KR101025822B1

KR101025822B1 - 전자기 밴드갭 패턴의 보안코드 인식장치

Info

Publication number: KR101025822B1
Application number: KR1020090052009A
Authority: KR
Inventors: 유종원; 장형석; 임원규; 정원석; 류진호; 김현미
Original assignee: 한국조폐공사; 한국과학기술원
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2011-03-30
Also published as: US8146800B2; JP5241772B2; JP2010287238A; KR20100133227A; CN101923636A; US20110108617A1; CN101923636B

Abstract

본 발명은 전자기 밴드갭(Electromagnetic Band Gap, EBG) 패턴의 보안코드 인식장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전자기 밴드갭 패턴의 보안코드 인식장치는 다양한 주파수를 갖는 입사 신호들을 순차적으로 생성하는 전압 제어 발진부, 전압 제어 발진부를 통해 생성된 입사 신호의 전력을 반분하여 제1 입사 신호 및 제2 입사 신호로 나누어 출력하는 전력 분배부, 제1 입사 신호를 EBG 패턴으로 입사하고, EBG 패턴으로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 웨이브가이드, 웨이브가이드를 통해 수신된 반사 신호 및 전력 분배부를 통해 출력된 제2 입사 신호의 위상차를 검출하고, 검출된 결과에 따른 위상 데이터를 생성하고 출력하는 위상 검출부, 및 위상 검출부를 통해 출력된 위상 데이터를 이용하여 EBG 패턴의 보안코드의 인식여부를 판단하고, 전압 제어 발진부가 순차적으로 입사 신호를 생성할 수 있도록 제어하는 데이터 제어부를 포함한다.

보안코드, 전자기 밴드갭(Electromagnetic Band Gap, EBG), 공진 주파수, 전압 제어 발진기, 웨이브가이드(waveguide), 위상 검출기(phase detector), 전력 검출기(power detector)

Description

전자기 밴드갭 패턴의 보안코드 인식장치{APPARATUS FOR SECURITY CODE RECOGNITION OF ELECTROMAGNETIC BAND GAP PATTERN}

본 발명은 전자기 밴드갭 패턴의 보안코드 인식장치에 관한 것이다.

일반적으로 마이크로파 밴드갭(Microwave Bandgap; MBG) 구조 또는 전자기파 밴드갭(Electromagnetic Bandgap; EBG) 구조는 마이크로 스트립상에 구현되어 안테나의 성능 개선, 증폭기의 전력효율 향상, 공진기의 높은 Q 구현 및 고조파 성분 억제, 새로운 유형의 듀플렉서의 설계 등 다양한 목적으로 이용되고 있다. 전자기파 밴드갭 구조에 응용된 마이크로 스트립 회로로서 유전체 기판을 천공하는 방법, 접지면을 주기적인 모양으로 식각하는 방법, 마이크로 스트립 라인 자체를 변형시키는 방법 등을 통해 제조되고 있다.

본 발명은 반사 및 투과 특성을 이용하여 전자기 밴드갭 패턴의 보안코드를 검출하고 디지털화하여 식별 및 인식할 수 있는 전자기 밴드갭 패턴의 보안코드 인식장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 전자기 밴드갭 패턴 인식장치는 다양한 주파수를 갖는 입사 신호들을 순차적으로 생성하는 전압 제어 발진부, 전압 제어 발진부를 통해 생성된 입사 신호의 전력을 반분하여 제1 입사 신호 및 제2 입사 신호로 나누어 출력하는 전력 분배부, 제1 입사 신호를 EBG 패턴으로 입사하고, EBG 패턴으로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 웨이브가이드, 웨이브가이드를 통해 수신된 반사 신호 및 전력 분배부를 통해 출력된 제2 입사 신호의 위상차를 검출하고, 검출된 결과에 따른 위상 데이터를 생성하고 출력하는 위상 검출부, 및 위상 검출부를 통해 출력된 위상 데이터를 이용하여 EBG 패턴의 보안코드의 인식여부를 판단하고, 전압 제어 발진부가 순차적으로 입사 신호를 생성할 수 있도록 제어하는 데이터 제어부를 포함한다.

