최근 정보기술의 발달과 함께 컨테이너화물 안전수송 분야의 정보시스템의 역할에서도 많은 변화가 나타나고 있다. 이러한 변화에 따라 본 연구에서는 현재 개발 진행중인 '컨테이너 화물 안전수송을 위한 관제 및 운용기술'시스템이 사용자 중심의 컨테이너화물 안전수송 정보제공 시스템이 될 수 있도록 수정, 보완을 위한 기초자료를 제공하고자 시도되었다. 본 연구는 시스템 사용자가 시스템 사용과정에서 느끼는 서비스 품질과 만족도 신뢰 및 구매의사 결정 등에 대해 알아보았으며, 제공되는 정보들에 있어서 중요도 순위를 알아보았으며, 추가적으로 실용화하기 위해 필요한 사항들이 어떠한 것들인지에 대하여 알아보았다.
미국에서 발생한 9.11 테러 이후 물류보안(Supply Chain Security)에 대한 패러다임이 발생하였으며, 국외의 관련 기업과 기관들은 물류보안을 위하여 다양한 연구들을 진행하였다. 하지만 국내의 경우 물류보안이라는 용어 자체가 생소할 뿐만 아니라 보안에 관한 패러다임이 물류부분까지 확산되지가 않아서 관련 연구가 부족한 실정이었으나, 최근에 물류보안 기술 중의 하나로서 RFID 기반 컨테이너 화물 안전수송 장비인 ConTracer(Container Tracer)를 개발하는 등 관련 연구가 활성화되기 시작하였다. 현재 개발되고 있는 컨테이너 화물 안전수송 장비들의 주요 이슈는 높은 인식률과 충분한 인식거리가 확보되는 것이며, 본 연구에서는 이러한 목적을 달성하기 위하여 다구찌 방법론을 활용하여 ConTracer(433MHz 타입, 2.4GHz 타입)의 인식률 향상을 위한 다양한 실험을 하였다. 실험결과 433MHz 주파수에서는 리더기의 방향을 전방우측으로 향하는 것이 다소 유리하고, 2.4GHz 주파수에서는 크게 영향을 미치지는 못하는 것으로 나타났으며, 안테나의 위치는 예상했던 대로 두 주파수 모두 외부에 설치하는 것이 인식률 향상에 유리한 것으로 분석되었다.
최근의 화물자동차파업사태 등으로 우리나라 물류체계의 경쟁력제고를 위한 여러 가지 논의가 진행되고 있다. 그 중에서도 환경친화적이며, 사회적 비용이 저렴한 철도화물의 수송분담율을 높여야 한다는 의견이 많이 나오고 있다. 우리나라 물류체계의 근본적인 문제점은 도로운송량의 증가보다 트럭의 공급과잉으로 트럭운송사업자의 수익은 매우 낮고, 철도, 해운 등 대량운송수단의 분담율이 낮아 전체적인 수송효율성이 낮은 것을 들 수 있다. 이러한 문제점의 해결은 트럭의 과잉공급을 억제하고, 제조업 물류비 중 46.5%를 점하고 있는 운송비용을 절감하는 것이 핵심적인 방안이라고 하겠다. 이에 본 논문에서는 철도화물의 활성화와 우리나라의 철도구조개혁의 성공적인 추진을 위해서 우리와 지형조건이 비슷하고, 1987년에 철도민영화를 시행하여 현재 16년이 경과한 일본철도화물의 현황을 분석하여, 현재까지의 문제점을 밝히고 또한 우리나라의 철도화물수송정책에 시사하는 바를 정리해 보았다. 1987년 민영화 이후 일본철도화물수송현황을 보면 영업거리, 화차대수를 포함한 수송능력 감소로 수송량은 감소하였으나, 화물수송의 장거리와 추세와 컨테이너수송량의 증가, 인력감축으로 영업성적은 전반적으로 향상되고 있다. 문제점으로는 경영면에서는 낮은 생산성 그리고 노후장비 등으로 인한 높은 설비투자비지출, 선로사용료 등의 부담 등이 지적되었다. 운영상에서는 현재 선로를 소유하지 못하여 네트워크가 부족하여 자유로운 열차편성이 어렵고, 포워더 기능이 없어 현재 전체물량의 85%를 점하는 소운송구간에서 다른 운송주체간의 수송으로 일관수송서비스에 어려움이 있으며, 직접적인 영업을 하지 못하여, 새로운 수요창출에 어려움이 있다. 이러한 문제점의 해결책으로는 먼저 정부의 인프라에 명확한 책임분담과 이에 따른 지원이 필요하다. 이와 같은 철도화물활성화의 정책수립필요성의 배경에는 철도화물수송이 효율성과 환경친화성, 높은 안전성 등 사회적 비용을 감소시키는 장점을 가지고 때문이다. 철도화물운송회사도 현재의 수송기능과 함께 포워더로서의 기능을 가져야 할 것이며, 운임인하노력과 속도향상을 위한 노력을 계속하여야 할 것이다.
