KR100742660B1 - 비접촉 출입티켓 및 그 제조방법 - Google Patents

비접촉 출입티켓 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공공교통망과 같은 통제 구역에 출입할 수 있는 권한을 부여하는, 티켓 검침기와의 접촉없이 출입통제구역에 출입할 수 있는 비접촉 출입티켓 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 티켓은 에먼슨(Edmonson)형(型)이며, 그 양면이 보호 코팅된 종이 티켓으로, 이 티켓은 생분해성을 갖는 종이로 제조할 수 있다. 상기 종이 티켓에는 집적회로와 안테나가 내장된 전자모듈이 삽입되는 통공이 천공되어 있다. 상기 안테나는 열경화되기 전에 중합될 수 있는 은분(silvery powder)으로 스크린 인쇄되어 얻어지며, 적어도 한 번의 턴(turn)수에 의해 형성된다.
비접촉, 보호코팅층, 전자 모듈, 안테나

Description

비접촉 출입티켓 및 그 제조방법{CONTACTLESS ACCESS TICKET AND METHOD FOR MAKING SAME}
본 발명은 통제구역에서 사용되는 비접촉 출입 시스템에 있어, 통제된 접근 구역의 출입에 관한 것으로, 특히 일회용(disposable) 비접촉 출입 티켓 및 그 제조방법에 관한 것이다.
프랑스의 RATP 지하철 또는 SNCF 철도망과 같은 공공 교통수단의 통제된 출입구역에 출입을 허용하는 출입 매체는 표준 접촉형 매체(standard contact-type media)와는 반대되는 "비접촉"(contactless) 기술의 사용이 점차 증가되고 있다. 상기 접촉형 매체는 공공 교통망 이용의 정당성을 체크하기 위하여 티켓 검침기에 매체를 삽입하여야 한다. 그러나 시간의 경과에 따라, 상기 티켓 검침기의 브러쉬(brush)는 점차 오염되어 이용자가 검침기를 통과하는 데 필요한 충분한 접촉을 제공할 수 없게 되고, 결국 많은 시간이 소모된다.
비접촉 매체와 티켓 검침기 사이의 정보교환은 일반적으로 비접촉 매체 내에 매설된 제1 안테나와 검침기에 설치된 제2 안테나 사이의 원격 전자기 커플링(remote electromagnetic coupling)에 의하여 이루어진다. 더 나아가, 상기 시스템은 라디오파(RF)발생부, 티켓 검침기에 제공되는 정보가 저장된 메모리부, 수신한 정보를 발신하고 처리하는 정보를 번역(compile)하는데 필요한 논리함수부와 같은 다른 구성요소를 함유하고 있으며, 상기 제1 안테나와 연결된 반도체 기판 또는 칩이 포함된 전자모듈(electronic module)이 탑재되어 있다.
사실, 공공교통망 사용자에는 영구 사용자와 수시 사용자의 두 부류가 있다. 영구 사용자와 관련하여, 지금까지 사용자에게는 ISO형(型, format) 비접촉 스마트 카드가 일정 주기 동안 전체 사용횟수에 드는 비용이 가장 적게 들어 최상의 해결책이었다. 그러나 상기 카드의 비용은 두 번째 부류인 수시 사용자가 일회용 카드를 구입하는 데 필요한 비용과 관련하여 볼 때 점점 과도해지고 있다.
발명의 요약
본 발명의 일목적은 소형임에도 불구하고 종래의 비접촉 출입 카드와 동일한 기능을 가지면서 매우 저렴하고 생분해성을 갖는 일회용 티켓의 형태로 공공 교통망과 같은 통제 출입구역에 출입할 수 있는 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 소형임에도 불구하고 종래의 비접촉 출입 카드와 동일한 기능을 갖는 일회용 비접촉 출입 티켓의 제조방법을 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명은 통제 구역으로의 출입 권한을 부여하는 티켓 검침기와의 접촉없이 출입통제구역에 출입할 수 있는 티켓에 관련되며, 상기 티켓은 에먼슨(Edmonson)형(型)으로 몸체는 양면이 보호 코팅된 종이 티켓이다. 상기 종 이 티켓에는 집적회로와 안테나가 내장된 전자모듈이 삽입되는 통공이 천공되어 있다. 상기 안테나는 열경화 되기 전에 중합될 수 있는 은분(silvery powder)으로 스크린 인쇄되어 얻어지며, 적어도 한 번의 턴(turn)수에 의해 형성된다.
