사를 설립했고 1880에는 오늘날 AT&T의 모체인 미전화전신회사로 발전시켰다. 전신사업과는 달리 전화사업은 전화전신회사에 의해 독점화된채 확장됐다. 벨은 회사설립첫해 3000대의 전화를 설치했는데 1880년대 6만대, 1893 26만대의 전화가 설치되며 빠르게 발전했다. 전화특허만료후 1902 9000개의 전화회사가 우후죽순처럼 설립됐다. 경쟁사들은 교환수를 거치지않는 직접통화체계를 개발했고 농촌지역까지 시장을 확대했다.
<2차산업혁명>은 시기적으로 독점자본주의·제국주의시대와 맞물린다. 미국을 중심으로 발달한 <2차산업혁명>시기 독점기업들은 노동자·민중을 더욱 <효율적>으로 착취하기 위한 기술<혁신>·경영<혁신>을 단행한다. 대표적으로 테일러시스템과 포드시스템을 들수 있다. 프레드릭테일러가 창안한 테일러시스템은 <과학적관리법>의 다른이름이다. 19세기후반 철도·통신·철강·화학·기계산업이 거대화·독점화되면서 미국내 노동자·민중에 대한 노동착취와 미국외 식민지배·착취가 더욱 심화됐다. 부르주아세력이 장악한 미정부에 의해 노동자·민중은 살인적인 저임금·고강도노동에 항시적으로 시달렸다. 노동자·민중은 이에 대항해 노동조합을 결성해 투쟁했다. 이러한 조건하에 테일러는 자본가의 편에서 <생산능률>을 높이기 위해 작업과정에서의 시간연구·동작연구를 통해 과업표준량을 정하고 그작업량에 따라 임금을 지급하는 관리방식인 테일러 시스템을 고안해낸다. 이는 노동조합을 중심으로 한 조직적태업을 방지하며 생산성을 끌어올리기 위한 경영방식이자 착취방식이다.
이후 등장한 포드시스템의 핵심은 컨베이어벨트다. 포드는 1914 자신의 공장에 컨베이어시스템을 도입해 자동차의 원가절감·대량생산을 가능하게 했으며 그로 인해 판매가격도 인하시킬수 있었다. 헨리포드는 생산의 표준화 즉, 제품표준화·부분품규격화·공정전문화·기계공구전문화·작업표준화를 추구하고 컨베이어시스템에 의한 이동조립방식을 채택해 생산능률을 극대화하는 방식을 창안했다. 이동조립식은 각작업간 작업대상물의 이동을 기계화하고 노동자활동이 자동적·기계적으로 통제된다는 특징이 있다. 즉, 포드시스템은 노동자들을 단순한 기계의 일부로 전락시키며 노동자·민중을 고도로 착취하는 경영방법이다.
19세기 들어 산업자본주의는 유럽각국·세계로 확대된다. 벨기에는 1850 1인당철소비량이 영국다음으로 높았으며 미국은 풍부한 자원을 바탕으로 면직·금속·기계공업이 발달하다 1860 남북전쟁이후 본격적으로 산업자본주의가 발전했다. 특히 1870년대 기관력에서 영국을 압도했다. 독일은 19세기후반 풍부한 석탄을 바탕으로 제철·기계·화학공업이 급성장했다. 19세기후반에는 유럽주요국과 러시아·일본등이 산업화에 들어섰다.
산업자본주의는 독점자본주의로 전화되고 경제적측면에서 식민지의 값싼 원료를 차지하고 상품시장을 확대하기 위해 필연적으로 식민지쟁탈전을 벌였다. <2차산업혁명>결과 등장한 대량생산·대량소비, 독점자본주의·제국주의시대의 식민지배·착취를 위한 부르주아정부·독점기업의 야욕은 객관적으로 교통·물류의 발달을 촉진시켰다.
<2차산업혁명>시기 교통·물류발달의 연장선상에서 증기기관차·증기선등이 개량됐으며 디젤기관차가 등장했다. 북미대륙의 횡단철도가 완성된 1869를 기점으로 영퀸스타운-미뉴욕이 증기선으로 연결됐고 미샌프란시스코-일요코하마-중상하이-인도캘커타까지 철도·증기선으로 이어졌다. 더해 캘커타-인도뭄바이-수에즈운하-이탈리아 브린디시-프랑스칼레-영런던까지 철도·증기선으로 연결되며 증기교통수단에 의한 운송망이 갖춰졌다
1800~40 세계무역은 200%가 성장했으며 1850~70 260%가 증가했다. 1870년대 영국·프랑스·독일·오스트리아·스칸디나비아지역 1인당대외무역액은 1830에 비해 3.4배 증가했다. 1848기준 터키·중동으로의 영국수출규모는 350만파운드에서 1870 1600만파운드로, 아시아는 700만파운드에서 1875 4100만파운드로, 중남미는 600만파운드에서 1872 2500만파운드로, 인도는 500만파운드에서 1875 2400만파운드로, 호주는 150만파운드에서 1875 2000만파운드로 각각 급증했다.