본 논문에서는 컨테이너화물 안전수송에 사용되는 ConTracer장치에 활용할 2.45GHz 및 GPS 통합 안테나 보드를 설계 및 검증하고자 한다. 설계된 통합 안테나 보드는 컨테이너 도어에 적용하고자 컨테이너 도어에 해당되는 모형 모델링하여 철재물에 대한 RF 영향에 대해 시뮬레이션 하여 그 결과를 반영하여 2.45GHz 안테나와 GPS 안테나를 설계하였다. 본 논문에서는 컨테이너 도어 부분만 모델링하여 컨테이너 환경에 초점을 맞춰 최적의 안테나 파라미터들의 성능이 구현될 수 있도록 2.45GHz 안테나와 세라믹 재질로 만든 GPS 안테나를 통합 보드로 제작하여 그 특성을 검증하였다.
본 연구에서는 컨테이너화물 안전수송에 사용되는 컨테이너 보안장치(CSD: Container Security Device)의 주요 기능인 컨테이너 도어 개폐감지를 위해 "Reed Sensor를 이용한 효율적인 도어 개폐 메커니즘"을 소개하고 이를 구현하여 실제 성능을 검증하고자 한다. "Reed Sensor를 이용한 효율적인 컨테이너 도어 개폐 감지 메커니즘"은 컨테이너 제조사 마다 각기 다른 컨테이너 문에 부착되어 미국 국토안보부에서 제시한 컨테이너 보안장치의 컨테이너 도어 열림 판단 기준을 만족 시킬 수 있도록 설계 및 구현되었다. 뿐만 아니라 제한적으로 컨테이너 도어의 열림 간격까지 확인 할 수도 있다. 본 연구에서 소개한 컨테이너 도어 개폐감지 메커니즘을 ICC사업단에서 개발한 컨테이너 보안장치인 ConTracer에 구현하여 제조사가 각각 다른 30개의 컨테이너에 장착테스트를 통해서 미국 국토안보부에서 제시한 컨테이너 문의 열림 판단 기준을 만족하는지 검증하였다.
본 논문에서는 컨테이너의 육상, 해상 수송간 안전운송을 위해 CSD 시스템에 기반한 응용 서비스 개발에 대해 기술한다. CSD 시스템에 기반하여 표준에 따른 응용 서비스 및 보안 서비스의 개발과 개발결과의 테스트 과정에 대해 기술하였다. CSD에 의한 보안기능 외에 운송중의 재난 예방을 위해 온도, 습도 및 충격센서를 이용한 컨테이너 화물 상태감시 기능도 개발되었다. 응용 서비스와 CSD 시스템간에 교환되는 메시지 기밀성을 위해 데스크탑 PC 이상의 시스템 환경과 8 bit CPU 환경에서 각각 RC5, AES-128 알고리즘에 따른 암/복호화 기능을 구현하였다. 암/복호화 시간에 대한 측정 결과, 두 알고리즘 모두 사용 가능함을 확인하였다.