본 발명의 또 다른 목적은 페이퍼 스트립(paper strip) 또는 여러 장의 티켓 폭에 해당하는 폭을 가진 다중-밴드(multiple-band)를 제조하고, 상기 밴드에 전자 티켓 모듈을 수용하는 통공을 천공한 후, 릴(reel)에 감긴 상기 밴드를 단일 스트립으로 절개한 다음, 상기 스트립의 양면에 제1 보호코팅층과 상기 통공에 상기 전자 모듈을 삽입한 후, 제2 보호코팅층을 차례로 도포하는 비접촉 티켓의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일특징에 따르면, 집적 회로와 같은 두께를 갖고 이 집적회로를 수용하는 개구부가 형성되어 있는 덮개(overlay)는 상기 전자 모듈 상면에 설치되며, 이 덮개가 장착된 전자 모듈은 가열 압연되어(hot-laminated) 안테나의 저항을 감소시킨다.
도 1은 본 발명에 따른 공공 교통망으로의 출입을 허용하는 티켓의 인쇄면을 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 공공 교통수단용 티켓의 개략적인 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 출입 티켓에 설치되는 전자 모듈의 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 전자 모듈 상부에 설치되는 덮개를 나타내는 분해 사 시도,
도 5는 본 발명의 제조방법에 따른 티켓 다중 밴드 형성 단계를 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명의 제조방법에 따른 티켓 밴드에 보호코팅을 도포하는 단계를 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 비접촉 출입티켓 및 그 제조방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 1에는 RATP 지하철망과 같은 출입통제구역에 출입을 허용하는 티켓(10)이 도시되어 있다. 도 1은 에먼슨(Edmonson)형인 67mm×30mm 크기를 갖는 티켓몸체(12)와 사용자가 이 티켓으로 적절한 티켓 검침기를 통과하여 교통망을 출입하는데 필요한, 예를 들어 자동문이 열리는 것과 같은 전자 수단을 포함하고 있는 전자 모듈(14)을 나타내고 있다. 상기 티켓몸체(12)의 배면에는 그래픽, 로고(RATP), 문자숫자식(alphanumeric) 정보, 바코드 등과 같은 정보가 인쇄되어있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 티켓몸체는 약 0.5mm의 두께의 중심 종이층과 0.03mm 내지 0.05mm 범위의 두께를 갖는 폴리에스테르 또는 폴리비닐 클로라이드와 같은 플라스틱 또는 종이로 이루어진 얇은 두 코팅층 또는 좌우(recto-verso) 덮개(18) (20)로 구성된다. 상기 티켓 몸체의 총 두께는 일반적으로 0.560mm 내지 0.640mm 정도이다.
상기 티켓몸체의 통공에 설치된 상기 전자 모듈(14)은 상기 두 보호코팅층(18)(20) 사이에 끼어(sandwiched) 있다.
도 3에 도시된 이 전자 모듈은 주로 집적회로 또는 칩(22)과 안테나(24)의 상부에, 0.08mm 내지 0.15mm 정도의 두께를 갖는 플라스틱 물질 또는 종이로 이루어진 지지체로 구성된다. 상기 집적회로(22)는 안테나(24)에 의해 수신되는 티켓 검침기에 의해 송신된 13.56MHz의 전자기 신호를 처리하고(process), 집적회로(22)에 저장된 정보를 송신하고 반송파(carrier)로 사용되는 847kHz의 전자기 신호를 변조(modulating)함으로써 출입통제 구역에 출입 명령을 하도록 설계되어 있다.
상기 안테나(24)는 19mm×19mm인 정사각형 내에 정사각형 또는 원 모양의 나선 형태로, 적어도 일회의 턴수, 바람직하게는 6 내지 10회의 턴수를 갖으며, 그 양 말단은 단자(26)(28)에 의하여 접속되어 있다. 상기 안테나(24)의 인덕턴스는 집적회로의 입력 콘덴서와 공명회로(resonating circuit)를 형성할 정도의 값을 갖는다는 것을 유의하여야 한다.
