KR101014249B1 - 전자 식별 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전자 식별 장치는 복수의 단열부재를 구비하는 제 1 단열장치와, 제 1 단열장치의 내측에 배치되어 내부공간을 일정 온도 이하로 유지하는 항온조부와, 항온조부의 내부공간에 배치되는 제 2 단열장치와, 제 2 단열장치 내측에 배치된 RFID 태그를 포함한다.
따라서, 본 발명에 의하면 고온의 작업 환경을 가지는 장치 내에 전자 식별 장치를 장착하더라도 상기 전자 식별 장치에 전파의 장애가 발생되지 않음에 따라, 전자 식별 장치가 장착된 대상물체를 용이하게 식별할 수 있다.
RFID 태그, 단열장치, 항온조부, 고온, VOD, VTD

Description

전자 식별 장치{Radio Frequency Identification appratus}
본 발명은 전자 식별 장치에 관한 것으로, 고온의 열에 의한 전파의 장애가 발생하지 않는 전자 식별 장치에 관한 것이다.
RFID(Radio Frequency Identification appratus) 태그(tag)는 무선 주파수를 이용하여 대상물체의 정보를 읽어 대상물체를 식별하는 장치이다. 이러한 RFID 태그는 대상물체의 데이타를 저장하는 반도체 칩(chip)과 상기 반도체 칩에 저장된 대상물체의 데이타를 무선으로 리더기에 송신하는 안테나와, 반도체 칩 및 안테나를 수용하는 본체를 포함한다. 이러한 RFID 태그는 외부로부터 RF 전력을 전달받아 전원으로 사용하는 수동(passive)형 RFID 태그와, RFID 태그 내에 배터리가 수용되는 능동(active)형 RFID 태그로 나뉜다.
한편, 상기와 같은 RFID 태그를 70℃ 이상의 온도의 작업 환경을 가지는 장치 내에 장착하여 사용할 경우, 고온의 열에 의해 전파의 장애가 발생되어 작동의 오류가 발생되는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위하여, 종래에는 RFID 태그를 하우징 내에 장착하고, 상기 하우징 내에 냉각수, 아르곤 가스 및 질소 가스 등과 같은 냉각수단을 공급하여 강제 냉각시키는 방법을 사용하였다. 하지만, 상기와 같 은 냉각수단의 공급이 중단될 경우 연속적인 냉각이 불가능하게 됨에 따라 RFID 태그의 작동 오류가 여전히 발생되었다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 복수의 단열부재를 구비하는 제 1 단열장치의 내측에 일정 온도를 유지하는 항온조부를 배치시키고, 항온조부의 내부공간에 제 2 단열장치를 배치시키며, 제 2 단열장치의 내측에 RFID 태그를 배치시킴으로써, 고온의 열에 의해 전파의 장애가 발생하는 것을 방지하는 전자 식별 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전자 식별 장치는 복수의 단열부재를 구비하는 제 1 단열장치와, 상기 제 1 단열장치의 내측에 배치되어 내부공간을 일정 온도 이하로 유지하는 항온조부와, 상기 항온조부의 내부공간에 배치되는 제 2 단열장치와, 상기 제 2 단열장치 내측에 배치되는 RFID 태그를 포함한다.
상기 제 1 단열장치는 제 1 단열부재와, 제 1 단열부재의 내측에 배치된 제 2 단열부재와, 제 2 단열부재의 내측에 배치된 제 3 단열부재를 포함하며, 상기 제 1 단열부재에서 제 3 단열부재가 배치된 방향으로 갈수록 열전도율이 낮은 전자 식별 장치.
상기 제 1 단열부재는 1800℃ 이하의 온도에서 형상 및 특성의 변화가 없고, 0.95w/mk 이하의 열전도율을 갖는 내화물 재료를 사용한다.
상기 제 2 단열부재는 0.16w/mk 이하의 열전도율을 가지는 재료를 사용한다.
상기 제 2 단열부재는 세라믹 화이버(ceramic fiber)를 사용하는 것이 바람 직하다.
상기 항온조부의 내부공간은 65℃이하의 일정한 온도를 유지한다.
상기 항온조부는 측벽 및 바닥 각각이 이격 공간을 가지는 이중벽으로 이루어지며 일측이 개방된 형상으로 제작되는 용기와, 개방된 용기의 일측에 대응 배치되며, 이격 공간을 가지는 이중벽으로 제작되는 커버와, 상기 용기 및 커버 각각의 이중벽의 이격 공간에 상변화 물질이 충진된다.
