KR100630823B1 - 전파식별 시스템에서 타이어용 전파식별 태그 장치 - Google Patents

전파식별 시스템에서 타이어용 전파식별 태그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전파식별(Radio Frequency Identification System: 이하 "RFID 시스템"이라 함)의 타이어용 RFID 태그의 장치에 관한 것으로서, 주변지역에 강한 무선주파수 신호를 송신하는 리더기를 포함하는 상기 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태그 장치에 있어서, 상기 기판 상에 소정 형상으로 형성되는 복수개의 홀들을 구비하는 기판과, 상기 기판 상에 고정되어 위치하고, 타이어의 고유정보를 저장하고 있으며 상기 무선주파수 신호를 정류하여 동작전압을 생성하여 동작하고 상기 고유정보를 변조하여 상기 리더기로부터 수신된 무선신호에 실어 출력하는 무선칩과, 상기 기판 상에 고정 위치하고 상기 무선칩을 중심으로 대칭적으로 규칙적인 굴곡을 가지고 형성되며, 상기 무선주파수 신호를 수신하여 상기 무선칩으로 제공하고 상기 고유정보를 포함하는 상기 무선신호를 입력받아 상기 리더기로 송신하는 안테나로 이루어진다.
RFID, 타이어, 홀, 안테나, 기판, 태그

Description

전파식별 시스템에서 타이어용 전파식별 태그 장치{RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TAG APPARATUS FOR TIRE IN RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 전파식별 태그의 장치를 나타내는 도면
도 2a는 일반적인 타이어용 전파식별 태그가 타이어에 삽입된 경우의 타이어의 정면도
도 2b는 일반적인 타이어용 전파식별 태그가 타이어에 삽입된 경우의 타이어의 평면 투시도
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 타이어용 전파식별 태그의 장치를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 타이어용 전파식별 태그의 장치를 나타낸 도면
도 5a는 본 발명의 제1실시 예에 따른 타이어용 전파식별 태그가 타이어에 삽입된 경우의 타이어의 평면 투시도
도 5b는 본 발명의 제1실시 예에 따른 타이어용 전파식별 태그가 타이어에 삽입된 경우의 타이어 측면 투시도
도 6a는 본 발명 실시 예에 따라 전파식별 태그에 형성되는 홀의 제1형상을 나타낸 도면
도 6b는 본 발명의 실시 예에 따라 전파식별 태그에 형성되는 홀의 제2형상을 나타낸 도면
도 6c는 본 발명의 실시 예에 따라 전파식별 태그에 형성되는 홀의 제3형상을 나타낸 도면
도 6d는 본 발명의 실시 예에 따라 전파식별 태그에 형성되는 홀의 제4형상을 나타낸 도면
도 7은 홀이 없는 종래 RFID 태그와 홀이 형성된 본 발명의 RFID 태그간의 주파수대별 어드미턴스 특성을 나타낸 도면
본 발명은 전파식별(Radio Frequency Identification System: 이하 "RFID 시스템"이라 함)의 RFID 태그의 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타이어용 RFID 태그 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 유비쿼터스(Ubiquitous), RFID 기술이 대두대고 있다. 유비쿼터스란 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 무선통신환경을 의미한다. RFID는 상기 유비쿼터스 컴퓨팅 혁명의 단초가 되는 핵심으로서, 종래의 바코드 대신 일상생활의 모든 사물들, 상품들 등에 그 사물 또는 상품들의 이력을 저장하는 무선칩을 내장하여 무선으로 상기 사물 또는 상품들의 이력에 대한 데이터들을 송수신할 수 있는 것이다. 따라서 RFID는 모든 사물들 및 상품들의 이력, 물류, 재고관리, 도난방지 등에 적용될 수 있다.
특히, RFID가 적용될 수 있는 분야 중 하나로 타이어를 들 수 있을 것이다. RFID는 자동차의 타이어에 장착되어 타이어의 이력, 물류, 재고관리 및 도난 방지 등에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 타이어로 인한 사고의 발생 시 일어날 수 있는 분쟁 등도 해결할 수 있을 것이다.