이 논문에서는 ISO 18185 표준에 따른 컨테이너의 전자봉인과 출발지부터 목적지에 도달할 때까지 화물의 보안 상태를 감시하는 컨테이너 안전수송 감시 시스템의 구현 결과를 기술한다. 전자봉인 표준의 경우 기밀성(confidentiality)에 대한 사양이 정의되어 있지 않아 도청과 같은 보안공격에 취약하다. 이를 위해 RC5와 AES-128 표준에 따른 암호화/복호화 기능을 구현하고 그 성능을 비교하였다. 실험결과는 암 복호화 시간 지연에서 RC5가 우수함을 보였다. 아울러 데이터의 길이가 증가 할수록, 낮은 CPU 성능에서는 더욱 유리하다. 그러나 Tag와 리더 사이의 통신시간을 포함한 응답시간에서는 암호화 처리시간이 차지하는 비중이 1% 미만으로 RC5와 AES-128 사이에 의미있는 성능 차이가 없어 두 사양 모두 사용 가능함을 확인하였다.
CSD는 미국 국토안보부(DHS)에서 제시한 IEEE Standard 802.15.4b를 토대로 하는 컨테이너 보안 장치로 ISO 668 표준 규격으로 제작된 컨테이너에 장착되어 컨테이너 도어의 개폐여부를 감지하는 장치이다. 본 연구에서 개발한 CSD(Container Security Device)의 주 기능은 컨테이너 도어 개폐 여부 감지와 컨테이너 내부 환경 상태 및 운송 도중 컨테이너에 가해지는 충격에 대한 이력 조회이다. 본 논문에서는 글로벌 물류 패러다임 변화를 토대로 컨테이너화물 안전수송에 질적 서비스 향상을 위하여 본 연구에서 개발한 ConTracer를 활용하여 구현된 시스템을 한국 일본 간 컨테이너 물류 경로에 시범 운영 테스트를 적용하여 ConTracer의 시스템 성능 평가를 검증하는데 초점을 두었다.
본 논문에서는 컨테이너화물 안전수송에 사용되는 ConTracer에 활용할 2.45GHz 및 GPS 통합 안테나 보드를 설계하고자 한다. 설계된 통합 안테나 보드는 컨테이너 도어에 적용하고자 컨테이너 도어에 해당되는 모형 모델링하여 철재물에 대한 RF 영향에 대해 시뮬레이션하여 그 결과를 반영하여 2.45GHz 안테나 보드를 설계하였으며 GPS 안테나는 세라믹 재질로 제작하였다. 적용하는 ConTracer라는 것은 각 컨테이너화물의 정보를 거점별 리더기로 서버측에 전송하는 장비로서, 항만 물류산업에 크게 활용되는 장치이다. 이 ConTracer 장비에 사용되는 2.45GHz 및 GPS 안테나 보드는 컨테이너 환경에 초점을 맞춰 설계할 필요가 있으며 컨테이너 재질(전부금속), 컨테이너에 실장되는 RF 모듈단의 크기와 접지를 모두 고려한 통합 안테나 보드 설계가 필요하다. 따라서 본 논문은 컨테이너 도어 부분만 모델링하여 최적의 안테나 파라미터들의 성능이 구현될 수 있도록 2.45GHz 안테나 보드를 제작하고 세라믹 재질로 GPS 안테나를 제작하여 그 특성을 측정하였다.
최근에는 미국에서 개발 및 관리하는 위성항법시스템과(GPS)와 러시아에서 운용하는 위성항법시스템(GLONASS)을 함께 수신하여 컨테이너 보안 장치에 활용함으로서 물류 효율성을 향상시키기 위한 방안이 연구되고 있다. 본 논문에서는 컨테이너화물 안전수송에 사용되는 컨테이너 위치 수신 안테나를 설계 및 제작하여 그 성능을 검증하였다. 제작된 안테나는 물류시스템에 운영할 수 있도록 물류 환경에 맞춰 광대역 원편파 특성과 GPS/GLONASS 듀얼 주파수 지원 가능하도록 성능을 최적화 하였다. 정재파비(VSWR) 2:1에서 대역폭은 26.1MHz이며 GPS(1575.42MHz)와 GLONASS(1602MHz)의 반사손실은 -9.54dB로 나왔다. 개발 완료한 안테나는 실제 한국간 러시아 물류 환경에 적용함으로써 GPS/GLONASS 신호가 국가 간 이동에도 정상적으로 수신됨을 시범 운영 테스트를 통해 성능 검증을 확인 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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