KR100491260B1

KR100491260B1 - 장거리 알에프아이디 내장형의 신용카드를 이용한 자동차통행료 자동 징수 시스템

Info

Publication number: KR100491260B1
Application number: KR10-2001-0015301A
Authority: KR
Inventors: 김지태; 정동석
Original assignee: (주)크레디패스
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2005-05-24
Also published as: KR20020075101A

Abstract

본 발명은 무선주파수를 이용한 원격인식 시스템(RFID, Radio frequency Remote Identify System) 및 전자요금징수(ETC, Electric Toll Collection)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 톨게이트에 설치된 질문기(리더)가 차량 운전자가 소지한 장거리 RFID 내장형 신용카드를 인식하도록 함으로써, 이동차량에 대한 통행료를 후결제로 징수토록 하는 통행료전자징수시스템에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 기존의 지하철이나 시내버스에 적용되는 패스카드와 같은 10~30㎝의 근거리 인식이 아닌 10m 이상 장거리인식이 가능한 RFID기능을 실장한 신용카드를 사용하여 별도의 OBU(On Board Unit) 나 DSRC(Dedicated Short Communicator)등의 별도의 통신장치를 차량 내부에 장착하여 신용카드를 인식토록 하지 않고, 고속으로 주행하는 차에 탑재된 신용카드를 차량 외부 즉, 톨게이트의 요금 정산소에 설치된 질문기(리더)등의 통신장치가로 인식하도록 함으로써 고속 이동체에서의 전자통행료 징수 및 주차장이용료 징수, 주유소에서의 결제에 사용될 수 있는 것으로, 장거리 인식이 가능한 트랜스폰더(Transponder)가 내장된 신용카드를 차량의 적당한 장소 즉, 대쉬보드 또는 룸미러 뒤쪽 등 차량의 전면에서 검지가 용이한 앞 유리 부근에다 간단한 거취용 스탠드나 클립을 이용하여 비치하고 유료도로를 통행하는 차량은 요금소를 정지 없이 고속의 주행 속도로 통행 시 신용카드의 고유번호를 요금소의 각 차선에 설치된 질문기에서 인식하고 차량검지 및 분류장치에서 전송된 자료를 근거로 해당차량의 요금을 산정한 다음 통행료를 전용의 전산망을 이용하여 신용 카드사로 요금의 승인을 요청하고 청구한 사용료는 매월 일반 신용카드 사용료와 함께 사용자에게 청구 되도록 하는 것이다.

Description

장거리 알에프아이디 내장형의 신용카드를 이용한 자동차 통행료 자동 징수 시스템{Electronic Toll Collection System of Credit Card type inserted Long range RFID}

본 발명은 장거리 RFID(무선주파수를 이용한 원격인식 시스템 : RFID, Radio frequency Remote Identify System) 내장형의 신용카드를 이용한 자동차 통행료 자동 징수(전자요금징수: ETC, Eelectronic Toll Collection) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 톨게이트에 설치된 질문기(리더)가 차량 운전자가 소지한 장거리 RFID 내장형 신용카드를 인식하도록 함으로써, 이동차량에 대한 통행료를 후결제로 징수토록 하는 통행료전자징수시스템에 관한 것이다.

