자판기: 366억 달러 규모의 미국 거대 산업

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배경

자판기 사업은 초창기 1센트짜리 상품에서 시작해 미국에서 366억 달러 규모의 산업으로 성장했습니다. 1999년에는 캔 음료가 업계 최고 매출 품목으로 157억 달러의 매출을 기록하며 전체 매출의 42.9%를 차지했습니다. 포장 사탕과 스낵이 19.7%(72억 달러)로 2위를 차지했습니다. 1999년에 85만 7천 대 이상의 동전 투입식 자판기가 생산 및 출하되었으며, 그중 절반 이상인 47만 7,102대가 캔·병 음료용 냉장 자판기였습니다.

자판기는 음료 병입 업체와 스낵 제조사의 매출과 이익에서 상당한 비중을 차지합니다. 2000년에는 대학 캠퍼스, 공장, 기업, 병원, 학교 등에서 자판기가 전체 식음료 매출의 14%를 창출했습니다. 병입 업체들은 대학과 학교 등에 자판기 독점 설치권을 위해 수백만 달러를 지불합니다. 자판기 음료 매출은 병입 업체 전체 연매출의 15%에 불과할 수 있지만, 연간 이익의 절반을 차지하기도 합니다.

역사

최초의 문서화된 자판기는 기원전 215년경으로, 수학자 헤론이 이집트 알렉산드리아의 신전에서 동전을 넣으면 성수를 내주는 장치를 발명한 것입니다. 서기 1076년에는 중국 발명가들이 동전 투입식 연필 자판기를 만들었습니다. 1700년대에는 영국 선술집에서 동전 작동식 담배 상자가 등장했습니다.

미국 정부는 1896년부터 동전 투입식 자판기 특허를 내주기 시작했습니다. 하지만 1888년이 되어서야 미국에서 자판기 시장이 본격화되었습니다. 그해 아담스 껌 회사가 뉴욕시 고가 철도 플랫폼에 껌 자판기를 설치했는데, 1센트에 투티프루티 껌 한 조각을 내주었습니다.

1926년 윌리엄 로우가 담배 자판기를 발명하면서 더 고가 상품으로 트렌드가 확장되었고, 1920년대 후반과 1930년대에 걸쳐 청량음료와 5센트짜리 사탕 자판기가 진화했습니다. 1946년 커피 자판기, 1950년 냉장 샌드위치 자판기가 개발되었고, 1984년에는 오토매틱 프로덕츠 인터내셔널(API)이 원두를 갈아 내리는 커피 자판기를 선보였습니다.

자판기로 판매할 수 있는 거의 모든 품목이 한때는 판매되었습니다. 최초의 음료 자판기는 1890년 프랑스 파리에서 맥주, 와인, 술을 판매했습니다. 의류, 꽃, 우유, 시가·담배, 우표, 콘돔, 향수, 야구 카드, 책, 낚시 미끼, 만화책, 카세트·CD, 복권, 카메라·필름 등이 자판기에 들어갔습니다. 최신 자판기에는 피자, 팝콘, 감자튀김 같은 뜨거운 음식도 나옵니다.

원자재

자판기는 주로 아연도금 강판, 렉산(또는 기타 플라스틱), 아크릴 분체 도료, 폴리우레탄 단열재의 네 가지 주요 원자재로 만듭니다.

기계 본체는 10~22게이지 두께의 아연도금 강판으로 만듭니다. 두꺼운 게이지는 외부 캐비닛, 외부 도어, 내부 탱크에 쓰이고, 얇은 게이지는 내부 도어와 플레이트, 캔 적재대, 동전 검증기 및 제품 트레이 같은 메커니즘에 사용됩니다.

강력한 폴리카보네이트 플라스틱인 렉산은 자판기 전면 패널에 쓰입니다. 두께는 보통 0.13인치(3.18mm)~0.25인치(6.35mm)입니다. 렉산은 파손이 어렵고 난연성이며 성형이 쉽고 자외선, 빛, 열 투과를 차단하도록 처리할 수 있습니다. 제품 로고, 이름, 일러스트는 렉산 시트에 실크스크린 인쇄 후 자판기 도어의 채널에 끼웁니다.