안테나의 구조는 본 발명의 중요한 특징인 보다 저렴한 티켓을 제공하는데 기여한다. 스크린 인쇄 기술을 사용한 이러한 구조의 작업은 바람직하게는 종이 또는 앞서 언급한 플라스틱 물질로 이루어진 안테나 지지체로 기능하는 절연 기질 상에 중합성 조성물(polymerisable composition)인 미세 은분(fine silvery powder)과 솔벤트로 구성된 잉크를 이용하여 안테나를 인쇄하는 데 있다. 건조와 열처리 후에, 도 3에 도시된 바와 같이 중합된 조성을 갖는 은으로 이루어진 전도 성 나선이 얻어진다. 다음으로 유전성(dielectric) 잉크층(25)이 상기 나선에 대하여 수직으로 인쇄된다. 이 잉크를 열처리한 후, 전도성 밴드(27)가 안테나의 말단(29)과 집적회로와의 전기적 접속이 이루어지도록 접속단자(28)와 연결되도록 인쇄되며, 집적회로의 다른 접속은 단자(26) 상에서 이루어진다. 안테나(24)를 형성하는 도체의 폭과 나선들 사이의 거리 및 나선 턴수는 안테나의 인덕턴스를 정의한다.
상기 안테나는 안테나 지지체 밴드를 이용하여 앞서 설명한 안테나 인쇄 작업을 반복적으로 실행하여 제조된다. 다음으로 칩을 도 3의 도시된 방식으로 각 안테나의 중앙에 설치하고, 이 칩과 안테나 말단의 접속은 바람직하게는 전도성 접착제를 이용하여 달성되고, 솔더링(soldering)이 사용될 수 있다.
그러나, 본 발명에 있어 다음과 같은 전자 모듈을 절단하기에 앞서 중요한 작업이 실행된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각 전자 모듈(14)은 지지체(15)와, 이 지지체 위에 안테나(24)가 인쇄되고, 집적회로 또는 칩(22)이 설치되어 구성된다. 안테나의 두께는 무시할 수 있는 반면에, 칩(22)은 의미있는 두께를 갖는다. 이것이 종이 또는 플라스틱 물질로 이루어진 덮개(21)가 상기 밴드의 절단 전 또는 후에 각 모듈 위에 설치되는 이유이다. 이러한 덮개는 상기 칩의 두께 보다 약간 더 두껍고, 상기 칩이 삽입되도록 칩의 면적보다 조금 큰 개구부(23)를 갖추고 있다. 이러한 형태에 있어, 상기 덮개가 장착될 때, 모듈의 두께는 칩의 두께가 약간 감소하는 부위를 제외하고는 실제적으로 일정하여 코팅층이 도포될 때 칩 주변의 침하(depression)를 피할 수 있다.
마지막으로, 본 발명에 있어 다음과 같은 중요한 공정이 실행된다. 이 공정은 안테나의 특질을 상당량 개선할 수 있는 가열 압연(hot lamination) 작업과 관련된 것이다. 안테나의 저항을 가능한 감소시켜 안테나의 인덕턴스를 이용하여 최대의 전송력을 얻기 위하여 최대 강도를 안테나에 순환(circulate)시키는 것이 중요하다. 이러한 저항의 감소는 20 내지 120 kg/㎤의 압력 및 80 내지 170℃의 온도하에서, 주로 가열 압연 공정을 통하여 얻어진다.
이러한 티켓 제조 공정은 도 5에 도시된 바와 같이 티켓몸체(30)의 단일 스트립 또는 다중 밴드의 형성공정으로부터 시작된다. 이러한 공정을 위하여 주어진 두께와 티켓 10장의 폭(폭은 유동적이다)에 해당하는 폭의 종이 밴드(32)가 릴(34)로부터 풀리면서, 종이 밴드(32)에 통공을 천공하고, 전자 모듈을 수용하며, 필요에 따라 양면에 인쇄를 실행하는 형성기(forming station, 36)를 통과한다. 또한 상기 형성기(36)는 밴드(32)를 낱장 폭을 가진 10개의 밴드로 절개하여 티켓 릴에 감는다(미도시 됨).