1876 독일 니콜라우스오토에 의해 최초로 현대적인 내연기관이 만들어졌고 1879 칼벤츠가 독자적인 내연기관을 발명해 특허를 획득하고 이를 적용한 자동차를 생산했다. 1886 가솔린자동차가 개발됐으며 1893 루돌프디젤이 디젤엔진을 발명한후 최초로 디젤엔진을 탑재한 디젤기관차가 1912 독일에서 생산됐다. 1930 디젤이 철도·선박·자동차의 동력원으로 쓰였다. 이후 전기모터를 이용한 디젤전기기관차로 발전했다. 내연기관은 자동차·선박·비행기등에 장착되며 운송수단의 혁신을 가져왔다. 디젤기관차의 등장으로 증기기관차의 입지가 점차 좁아지다가 2차세계대전후 무연·고속·고성능의 디젤기관차가 보편화되기 시작했다. 1970이후 주요산업국에서 증기기관차는 거의 사라졌다. 미국은 1930 이미 운송수단의 대부분을 디젤기관차로 대체했다.
정보통신기술의 발달과 <3차산업혁명>
<3차산업혁명>의 핵심은 정보통신기술의 발달에 있다. <3차산업혁명>은 1946애니악·1967트랜지스터개발로부터 시작됐다고 볼수 있다. 애니악은 1946.2 존모클리·프레스터에커트가 제작한 전자컴퓨터다. 애니악에는 1만8000개의 진공관이 들어가 무게가 30t에 이르렀고 가격도 50만달러에 이르렀다. 애니악은 대포의 정확한 탄도계산, 적군암호해독등 군사적목적으로 개발됐고 이후 우주선연구·일기예보·풍동설계등 각종과학연구에 다방면적으로 사용됐다. 개인용컴퓨터의 시작은 1976 스티브잡스· 스티브워즈니악이 <애플1>을 만들면서 가능해졌다.
인터넷은 1960년대초반부터 개발됐다. 1960~70년대 미국방 부산하 고등연구국의 연구용네트워크가 시초며 군사용네트워크는 밀네트(MILNET)로 발전됐다. 냉전시기였던 당시 미국방고등계획국은 핵전쟁등의 최악의 상황에도 살아남을수 있는 네트워크를 연구하며 기존의 회선교환방식이 아닌 패킷교환방식의 네트워크체계가 더 견고하며 생존성이 높다는 결론을 내렸다. 1969.10 미 UCLA-SRI연구소간 연결된 통신망, ARPANET 이 현재 인터넷망의 시초다. 1986 미국과학재단은 5곳의 슈퍼컴퓨터센터를 연결해 NSFnet(National Science Foundation Network)을 만들었다. 1980년대말 NSFnet에 ARPANET을 흡수통합하면서 대학·연구소·정부기관·기업등 세계 모든 곳을 연결하는 국제통신망으로 발전했다. NSFnet의 등장으로 네트워크기술이 민간부문에까지 확대됐다. 1989 월드와이드웹(WWW)이 등장하며 네트워크기술이 진일보했다. WWW는 영국 팀버너스리에 의해 창안됐다. 리는 문자·그림·음성등 다양한 데이터를 포함한 방대한 데이터베이스를 구축한뒤 이를 시각적으로 표현할 수 있는 표준문서형식을 규정하고 문서속에 연결된 특정항목은 또다른 문서로 연결되는 정보검색시스템을 제시했다. 이는 기존의 이용형태·데이터종류의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 결과를 낳았다. WWW은 1991.8.6 처음 서비스를 시작했고 세계최초의 홈페이지도 이날 공개했다. 현재 웹브라우저를 구동해 인터넷자료를 읽고 검색하는것이 이때부터 자리잡았다. 이후 기존의 공공·교육목적에서 민간기업에 의한 상업적목적의 온라인서비스가 추가됐고 이용자들도 대중화되면서 인터넷은 콘텐츠·이용자측면에서 양적·질적팽창을 가져왔다. 브라우저로는 1993 모자이크가 출시되며 사용자가 폭발적으로 증가했고 1994 검색엔진인 야후가 등장했다.
