KR100686599B1

KR100686599B1 - 직물 안테나가 구비된 무선주파수식별표지

Info

Publication number: KR100686599B1
Application number: KR1020050092345A
Authority: KR
Inventors: 이동진
Original assignee: 주식회사 손텍
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-02-26

Abstract

본 발명은 두께가 3∼10㎜의 전기절연성을 갖는 스페이서를 삽입하여 무선주파수식별표지와 관리대상 물품 사이의 간격을 두어, 관리대상 물품이 금속으로 형성된 경우에도 금속제 물품의 영향을 받지 않으며, 도전성 금속 분말이 함유된 직물로 안테나를 구성하여 매우 유연한 구조의 무선주파수식별표지를 제공하여 파손을 방지하여 내구성이 뛰어난 무선주파수식별표지에 관한 것이다.

본 발명에 의한 무선주파수식별표지는 무선주파수식별표지와 물품 사이에 전기절연성을 갖는 스페이서를 삽입하여 관리대상 물품이 금속으로 형성된 경우에도 금속제 물품의 영향을 받지 않도록 하고, 도전성 금속 분말이 함유된 직물을 안테나로 사용하여 매우 유연한 구조의 무선주파수식별표지를 제공하여 파손을 방지하여 내구성이 뛰어난 효과가 있다.

본 발명에서는 단말기와 통신하는 관리 대상 물품의 정보를 담은 RFID칩; 전도성이 있는 금속분말이 도포된 직물로 구성되어 상기 RFID 칩의 양단에 구비되는 안테나; 상기 안테나 사이에 전기절연성을 갖도록 구성된 스페이서; 상기 안테나가 관리대상 물품과 전기적으로 접속되는 것을 회피시키기 위해서 형성되는 절연체로 구성된 피복; 상기 피복의 일측 표면에 접착층을 형성하고 상기 접착층의 외부를 외부와 차단시켜 보호하는 접착피복;으로 구성되는 무선주파수식별표지를 제공한다.

직물 안테나가 구비된 무선주파수식별표지, RFID.

Description

직물 안테나가 구비된 무선주파수식별표지{radio frequency identification tag with fabrics antenna}

도 1은 본 발명에 따른 무선주파수식별표지의 분해사시도,

도 2는 본 발명에 따른 무선주파수식별표지의 사시도로써, 도 2a는 접착피복이 부착되어 있는 상태의 무선주파수식별표지의 사시도, 도 2b는 접착피복을 벗겨내는 상태를 도시한 무선주파수식별표지의 사시도,

도 3은 도 2의 A-A'선을 따른 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 무선주파수식별표지의 동작과정을 개략적으로 도시하는 흐름도.

<<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>>

10 : 무선주파수식별표지 20 : RFID칩

21 : 칩 22 : 기판

30, 30' : 안테나 31 : 금속분말

32 : 직물 40 : 스페이서

50 : 피복 60 : 접착피복

61 : 접착제

S10 : RF신호송신 S15 : RF신호수신

S20 : 식별데이터 인출 S25 : RF전송

S30 : RF신호수신 S35 : 판독처리

S40 : 사용자컴퓨터로 데이터 전달

S45 : 디스플레이부 출력

본 발명은 인쇄형 안테나가 구비된 무선주파수식별표지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두께가 3∼10㎜의 전기절연성을 갖는 스페이서를 삽입하여 무선주파수식별표지와 관리대상 물품 사이의 간격을 두어, 관리대상 물품이 금속으로 형성된 경우에도 금속제 물품의 영향을 받지 않으며, 도전성 금속 분말이 함유된 직물을 안테나를 사용하여 매우 유연한 구조의 무선주파수식별표지를 제공하여 파손을 방지하여 내구성이 뛰어난 무선주파수식별표지에 관한 것이다.