아크릴 분체 도료는 자판기 표면을 '도색'하는 컬러 파우더입니다. 제조 공정에서 균일하게 도포하고 구워서 고정합니다. 아크릴 코팅은 습식 도료보다 내후성과 내마모성이 뛰어나며, 환경 기준 충족에도 유리합니다.

폴리우레탄 폼은 자판기 내부의 단열재로 쓰입니다. 외부 캐비닛과 내부 탱크 사이에 폼을 불어넣어 경화시키면 단단하고 견고한 소재가 됩니다. 열 차단뿐 아니라 캐비닛과 탱크의 구조적 안정성도 높여줍니다.

딕시나르코(Dixie-Narco) 같은 일부 제조사는 자판기에 쓰이는 복잡한 전자 부품을 직접 생산하기도 하지만, 대부분은 완성품을 구매해 조립합니다. 여기에는 지폐·동전 검증기, 컴퓨터 제어 보드, 냉동 장치, 조명 등이 포함됩니다.

설계

자판기 기본 설계는 캐비닛에서 시작합니다. 캐비닛은 모든 내부 부품을 담는 강철 외피로 기계의 전체 크기와 형태를 결정합니다. 내부에는 탱크라 불리는 강철 내피가 있으며, 캐비닛과 탱크 사이에는 폴리우레탄 폼 단열재가 들어갑니다. 이 조합으로 내부 온도를 안정적으로 유지하고 외부 온도 변화로부터 제품을 보호합니다. 엄밀히 말해 모든 제품과 분배 메커니즘은 캐비닛이 아닌 탱크 안에 설치됩니다.

캐비닛 외부는 아크릴 분체 도료로 마감해 구워냅니다. 분체 도장은 극한 온도, 염분, 모래, 고객의 험한 사용 등 높은 표면 내구성이 요구되는 조건을 견디게 합니다.

제품 보관과 분배를 위해 캔 피더 스택 컬럼이나 피더 트레이가 기계 내부에 설치됩니다. 각 트레이에는 큰 회전 와이어 나선이 있어 제품을 고정합니다. 피더 트레이는 유지보수와 재고 보충을 위해 슬라이드 식으로 탈착 가능합니다. 피더 스택과 트레이에는 모터 제어 장치가 있어 제품을 앞으로 밀어 스택에서 떨어뜨려 배출구로 보냅니다. 고객이 제품을 선택하면 로터가 회전하며 한 개씩 캔이나 병을 떨어뜨립니다. 스낵 트레이의 나선도同様하게 제품을 앞으로 밀어 떨어뜨립니다.

특히 냉음료 자판기에는 문이 두 개인 경우가 많습니다. 내부 도어는 기계 내부를 밀봉하고 추가 단열 역할을 합니다. 외부 도어에는 고객이 구매하고 제품을 받는 전자 제어 장치가 있으며, 간판과 일러스트가 실크스크린 인쇄된 렉산 패널이 전면 도어 패널에 들어갑니다. 전면 패널 조명은 보통 렉산 패널 뒤에 설치됩니다. 외부 도어에는 튼튼한 해스프, 자물쇠, 경첩이 있어 도난과 파손을 방지합니다.

동전·지폐 검증기 같은 전자 부품은 투입된 동전과 지폐를 검사해 진위와 금액을 확인합니다. 선택 버튼 패널로 고객이 제품을 고르면, 이 버튼이 피더 스택과 트레이의 모터 제어 장치와 연결되어 로터를 작동시켜 제품을 배출구로 보냅니다. 거스름돈 장치는 동전을 보관했다가 선택 후 정확한 거스름돈을 내줍니다. 최신 기기에는 직불·신용카드 검증기, 가격과 기계 상태를 표시하는 LCD 패널, 음성으로 거래 내역을 안내하는 음성 칩이 탑재되기도 합니다.