정보통신분야의 획기적인 발달은 상품생산·물류등에 영향을 미치며 디지털혁명을 가져왔다. 인터넷의 발달은 공간·시간의 확대와 거래속도의 고속화를 가져왔으며 인터넷가입자수·거래횟수등을 증가시켜 경제전체의 거래량을 대폭 확대시키고 인터넷사이버공간을 통한 새로운 사회·문화적양상을 만들었다. 디지털이 경제전반에 영향을 미치기 시작한것은 네트워크로 인한것이다. 개별적으로 활용되던 정보통신기술이 네트워크로 인해 통합되면서 생산성향상에 영향을 준것이다. 뿐만아니라 인터넷은 디지털경제의 범위, 규모의 확산을 유도했다. 인터넷은 공중망을 기반으로 하고있어 저렴한 비용으로 네트워크에 접속할수 있다는 장점을 바탕으로 기업과 기업, 기업과 소비자, 소비자와 소비자간 역할·행동에 본격적으로 영향을 미치며 디지털경제가 가능하게 하는 결정적요인이 됐다. 한편 인터넷발달로 인한 온라인판매시스템은 물류와 통신을 적극적으로 결합한 대표적인 사례다. 온라인거래는 전통적인 방식의 시장거래가 아닌 전자상거래로 농·수산물유통단계를 축소하고 신규수요를 창출하는 결과로 이어졌다.
1989 <메이드인아메리카(Made in America)>보고서는 미국의 경쟁력약화요인으로 제조업의 생산성·경쟁력하락을 짚었다. 이때 전후로 미국에서는 제조업구조조정·디지털산업기반구축이 본격화됐다. 특히 디지털기술은 냉전시기부터 구축해온것으로서 미국에 가장 경쟁력있는 분야였다. 그결과 1990년대 들어 미국은 디지털산업의 고성장, 인터넷의 확산으로 <디지털경제>에 진입했다. 클린턴정부는 집권초부터 정보통신기반구축에 주력했다. 1992.12 <초고속정보통신기반구축>이 국가핵심전략으로 부상했고 1993이후 <초고속정보통신기반>구축을 추진했다. 전자상거래부분에서도 1998.11 <전자상거래활성화>를 위한 5가지촉진책으로 <인터넷에대한민간투자촉진>·<소비자보호>·<개도국인터넷확대추진>·<전자상거래가미국등국가경제에미치는영향측정>·<중소기업의인터넷연결촉진지원>을 제시했다. 1998.10 <인터넷무관세에관한법률>을 시행했다. 그결과 미인터넷업체들이 세계전자상거래시장을 독점하게 됐다.
정보통신분야의 발전은 필연적으로 제조업발전에 영향을 줬다. 제조업의 디지털화가 촉진돼 첨삭식제조(additive manufacturing)가 발전했다. 첨삭식제조는 3D프린터를 통해 구현된다. 즉, 대상물체를 3D그래픽설계프로 그램으로 생성한 다음 3D프린터를 통해 분말·액체·실형태의 원료로 사출해 무수히 층을 만드는 첨삭가공기술이다. 기존의 공제식제조에 비해 첨삭식제조는 제작가능형상의 제한이 거의 없으며 3D프린터로는 틀없이 원료를 1겹씩 쌓아 물건을 만들수 있어 다품종소량생산에 적합하다. 비용면에서도 전 통적인제조방법에 비해 원재료가 1/10정도로 줄어들고 부품을 이동하거나 재고를 많이 만들 필요가 없어 물류비용·재고비용을 획기적으로 낮출수 있는 장점이 있다. 자동차·항공·우주·방위산업·가전제품·의료장비·치의학·건축·교육·애니메이션·패션등 다방면적인 분야의 제품개발에 활용되고있다.
<3차산업혁명>과 시기적으로 일치하는 물류시스템은 로지스틱스2.0·3.0이다. 1960년대부터 하역의 기계화로 로지스틱스2.0이 도래했다. 1.0당시 인력으로 하던 하역작업이 지게차가 보급되면서 기계로 대체됐으며 선박·철도·항공기에서는 컨테이너에 의한 일괄하역작업이 가능해졌다. 물자를 보관·관리하는 창고에서 자동으로 분류·피킹하는 물류기기가 일부실용화됐다. 물류의 기계화흐름은 1980년대 들어 가속화됐다. 정보통신분야의 발달에 따른 물류의 보관·관리시스템에 영향을 받은 시기는 로지스틱스3.0부터다. 대표적인 정보통신체계로는 창고에서 입하된 물자가 출하될때까지의 관리를 최적화하는 WMS, 운송에 관련된 배차·경로같은 운송과정을 최적화하는 TMS가 있다. 일본은 WMS·TMS에 더해 입출항하는 선박·항공기 및 수출입화물에 대해 세관수속이나 관련 민간업무를 온라인으로 처리하는 수출입항만정보시스템(NACCS)도 구축하고있다.