RFID(radio frequency identificatio; RFID)란 바코드, 마그네틱, IC-card 등과 같은 자동인식의 한 분야로서 초단파나 장파를 이용하여 기록된 정보를 무선으로 인식하는 최첨단 방식이다. 이러한 RFID의 원리는 안테나를 통해 태그에 저장된 정보를 수신하여 이를 콘트롤러가 인식하고 분석하여 상기 태그가 장착된 물품의 고유정보를 취득할 수 있도록 하는 것으로서, 이는 주파수를 이용하기 때문에 눈·비·바람·먼지·자속 등 환경의 영향을 받지 않으며, 통과 속도가 빨라 이동 중에도 인식이 가능하고, 원거리에서도 인식이 가능하며 제조과정에서 유일한 ID를 부여하여 위조가 불가능하다는 특징이 있다.

상기 RFID는 수퍼마켓, 주차관리 등에 적용되고 있으며, 예를 들어 수퍼마켓의 경우에는 판매물품에 고유정보가 기록된 태그를 장착하면, 상기 태그를 통해 수신한 정보를 이용하여 콘트롤러에서는 현재 진열대에 남아있는 물품수량 등을 자동으로 파악할 수 있고, 소비자가 별도로 계산을 하지 않더라도 구입해간 물품에 대한 정보도 용이하게 수집할 수 있어, 신용카드로 결제할 수 있는 등의 편리함으로 제공할 수 있다.

종래, 무선주파수식별표지에는 전자유도형과 전자결합형이 있으며, 어느 쪽도 전자파를 이용하고 읽기쓰기(read write)단말기 등과 비접촉(非接觸)하여 통신을 수행하도록 되어있다. RFID태그는 안테나코일과 제어부를 구비하고, 읽기쓰기단말기에서의 송신신호를 안테나코일이 수신하면, 제어부가 그것을 전력으로 하여 콘덴서에 축적함과 함께 그 전력을 이용하여 기억부에 기억되는 실별(Id)코드 등의 정보를 다시 안테나코일에서 읽기쓰기단말기에 송신한다.

송수신방식으로는 진폭위상변조(ASK:Amplitude Shift Keying)방식과 주파수위상변조(FSK:Frequency Shift Keying)방식이 있으며, 전자는 전자파의 진폭편이변조에 의해 송수신을 수행하고, 후자는 전자파의 주파수변조에 의해 송수신을 수행한다. 일반적인 RFID태그를 안테나코일형식으로 분류하면 원형의 공심코일을 사용하는 원반상의 안테나코일과, 봉상의 페라이트코어에 에나멜선등의 절연피복동선을 권취한 실린더상의 안테나코일의 2종류가 존재하며, 외형은 각각의 안테나코일의 형상에 대응하여 전자는 원반상으로 후자는 봉상으로 형성된다. 원반상의 안테나코 일을 갖는 RFID태그는 원형코일의 면방향의 자속변화를 이용하여 통신을 수행하고, 실린더상의 안테나코일을 갖는 RFID태그는 축방향의 자속변화를 이용하여 통신을 수행한다. 또한, RFID태그의 보관, 운반 및 사용에 있어서, 외부로부터의 응력이나 충격 등으로부터 보호하기 위하여 그 주위를 용기 등으로 씌우는 것이 많지만, 용기의 외부에서 읽기쓰기단말기등과 RFID태그가 통신을 수행하기 위해서는 용기의 재료로 통신 배리어로 이루어진 전도성부재는 사용하지 않고, 프라스틱 등의 비도전부재를 사용하는 것이 일반적이었다.

안테나의 크기는 주로 리더(Reader)에서 요구하는 인식 거리(Reading Range)가 클수록 커지며, 리더의 방사전력이 클수록 작아질 수 있고, 사용되는 주파수가 높을수록 작아질 수 있다. 그 중 UHF 대 이상의 영역의 주파수를 이용하여 역산란(Backscattering)에 의한 데이터 송수신을 하는 경우, 역산란의 정도는 안테나의 크기, 모양, 지질, 표면구조 및 파장, 편파 등에 의존하며, 금속 재질의 안테나에서 더 좋은 효율을 가진다. 이를 종합하면, 보편으로 사용되고 있는 기존의 13.56MHz 이하 주파수 영역의 태그의 경우, 유도성 결합의 방식으로 안테나가 코일 방식으로 형성되어야 하고, 안테나의 크기도 수 미터 이상이어야 하며, 외부 하우징도 금속 재질을 사용할 수 없는 등 근본적인 제한이 있었다. 그러나, 약 900MHz 이상의 주파수 및 역산란을 이용하는 RFID 방식이 물류 등의 영역에서 보편화됨에 따라 안테나의 크기 및 하우징 재질 등이 많이 완화되고 있다.

