RFID - Welcome to UCS Lab & Prof. James J.(Jong … · 2013-05-01 · 1.rfid의개념과특성 •...

RFID

2013. 4. 30(화)

컴 퓨 터 공 학 과

이 재 동([email protected])

SeoulTech UCS Lab

목 차

1. RFID의 개념과 특성

2. EPC 기반 RFID 네트워크 시스템

3. RFID 응용방법

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1.RFID의 개념과 특성

• RFID 태그– 제품, 동물, 또는 사람에게 부착되는 것

– 실리콘 IC 칩, 무선 주파수 질의를 수신하고 응답하기 위한

안테나 및 패키징으로 구성

– 패키징은 적용 분야에 따라 다양한 형태 및 재질로 제작 가능

안테나

IC칩

안테나기판

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• RFID 태그의 분류– 읽기 전용(Read-Only) 태그

• 제조시 기록되며 정보 내용을 변경할 수 없음.

• 가격이 저렴하여 단순 인식을 요하는 RFID 분야에 사용

– 한번 쓰고 여러 번 읽기용 (Write Once Read Many : WORM)• 사용자가 데이터를 프로그램하며 프로그램한 후에는 변경 불가능

– 읽기/쓰기용 (Read/Write) 태그• 몇 번이고 프로그램 및 데이터 변경이 가능한 구조

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• RFID 기술의 대중화

– 초저가형 태그 구현

• 1센트 이하의 단순 기능 칩

• 초저가 칩리스(Chipless) 기술

– 초소형 태그 실현

• 안테나를 웨이퍼상에 직접 구현하는‘안테나온 칩

(Antenna On Chip)’기술이 요구됨

• 안테나 온 칩화에 따른 짧은 인식거리 필요 증대

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• 바코드와 RFID의 비교– RFID 시스템은 바코드나 QR 코드, 스마트 카드와 비슷한 기능 수행

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• RFID의 장점

– 비접촉식으로 원거리 인식 가능

– 인식 시간이 짧음

– 충돌방지 기능

– 동시 여러 개 인식가능(인식률 99.9% 이상)

– 장애물의 투과 가능

– 태그에 대용량의 데이터를 저장가능

– 반영구적으로 사용 가능

– 바코드, 스마트 카드 등에 비해 활용 범위가 넓음

– 스마트 카드에 비해서 가격이 저렴

– 바코드에 비해서는 많은 정보 저장 가능

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• 매체별 인식 기술 비교

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• RFID 분류– 전원 공급의 유무

• 능동형 태그 (Active Tag): 전원 공급의 유무에 따라 전원을 필요로

하는 태그

• 수동형 태그 (Passive Tag): 내부나 외부로부터 직접적인 전원의 공

급 없이 리더기의 전자기장에 의해 작동되는 태그

구 분 능동형 태그 수동형 태그

특 징 • 내장배터리 사용• 읽기/쓰기• 다양한 메모리 사이즈• 최장 10년 사용

(온도/전원에 영향)• 30~100m데이터 교환범위

• 내/외부로부터 전원공급 無• 구조간단• 저가• 반영구적 수명• 짧은 가독거리• 높은 출력판도기 필요• 읽기용 태그

(32~128비트 데이터)

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• 전원 공급 유무에 따른 RFID 분류

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– EPC 글로벌(Electronic Product Code global)의 RFID 태그 구분

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• RFID 분류– 사용 주파수 대역

• 저주파 시스템(Low Frequency RFID System)

• 고주파 시스템(High Frequency RFID System)

구 분 저주파 시스템 고주파 시스템

특 징 • 30~500Khz 저주파 사용• 짧은 가독거리• 저 시스템 비용• 보안/자산관리/동물식별 등

• 850~950Mhz 또는2.4~2.5GHz 고주파 사용

• 30m 이상 가독거리• 고시스템 비용• 고속읽기• 철도ㆍ차량 추적/컨테이너

추적/자동 통행료 징수 시스템 등

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• 주파수에 따른 RFID의 분류

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• RFID 분류– 무선 통신 접속 (Air Interface 기술) 방식

• 상호유도 방식 (Inductively Coupled)

• 전자기파 방식 (Electromagnetic Wave)

구 분 상호유도 전자기파

특 징 • 1m 이내 사용• 코일 안테나 사용• 에너지는 판독기가 제공• 수동형

• 중장거리용• 고주파 안테나 사용• 원거리 사용가능• 능동형

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• 무선 통신 접속 기술에 따른 RFID의 분류– 상호유도(Inductively Coupled) 방식

• 현재 대부분의 저주파 RFID에서 적용되는 원리

• 전원 에너지 및 데이터 전송이 코일 루프 안테나 전류에 의해 형성

되는 자계 에너지에 의해 전송

– 전자기파(Electromagnetic Wave) 방식• 무선주파수 전파 방식, 전파통신, 레이더와 같이 전파 전송 원리를

적용

• 리더에서 전송되는 마이크로파 전자계 신호를 태그가 반사하며, 반

사된 신호를 리더가 수신

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2.EPC 기반 RFID 네트워크 시스템

• RFID 네트워크 시스템– RFID 태그의 전자 제품 코드 정보 기반

– 모든 사물들을 인터넷을 통하여 컴퓨터와 연결

– 원하는 사물의 내용물 구성, 크기, 규격, 가격 등 물리적인 정보

와 위치 정보, 상태 정보 등을 쉽게 파악

– 국제 개방형 표준(Open Global Standard) 시스템

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• RFID 네트워크 시스템의 요소 기술(1/2)① 사물에게 고유한 식별자를 제공하는 전자제품 코드(EPC)