<4차산업혁명>의 시작과 물류·통신의 발달
<4차산업혁명>에 대해 세계경제포럼의장 클라우스슈밥은 <인공지능부터생명공학·첨단소재·양자컴퓨터에이르기까지우리의삶의방식을급격하게바꿔놓을강력한첨단기술로인한변화>, 이민화카이스트케이스쿨교수는 <현실과가상이인간을중심으로융합하는혁명>이라고 각각 정의했다. 반면 미경제학자 제러미리프킨은 <4차산업혁명>을 부정하며 <3차산업혁명>이 진행중이라고 주장했다. <4차산업혁명>에 대해서는 의견이 분분하지만 현시기 <1·2차산업혁명>의 제조업중심과 <3차산업혁명>의 정보·통신중심이 융합되고있는것은 사실이다. 이는 물류·통신분야에서도 마찬가지다.
첨단정보통신기술이 적용된 <4차산업혁명>시기의 물류표준화가 빠르게 확산되고있다. 로지스틱스4.0은 사물인터넷(IoT)·빅테이터·인공지능·블록체인·로봇·자율주행차량등의 기술로 진행되는 디지털전환이 특징이다. 이는 <4차산업혁명>상에 나타나는 다양한정보통신기술활용·여러객체간연결성확보·객체간상호작용을 통한 가치창출극대화가 물류분야에 적용된것이다. 현재 유통업체나 정보통신기술기반스타트업체들은 공급사실의 효율화·무인화를 뒷받침하는 로지스틱스4.0구축에 앞장서고있다. 예컨대 아마존의 경우 주문이행비용이 매년 30%전후로 급증하면서 2011에 비해 2018 그규모가 7.5배 확대됐다. 주문이행비용은 물류센터의 상품보관·주문처리·배송에 이르는 온라인쇼핑업체의 공정에 드는 비용이다.
로지스틱스4.0은 정보통신기술을 활용해 사람의 개입이 불필요한 완전지능화실현을 목표로 한다. 사람이 필요한 조작·판단이 물류로봇·무인자율주행운송수단등으로 대체되는것이다. 수송과정에서의 장거리운송도 무인자율주행트럭·선박이 이용되고 물류업체의 통제가 불가능한 최장거리·오지등에는 드론이 이용되기도 한다.
물류의 디지털전환중점영역으로는 우선 물류플랫폼구축을 들수 있다. 디지털화된 컨텐츠를 사용자가 볼수 있도록 매개체가 되는 서비스인 디지털플랫폼을 구축해 공급사슬내 거래안전성·신속성을 확보하는것으로 대표적인 기업으로는 머스크·DHL·페덱스등이 있다. 다음으로 건물내 배송자동화가 있다. 물류로봇을 활용한 물류센터와 대형건물내 배송자동화실현을 포함하고있다. 대표적으로 아마존을 들수 있다. 또다른 영역으로는 라스트마일 배송효율화가 있다. 구매자에게 상품을 배송하는 마지막구간인 라스트마일배송에서 효율성을 높이는 대표적인 기업으로는 아마존·티센등이 있다.
물류·유통회사들은 빅데이더활용·매장시스템디지털화를 통한 실시간 제품수요·재고파악을 하고있으며 맞춤소비발전을 통해 창고저장시간이 점차 감소하고있다. 또 AI(인공지능)·빅데이터·IoT등의 기술과 로봇을 이용해 전과정무인자동화물류센터가 확대됐다. 물류분야의 디지털전환과정에서 특히 물류로봇은 배송자동화·배송효율화에서 인력을 대체하는 것으로 각광받고있다.
물류로봇은 산업용로봇과 구분되는 서비스로봇의 일종이다. 제조공장무인이동차·비제조 공장무인이동차, 옥내용물류로봇·옥외용화물처리로봇, 개인용운송로봇으로 분류된다. 물류로봇은 세계최대전자상거래기업 아마존에 의해 시장의 주목을 받기 시작했다. 아마존은 2012 물류이동로봇스타트업 <키바로보틱스(Kiva Robotics)>를 인수해 자사의 대형물류창고에 누적 4.5만대의 물류이송로봇을 적용해 비용의 80%를 절감하고 물류처리시간도 90분에서 15분으로 단축했다. 2013 드론 <프라임에어(Prime Air)>를 이용한 배송서비스를 발표했다. 2016.12 아마존은 이를 실제 구현해 구매한 물품이 드론으로 13분만에 미캘리포니아 지역에 배송되는것을 시연했다. 이후 모바일로봇, 장거리배송을 위한 자율차형태의 배송로봇등을 줄지어 선보였다. 중국 알리바바물류센터는 물류창고시스템이 자동화돼 물류로봇을 활용하고 있으며 쑤닝그룹도 상하이펑셴에 200개의 무인운반차를 이용한 물류시스템을 구축했다.