설계 변경은 병, 캔, 상자, 봉지 등 다양한 포장 형태를 다루고 분배하는 메커니즘에서 가장 빈번하게 일어납니다. 20온스(592ml) 플라스틱 소다병이 처음 자판기에 도입됐을 때 걸리는 문제가 있었고, 설계자들은 병 보관 방식과 고객 전달 방식을 재설계해야 했습니다. 제품 포장의 끊임없는 변화는 설계자들이 항상 더 실용적이고 효율적인 판매 방식을 찾도록 만듭니다.

제조 공정

미국에서 가장 인기 있는 자판기는 냉장 캔 청량음료 자판기로, 전통적인 12온스(355ml) 알루미늄 캔 소다와 청량음료를 판매합니다. 냉장 캔 음료 자판기 제조는 여러 자동화 조립 라인이 동시에 돌아가며 모든 부품을 동시 생산하는 방식으로 이루어집니다. 자판기 제조 공정은 판매되는 제품만큼이나 다양합니다.

1. 캐비닛은 아연도금 강판 코일로 만듭니다. 조립 라인 시작 부분에서 강판이 자동 프레스를 통과해 평평해지고 시트 형태로 잘립니다. 캐비닛은 보통 두 개 이상의 별도 부품으로 구성됩니다.
2. 다른 프레스가 시트에 펀칭과 노칭을 합니다. 펀칭으로 볼트와 패스너 구멍, 전기 코드 구멍, 환기구 슬릿 등 필요한 개구부를 만듭니다. 시트 모서리와 가장자리는 부품 장착을 위해 필요한 곳에 노칭됩니다.
3. 강판이 헤비듀티 공압·유압 프레스를 자동으로 드나듭니다. 각 프레스는 200~400톤 이상의 힘을 가합니다. 강판은 평평한 상태에서 프레스로 가장자리를 구부리고, 금속을 구부려 캐비닛 기본 형태를 만듭니다.
4. 이음새는 저항 용접(스폿 용접)으로 고정합니다. 두 접점에 고전압을 흘려 금속 표면을 녹여 접합하는 방식입니다.
5. 캐비닛을 라인에서 내려 분체 도장 구역으로 옮겨 마감하고 탱크 장착을 기다립니다.
6. 캐비닛 제작과 동시에 다른 라인에서 탱크를 만듭니다. 탱크도 캐비닛과 유사한 공정으로 만듭니다. 아연도금 강판을 코일에서 잘라 자동 라인으로 보냅니다. 볼트, 피더 스택, 모터 등 메커니즘용 구멍을 펀칭하고 모서리를 노칭해 탱크가 캐비닛 안에 단단히 들어가 용접될 수 있게 합니다.
7. 프레스로 필요한 성형과 굽힘을 하고, 별도 부품을 용접해 하나의 유닛으로 만듭니다.
8. 탱크를 마감 구역으로 옮겨 적절한 캐비닛에 장착합니다.
9. 분체 도장 전 캐비닛은 8단계 전처리 과정을 거칩니다. 먼저 캐비닛을 오버헤드 컨베이어에 걸어 210피트(64m) 길이의 전처리 시스템을 통과시킵니다. 양쪽에 달린 노즐이 각 단계마다 캐비닛을 분사하는데, 첫 단계는 알칼리 세척으로 표면의 묵은 때를 제거합니다.
10. 두 번째 알칼리 욕조로 표면을 더 깨끗이 합니다.
11. 헹군 후 인산아연 코팅하고 다시 헹굽니다.
12. 크롬산(실러)을 바르고 다시 헹굽니다.
13. 마지막으로 탈이온(DI)수로 표면을 철저히 헹굽니다. 이후 350~400°F(177~204°C) 건조 오븐에서 30분~1시간 동안 건조해 표면에 수분이 남지 않게 합니다.
14. 건조 오븐을 나온 캐비닛은 오버헤드 컨베이어에 실린 채 분체 도장 공정에 들어갑니다. 이 공정으로 아크릴 파우더를 캐비닛 표면에 균일하게 도포하고 구워서 여러 색상으로 '도색'합니다. 캐비닛, 탱크, 내부 메커니즘 등 모든 부품이 냉장 캔 소다 자판기 제조 과정에서 분체 도장될 수 있습니다.
15. 캐비닛은 컨베이어를 따라 환경 제어되는 분체 도장 부스로 들어갑니다. 부스는 폴리프로필렌으로 만들어져 여분 파우더 부착이 적어 분사 효율이 높고 청소 부담이 줄어듭니다. 각 부스는 18~22개의 분사 건으로 단일 색상을 도포하며, 모든 건은 움직이며 커버리지를 높이고 공동부에 도달하며 캐비닛을 따라 트래킹합니다. 건은 0.0015~0.002인치(1.5~2mm) 두께로 아크릴 파우더를 균일하게 도포합니다. 양전하를 띤 파우더가 접지된 캐비닛 표면에 쉽게 부착됩니다. 과다 분사된 파우더는 수거해 신선한 파우더와 섞어 재분사하므로 코팅 재료 낭비가 거의 없습니다. 과다 분사 파우더의 95%까지 회수 가능합니다.
16. 파우더 도포가 끝나면 코팅된 캐비닛이 부스를 나와 경화 오븐으로 들어가 370°F(188°C)에서 20~30분간 구워집니다. 분체 마감이 영구적으로 고정됩니다.
17. 완성된 캐비닛과 탱크를 합쳐 폼핑(폴리우레탄 폼 단열재 주입) 공정을 진행합니다. 탱크를 캐비닛에 넣고 둘 다 약 120~150°F(49~66°C)로 예열한 뒤 폼핑을 기다립니다. 적정 온도에 도달하면 고압 폼핑 장치가 캐비닛과 탱크 사이에 단열재를 정량 분사해 불어넣습니다. 폼이 경화되면 단열 효과뿐 아니라 캐비닛과 탱크에 추가적인 구조적 안정성도 부여합니다.