도 6에 도시된 바와 같이, 다음 공정은 보호코팅층 또는 덮개와 관련된다. 앞서 설명한 종이 또는 플라스틱 물질(폴리에스테르, 폴리비닐 클로라이드 또는 다른 플라스틱 물질)의 스트립(40)은 릴(42)로부터 공급되며, 이 스트립은 티켓의 폭의 두 배이므로 티켓 몸체의 양면을 감쌀 수 있다. 릴(42)로부터 공급되는 상기 밴드(40)는 사실 접착제층과 얇은 배면 종이층으로 구성된 덮개(overlay)로 이루어진다.
다음으로, 상기 밴드(40)는 상기 배면 종이를 절개하는 절개기(slitting station, 44)를 통과하면서 절개되어, 릴(48) 상부로 통과된 후 밴드(40)의 나머지 절반으로부터 배면 종이(46) 스트립이 제거된다. 덮개로부터 배면종이가 제거되므로, 배면종이가 부착된 절반의 인접 밴드(52)는 잔류하고, 배면종이가 제거된 상기 덮개는 접착성을 갖는 면(50)이 노출된다. 다음으로 릴(56)로부터 공급되는 티켓 몸체(54)의 밴드는 상기 접착성을 갖는 면(50)에 부착된다.
다음 공정은 도 4와 관련하여 설명한 바대로, 전자 모듈을 티켓 몸체 밴드의 통공에 설치하는 것이다. 상기 전자 모듈은 덮개 스트립(50) 상의 접착성 면에 의해 통공에 고정된다. 더 나아가, 덮개(overlay)가 설치된 상기 전자 모듈은 나머지 티켓으로부터 독립적이고 특정 설치 축(preferential positioning axis)을 갖지 않는다. 그러므로 8개의 경우의 수 중 임의의 위치로 상기 통공에 설치될 수 있다. 이러한 특성은 부가적인 사소한 주의를 불필요하게 만들고, 이에 따라 전자 모듈 설치공정에 드는 비용을 절감시킨다. 더 나아가, 접합에 의한 전자 모듈의 고정은 중요하지 않다.
마지막으로, 노출되지 않은 배면 종이(52)는 그 배면종이 제거 후, 티켓 몸체(54)의 밴드 위로 접혀서 접합된다.
이러한 공정에 있어, 티켓 스트립 위로 접혀서 접합되는 단일 스트립 대신에 분리된 두 스트립을 보호코팅으로 사용하는 것이 보다 바람직할 수 있다. 더구나, 단순한 접착제에 의한 접합 대신에, 상기 덮개를 티켓 몸체에 가열 압연하는 접합공정을 실행할 수 있다.
이상에서 설명한 비접촉 출입 티켓은 주목할 만한 여러 장점을 갖는다. 첫째, 저비용의 제작 공정과 스마트 카드와 동일한 기능을 제공하면서 비용은 상당히 낮출 수 있는 재료의 사용으로 비용 절감 효과가 뛰어난 장점이 있다. 또한, 종이 지지체로서 생분해성(biodegradable) 물질을 사용할 수 있고, 이러한 점은 사용 후 폐기되는 티켓의 용도를 고려하여 볼 때 중요하다.