물류로봇의 기능은 로봇이 직접 이동하며 물건을 원하는 위치까 지 이송하는 주행기술, 로봇팔로 물건을 집어 적재·집하·분류·포장하는 조작기술로 나눌수 있다. 아마존의 물류로봇은 주어진 상황을 단순화하고 경제적이며 적정한 기술을 도입해 문제를 해결하게끔 만들어졌다. 이같은 방법은 로봇시스템을 단순화해 로봇도입, 유지비용을 낮춰 수만대의 로봇을 운용할수 있게한다. 아마존물류로봇성공후 많은 물류로봇들이 시장에 소개됐다. 대표적으로 중국 하이크비전의 물류로봇 <하이크로봇 (HIKRobot)>이 있다. 하이크로봇은 중국1위 택배회사인 신통택배가 도입해 하루 20만개택배를 분류·처리하는데 이용되고있 다. 캐나다의 CIMCORP의 <쓰리디셔틀(3D Shuttle)>은 천장에 설치된 레일을 통해 물건을 옮기는 물류자동화를 실현했으며 이는 남코리아일부기업이 도입해 사용중이다.
배송로봇은 물류로봇과 유사하게 주어진 물건을 원하는 장소까지 옮기는 일을 수행한다. 물류로봇과는 달리 건물을 벗어나 원거리 다른건물까지 물건을 옮기는 실외주행을 포함한다. 물건을 옮기는 작업에 대해 장소·역할에 따라 물류·배송이라는 의미가 부여된것으로 넓은 의미에서 물류로봇·배송로봇은 같은 의미로 사용되기도 한다. 2014 에스토니아에서 시작된 스타트업 스타쉽테크놀로지스는 에스토니아·미국·영국등 6곳에서 모바일로봇을 이용한 물품·식자재배송서비스를 운영하고있으며 2019.2기준 약 3만건의 배달을 완료했다. 벤츠와 협력해 자율차를 이용한 원거리배송서비스 로보반(Robovan)에 대한 특징을 발표하기도 했다. 스타쉽테크놀로지스배송로봇의 특징은 카메라·GPS·관성센서를 사용하고 원격감지기술라이더(LiDAR)를 사용하지않는다. 고가의 라이더를 사용하지않아 경제적관점에서 다수의 배송로봇운용에 유리하다. 아마존은 2019 스타쉽테크놀로지스와 유사한 모바일로봇을 이용한 배송서비스를 시연했다. 물류로봇의 자율주행을 위한 기술로는 포지셔닝·슬램을 들수 있다. 포지셔닝은 GPS와 같은것이다. 실외에서는 GPS기술을 사용하고 실내에서는 위성의 신호를 받을수 없기때문에 GPS에 대응하는 IPS(Indoor Positioning System)를 사용한다. IPS시스템은 와이파이와 같은 발생장치를 실내특정위치에 붙여놓고 그신호를 이용해 자기위치를 잡는 기술이다. 슬램은 사람이 걸어가면서 자기위치를 알고 지도를 그린다는 뜻으로 건물·장소등 눈에 들어오는 환경을 가지고 위치를 파악하고 지도를 그리는 기술이다. 로봇은 카메라·레이저를 사용해 찍은 장면을 보관하고 다음에 지나갈때 먼저 찍었던 장면과 비교해 자기위치를 파악하고 목적지를 찾아간다.
물류로봇을 활용한 무인자동시스템등 신융합물류서비스는 미국·일본·독일등을 중심으로 빠르게 도입되고있다. 일본 니토리사는 로봇창고시스템운용으로 작업효율을 3.8배 향상시켰으며 독일 함부르크항만국은 항만·도로·철도·통관등 4개인프라시스템을 통합한 <스마트항만>을 실현했다. 물류로봇중 화물운송시장에서의 핵심은 자율주행차다. 자율주행차는 대형사고방지·물류업체의 원가절감·사업화용이성 등을 이유로 적극 도입될것으로 보인다. 차량공유서비스기업 <우버>는 2015 자율주행차량연구소를 설립해 본격적인 시장화를 예견했다. 우버는 자율주행스타트업 오토를 인수하고 자율주행시스템을 탑재한 자율주행트럭을 시범운행중이다. 2016 독일 하노버모터쇼2020에서 공개된 <비전밴(Vision Van)>은 적재에서 배송까지 혁신적인 지능형자동화기술을 선보였다. 일본은 신에너지산업기술종합개발기구등 국가연구소, 히노·이스즈등 상용차기업들이 공동으로 트럭에 특화된 자율주행기술개발을 추진하고있다.