    과거 폼 단열재의 구조를 만드는 수지 첨가제(발포제)에는 다량의 CFC(클로로플루오로카본)가 들어있었습니다. 하지만 CFC 사용에 대한 환경 우려로 HCFC 대체제와 물 등 대체 발포제가 쓰이게 되었습니다.

18. 폼핑이 완료되면 캐비닛 하부에 냉동 장치를 설치합니다. 이 장치들은 보통 완성품으로 구매해 슬라이드 방식으로 장착하고 볼트로 고정한 뒤 한 명의 작업자가 배선합니다.
19. 캔 피더 스택 컬럼을 캐비닛 내부에 설치합니다. 이 컬럼들은 캐비닛과 탱크 제작에 쓰인 것과 유사한 강철 성형, 펀칭, 노칭, 용접 공정으로 제조 및 마감됩니다. 공정은 올바른 크기의 스택이 적절한 유닛에 매칭되도록 면밀히 모니터링됩니다.
20. 최종 단계로 도어를 캐비닛에 장착합니다. 외부 도어 유닛에는 냉장 음료 자판기의 정교한 전자 부품 대부분(동전·지폐 검증기, 선택 버튼, 제어 패널, 거스름돈 튜브, 간판, 조명)이 들어갑니다. 내부 도어는 기계 내부의 추가 밀봉 역할을 합니다. 캔 자판기 대부분은 제품을 보여주는 투명 창이 없고, 대신 도어 전면에 기계 내용물을 광고하는 아트워크, 로고, 그래픽이 들어갑니다. 하지만 병, 사탕, 스낵 자판기에는 렉산 등 튼튼하고 파손에 강한 소재로 만든 투명 창이 있는 경우가 많습니다.
21. 기본 도어 셸은 캐비닛, 탱크와 비슷한 방식으로 제작 및 마감되며, 외부 도어의 제어 장치를 수용하기 위한 추가 펀칭이 필요합니다. 도어 부품은 조립 라인이 아닌 한 구역에서 가능한 한 완전히 조립합니다. 올바른 도어가 올바른 캐비닛에 장착되도록 도어 조립을 중앙화해 매칭 오류를 줄입니다. 제조 중 도어는 회전식 인덱서블 캐러셀에 올려 작업자가 돌리고 이동할 수 있게 합니다.
22. 이 캐러셀 상태에서 모든 조립 부품을 도어에 장착합니다. 작업자가 동전·지폐 검증기, 카드 리더, 선택 버튼, LCD 디스플레이 등 외부 제어 장치를 정해진 위치에 볼트나 나사로 고정합니다. 선택 버튼은 해당 캔 스택의 모터와 배선합니다. 실크스크린 인쇄된 렉산 전면 패널을 도어의 채널에 끼웁니다. 조명 기구를 볼트로 고정하고 전원에 연결합니다. 완성된 도어를 캐비닛으로 옮겨 자동으로 부착합니다. 완성된 캔 소다 자판기는 품질 검사와 테스트를 거칠 준비가 됩니다.