② RFID 리더와 연결되어 RFID 태그를 읽고 데이터를 처리하는 미

들웨어 사반트(Savant)

③ 제품의 정보를 요청하고 제공하는 물리적 마크업 언어(PML)와

물리적 마크업 언어 서버(PML Server)

④ 물리적 마크업 언어 서버의 위치를 알려주는 객체 네임 서비스

(ONS)

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• RFID 네트워크 시스템의 요소 기술(2/2)

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• 전자 제품 코드(EPC) 네트워크 시스템에서의 정보 흐름– RFID 태그에 저장된 전자 제품 코드(EPC) 정보를 RFID 리더로

읽기부터 시작

– 사반트(Savant)는 객체 네임 서비스 서버(ONS)의 도움으로 물리

적 마크업 언어 서버(PML Server)의 IP 주소를 제공받아 물리적

마크업 언어 서버(PML Server)에게 리더가 읽은 정보를 질의

– 물리적 마크업 언어 서버(PML Server)로부터 주어진 정보는 사

반트에게 넘겨짐.

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• 전자 제품 코드(Electronic Product Code; EPC)– RFID 태그 내에 저장되어 있는 각각의 사물을 구별할 수 있는 일

련의 코드 정보

– 컴퓨터를 식별하는 것이 아니라 사물을 식별하기 위한 것

– 현존하는 모든 사물뿐만 아니라 그 외의 다른 여러 가지에 각각

의 고유번호를 부여할 수 있을 만큼 데이터 표현 범위가 넓음

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– 전자 제품 코드 분류

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• 사반트(Savant)– RFID 네트워크 인프라에서 미들웨어 역할

– RFID 리더에서 계속적으로 발생한 EPC 이벤트를 처리하기 위한 S/W

– 주된 기능으로는 데이터를 획득하고, 획득한 데이터를 모니터링

– 데이터 전송을 담당하는 일종의 라우터로 동작

– 계층적으로 조직화되고 분산된 아키텍처로 구성

(데이터 흐름 관리 용이)

– 각 레벨의 사반트에서 수집된 정보는 사반트 간의 상호작용으로 공유

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• 물리적 마크업 언어(Physical Markup Language; PML)는– XML(eXtensible Markup Language)을 기반으로 하는 언어로서

제품 정보와 제품에 관련된 기타 정보 등을 나타냄

분배자

입출력

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• 객체 네임 서비스(Object Name Service; ONS)– 전자 제품 코드 데이터를 전자 제품 코드 도메인 네임 변경 역할

– 변경된 전자 제품 코드 도메인 네임으로 물리적마크업 언어 서버

(PML Server)의 IP 주소를 돌려줌

– 객체 네임 서비스는 현재 인터넷에서 사용되는 DNS(Domain

Name Service) 서버와 동일한 구조

– DNS 프레임워크 기반 위에서 동작

라우터

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3.RFID 응용 방법

• RFID 응용 방법 분류

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• 정보 흐름 : 태그-태그 사이의 정보 흐름– 정보유지형

• 처음부터 마지막까지 RFID 태그가 동일한 정보를 가지는 경우

예) 서적과 동물의 관리

– 정보확산형

• 하나의 제품이 여러 개의 제품으로 분할되는 과정에서, 태그 정보도

여러 개의 태그로 복사 또는 분배되는 경우

예) 한 마리의 소에 대한 이력 정보를 그 소의 고기로 만들어진 모든

쇠고기 제품에 인계할 경우에 사용되며, 일종 부품 관리에 해당

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• 정보 흐름 : 태그-태그 사이의 정보 흐름– 정보수렴형

• 여러 개의 부품이 하나의 제품으로 완성되는 과정에 여러 개의 태그

정보가 하나의 태그에 집적되는 경우

– 정보혼합형

• 정보의 확산과 수렴이 복합되는 경우

예) 쇠고기와 돼지고기를 갈아서 달걀을 섞어 만드는 햄버거와 같은

경우는 혼합형 정보 흐름이 필요

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• 정보 흐름 : 태그-리더 사이의 정보 흐름– 1:1 정보처리형

• 태그나 리더가 각각 하나인 경우로, 하나의 태그가 부착된 제품 하

나하나를 하나의 리더에 순차적으로 통과시켜 처리하는 경우

– n:1 정보처리형

• 복수의 태그와 하나의 리더를 사용하는 경우로, 하나의 태그가 부착

된 여러 개의 제품을 동시에 하나의 리더에 통과시켜 처리하는 경우

• 지하철 개찰구, 대형 쇼핑마트의 계산대, 재고관리 등

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• 정보 흐름 : 태그-리더 사이의 정보 흐름– 1:n 정보처리형

• 하나의 태그와 여러 대의 리더를 사용하는 경우로, 하나의 태그가

부착된 제품을 동시에 여러 대의 리더가 읽는 경우

예) 미술관의 작품 소개 등의 경우는 하나의 작품 주변에 여러 명의

사람이 모여서 각각의 PDA에서 작품 정보를 읽음

– m:n 정보처리형

• 여러 개의 태그와 여러 대의 리더를 사용하는 경우

예) 여러 사람이 같은 상자 속의 제품에 대한 검사를 하는 등의 특수한

경우에 해당된다.