미국MIT는 2018 10대혁신기술의 하나로 <재료의양자도약>을 선정했다. MIT의 10대혁신기술에 양자컴퓨터관련주제가 선정된것은 2017 <실용적양자컴퓨터>에 이어 2번째로 양자컴퓨터와 이를 기반으로 한 응용분야가 점진적으로 확산될것으로 예측하고있다. 양자컴퓨터는 정보통신기술산업계의 핵심키워드중 하나다. 양자컴퓨터란 <중첩>·<얽힘>등 양자역학적현상을 이용해 다수의 정보를 동시에 연산할수 있도록 구현된 컴퓨터다. <중첩>이란 2개의 성질을 동시에 갖는 특징으로 디지털이 0 또는 1로 표현되는데 반해 <중첩>은 0이면서 동시에 1인 상태를 말한다. <얽힘>은 2개의 양자를 특별한 처리를 통해 만든 상태로 <얽힘>상태의 양자는 아무리 멀리 떨어져 있어도 한쪽의 동작에 따라 반대쪽 동작이 예측 가능하다. 기존컴퓨터는 숫자계산시 각각 1번에 1개씩 계산을 수행하나 양자컴퓨터는 1번의 공정으로 모든 숫자에 대한 계산이 가능하다. 즉 기존컴퓨터는 병렬연산처리능력을 기반으로 하고있는데 반해 양자컴퓨터는 단 1번에 모든 숫자의 연산을 수행할수 있는 성질인 양자병렬성을 가지고있다. 예컨대 1000비트숫자(300자리정수)를 소인수분해 하는데 기존컴퓨터가 100만년이 걸린다면 양자컴퓨터는 성능에 따라 1초에서 하루정도의 시간에 계산가능하다.
양자컴퓨터는 2011 캐나다기업 디웨이브시스템스(D-Wave Systems)가 최초로 상용화한 이래 IBM·구글·마이크로소프트·인텔등 초국적기업이 상용화 계획을 발표했다. 디웨이브시스템스의 양자컴퓨터가 아날로그방식의 특정 연산에 한해서만 성능을 발휘하는 반쪽짜리 양자컴퓨터라고 평가받는데 반해 IBM·구글등이 상용화를 추진하고있는 제품은 범용양자컴퓨터를 지향하고있다. 실제 IBM·인텔등이 <양자우위>를 가르는 기준인 50큐비트급 양자프로세서를 개발했으며 구글은 72큐비트양자프로세서를 발표했다. 큐비트란 양자컴퓨터로 계산할때의 기본단위로 일반컴퓨터가 정보를 0과 1의 비트단위로 처리·저장하는 반면 양자컴퓨터는 정보를 0과 1의 상태를 동시에 갖는 큐비트단위로 처리·저장한다.
양자컴퓨터시장은 조사기관에 따라 다르나 2024에는 100억달러수준에 이를것으로 전망된다. 미시장조사기관 가트너는 초국적기업들의 양자컴퓨팅프로젝트에 투자하는 예산이 2017 1%에 미치지못한데 반해 2023에는 20%에 이를것으로 예상했다. 시장조사기관 마켓리서치미디어는 양자컴퓨터를 안보적측면·경제적측면으로 나눠분석하면서 시장확대가능성을 구체적으로 밝혔다. 안보적측면에서 양자암호화는 보안통신의 핵심이며 양자컴퓨팅이 신무기개발·적대적통신감청관련 신기원을 열어줄것, 지정학적게임체인저가 될것 이라고 짚었다. 경제적측면에서 신약·재생에너지등을 포함해 삶의 거의 모든 측면에 새로운 지평을 열어줄것, 전체산업을 혼란에 빠뜨리고 새로운 산업을 창출할수 있는 경제게임체인저가 될것이라고 강조했다.