품질 관리

조립 완료 후 기계를 테스트합니다. 모든 전자 부품 작동 여부, 캔 스택 장착 상태, 캔이 정확하고 안전하게 배출되는지 확인합니다. 문제가 발견되면 여러 대를 보관할 수 있는 스테이션으로 보내 재작업 기술자가 수리하고 재테스트합니다. 그래도 문제가 남으면 불합격 처리해 표시합니다.

추가 테스트로 냉동 풀다운 테스트가 있습니다. 기계 내부 온도를 30~31°F(-1~-0.5°C)로 '내려' 제어 장치와 온도 조절 장치가 제대로 작동하는지 확인합니다.

테스트를 통과한 유닛은 최종 육안 검사를 받고, 청소 후 투명 수축 필름으로 포장합니다. 완성된 자판기는 컨베이어로 창고로 이동해 포장 및 출하 준비를 마칩니다.

미래

2000년 코카콜라 컴퍼니는 애틀랜타의 마르코니 온라인(Marconi Online)이 개발한 온라인 '다이얼어콜라(Dial-a-Coke)' 자판 기술에 1억 달러 이상을 투자할 계획을 발표했습니다. 이 기술로 자판기 업체는 효율성, 데이터 수집, 유지보수를 개선할 수 있습니다. 기계는 원격 진단으로 본사 직원에게 재고 보충이나 정비 필요 시기를 알립니다. 상세 재고 현황이 중앙으로 전송되어 루트 운전자와 기술자가 경로를 시작하기 전 어떤 제품이 필요한지 정확히 알 수 있습니다. 정교한 데이터 수집으로 어떤 제품이 잘 팔리고 어떤 제품을 더 인기 있는 상품으로 교체해야 할지 즉각적인 피드백을 얻습니다. 기계는 실시간 거래 데이터를 전송해 기업이 현금과 재고 관리를 더 엄격하고 정밀하게 할 수 있게 합니다. 소비자에게는 현금 없는 구매가 가능해집니다. 휴대전화로 특정 자판기에 다이얼해 음료를 선택하고 결제할 수 있습니다.

데이터를 기계로 전송할 수도 있습니다. 가격 변경은 보통 기술자가 직접 기계를 방문해 수동으로 변경해야 하지만, 원격 자판 기술로 원격에서 변경할 수 있어 프로모션 가격이나 비수기 할인 가격 등 조건에 유연하게 대처해 전체 판매량을 늘릴 수 있습니다. 현금 없는 시스템은 기계에 보관되는 현금량을 줄여 도난과 파손도 줄여줍니다. API는 이미 신용·직불카드를 받는 자판기를 생산하기 시작했습니다.

2001년 초 무선 기계 모니터링 시스템의 기술 발전으로 기업들이 인터넷을 원격 자판 사이트 모니터링과 유지보수를 위한 광역 네트워크로 활용할 수 있게 되었습니다. 휴대용 컴퓨터도 기계에서 직접 판매 및 재고 데이터를 수집하는 수단으로 점점 더 널리 쓰이고 있습니다.

더 알아보기

정기간행물

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Jeffrey W. Roberts