상기 상변화 물질은 65℃ 이하의 녹는점 및 0.2w/mk 이하의 열전도율 특성을 가지는 재료를 사용한다.
상기 상변화 물질은 파라핀 계열의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 단열장치의 제 3 단열부재 및 제 2 단열장치는 0.034w/mk 이하의 열전도율을 가지는 재료를 사용한다.
상기 제 3 단열부재 및 제 2 단열장치는 에어로젤(aerogel)에 폴리에스테르(polyester), 탄소(carbon) 및 세라믹 화이버(ceramic fiber) 중 적어도 어느 하나를 혼합한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 단열장치, 항온조부 및 제 2 단열장치 및 RFID 태그는 용강 처리 장치 내에 장착된다.
상기 용강 처리 장치는 VOD 장치 또는 VTD 장치 중 어느 하나이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 복수의 단열부재를 구비하는 제 1 단열장치의 내측에 일정 온도를 유지하는 항온조부를 배치시키고, 항온조부의 내부공간에 제 2 단열장치를 배치시킨다. 그리고, 이러한 제 2 단열장치의 내측에 RFID 태그를 배치시킴으로써, 고온의 열에 의해 전파의 장애가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 고온의 작업 환경을 가지는 장치 내에 전자 식별 장치를 장착하더라도 상기 전자 식별 장치에 전파의 장애가 발생되지 않는다. 이로 인해, 전자 식별 장치가 장착된 대상물체를 용이하게 식별할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 식별 장치를 다타낸 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 식별 장치를 나타낸 상면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 전자 식별 장치는 복수의 단열부재(110, 120, 130)를 구비하는 제 1 단열장치(100)와, 제 1 단열장치(100)의 내측에 배치되어 내부공간을 일정한 온도 이하로 유지하는 항온조부(200)와, 항온조부(200)의 내측에 배치된 제 2 단열장치(300)와, 제 2 단열장치(300)의 내측에 배치되어 무선 주파수를 이용하여 대상물체의 정보를 비접촉식으로 읽어내어 상기 대상물체를 식별하는 RFID 태그(400)를 포함한다. 실시예에서는 이러한 전자 식별 장치를 용강의 진공 탈가스 장치인 VOD(Vacuum oxygen decarbonization) 장치 및 VTD(Vacuum tank dagasser) 장치 중 어느 하나의 내부에 장착한다. 이에, 실시예에서는 VOD 내부에 전자 식별 장치를 장착하여 용강이 각각 수용된 복수의 래들을 각기 식별한다. 통상적으로 용강래들이 수용되는 용강의 온도는 1600℃ 내지 1700℃이며, 이때 VOD 장치 내부의 온도는 170℃ 내지 450℃이다.
제 1 단열장치(100)는 가장 최외각에 배치된 제 1 단열부재(110)와, 제 1 단열부재(110)의 내측에 배치된 제 2 단열부재(120)와, 제 2 단열부재(120)의 내측에 배치된 제 3 단열부재(130)를 포함한다. 이때, 외측에서 항온조부(200)가 배치된 방향 즉, 제 1 단열부재(110)에서 제 3 단열부재(130)가 위치한 방향으로 갈수록 낮은 열전도율을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
먼저, 제 1 단열부재(110)는 외부의 충격으로부터 RFID 태그(400)가 손상되는 것을 방지하고, 고온의 열로부터 제 2 단열부재(120)를 보호하는 역할을 한다. 여기서, 제 1 단열부재(110)는 1800℃ 이하의 온도에서 형상 및 특성의 변화가 없고 0.95w/mk 이하의 열전도율을 갖는 내화물 재료를 이용하여 제작한다. 실시예에서는 제 1 단열부재(110)로 모르타르(mortar)를 사용한다. 이러한 제 1 단열부재(110)는 그 단면이 사각형의 형상을 갖도록 제작되며, 내측에 제 1 단열부재(110)에 비해 열전도율이 낮은 제 2 단열부재(120)가 배치된다. 물론 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 또한 제 1 단열부재(110)는 1cm 이상의 두께로 제작하는 것이 효과적이다.