현실세계·가상세계간융합의 핵심기술로는 IoT가 있다. 2016 세계경제포럼과 인더스트리4.0에서 공통으로 언급된 사이버물리시스템은 궁극적으로 IoT가 최종지향하는 개념으로 볼수 있다. 사이버물리시스템이란 가상세계· 현실세계를 만나게 해 진정한 네트워크세상을 만들고 지능화된 사물들이 통신·상호작용하도록 하는것을 말한다. 이를 구현하기 위해서 AI·클라우드컴퓨팅·빅데이터분석등과 같은 기술들이 결합돼야한다. IoT는 각종 사물에 센서·통신기능을 내장해 인터넷에 연결하는 기술로 무선통신을 통해 각종사물 을 연결하는것을 의미한다. IoT는 사물들이 서로 정보를 주고받으면서 인간의 개입유무와 관계없이 보다 <지능적>서비스를 제공하는것이다. 제조업분야·물류분야에서 인더스트리4.0을 구현하기 위한 핵심기술에 IoT가 있다. 제조업분야에서 스마트공장은 공장내 설비와 기계에 IoT를 설치해 데이터가 실시간 수집·분석돼 공장내 모든 상황을 일목요연하게 정리하고 이를 분석해 목적한것에 따라 스스로 제어하는 공장을 의미한다. 인더스트리4.0에 의한 제조업의 미래는 전체가치사슬을 따라 대부분의 공정을 자동화하며 기 계가 서로 통신하고 결정을 내릴수 있는 무인화단계로 나아갈것으로 예측하고있다. 물류분야에서 인더스트리4.0기술은 운송경로를 최적화하고 저장용량을 최대한 활용해 사전계획을 세우는데 활용된다. 일례로 독일 함부르크항의 경우 충분하지않은 공간을 극복하기 위해 인더스트리4.0프로젝트에 따라 사람·트럭·컨테이너·선박·크레인·교통관리시스템을 IoT로 연결해 모든 요소를 통신하고 필요한 데이터를 제공하는 시스템을 만들었다. 그결과 운전자의 하역속도가 빨라지고 선장의 운행계획이 사전에 세워지는등 모든 공정이 간소화돼 화물을 신속하게 이동시킬수 있는 체계가 마련됐다. GE항공의 경우 수천대항공엔진에 센서를 부착하고 상태를 실시간으로 진단하는 모델로 서비스를 전환했다. 이같은 방식의 중심에도 IoT가 있다. IoT엔진으로 가동시간·엔진상태를 정확히 파악해 GE항공은 고객사의 엔진상태에 따라 시간당요율을 차별적으로 책정하는 정보서비스모델을 도입했다. 특히 GE항공은 고객사와 엔진외 비행기의 모든 데이터에 GE가 반드시 접근하는 것을 전제로 계약을 맺음으로써 데이터축적에 집중하고있다.
IoT의 주요응용분야로 우선 에너지분야가 있다. 이는 신재생에너지원·전력망·에너지소비를 지속적으로 측정해 배전회사·소비자에게 정보를 제공하는 동시에 수요·공급의 균형을 맞추도록 하는 지능형통합시스템으로 구현된다. 교통·통신분야에서는 서로 다른형태의 운송·교통체계를 관리할수 있으며 제조업분야에는 전생산공정에 필요한 정보를 필요한 시점에 좀더 유용한 형태로 가공해 취합할수 있도록 실시간통합처리시스템으로 구현될수 있다. 의료분야에서는 관련응용기기를 통해 환자·의료진에게 의료서비스의 접근성을 향상시키며 공공·개인의료체계를 구축하는데 활용된다. 공공분야의 경우 안전과 관련한 정보제공, 차원높은 공공서비스제공을 위한 실시간정보 체계구축에 쓰일수 있다. 고객서비스분야에서 개인맞춤형응용서비스를 제공할수 있으며 주거분야에서 스마트폰·모바일장치를 통해 원격으로 전등·난방·가전기기등을 조정할수 있는 건물관련 시스템에 응용된다. 여기에 더해 은행·보험등 금융시장에 적용할수 있는 지능형통합시스템으로 응용되기도 한다.
IoT는 기술별로 RFID·WSN·USN·M2M등으로 나눠 볼수 있다. RFID는 소형전자칩·안테나로 구성된 전자태그를 사물에 부착해 리더(Reader)가 무선주파수를 사용해 전자태그의 고유정보를 읽어 사물을 인식하는 기술이다. 현재 유통경로·재고관리·교통카드·지불결제·출입통제·도시관리·차량등 위치추적등에서 활용되고있다. WSN은 주변의 다양한 정보를 수집하기 위해 센서·프로세서·근거리무선통신·전원으로 구성된 센서노드, 수집된 정보를 외부로 연결하기 위한 싱크노드로 구성된 통신망개념으로 자동화된 원격정보수집을 목적으로 군용·농업·도시·교통등 다양한 응용을 위한 기초기술이다. USN은 온도·습도·오염등의 다양한 센서의 유무선네트워크, 사람·정보·환경·사물간의 개방형정보통신망을 구성하고 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 지식기반서비스인프라다. 건물·교량등의 안전관리, 에너지감시, 농업생장관리, 기상, 재난·환경오염모니터링등의 응용분야활용을 목표로 한다. M2M은 사람이 직접 제어하지않는 상태에서 장비·사물 또는 지능화된 기기들이 사람을 대신해 통신의 양쪽 모두를 맡고있는 기술을 의미하는것으로서 센서등을 통해 전달·수집·가공된위치·시각·날씨등의 데이터를 다른 장비나 기기등에 전달하기 위한 통신이다. 기술별정의에서 확인되듯 IoT는 타산업과의 융합을 수반하는 복잡한 <기술생태계>를 형성하는 정보통신기술이다.