일반적으로 주로 근접거리에 사용하는 지하철 및 버스 패스카드, 출입증 그리고 건전지 내장형으로 주차장관리 및 차량관리 시스템, 동물관리 시스템, 물류관리 시스템 등에 응용되고 그 응용분야는 날로 증대되고 있으며, 특히 고속 이동체의 인식분야 또는 전자요금징수 시스템 등에는 건전지를 내장한 전용태그를 사용하거나 최근에는 근접거리의 스마트 카드를 사용하는 방식에는 고가의 무선통신장치 즉, OBU(On Board Unit) 또는 DSRC(Dedicated Short Range Communication)등의 차량 탑재기를 이용한 형태의 시스템이 시범적용 또는 운용되고 있다. 즉, 도 1a 및 도 1b에 도시한바와 같이, 스마트 카드(10)를 OBU 또는 DSRC로 이루어지는 차량 탑재기(11)에 장착하고, 무선으로 질문기(Reader)(20)에서 비이컨을 송출하는 시스템으로 구성된다. 이와 같은 예에 의한 선기술이 미국특허제5,451,758호에 공개되고 있으나, 이 경우에는 공보의 내용에서 알 수 있듯이, 톨게이트 통행에 대한 요금 정산등을 차량 내부에 설치된 부가세트((2)Secondary set)가 요금이 충전된 마그네틱 카드(21)의 정보를 읽어 즉시 요금을 결제토록 하는 구조로서, 톨게이트의 진입 또는 출입전에 요금이 충전된 마그네틱 카드(21)를부가세트(2)에 삽입하면, 부가세트(2)가 마그네틱 카드(21)의 정보를 인식하고, 인식된 카드의 정보를 부가세트(2)가 톨게이트에 설치된 주요세트((1)Primary set)로 전송하도록 된 것이다.상기, 주요세트(1)와 부가세트(2)는 IR 통신으로 마그네틱 카드(21)의 내용을 송/수신하도록 된 것임을 공보의 내용에서 알 수 있다.다시 말해, 마그네틱 카드(21) ↔부가세트(2) ↔주요세트(1)의 신호 처리 구조로 이루어진 것이다.이와 같은 종래의 소지한 카드의 정보를 인식하여 송출하도록 하는 별도의 차량 탑재용 통신 장치를 차량 소유자가 비용을 부담하여 자신의 차량에 설치하여야하므로, 구입에 따른 사용자의 경제적 부담이 큰 문제점이 있으며, 또한, 이들 통신 장치는 별도의 적외선 송, 수신 장치가 부가되어야하는 등 부가장치의 추가 설치 및 설치 장치의 유지 보수에 따른 경제적 부담과 별도의 지정장소(충전소)에서 충전행위를 하여야하므로 사용자는 사용에 따른 불편이 발생되고, 운영자측에서는 충전소에 비용(수수료)를 지불하여야하므로 운영비용이 발생되는 등의 많은 문제점이 지적된다.

신용카드형태의 RFID 트랜스폰더 시스템은 저주파를 이용하는 10cm내외의 근접거리의 인식거리를 가지는 것으로, 주로 지하철 및 시내버스 패스카드 이동체를 정지시켜 카드를 근접시켜 인식을 확인 후 통과하는 통행료징수 시스템(도 2a 및 도2b와 같이 RFID 카드(12)와 자동차 통행료 자동 징수 시스템(21)으로 구성됨), 회사의 출입 등에 사용되고 있으며 최근에 등장한 스마트카드도 비접촉식의 것이 있으나 그 인식거리는 10cm(도면중 "d")내외의 근접거리를 가지며, 많은 메모리용량을 장점으로 그 용도의 다양성으로 보급 확대를 준비중에 있으나 고속 이동체 에는 인식거리의 한계성으로 바로 적용하지 못하고 원거리 인식을 가능하게 하기 위하여 별도의 전원을 사용하여 무선통신부분을 담당하는 OBU(On Board Unit)등이 설치되어 응용되고 있다.