타이어에 적용되는 RFID 시스템은 타이어에 심어지는 타이어의 고유 정보를 저장하는 RFID 태그(또는 트랜스폰더)와 상기 타이어의 고유 정보를 판독 및 해독 기능을 수행하는 RFID 리더기와 호스트 컴퓨터 및 네트워크 및 응용 프로그램으로 구성된다.
도 1은 일반적인 전파식별 태그의 장치를 나타내는 도면이고, 도 2a는 일반적인 타이어용 전파식별 태그가 타이어에 삽입된 경우의 타이어의 정면도이고, 도 2b는 일반적인 타이어용 전파식별 태그가 타이어에 삽입된 경우의 타이어의 평면 투시도이다. 이하 도 1내지 도 2를 참조하여 타이어에 적용되는 RFID 태그의 장치 및 타이어에 삽입하는 방법을 설명한다.
도면에 참조된 부호 10은 RFID 태그이다. 상기 RFID 태그(10)는 무선칩(1)과 안테나(2) 및 연성기판(3)으로 구성된다.
상기 안테나(2-1, 2-2)는 리더기로부터 송신되는 무선주파수 신호를 수신하여 상기 무선칩(1)으로 제공하며, 상기 무선칩(1)으로부터 출력되는 무선신호를 공중으로 송신한다. 통상적으로 상기 무선주파수는 초고주파대역의 무선주파수이다. 무선칩(1)은 타이어의 이력, 물류, 재고 관리 등을 위한 고유 정보를 저장하는 메모리를 구비하며 상기 안테나(2-1, 2-2)로부터 무선주파수 신호를 입력받아 정류하고 정류된 전압에 의해 상기 타이어의 고유정보를 변조하여 상기 리더기로부터 수신된 무선신호에 실어 상기 안테나(2-1, 2-2)로 출력한다. 안테나(2-1, 2-2)를 통해 송신된 무선신호는 리더기로 전송된다. 상기와 같이 리더기로부터 송신된 무선주파수 신호에 고유정보를 실어 다시 송신하는 것을 통상적으로 백스케터링(Backscattering)이라 한다.
상기와 같이 구성되는 타이용 RFID 태그(10)는 도 2a와 도 2b같이 타이어(20)의 내부에 심어지게 된다. 상기 RFID 태그(10)의 삽입 위치는 타이어(20)의 마모에 영향을 받지 않고 타이어(20)의 곡선에 의해 휘어지지 않는 곳에 배치되는 것이 바람직하다. 또한 RFID 태그(10)는 상기 타이어(20) 내부에서 움직이지 않도록 삽입되는 것이 바람직하다.
그러나 상기 타이어(20)는 고무 재질이고 상기 RFID 태그(10)는 수지제의 케이스 또는 도1과 같이 연성 기판(3)으로 구성된다. 따라서 자동차 타이어(20) 내에 장착하게 되는 RFID 태그(10)는 본질적으로 타이어의 재질과 다른 매질로 구성되게 됨으로 고무인 타이어(20)와의 부착성이 떨어지게 된다. 이러한 이유로 현재 2차원 바코드만이 실제 현장에서 적용 가능한 기술로서 거론되고 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 타이어와 RFID 태그의 재질이 다른 이종매질로 구성되기 때문에 타이어와 RFID 태그간의 부착성이 떨어지는 문제점이 발생한다.