IoT시장은 본격적인 성장기에 들어서면서 2020 전세계디바이스간연결은 500억이 넘을것으로 예상된다. 최근 산업의 각분야별 IoT의 본격도입과 센서가격하락, 실시간·지능형개인맞춤서비스가 가능하게 되면서 인터넷에 연결되는 사물수가 급격히 증가했다. 특히 생활밀착형·지능화된 감지융합서비스·차세대디바이스규모가 증가할것으로 전망된다. 세계IoT시장은 2022 1조달러이상의 규모가 될것으로 전망된다. 영국시장조사기관 마키나리서치는 2015 IoT시장은 2024까지 4조3000억달러이상의 규모가 될것 이며 애플리케이션·플랫폼·시스템·IoT서비스 4개분야시장규모도 1조8000억달러수준이 될것으로 예측했다. 2017 미국시장조사기관 리포츠앤리포츠는 스마트가전·스마트폰·수송기기등의 증가로 데이터수집을 위한 통신인프라수요가 높아져 2016 160억달러시장규모로 성장했으며 2023이 되면 10배이상 늘어난 1950억달러로 규모가 커질것이라고 예측했다.
세계IoT관련업체전체에서 미41.7%·중8.2%·일4.2%를 차지하고있고 세계IoT관련기업시가총액에서 미53.1%·중13.8%를 차지하고있어 미국이 압도적이다. 미국에서 IoT연구개발투자는 초국적기업을 중심으로 이뤄지고있다. 2015 IoT분야에 전년대비 42% 증가한 88억달러가 투자됐으며 2011~15 5년간 IoT에 투자한 금액은 350억달러에 달한다. 세부분야 중 IoT어플리케이션에 총107억달러가 투자됐고 보안솔루션에 86억달러, IoT기기분야에 45억달러가 투자됐다. 특히 센서분야가 빠르게 성장하고있어 2011 5억7800달러에서 2015 16억달러로 2.8배 증가했다. 기업별분야를 보면 구글의 <학습하는온도조절기(Nest Learming Thermostat)>는 주변환경과 생활패턴을 학습해 지능적으로 냉난방을 제어하는 장치다. 이는 맞춤형인지기반실내환경제어서비스·다양한기기와의연동서비스를 제공한다. 애플·아마존·페이스북등은 지능형클라우드를 기반으로 AI를 개인화한 비서서비스를 제공하고있다. IBM은 클라우드플랫폼의 빅데이터분석기술방식인 애널리틱스에 바탕을 두고 IoT센서를 이용해 도시·기업의 효율성을 높이는 <스마트플래닛>서비스를 진행중이다. 중국은 IoT를 국가주요기술부문으로 지목하고있으 며 IoT산업활성화정책을 적극 추진하고있다. IoT기술을 <2006~20과학기술중장기발전계획>중 차세대 광대역네트워크(브로드밴드)무선이동통신기술에 포함시키고 2010까지 약 70억위안에 달하는 연구자금을 지원했다. 2011 중국가발전개혁위원회는 <사물통신12차5개년계획>을 통해 스마트교통·스마트홈·스마트그리드·스마트물류·환경및보안테스트·공업및자동화제어·의료보건·정밀농축산업·금융및서비스업·국방군사등 10대분야를 IoT중점투자분야로 지정하기도 했다. 중국무원은 2013 중국정부의 IoT에 관한 정책방향성을 담은 <IoT 의건강한 발전에관한지도방안>을 발표해 IoT구성요소별정책주체간 원활한 정보교환으로 시너지효과를 내는 한편 보안관련연구개발을 보다 강화할 것을 강조했다. 중국정부는 중국스마트홈산업연합을 통해 스마트홈시스템엔지니어육성시스템구축·스마트홈기술시범플랫폼개발·스마트홈기기·서비스클라우드기반플랫폼개발사업을 추진하고있다.
<4차산업혁명>시기 물류·통신분야에서의 기술<혁신>은 국가독점자본주의국가에서 초국적기업의 독·과점을 촉진하며 <효율성>이란 미명하에 노동자·민중을 소외시키는 방향으로 진행되고있다. 유통기술의 <혁신>은 민중정권이 전제돼야만 진정으로 노동자·민중을 위한 혁명, 21세기유통혁명이 될수 있다.