고속 이동체의 인식을 위한 액티브타입 또는 OBU 타입은 트렌스폰더의 소형화가 어려워 응용분야가 제한되며 액티브 소자의 열화 등에 따른 내구성이 보장될 수 없고 또한 시계용 건전지 등을 사용한 시스템은 소형화가 가능하나 인식거리와 사용 횟수 등에 따라 건전지의 수명에 직접적인 영향을 받으므로 그 내구성이나 안정성은 물론 이로 인해 수명이 단축되는 문제점이 발생하게 되는 것으로, 이는 특히 온도가 높은 하절기에 더욱 크게 문제점으로 작용하는 것이다. 또한, 스마트카드형태의 신용카드를 이용한 고속 이동체의 요금징수 시스템은 이용자가 별도의 차량 탑재기를 구매하여야하는 문제점도 보급확산에 걸림돌로 작용하게 될 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 고속 장거리 인식이 가능한 트랜스폰더가 내장된 신용카드를 제작하고, 이를 이용하여 별도의 차량 탑재기(OBU or DSRC)를 설치하지 아니한 상태로 장거리인식 RFID 내장형 신용 카드를 차량실내 전면유리근처 즉, 대쉬 보드위에 간단한 스탠드를 이용하여 세우거나 룸미러 뒤편에 클립을 이용하여 비치하는 것으로, 이 RFID 신용카드로 요금지불을 하겠다는 의사 표시가 되며 요금 징수소에 설치된 질문기는 일정한 영역에 비이컨을 발사하고, 그 영역을 통과하는 차량에 비치된 장거리 인식 RFID 신용카드의 등록정보를 읽어 해독하고 차로에 설치된 차량인식 및 차량 분류정보를 이용하여 요금을 결정하며, 신용카드사의 금융정보망을 이용하여 승인신청을 하여, 요금을 후 지불토록 함으로써, 톨게이트의 원활한 소통과 전자요금징수 시스템의 신속한 확산보급에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 장거리 인식 RFID 내장형의 신용카드를 차량의 대시 보드 위에 간단히 비치할 수 있는 스탠드 또는 차량의 실내 후사경 뒤에 간단히 비치할 수 있도록 하는 클립 및 차량의 전면유리부분에 부착한 투명비닐이 봉투형태로 된 신용카드 비치 대를 제작하고 톨케이드에는 10~20m의 인식거리를 가지는 질문기를 각 차로의 약4.5m높이에 설치하여 모든 차량에 대한 인식이 가능하도록 구성된다.

상기에서, 장거리 인식이 가능한 트랜스폰더(Transponder)를 내장한 신용카드를 이용하여 질문기(Reader)에서 비이컨(Beacon)을 송출하고, 영역 내에 있는 본 발명에서의 트랜스폰더는 수신된 비이컨의 고주파를 직류전원으로 변환하여 로직 및 메모리반도체를 동작시켜 백스케트에 고유정보를 변조하고 전송함으로서, 인식하는 패시브 트랜스폰더(Passive transponder)시스템과 트랜스폰더 태그에 별도의 전원을 사용하여 반도체의 동작전원으로 사용하는 세미 패시브 형태 및 액티브 형태 등을 제공한다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 장거리 RFID 내장형 신용카드(30 : 이하 RFID 신용카드)를 이용한 자동차통행료 자동징수 시스템의 계통도를 나타낸 것으로, 유료도로 통행료 자동요금 징수 시스템에 있어서, 종래의 무선통신부분을 담당하는 어떠한 종류의 차량 탑재기도 사용하지 않고, 주행 중인 차량에 비치된 장거리인식 RFID 신용카드(30)를 직접 인식할 수 있는 질문기(40)와, 차량검출 및 차종분류장치(44 : Detector)와, 무단통과 차량에 대한 차량번호 촬영용 카메라(45a :Video System), 톨게이트를 통과하는 차량에 대한 장거리인식 RFID 신용카드(30)를 인식하는 인식처리컴퓨터(41 : Identification & Control)로 구성하고, 상기 인식처리컴퓨터(41)에 의한 데이터를 공지된 징수관리컴퓨터(42 : Management Computer), 중앙처리컴퓨터(43 : Central Computer), 금융정보전산망(46 : VAN)으로 전송하게 구성한다.

상기, RFID 신용카드(30)를 요금지불의사 표시로 차량 내에 설치함에 있어서는 RFID 신용카드(30)를 카드 홀드형 스탠드(32)에 끼워 차량의 대쉬 보드위에 설치하거나(도 4b참조), 도 4a와 같이 PVC재질의 카드 클립(31)을 룸미러 뒤에 설치하거나, 또는 도 4c와 같이 투명재질비닐을 이용한 카드포켓(33)에 삽입하여 사용할 수 있게 한다.

그리고, 상기 장거리 인식용 RFID 질문기(40)는 차로의 중앙상부 약4.5m 높이로 하고, 차량번호 촬영용 카메라(45a)는 같은 높이의 약20m 후방에, 교행 차로에 대하여는 서로 반대방향의 비이컨 지향특성을 갖게 하여 시스템의 상호간섭을 최소가 되게 구성한다.