또한 종래의 무선주파수식별표지의 안테나는 두께를 최대한 얇게 하기 위해서, 표면이 절연층으로 피복된 도선을 대략 정방형의 소용돌이 형상으로 감아 메인 기판에 점착함으로써 형성된 것, 또는 메인기판에 적층된 알루미늄박이나 구리박 등의 도전층을 에칭법 또는 타발법 등으로 불필요 부분을 제거하여 소용돌이 형상으로 형성된 것이 사용된다.

그러나 종래의 무선주파수식별표지의 양단에 형성되는 안테나는 구리 등의 도전성 금속으로 형성하는 것이 대부분이었으며, 상기와 같은 종래의 점착, 에칭법, 타발법 등의 방법으로 형성된 안테나는 그 두께를 얇게 하는데 한계가 있었고, 태그의 제조 공정, 특히 안테나를 제조하는 공정이 복잡하고 높은 비용이 발생 하는 문제점이 있었으며, 무선주파수식별표지를 관리대상물품에 붙여 사용할 경우 유동적이지 않기 때문에 안테나가 쉽게 손상되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기에서와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 무선주파수식별표지와 물품 사이에 두께가 3∼10㎜의 전기절연성을 갖는 스페이서를 삽입하여 관리대상 물품이 금속으로 형성된 경우에도 금속제 물품의 영향을 받지 않아서, 무선주파수식별표지의 수신율이 떨어지지 않도록 하여 금속제품의 이력관리, 금속용 용기의 내용물 관리가 가능하며, 도전성 금속 분말이 함유된 직물을 안테나로 사용하여 매우 유연한 구조의 무선주파수식별표지를 제공하여 파손을 방지하여 내구성이 뛰어난 무선주파수식별표지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 무선주파수식별표지는 두 번 절곡되어 구비된 기판에 부착되어 형성되며 단말기와 통신하는 관리 대상 물품의 정보를 담은 RFID칩; 전도성이 있는 금속분말이 도포된 직물로 구성되어 상기 RFID 칩의 양단에 구비되는 안테나; 무선주파수식별표지의 수신율이 떨어지지 않도록 하기 위하여 상기 안테나 사이에 전기절연성을 갖도록 구성된 스페이서; 상기 안테나가 관리대상 물품과 전기적으로 접속되는 것을 회피하고 내습, 내구성 증가를 위해서 형성되는 절연체로 구성된 피복; 상기 피복의 일측 표면에 접착층을 형성하고 상기 접착층의 외부를 외부와 차단시켜 보호하는 접착피복;으로 구성되어 상기 스페이서의 상·하의 각 면에 상기의 안테나가 평행하게 결합되고, 상기 RFID칩이 상기 스페이서의 측면에 결합되고, 상기 피복에 의해 전체가 둘러싸여 형성되어 상기 안테나를 통해 활성신호를 발산함으로 자신의 정보를 리더로 전송하여 리더가 상기 RFID칩의 정보를 인지할 수 있도록 하는 무선주파수식별표지를 제공하고자 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 특징적인 구성과 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 무선주파수식별표지의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 무선주파수식별표지의 사시도로써, 도 2a는 접착피복이 부착되어 있는 상태의 무선주파수식별표지의 사시도, 도 2b는 접착피복을 벗겨내는 상태를 도시한 무선주파수식별표지의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A'선을 따른 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 무선주파수식별표지의 동작과정을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.