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• 장치이동성– 태그고정-리더이동형

• 태그 측이 고정되어 있고, 정보를 읽어들이는 리더 쪽으로 움직임

예) 미술관에서의 작품의 정보 제공 전시하는 작품에 태그를 붙여두고

PDA를 가진 견학자가 움직여서 작품 정보를 읽어들임

– 태그이동-리더고정형• 리더가 고정되어 있고, 태그 쪽을 움직임

예) 물류관리에서 태그가 부착된 상품이 리더를 가진 게이트를 통과할

때마다 인식되는 경우

예) 서점이나 대여점의 경우 결제되지 않은 RFID 태그가 붙은 상품이

입구를 통과하면 경고를 울리는 것

– 태그이동-리더이동형• 태그와 리더 모두가 이동하는 형태

예) 재고 관리와 검품 처리, RFID 태그를 사용하면 실내의 물건이

어디로 이동해도 관리가능

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• 가독 거리– 근거리형

• 가독 거리가 짧을수록 읽어 들이는 정밀도가 높음

• 특히 높은 정밀도가 요구되는 시스템에는 근거리형 RFID 태그 사용

• 리더를 RFID 태그에 가까이 가져가거나 RFID 태그를 리더에 가까이

가져가야 함.

• 인간이 다가가는 수고를 하거나, 대단히 좁은 장소 통과 필요

• 관계없는 RFID 태그의 정보가 섞이면 곤란한 경우에는 통신 거리를

짧게 제한할 필요가 있음

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• 가독 거리– 원거리형

• 통신 거리가 길어지면 멀리서도 RFID 태그 정보를 확인 가능

• 재고관리 등에서 손이 닿지 않는 높은 곳에 있는 부품의 재고시 효과적

• 동물과 같이 멋대로 이동하는 것에 대해서도 긴 통신 거리를 가진

시스템 필요

• 사람의 개입이 완전히 배제된 자동화된 상태에서 실시간으로 정보

취득이나 교환이 되기 위해서는 대체적으로 태그에 대한 3m 전후의

가독 거리 필요

• 원거리형은 소비전력이 크고 RFID 태그도 커져서 휴대용에는 부적합

• 통신 거리를 길게 하는 것은 강한 전파를 방출하므로 인체 등에 미

치는 영향 확인 필요

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• 용도– ID형 태그

• 상품 등을 관리하기 위해서 번호를 부여하는 방법

• RFID 태그를 ID로서 사용하는 경우는 바코드와 유사

• 바코드와의 차이는 상품의 종류가 아니라 개개 상품을 관리가능

• 태그를 ID로 사용한다면, 정보량이 비교적 적어 태그를 소형화와 소

비 전력 절약가능

– 메모리형 태그• RFID 태그에 기록할 수 있는 정보량을 늘린다는 것은 태그 내부의

메모리 용량 증가를 의미

• 단순히 ID뿐만 아니라 상품 속성과 유통 정보 등을 기입하는 방식

• 물건의 정보를 제공하는 것이 목적이기 때문에 인간이 가까운 거리

에서 리더를 대거나 또는 물건을 리더에 가깝게 이동시켜 정보를 취

득하는 용도로 사용

예) 포스터, 미술관의 작품 설명, 추적관리 시스템 등에 사용되는

RFID 태그34


– 소형화가 요구되는 분야• 축적할 수 있는 용량 이상의 정보를 필요로 하는 경우에는 ID를 키

로 하여 네트워크에 접속하여 나머지 정보를 얻음

• RFID 태그가 어떤 이유로 분실되는 경우도 생각할 수 있으므로, 백

업으로서 복제 정보를 네트워크에 보관할 필요가 있음

• 용도에 따라 RFID 태그의 크기나 사용 전력이 차이가 나기 때문에

ID로서 사용할 것인지, 기억 장치로 사용할지를 결정

– 신뢰성이 요구되는 응용 분야• ROM형의 RFID 태그가 사용된다. 태그가 부착된 제품이 폐기되는

경우 태그 자체도 함께 폐기

• WORM형은 사용자가 데이터를 프로그램하며 프로그램한 후에는 변

경이 불가능

• 몇 번이고 프로그램 및 데이터 변경이 가능한 RAM형은 정보를 다시

기입할 수 있으므로 사용이 끝난 RFID 태그를 회수해서 다시 이용

가능 추적관리(Traceability) 시스템에 적합

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SeoulTech UCS Lab

Q & A

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SeoulTech UCS Lab

Thank You!

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