제 2 단열부재(120)는 제 1 단열부재(110)의 내측에 배치되어 상기 제 1 단열부재(110)를 통과한 열을 차단하는 역할을 한다. 여기서 제 2 단열부재(120)는 1000℃ 이하의 온도에서 형상 및 특성의 변화가 없고, 제 1 단열부재(110)에 비해 낮은 열전도율을 갖는 재료를 사용한다. 실시예에서는 800℃에서 0.16w/mk 이하의 열전도율을 갖는 세라믹 화이버(ceramic fiber)를 이용하여 제 2 단열재(120)를 제작한다. 이러한 제 2 단열부재(120)는 제 1 단열부재(110)와 동일한 형상으로 제작되는 것이 효과적이며, 실시예에서는 제 2 단열부재(120)의 단면이 사각형의 형상이 되도록 제작하여 제 1 단열부재(110)의 내측에 배치시킨다. 또한, 제 2 단열부재(120)는 3cm 이상의 두께로 제작하는 것이 효과적이다. 이러한, 제 2 단열부재(120)의 내측에는 상기 제 2 단열부재(120)에 비해 열전도율이 낮은 제 3 단열부재(130)가 배치된다.
제 3 단열부재(130)는 제 2 단열부재(120)의 내측에 배치되어 상기 제 2 단열부재(120)를 통과한 열을 차단하는 역할을 한다. 여기서, 제 3 단열부재(130)는 350℃ 이하의 온도에서 형상 및 특성의 변화가 없고, 제 2 단열부재(120)에 비해 낮은 열전도율을 갖는 재료를 사용한다. 실시예에서는 제 3 단열부재(130)로 에어로젤(aerogel)에 폴리에스테르(polyester), 탄소(carbon) 및 세라믹 화이버(ceramic fiber) 중 적어도 어느 하나를 혼합한 재료를 사용하여 제작한다. 상기 재료로 제작된 제 3 단열부재(130)는 350℃에서 0.034w/mk 이하의 열전도율의 특성을 보인다. 이러한 제 3 단열부재(130)는 제 2 단열부재(120)와 동일한 형상으로 제작되는 것이 효과적이며, 실시예에서는 제 3 단열부재(130)의 단면이 사각형이 되도록 제작하여 제 2 단열부재(120)의 내측에 배치 시킨다. 또한, 제 3 단열부재(130)는 2cm 이상의 두께로 제작하는 것이 효과적이다.
항온조부(200)는 제 3 단열부재(130)의 내측에 배치되어 후술되는 제 2 단열장치(300) 및 RFID 태그(400)가 수용되는 내부공간을 일정한 온도 이하로 유지시키는 역할을 한다. 또한, 상기 제 3 단열부재(130)를 통과한 열이 제 2 단열장치(300)로 전달되는 것을 차단하는 역할을 한다. 이러한 항온조부(200)는 일측이 개방된 형상으로 제작되며 측벽 및 바닥이 각각이 이격 공간을 갖는 이중벽으로 이루어지는 용기(210)와, 개방된 용기(210)의 일측에 배치되어 상기 용기(210)를 개폐하며 이격 공간을 갖는 이중벽으로 이루어지는 커버(220)를 포함한다. 실시예에서는 용기(210) 및 커버(220)를 유리(glass)를 이용하여 제작한다. 커버(220)를 이용하여 용기(210)를 개폐함으로써, 제 2 단열장치(300) 및 RFID 태그(400)의 교체 작업을 용이하게 할 수 있다.
용기(210) 및 커버(220)의 이중벽 사이의 이격 공간에는 상변화 물질(230)이 충진된다. 상변화 물질(230)은 65℃ 이하의 녹는점, 0.2w/mk 이하의 열전도율 및 173KJ/Kg 이상의 열저장 용량을 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 통상적으로 RFID 태그(400)의 경우 70℃의 이상의 온도에서 전파 장애를 일으켜 장치의 오작동을 발생시키기 때문이다. 실시예에서는 상변화 물질(230)로 녹는점이 65℃인 파라핀계열의 물질을 사용한다. 이에, 제 3 단열부재(130)로부터 65℃ 이상의 열이 전달되면, 상기 열은 고체 상태의 상변화 물질(230)을 융해시키는데 사용됨에 따라, 항온조부(200)의 내부공간을 65℃ 이하의 일정한 온도로 유지시킬 수 있다.