두 번 절곡되어 구비된 기판(22)에 부착되어 형성되며 단말기와 통신하는 관 리 대상 물품의 정보를 담은 RFID칩(20); 전도성이 있는 금속분말(31)이 도포된 직물(32)로 구성되어 상기 RFID 칩(20)의 양단에 구비되는 안테나(30)(30'); 무선주파수식별표지의 수신율이 떨어지지 않도록 하기 위하여 상기 안테나(30)(30') 사이에 전기절연성을 갖도록 구성된 스페이서(40); 상기 안테나(30)(30')가 관리대상 물품과 전기적으로 접속되는 것을 회피하고 내습, 내구성 증가를 위해서 형성되는 절연체로 구성된 피복(50); 상기 피복(50)의 일측 표면에 접착층(61)을 형성하고 상기 접착층(61)의 외부를 외부와 차단시켜 보호하는 접착피복(60);으로 구성되어 상기 스페이서(40)의 상·하의 각 면에 상기의 안테나(30)(30')가 평행하게 결합되고, 상기 RFID칩(20)이 상기 스페이서(40)의 측면에 결합되고, 상기 피복(50)에 의해 전체가 둘러싸여 형성되어 상기 안테나(30)(30')를 통해 활성신호를 발산함으로 자신의 정보를 리더로 전송하여 리더가 상기 RFID칩(20)의 정보를 인지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 무선주파수식별표지의 상기 안테나(30)(30')의 금속분말(31)은 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag) 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

RFID칩(20)은 관리대상 물품의 각종 정보가 기억되며 단말기(리더)와 통신하여 정보를 제공한다. 상기 RFID칩(20)은 관리 대상 물품의 정보를 담은 칩(21)이 기판(22)에 부착되어 형성된다. 상기 기판(22)은 두 번 절곡된 형상으로 구비된다.

안테나(30)(30')는 전도성이 있는 금속분말(31)이 도포된 직물(32)로 구성되어, 상기 안테나(30)(30')를 통해 활성신호를 발산함으로 자신의 정보를 리더로 전송하여 리더가 상기 RFID칩(20)의 정보를 인지할 수 있도록 한다. 안테나(30)(30') 의 형상은 필요에 따라 다양한 형상으로 직물(32)을 직조하여 구성될 수 있다.

상기 안테나(30)(30')는 전도성이 있는 금속을 가루로 만들어 금속분말(31)을 형성하고, 직물(32)에 상기 금속분말(31)을 고루 도포하여 완성하거나, 직물(32)의 원사(原絲)에 상기 금속분말(31)을 고루 도포하여 직물(32)을 직조하여 완성한다. 상기 금속분말(31)의 직물(32) 또는 직물(32) 원사에 부착은 접착제를 사용하면 더욱 용이하게 접합이 가능하다.

상기와 같이 금속분말(31)이 도포된 직물(32)로 형성된 안테나(30)(30')는 매우 유연하여 충격이나 외압에 의하여 파손의 우려를 최소화 할 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이, 무선주파수식별표지(10)가 10a의 위치와 10b의 위치로 유동적으로 휘어질 수 있어, 평면 뿐만 아니라 곡면 등에도 밀착하여 접착이 가능하다.

또한 상기 안테나(30)(30')의 직물(32)에 사용되는 금속분말(31)은 전기 전도성이 좋은 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag)로 이루어 것이 바람직하다. 구리는 구하기 쉽고, 가공이 매우 용이하며, 가격이 저렴한 장점이 있으며, 금이나 은은 전기 전도성이 매우 좋다.

상기 스페이서(40)는 안테나(30)(30')가 관리 대상 물품과 전기적으로 접속되는 것을 회피하기 위해서, 관리 대상 물품과의 거리를 떨어뜨려 놓고 상기 안테나(30)(30')가 서로 맞닿지 않도록 하기 위해 구비된다.