또한, 상기 타이어와 RFID 태그간의 부착성이 떨어지므로 금속체 안테나 또 는 기판의 변경과 같은 장치 측면의 경시변화가 발생할 수 있으며, 결과적으로 RFID 성능의 지표라고 할 수 있는 RF 특성의 열화를 가져 올 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 고무층에 둘러싸여 있는 것 외에 특별히 지지 역할을 담당하는 요소가 결여되어 있는 장치적인 문제로 인해 타이어 내의 RFID 태그의 위치 이동에 따른 이종 매질의 자극이 고무층에 가해질 확률이 높으므로 타이어의 파열과 같은 결함이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전파식별 태그에 다양한 모양에 의해 홀을 형성하여 타이어용 전파식별 태그와 타이어의 부착성을 높이고 안테나의 임피던스 특성을 향상시킬 수 있는 전파식별 태그 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태그 장치는 주변지역에 강한 무선주파수 신호를 송신하는 리더기를 포함하는 전파식별 시스템에 이용된다. 그리고, 전파 식별 시스템의 타이어용 전파 식별 태그 장치는, 소정 형상을 갖는 복수개의 홀들이 형성된 기판과, 상기 기판에 실장되고, 상기 타이어의 고유정보를 저장하며, 상기 무선주파수 신호를 인가받아 동작하여 상기 고유정보를 변조하여 상기 리더기로부터 수신된 무선신호에 실어 출력하는 무선칩과, 상기 기판에 실장되고, 상기 무선칩을 중심으로 대칭적으로 규칙적인 굴곡 형상을 가지며, 상기 무선주파수 신호를 수신하여 상기 무선칩으로 제공하고, 상기 무선칩으로부터 상기 고유정보를 포함하는 상기 무선신호를 입력받아 공중으로 송신하는 안테나로 이루어짐을 특징으로한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 타이어용 전파식별 태그의 장치를 나타낸 도면이이고, 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 타이어용 전파식별 태그의 장치를 나타낸 도면이고, 도 5a는 본 발명의 제1실시 예에 따른 타이어용 전파식별 태그가 타이어에 삽입된 경우의 타이어의 평면 투시도이며, 도 5b는 본 발명의 제1실시 예에 따른 타이어용 전파식별 태그가 타이어에 삽입된 경우의 타이어 측면 투시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 전파식별 태그에 형성되는 홀의 다양한 형상들을 나타낸 도면이다.
이하 도면을 참조하여 설명하면, 도면에 참조된 부호 300은 본 발명에 따른 RFID 태그이다. 본 발명에 따른 RFID 태그(300)는 기판(305)과 무선칩(301)과 다이폴 안테나(303: 303-1, 303-2)와 홀(307)로 구성된다.
상기 다이폴 안테나(303)와 무선칩(301)과 홀(307)은 상기 기판(305) 상에 위치한다. 상기 다이폴 안테나(303)는 기판(5)의 중앙에 위치하는 무선칩(301)을 중심으로 대칭적으로 균일한 굴곡을 가지고 형성된다. 상기 다이폴 안테나(303)는 리더기와 무선신호를 송수신하며, 상기 다이폴 안테나(303)의 크기는 상기 무선신호의 주파수와 밀접한 관련이 있다. 상기 무선신호의 전송은 다양한 무선주파수를 이용하며, 현재 타이어용 RFID 시스템은 900MHz 대역의 UHF 대역의 무선주파수를 사용한다. 또한 상기 다이폴 안테나(303)는 적절한 이득과 통달 거리를 확보하기 위해 도3과 같이 최소한의 기하학적 형상을 필요로 한다. 또한, 타이어용 다이폴 안테나(303)의 형상 및 크기는 타이어의 재질 및 도 5a에서 표면으로부터 RFID 태그가 삽입되는 부분까지의 깊이, 타이어 폭 상에서의 위치 그리고 리더기에서 전송되는 전자파 에너지의 크기에 좌우된다.
상기 홀(307)은 기판(305)의 어느 곳에라도 위치할 수 있다. 단, 상기 홀(307)은 상기 다이폴 안테나(303) 및 무선칩(301)이 손상되지 않도록 배치되어야 한다. 상기 홀(307)은 도 3의 제1실시 예와 같이 상기 다이폴 안테나(303)의 굴곡 형상에 의해 생성되는 굴곡 사이 영역에 배치될 수도 있다. 상기 홀(307)의 배치 패턴은 무선칩(301)을 중심으로 대칭되도록 임의로 형성될 수 있다. 상기 홀(307)의 개수 또한 무선칩(301)을 중심으로 대칭되도록 임의로 정하여 질 수 있다.
상기 기판(305) 상에 홀(307)을 형성하고 타이어의 가류 공정에서 타이어의 고무층이 상기 홀(307)을 통해 상하 연결되어 도 5b와 같이 지지봉을 형성한다. 상기 기판(305) 상의 홀(305)을 통해 지지봉이 형성되므로 이종재질인 RFID 태그(300)와 타이어간의 부착성을 향상되고, 상기 RFID 태그(300)가 타이어 내부에서 움직이지 않도록 고정할 수 있다. 구체적으로, 상기 홀(307)을 통해 형성되는 지지봉은 타이어의 주행 시 나타나는 주기적 굴신운동으로 인한 경시 변화를 막아주며 안테나의 위치 및 형상을 최초의 상태, 최적의 상태로 유지시키게 된다.