제 2 단열장치(300)는 항온조부(200)의 용기(210)의 내부공간에 배치되어 상 기 항온조부(200)를 통과한 열을 차단하는 역할을 한다. 여기서, 제 2 단열장치(300)는 상기에서 전술한 제 1 단열장치(100)의 제 3 단열부재(130)와 동일한 재료를 이용하여 제작한다. 즉, 실시예에서는 제 2 단열장치(300)로 에어로젤(aerogel)에 폴리에스테르(polyester), 탄소(carbon) 및 세라믹 재료 중 적어도 어느 하나를 혼합한 재료를 사용하여 제작한다. 물론 이에 한정되지 않고, 제 3 단열부재(130)에 비해 낮은 열전도율을 갖는 재료를 사용하여도 무방하다. 이러한 제 2 단열장치(300)는 그 단면이 사각형의 형상을 갖도록 제작되며, 내측에는 RFID 태그(400)가 배치된다. 물론 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
RFID 태그(400)는 무선 주파수를 이용하여 대상물체의 데이터를 비접촉식으로 읽어내어 상기 대상물체를 실별할 수 있는 장치이다. 이러한 RFID 태그(400)는 도시되지는 않았지만, 대상물체에 대한 데이타를 저장하는 반도체 칩(chip)과, 상기 데이타를 무선으로 리더기에 송신하는 안테나와, 반도체 칩 및 안테나를 수용하는 본체를 포함한다. 여기서, 실시예에 따른 RFID 태그(400)는 수동(passive)형 RFID 태그 및 능동(active)형 RFID 태그 중 어느 하나이다.
실시예에 따른 전자 식별 장치 고온의 열에 의해 전파의 장애가 발생되지 않아, 고온의 장치 내에서도 대상물체를 용이하게 식별할 수 있다. 이는 전술했던 바와 같이, RFID 태그(400)의 외측에 제 2 단열장치(300)가 배치되고, 이러한 RFID 태그(400) 및 제 2 단열장치(300)를 항온조부(200)의 내부공간에 수용하며, 상기 항온조부(200)의 외측에는 제 1, 제 2 및 제 3 단열부재(110, 120, 130)를 포함하는 제 1 단열장치(100)가 배치된다. 이때, 제 1 단열장치(100)의 제 1, 제 2, 제 3 단열부재(110, 120, 130)를 항온조부(200)가 위치한 방향으로 갈수록 낮은 열전도율을 갖도록 배치시킨다. 여기서, 제 1 단열장치(100)의 제 1 단열부재(110)는 외부의 충격으로부터 RFID 태그(400)가 손상되는 것을 방지하고, 고온의 열로부터 제 2 단열재(120)를 보호한다. 또한, 2 단열부재(120)는 제 1 단열부재(110)를 통과한 열이 제 3 단열부재(130)로 전달되는 것을 차단하며, 제 3 단열부재(130)는 제 2 단열부재(120)를 통과한 열이 항온조부(200)로 전달되는 것을 차단한다. 그리고, 항온조부(200)는 제 3 단열부재(130)를 통과한 열을 흡수하여 상변화 물질(230)을 융해시킴으로써, 내부공간을 65℃ 이하의 온도로 유지시킨다. 또한 이러한 항온조부(200)는 제 3 단열부재(130)를 통과한 열이 제 2 단열장치(300)로 전달되는 것을 차단한다. 제 2 단열장치(300)는 항온조부(200)를 통과한 열이 RFID 태그(400)에 전달되는 것을 차단한다. 이에, 예를 들어 VOD 장치 내에 실시예에 따른 전자 식별 장치를 장착하더라도, 전자 식별 장치의 RFID 태그(400)는 65℃ 이하의 온도를 유지할 수 있다. 이로 인해, 고온의 열에 의한 RFID 태그(400)의 전파 장애의 발생되지 않는다.