또한 상기 스페이서의 두께는 3∼10㎜인 것이 바람직하다. 상기 스페이서(40)의 크기가 두꺼워 지면 무선주파수식별표지(10)의 두께가 두꺼워지게 되기 때문에, 상기 무선주파수식별표지(10)가 관리 대상 물품에 부착되었을 경우 관리 대 상 물품의 운반이나 이동시 또는 타 물건의 이동시에 상기 무선주파수식별표지(10)가 쉽게 관리 대상 물품에서 떨어지는 문제점이 있다. 또한 상기 스페이서(40)는 세라믹, 스폰지, 테프론 등의 재질로 구성하는 것이 바람직하다.

세라믹(ceramics)은 고온으로 열처리하여 만든 비금속의 무기질 고체 재료를 통틀어 이르며, 내화성이 뛰어난 특징이 있다.

스폰지(sponge)는 천연고무나 합성수지로 만든 해면(海綿)으로서, 탄성이 있는 해면상의 다공질물질을 말한다. 대표적인 고분자는 폴리우레탄이며, 연질우레탄폼(연질발포폴리우레탄)으로서 제조·사용된다. 발포는 폴리우레탄 제조시에 발생하는 이산화탄소를 이용하여 만드는 경우가 많지만 플론가스 등의 발포제를 병용하기도 한다. 그 밖에 비스코스레이온으로 만드는 비스코스스펀지, 고무를 발포제로 발포시켜 만드는 스펀지고무 등도 있다.

테프론(폴리테트라플루오르에틸렌 ; PTFE)은 결정성수지로 260℃에서의 장기사용에 견디는 내열성이 있고 내약품성, 전기절연성, 고주파특성, 비접착성, 저마찰계수, 난연성 등이 특이한 플라스틱이다. PTFE는 용점 327℃의 결정성 폴리머로 연속사용온도는 260℃이고 저온(-268℃)에서 고온까지 안정해서 사용할 수 있다. 내약품성은 유기 재료 중에서는 최고로 산, 알칼리, 각종 용제에는 전혀 침해되지 않고, 불소 가스, 용융 알칼리 금속, 3불호염소 등의 특수한 약품에 가혹한 조건에서만 침해되며 가스킷, 패킹, 각종 시일재 등에 이용되고 있다.

기계적 특성에서의 최대 특징은 마찰계수가 작은 것으로 각종 충전재로 보강되며 무급유 슬라이딩재의 베어링(Bearing)등에 사용되고 있다. 또 비접착성도 큰 특징으로 프라이팬이나 각종 강관의 코팅 등에 최적이다.

전기특성, 특히 유전특성은 가장 우수하며, 넓은 주파수도 온도범위에 걸쳐서 안정적이고, 낮은 유전율 및 유전정접을 나타낸다. 내코로나성은 떨어지나 다른 절연 특성도 우수하며 전기·전자부품으로서 통신 컴퓨터 전자기기 등의 부품으로 사용되고 있다.

상기 피복(50)은 상기 안테나(30)(30')가 관리대상 물품과 전기적으로 접속되는 것을 회피하고 내습, 내구성 증가를 위해서 형성되는 절연체로 구성된다. 안테나가 알루미늄박이나 구리박 등으로 이루어진 경우에는, 상기 안테나(30)(30')가 도전부재와 전기적으로 접속되는 것을 회피하기 위해서, 도전부재 표면에 절연막을 사이에 두고 고착시킬 필요가 있기 때문이다.

상기 접착피복(60)은 상기 피복(50)이 관리대상물품에 용이하게 접착되도록 구성한다. 상기 피복(50)의 일측 표면에 접착층(61)을 형성하고 상기 접착피복(60)으로 덮어두어 상기 접착층(61)을 외부와 차단시켜 보호하고, 사용시에 접착피복(60)을 벗겨내고 관리대상물품에 붙여 용이하게 사용할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 무선주파수식별표지는 상기 스페이서(40)의 상·하의 각 면에 상기의 안테나(30)(30')가 평행하게 결합되고, 상기 RFID칩(20)이 상기 스페이서(40)의 측면에 결합되도록 상기 RFID칩(20)의 기판(22)의 일측면이 상기 안테나(30)의 일단에 결합되고, 타측면이 안테나(30')의 일단에 결합되어, 상기 RFID칩(20)이 상기 스페이서(40)의 측면에 결합되어, 상기 피복(50)에 의해 전체가 둘러싸여 형성되어 상기 안테나(30)(30')를 통해 활성신호를 발산함으로 자 신의 정보를 리더로 전송하여 리더가 상기 RFID칩(20)의 정보를 인지할 수 있다.