Claims (10)

  1. 구역에 접근을 허락하는 티켓 리더기 앞면에 접촉함이 없이 통제된 접근으로 그 구역에 접근하도록 하는 티켓(10)으로, 상기 티켓은 에먼슨형(Edmonson) 포맷을 가지고 양면이 보호코팅층(18, 20)으로 피복된 종이 몸체(12)로 구성되고, 상기 종이 티켓 몸체에는 집적회로(22)와 안테나(24)로 이루어진 전자 모듈(14)이 설치되는 통공이 천공되어 있고, 상기 안테나는 열경화 처리 전에 중합성 조성물인 은분으로 스크린 프린팅에 의해 얻어지는 적어도 한 번의 턴수(turn)에 의해 형성되는 티켓.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나(24)는
    6 내지 10의 턴수를 갖는 것을 특징으로 하는 비접촉 출입티켓.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 안테나(24)는
    하나 이상의 정사각형 나선으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 출입티켓.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 모듈(14)은 스크린 인쇄에 의하여 얻어진 상기 안테나가 설치된 종이 지지체(15)로 구성되고 상기 집적회로(22)는 전도성 접착제의 솔더링 또는 본딩에 의하여 상기 안테나의 양 말단사이에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 출입티켓.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전자 모듈(14)은 상기 집적회로(22)가 위치된 직상방에 개구부가 형성되어 있는 덮개(21)를 더 포함하고 그래서 상기 전자 모듈은 집적회로(22)가 위치하는 부위 또는 그 외측에서 모두 일정 두께를 갖게 되는 것을 특징으로 하는 비접촉 출입티켓.
  6. 제 5 항에 따른 비접촉 출입티켓을 제조하는 방법으로:
    (a) 여러 장의 티켓 폭을 갖는 종이 스트립(30) 또는 다중-밴드를 제조하는 단계,
    (b) 상기 티켓에 전자 모듈을 수용하는 통공을 천공하는 단계,
    (c) 상기 스트립을 여러 단일 스트립(54)으로 절개하여 각각 릴(56)에 감는 단계,
    (d) 상기 통공이 천공된 스트립의 일면에 제1 보호코팅층을 도포하고, 상기 통공에 상기 전자 모듈을 삽입한 후, 스트립의 타면에 제2 보호코팅층을 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 출입티켓의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 (d) 제1, 제2 보호코팅층 도포 단계는
    (d1) 상기 제1 보호코팅 스트립(50)의 배면종이(46)로 덮이는 면이 접착성을 갖도록 하는 단계,
    (d2) 상기 배면종이(46)를 제거하여 접착성을 갖는 면을 노출시키는 단계,
    (d3) 릴에 감긴 단일 밴드 티켓(54)의 일면을 상기 접착성을 갖는 면에 부착시키는 단계,
    (d4) 상기 전자 모듈을 상기 통공에 설치하여 이 모듈이 제1 보호코팅층의 접착제에 의해 고정되도록 하는 단계,
    (d5) 상기 제 1 보호코팅층에 부착된 상기 밴드의 타면을 접착성을 갖는 제2 보호코팅층으로 덮는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉 출입티켓의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    최초에 상기 제1, 제2 보호코팅층은 릴에 감긴 단일 티켓의 폭의 두 배인 폭을 갖으며, 배면 종이로 덮인 접착성을 갖는 면을 갖는 단일 밴드(40)로서, 먼저 상기 배면 종이(46)로 덮인 상기 밴드는 상기 티켓 밴드(54)에 부착되는 제1 보호코팅층을 형성하도록 배면 종이의 절반을 제거하고, 다음으로 전자 모듈을 통공에 설치한 후, 상기 배면 종이의 나머지 반이 제거되어 상기 티켓 밴드의 다른 면에 접혀서 부착되어 제2 보호코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 비접촉 출입티켓.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 전자 모듈을 통공에 설치하기 전에 실행되는 공정으로:
    (C1) 종이 지지체(15) 상에 안테나(24)를 스크린 인쇄하는 단계,
    (C2) 종이 지지체(15) 상에 상기 안테나의 양 말단과 접합 또는 솔더링으로 집적회로(22)를 연결하여 설치하는 단계,
    (C3) 상기 집적회로와 동일한 두께를 갖으며, 이 집적회로의 위치 직상방에 개구부가 형성되어 있는 덮개(21)를 상기 전자 모듈 위에 설치하는 단계,
    (C4) 상기 덮개로 덮인 전자 모듈을 가열 압연하여 안테나의 저항을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 출입티켓의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 가열 압연 공정은
    20 내지 120 kg/㎤의 압력과 80 내지 170℃의 온도하에서 실행되는 것을 특징으로 하는 비접촉 출입티켓의 제조방법.
KR1020017002900A 1999-07-07 2000-07-07 비접촉 출입티켓 및 그 제조방법 KR100742660B1 (ko)

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