04 RFID 시스템

4.1 서론

 

RFID는 Radio Frequency Identification의 약자로 무선 주파수의 전자파를 이용하여 ID 를 인식하는 시스템을 일컫는다. 즉, 태그(tag)에 부착된 마이크로 집에 저장되어 있 는 고유정보를 자계응용 혹은 전자파 응용 시스템으로 판독하는 방법이다. RFID는 1940년대 군용 ID 시스템에서 그 근원을 찾을 수 있다. 1948년 IRE(IEBE의 전신) 논 문에 게재된 Harry Stockman의 “반사 신호에 의한 통신이란 연구에서 Stockman은 멀리 떨어진 물체로부터 반사되어 오는 신호가 물체의 ID에 응용될 수 있음을 발표 하였다. 이후 발표된 여러 연구에 의해 반사 신호로부터 물체의 확인은 물론 물제에 대한 측정 및 ID까지도 얻을 수 있게 되었다.

레이더(radio detection and ranging, Radar)는 멀리 떨어진 물체로부터 반사된 신호 를 이용하여 물체의 방향과 거리를 알아내는 장치이다. 군용으로 개발된 레이더는 물체로부터 반사된 신호를 적용한다는 의미로 볼 때 바로 RFID의 선구자라 할 수 있다.

레이더는 단지 물체에 대한 방향과 거리정보를 알아내는 장치에 비해, RFID는 기본적으로 사물을 정보통신망에 연결하는 기술이다. 이 기술은 단순하게 물품을 인식함은 물론 향후 주변의 환경감지 기능까지 부여될 전망이므로, RFID 기술의 발전은 사물의 정보화에서 이를 기반으로 다양하고 고도화된 어플리케이션으로 유비쿼터스 (ubiquitous) 사회 구현으로 발전해 나갈 수 있는 것이다.

본 절에서는 먼저 스마트카드와 RFID 시스템의 차이를 알아보고, 4.2절에서는 RFID의 시스템을 분류하는 능동형 및 수동형 RFID 시스템과 RFID가 사용하는 주파 수에 대해 알아본다. 4.3절에서는 REID의 구성요소 기술인 리더기술, 태그기술 및 리 더와 태그를 연결하는 에어 인터페이스 기술에 대해 알아본다. 4.4절에서는 상호유도 에 의한 자계응용 RFID 시스템과 전자파 응용 시스템 및 표면파 응용 시스템에 대해 이해정도의 수준으로 나타낸다. RFID를 위한 시스템의 정보보호에 대해 4.5절에 나타 내었다. 4.6절에서는 국가간 RFID 시스템의 공용화를 위한 국제표준체계와 표준화에 대해 설명하였다. 마지막으로 RFID의 응용에 대해 시스템별로 구분하여 나타내었다.

전자파 응용 공학으로 전자파와 관련된 부분을 중점화하였다. RFID 시스템도 디지털회로와 통신방식 및 정보보호 등과 같은 부분이 융합된 학문 분야이나, 여기서는 전자파를 중심으로 비교적 간략하게 소개하기로 한다. 좀 더 상세한 사항은 관련분야의 문헌을 참고해 주기 바란다.

 

4.2 기본 RFID 시스템

 

RFID 시스템은 스마트카드(smart card) 시스템과 유사한 시스템이다. 스마트카드는 전산기능을 가지고 있는 저장장치이다. 그림 4.1과 같이 명함이나 신용카드 크기로 플라스틱 재질의 카드로 만들어진다. 이 카드는 전화카드로 탄생되었다. 카드의 접촉면을 통해 리더기로부터 에너지와 클럭 펄스를 공급받고, 리더기와 카드 상호 간에 데이터를 주고받는다.

스마트카드의 장점은 카드 내 저장한 데이터는 나의 리더기 이외 다른 외부의 조작으로부터 안전하게 보호받을 수 있다는 것이다. 따라서 은행 등 금융거래 및 정보 관련 서비스에 널리 적용되어 오고 있다. 스마트카드는 접촉이 되어야 정보의 교환이 이루어지므로, 접촉면의 훼손에 따른 장애의 발생으로 카드의 유지와 보수가 잦 은 단점이 있다.

이에 반해 RFID 시스템은 접촉에 의해 동작되는 스마트카드와는 달리 그림 4.2와 같이 전자파를 이용한 비 접촉으로 동작한다. 물론 적용주파수에 따라 전자파가 아닌 자계에 의해 전원공급과 데이터를 전달하기도 하지만, 이들을 통틀어 RF(Radio Frequency)라 불리운다.

RF에 의한 동작이므로 안테나를 비롯하여 RE 수신부 성능이 통달거리 등 시스템 성능을 좌우한다. 그러므로 RFID 시스템은 스마트카드와는 달리 RF시스템 공학이 주도적인 시스템이라 할 수 있다.

 

4.2.1 RFID 시스템

 

RFID 시스템은 리더기(reader)와 태그(cg)로 구성된다. 리더기는 제어기능과 태그 와 연결하기 위한 송수신기를 가지고 있다. 태그는 트랜스폰더로서 리더기로부터 전력을 공급받아 작동하며, 데이터를 서로 교환한다.

그림 4.3은 RFID 시스템을 나타낸 것이다. 리더기는 전력과 클럭을 무선으로 공급 하고, 태그는 이를 받아 리더기와 필요한 데이터를 주고받는다.

 

그림 4.4는 RFID 시스템 구성도를 세부적으로 나타낸 그림이다. 예를 들어 기업에서 물건의 물류 유통을 제어하고 이를 통제하기 위해 RFID 시스템을 적용한다고 하자 . 그림 4.4의 기업 물류유통 시스템은 어플리케이션 및 리더기와 인터페이스 되고, 이 데이터는 LAN 혹은 인터넷을 통해 현장에 있는 리더기와 연결된다. 리더기에서 시스템에 부합된 RF 전자파를 태그에 보내어 태그로부터 정보를 얻는다.