이와같은 구성의 본 발명은 질문기(40)에서 질문정보와 함께 비이컨을 송신하고, 비이컨 영역에 장거리내장형 RFID 신용카드(30)를 비치한 차량이 진입하면 RFID 신용카드(30)는 비이컨의 전력으로 기동되어 카드의 고유번호 및 정보를 암호화하여 전송하고, 질문기(40)는 전송된 카드의 고유번호 및 정보를 읽어들여 인식처리 컴퓨터(41)로 전달한다. 인식처리컴퓨터(41)는 진입차량의 검출 및 차종분류장치(44)로부터 차종정보를 전달받아 해당차량의 요금을 산정하고 인식된 신용카드의 정보를 징수관리컴퓨터(42) 및 중앙처리컴퓨터(43)를 경유하여 신용 카드사에 사용승인요청을 하게 된다.즉, 본 발명은 RFID 신용카드(30) ↔질문기(40) ↔ 신용카드사(금융기관) 의 신호처리 구조로 이루어져 있는 후 결제 방식인 것이다.

이때, 사용불능카드에 대해서는 곧바로 경광등이나 기타출력장치로 사용자에게 사용불가를 표시하며, 또한 RFID 신용카드(30)가 인식되지 않는 상태에서 차량검출장치(44)로부터 검출을 인지하면 사용불가표시는 물론 차량번호 데이터를 받아 무단통과차량으로 처리한다.

징수관리 컴퓨터(42)는 인식처리 컴퓨터(41)로부터 각 차로별 과금 처리 할 해당정보들을 수집하여 관리하고 중앙처리 컴퓨터(43)와 연결되어 카드사용승인 요청 및 사용불가카드의 데이터베이스를 검색하여 전송하며 중앙처리컴퓨터(43)는 과금청구정보 및 신용카드사에 대한 요금청구 정보를 관리하며 금융정보 전산망(46)을 통하여 카드사와 접속된다.

장거리 RFID내장형 신용카드(30)의 효율적인 인식처리를 위하여 차량의 전면에서 용이하게 식별될 수 있도록 도 4a와 같이 룸미러 뒤쪽에 PVC재질의 카드 클립(31) 또는 도 4b와 같이 차량의 대쉬 보드 위에 카드 홀드형 스탠드(32)를 만들어 세우거나 도 4c와 같은 투명재질비닐을 이용한 카드포켓(33)을 만들어 차량전면 유리의 적당한 장소에 취부 하고, RFID 신용카드(30)를 쉽게 비치할 수 있도록 할 뿐 아니라 요금지불에 대한 의사표시로서 인식될 수 있도록 한다.

주행하는 차량에 비치되어 있는 RFID신용카드(30)의 인식을 위한 질문기(40) 및 차량번호 촬영용 카메라(45a)는 도 5a와 같은 구성으로 설치하며, 양 차로에 설치된 질문기의 인식영역(48)은 서로 엇갈리는 방향으로 설치한다. 질문기(40)는 도 5b와 같이 차로 상의 중앙에 승용차는 물론 대형차량까지 통행이 가능한 높이에 설치하도록 하여 효율적인 시스템이 되도록 한다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시로서, 차량에 비치된 장거리인식 RFID신용카드(30)를 직접 인식처리 할 수 있는 장거리인식용 RFID 질문기(40)와 징수관리 컴퓨터(42)로 구성하여 주차요금 자동징수 시스템 및 주유 요금자동 결제 시스템에도 적용 가능하게 할 수 있으며, 이는 본 발명의 취지를 벗어나는 것은 아니다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 장거리인식용 패시브 트랜스폰더(RFID) 기능을 실장한 신용카드를 이용하여 유료도로의 통행요금을 징수하기 위한 것으로, 기존의 수동징수나 기계징수 시스템보다 약4배 정도의 원활한 소통을 가능하게 할 수 있으며, 기존의 선진국에서 도입되어 활용되고 있는 차량 탑재기를 이용한 방식과 소통속도는 동일하나 경제적인 측면에서 각 차량에 설치해야하는 카드가격의 약20배에 달하는 고가의 차량 탑재기를 필요로 하지 않아 사용자의 경제적 부담을 해소하였으며, 보급 확산적인 측면에 있어서도 사용자가 구매해야하는 차량 탑재기를 구매하지 않아도 되고, 장거리인식용 신용카드는 카드사에서 기존카드와 교체 보급이 가능하므로, 전자요금징수 시스템의 신속한 보급 확산이 가능하다. 이는 기존 수동요금징수 시스템의 안전, 매연 등 열악한 환경 하에서 한 개의 차로 당 약 3.5명의 인력투입을 필요로 하는 막대한 운영비를 절감할 수 있을 뿐 아니라 신속한 확산보급으로 톨게이트에서의 정체환경개선은 물론 기회손실비용의 절감, 정차 중 소비시키는 막대한 물류 및 유류비의 절감을 기대할 수 있으며, 주유소의 자동인식결제시스템, 주차장관리 및 요금징수 시스템 등 다양한 분야에 적용될 수 있도록 하는 기술로 본 발명의 의도 및 범위를 벗어나지 아니하는 범위에서 도시되고 설명된 구조에서는 다양한 수정이 이루어질 수 있다.