상기 기판(305) 상에 형성되는 홀(307)의 형상은 도3과 같이 원형으로 형성될 수도 있고, 도4 및 도 6a와 같이 십자가 형, 도 6b와 같이 압정형, 도 6c와 같이 벌레형 및 도 6d와 같이 아령형의 형상으로 구성할 수 있다.
상기 기판(305) 상에는 다이폴 안테나(303)에 의해 생성되는 유도성 전압에 의해 표면파가 생성된다. 상기 표면파는 기판(305)의 매질 종료 및 타이어의 고무 재질에 따라 흡수 및 반사될 수 있으며, 상기 표면파의 흡수 및 반사에 의해 상기 다이폴 안테나(303)의 임피던스 특성이 바뀔 수 있다.
따라서 홀(307)의 위치와 간격 및 개수에 따라 상기 다이폴 안테나(303)의 임피던스 특성을 용이하게 바꿀 수 있기 때문에 RFID의 전체 어드미턴스 특성을 개선할 수 있다. 이하 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 홀(307)이 없는 종래 RFID 태그와 홀이 형성된 본 발명의 RFID 태그간의 주파수대별 어드미턴스 특성을 나타낸 도면이다.
도면에 참조된 부호 701은 홀이 구성되지 않은 종래 RFID 태그의 안테나 임피던스 특성에 따른 어드미턴스 특성 파형을 나타낸 것이고, 703은 본 발명에 따라 홀(307)이 형성된 RFID 태그의 안테나 임피던스 특성에 따른 어드미턴스 특성 파형을 나타낸 것이다.
도7에서와 같이 본 발명의 안테나 임피던스 특성 파형(703)이 종래 안테나 임피던스 특성 파형(701)보다 안테나 특성이 좋아졌음을 알 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 타이어의 가류공정에서 홀을 통해 RFID 태그를 둘러싼 상하면의 미가류 상태의 고무층이 접촉되어 지지봉을 형성하므로 타이어의 속성상 계속적인 주행시 나타날 수 있는 과도한 굴신운동으로 인한 경시 변화를 막아줄 수 있으며 안테나의 위치 및 형상을 최초의 상태, 최적의 상태로 유지시켜 줄 수 있으므로 장기간 사용시에도 전반적인 무선주파수 특성을 유지 및 개선할 수 있는 이점을 가진다.
또한, 본 발명은 RFID 태그의 기판 상에 홀을 가공하므로써 상기 홀의 위치 및 배열 형태에 따라 안테나의 임피던스를 조절할 수 있는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 주변지역에 강한 무선주파수 신호를 송신하는 리더기를 포함하는 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태그 장치에 있어서,
    소정 형상을 갖는 복수개의 홀들이 형성된 기판과,
    상기 기판에 실장되고, 상기 타이어의 고유정보를 저장하며, 상기 무선주파수 신호를 입력받아 정류하여 동작전압을 생성하고 상기 전압을 인가받아 동작하여 상기 고유정보를 상기 리더기로부터 수신된 상기 무선신호에 실어 출력하는 무선칩과,
    상기 기판에 실장되고, 상기 무선칩을 중심으로 대칭적으로 규칙적인 굴곡 형상을 가지며, 상기 무선주파수 신호를 수신하여 상기 무선칩으로 제공하고, 상기 무선칩으로부터 상기 고유정보를 포함하는 무선신호를 입력받아 공중으로 송신하는 안테나로 이루어짐을 특징으로 하는 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태그장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 홀은 상기 안테나의 굴곡된 사이에 배치됨을 특징으로 하는 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태그 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 홀은 상기 안테나의 일측에 배치됨을 특징으로 하는 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태그 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수 개의 홀은 상기 무선칩을 중심으로 대칭되게 형성됨을 특징으로 하는 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태크 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 홀은 원의 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태그 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 홀은 십자가 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태그 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 홀은 압정 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태그 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 홀은 벌레형 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태그 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 홀은 아령 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 전파식별 시스템의 타이어용 전파식별 태크 장치.
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