도 3은 실시예에 따른 전자 식별 장치를 진공 탈가스 장치인 VOD 장치 내에 장착시키고, RFID 태그의 온도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
VOD 장치 내부에는 용강이 수용된 래들이 인입되며, 상기 래들에 수용된 용강의 탈가스 공정을 진행한다. 여기서, 용강은 통상적으로 1600℃ 내지 1700℃의 온도를 유지한다. 실시예에서는 이러한 용강이 수용된 6개의 래들을 마련하고, 이를 VOD 장치 내에 순차적으로 인입시킨다. 그리고, 각 래들에 수용된 용강을 45분, 43분, 53분, 32분, 35분, 30분 동안 탈가스 처리 한다. 도 3을 참조하면, 최초 래들이 VOD 장치 내에 인입되기 전에 RFID 태그(400)의 온도는 15℃이다. 그리고, 용강이 수용된 6개의 래들을 순차적으로 인입시켜 탈가스 처리를 진행함에 따라 온도는 최고 27℃까지 상승한다. 하지만, 27℃ 이상의 온도로 증가하지는 않는다. 즉, RFID 태그(400)는 27℃ 이하의 온도를 유지한다. 이때, VOD 내부의 온도는 650℃이다. 이는, 전술했던 바와 같이 용강 및 VOD 장치 내의 복사 및 전도열이 RFID 태그(400)로 전달되는 것을 제 1 단열장치(100), 항온조부(200) 및 제 2 단열장치(300)가 차단하기 때문이다. 이로 인해, 전자 식별 장치를 VOD와 같은 고온의 작업 환경을 갖는 장치 내에 장착하더라도, 고온의 열에 의한 전파 장애가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 고온의 작업 환경을 갖는 장치내에서도 대상물체의 식별을 용이하게 할 수 있다.
물론 이에 한정되지 않고, 실시예에 따른 전자 식별 장치는 다양한 장치에 장착될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 식별 장치를 다타낸 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 식별 장치를 나타낸 상면도
도 3은 실시예에 따른 전자 식별 장치를 진공 탈가스 장치인 VOD 장치 내에 장착시키고, RFID 태그의 온도를 측정한 결과를 나타낸 그래프
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 제 1 단열장치 110: 제 1 단열부재
120: 제 2 단열부재 130: 제 3 단열부재
200: 항온조부 300: 제 2 단열장치
500: RFID 태그

Claims (13)

  1. 복수의 단열부재를 구비하며, 상기 복수의 단열부재는 외측에서 내측으로 갈수록 열전도율이 낮은 단열부재가 배치되는 제 1 단열장치;
    상기 제 1 단열장치의 내측에 배치되어 내부공간을 일정 온도 이하로 유지하는 항온조부;
    상기 항온조부의 내부공간에 배치되는 제 2 단열장치;
    상기 제 2 단열장치 내측에 배치되는 RFID 태그를 포함하는 전자 식별 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 단열장치는 제 1 단열부재와, 제 1 단열부재의 내측에 배치된 제 2 단열부재와, 제 2 단열부재의 내측에 배치된 제 3 단열부재를 포함하며, 상기 제 1 단열부재에서 제 3 단열부재가 배치된 방향으로 갈수록 열전도율이 낮은 전자 식별 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 단열부재는 1800℃ 이하의 온도에서 형상 및 특성의 변화가 없고, 0.95w/mk 이하의 열전도율을 갖는 내화물 재료를 사용하는 전자 식별 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 2 단열부재는 0.16w/mk 이하의 열전도율을 가지는 재료를 사용하는 전자 식별 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 2 단열부재는 세라믹 화이버(ceramic fiber)를 사용하는 전자 식별 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 항온조부의 내부공간은 65℃이하의 일정한 온도를 유지하는 전자 식별 장치.
  7. 청구항 1에 있어서.
    상기 항온조부는 측벽 및 바닥 각각이 이격 공간을 가지는 이중벽으로 이루어지며 일측이 개방된 형상으로 제작되는 용기와, 개방된 용기의 일측에 대응 배치되며, 이격 공간을 가지는 이중벽으로 제작되는 커버와, 상기 용기 및 커버 각각의 이중벽의 이격 공간에 상변화 물질이 충진되는 전자 식별 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 상변화 물질은 65℃ 이하의 녹는점 및 0.2w/mk 이하의 열전도율 특성을 가지는 재료를 사용하는 전자 식별 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 상변화 물질은 파라핀 계열의 물질을 사용하는 전자 식별 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 단열장치의 제 3 단열부재 및 제 2 단열장치는 0.034w/mk 이하의 열전도율을 가지는 재료를 사용하는 전자 식별 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단열부재 및 제 2 단열장치는 에어로젤(aerogel)에 폴리에스테르(polyester), 탄소(carbon) 및 세라믹 화이버(ceramic fiber) 중 적어도 어느 하나를 혼합한 재료를 사용하는 전자 식별 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 단열장치, 항온조부 및 제 2 단열장치 및 RFID 태그는 용강 처리 장치 내에 장착되는 전자 식별 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 용강 처리 장치는 VOD 장치 또는 VTD 장치 중 어느 하나인 전자 식별 장치.
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