도 1a는 종래의 스마트카드와 차량탑재기로 구성된 자동요금 징수 시스템을 개략적으로 도시한 블록도

도 1b는 도1a의 스마트카드와 차량 탑재기를 개략적으로 도시한 구조도

도 2a는 종래의 근접거리 RFID 카드 시스템의 운용개요를 개략적으로 도시한구성도

도 2b는 종래의 근접거리 RFID 카드 시스템을 이용한 자동요금 징수 시스템을 도시한 구성도

도 3은 본 발명의 장거리 인식 RFID 내장형 신용카드를 이용한 자동차 통행료 자동징수 시스템을 개략적으로 도시한 블록도

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 장거리 RFID 내장형 신용카드의 차량비치 방법을 도시한 구조도

도 5a는 본 발명의 무선 주차(주행 차량) 신호의 방향 및 인식영역을 표시한 구조물 구성 평면도

도 5b는 도 5a의 무선 주차(주행 차량)의 신호 흐름 방향을 단면적으로 도시한 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30 : RFID 내장형 신용카드 40 : 질문기(Reader)

41 : 인식처리컴퓨터 42 : 징수관리컴퓨터

43 : 중앙처리컴퓨터 44 : 차량검출 및 차종분류장치

45a : 차량 번호 촬영용 카메라 46 : 금융정보 전산망

Claims

카드내의 정보를 인식하여 처리하는 인식처리 컴퓨터(41)에 의한 데이터를 징수 관리 컴퓨터(42), 중앙처리 컴퓨터(43), 금융 정보 전산망(46)으로 전송하게 하는 유로 도로 통행료 자동요금 징수 시스템에 있어서, 차량내에 별도의 통신장치를 구비하지 않고 장거리 인식 RFID 내장형 신용카드(30) 만을 비치하여, 톨게이트 통행 차로의 상방에 질문기(40)에 의해 상기 RFID 내장형 신용카드(30)의 정보를 인식하여 상기 인식처리 컴퓨터(41)에 접속하되, 차로 상방 일측에 설치된 질문기(40) 후방에 동일 놀이로 차량번호 촬영용 카메라(45a)를 설치하고, 차로 상방타측에는 상기 질문기(40)와 차량번호 촬영용 카메라(45a)와 대각선 방향으로 다른 차로에 대응하는 질문기(40) 및 차량 번호 촬영용 카메라(45a)를 설치하여 교행 차로에 대하여 서로 반대 방향의 비이컨 지향 특성을 가지도록 구성함을 특징으로 하는 장거리 RFID 내장형의 신용카드를 이용한 자동차 통행료 자동 징수시스템.
제 1항에 있어서, RFID 내장형 신용카드(30)를 카드 홀드형 스탠드(32)에 끼워 차량의 대쉬보드 위에 설치하여 사용함을 특징으로 하는 장거리 RFID 내장형의 신용카드를 이용한 자동차 통행료 자동징수 시스템.
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