상기와 같이 구성된 무선주파수식별표지는 크기가 가로길이는 8~12㎝, 세로길이는 1~5㎝ 정도가 바람직하며, 상기 안테나(30)(30')의 두께는 0.05~1㎝ 정도의 크기가 바람직하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 단말기를 통해 미리 RFID칩(20)에 기록되어 있는 식별 데이터를 판독하기 위해 RF신호가 송신되면(단계 S10), 사용물품에 부착된 RFID태그(2)에 상기 RF신호가 수신된다(단계 S15). 이때, 무선주파수식별표지(10)에서는 메모리로부터 수용된 고유 식별 데이터를 인출한 후(단계 S20), RF신호에 실어서 외부로 전송한다(단계 S25). 단말기에 상기 RF신호가 수신되면(단계 S30), 판독처리가 수행되고(단계 S35), 상기 판독처리 결과는 외부 사용자컴퓨터로 전달이 되어 판독된 데이터에 대응하는 정보의 인식 및 정산처리가 수행됨과 더불어 데이터베이스화가 된다(단계 S40). 아울러, 판독된 데이터에 대응하는 정보는 디스플레이부를 통해 출력이 된다(단계 S45).

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 무선주파수식별표지는 무선주파수식별표지와 물품 사이에 두께가 3∼10㎜의 전기절연성을 갖는 스페이서를 삽입하여 관리대상 물품이 금속으로 형성된 경우에도 금속제 물품의 영향을 받지 않아서, 무선주파수식별표지의 수신율이 떨어지지 않도록 하여 금속제품의 이력관리, 금속용 용기의 내용물 관리가 가능하며, 도전성 금속 분말이 함유된 직물을 안테나로 사용하여 매우 유연한 구조의 무선주파수식별표지를 제공하여 파손을 방지하여 내구성 이 뛰어난 효과가 있다.

Claims

두 번 절곡되어 구비된 기판(22)에 부착되어 형성되며 단말기와 통신하는 관리 대상 물품의 정보를 담은 RFID칩(20);

전도성이 있는 금속분말(31)이 도포된 직물(32)로 구성되어 상기 RFID 칩(20)의 양단에 구비되는 안테나(30)(30');

무선주파수식별표지의 수신율이 떨어지지 않도록 하기 위하여 상기 안테나(30)(30') 사이에 전기절연성을 갖도록 구성된 스페이서(40);

상기 안테나(30)(30')가 관리대상 물품과 전기적으로 접속되는 것을 회피하고 내습, 내구성 증가를 위해서 형성되는 절연체로 구성된 피복(50);

상기 피복(50)의 일측 표면에 접착층(61)을 형성하고 상기 접착층(61)의 외부를 외부와 차단시켜 보호하는 접착피복(60);으로 구성되어 상기 스페이서(40)의 상·하의 각 면에 상기의 안테나(30)(30')가 평행하게 결합되고, 상기 RFID칩(20)이 상기 스페이서(40)의 측면에 결합되고, 상기 피복(50)에 의해 전체가 둘러싸여 형성되어 상기 안테나(30)(30')를 통해 활성신호를 발산함으로 자신의 정보를 리더로 전송하여 리더가 상기 RFID칩(20)의 정보를 인지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 무선주파수식별표지.
제 1항에 있어서, 상기 안테나(30)(30')의 금속분말(31)은 구리(Cu)로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선주파수식별표지.
제 1항에 있어서, 상기 안테나(30)(30')의 금속분말(31)은 금(Au)로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선주파수식별표지.
제 1항에 있어서, 상기 안테나(30)(30')의 금속분말(31)은 은(Ag)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선주파수식별표지.