전압 제어 발진부를 통해 생성된 입사 신호의 전력을 증폭하고 전력 분배부로 출력하는 전력 증폭부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

전력 분배부에서 출력된 제1 입사 신호를 웨이브가이드로 전달하고, 웨이브가이드를 통해 입력된 반사 신호를 위상 검출부로 전달하는 써큘레이터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

EBG 패턴은,

공진이 일어날 경우, 입사파와 반사파의 위상차가 0도인 완전자기도체(perfect magnetic conductor, PMC) 반사 특성을 갖고,

공진이 일어나지 않을 경우, 입사파와 반사파의 위상차가 180도인 완전전기도체(perfect electric conductor, PEC) 반사 특성을 갖는 것이 바람직하다.

위상 검출부는,

반사 신호 및 제2 입사 신호의 위상차 검출결과에 따라 상이한 전압레벨을 갖는 전기적 신호를 출력하는 것이 바람직하다.

데이터 제어부는,

위상 검출부에서 출력된 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기, 아날로그 디지털 변환기를 통해 변환된 디지털 신호 및 기설정된 디지털 신호와의 일치 여부를 판단하고, 판단된 결과에 따라서 전압 제어 발진부가 다음 입사 신호를 생성할 수 있도록 하는 제어신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러 유닛, 및 마이크로 컨트롤러 유닛에서 출력된 제어신호를 전기적 신호로 변환하고 전압 제어 발진부로 출력하는 디지털 아날로그 변환기를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전자기 밴드갭 패턴의 보안코드 인식장치는 다양한 주파수를 갖는 입사 신호들을 순차적으로 생성하는 전압 제어 발진부, 전압 제어 발진부를 통해 생성된 입사 신호를 EBG 패턴으로 입사하고, EBG 패턴을 통해 투과된 투과 신호를 수신하는 웨이브가이드부, 웨이브가이드를 통해 수신된 투과 신호 및 입사된 입사 신호의 전력 차를 계산하고, 계산된 전력 차와 기준 전력 차를 대소 비교하여 비교된 결과에 따른 전력 데이터를 생성하고 출력하는 전력 검출부, 및 전력 검출부를 통해 출력된 전력 데이터를 이용하여 EBG 패턴의 보안코드의 인식여부를 판단하고, 전압 제어 발진부가 순차적으로 입사 신호를 생성할 수 있도록 제어하는 데이터 제어부를 포함한다.

전압 제어 발진부를 통해 생성된 입사 신호의 전력을 증폭하고 웨이브가이드로 출력하는 전력 증폭부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

웨이브가이드부는,

전압 제어 발진부를 통해 생성된 입사 신호를 EBG 패턴으로 입사하는 제1 웨이브가이드, 및 EBG 패턴을 통해 투과된 투과 신호를 수신하는 제2 웨이브가이드를 포함하는 것이 바람직하다.

전력 검출부는,

계산된 전력 차 및 기준 전력 차와의 대소 비교결과에 따라 상이한 전압레벨을 갖는 전기적 신호를 출력하는 것이 바람직하다.

데이터 제어부는,

전력 검출부에서 출력된 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기, 아날로그 디지털 변환기를 통해 변환된 디지털 신호 및 기설정된 디지털 신호와의 일치 여부를 판단하고, 판단된 결과에 따라서 전압 제어 발진부가 다음 입사 신호를 생성할 수 있도록 하는 제어신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러 유닛, 및 마이크로 컨트롤러 유닛으로부터 출력된 제어신호를 전기적 신호로 변환하고 전압 제어 발진부로 출력하는 디지털 아날로그 변환기를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 반사 및 투과 특성을 이용하여 전자기 밴드갭 패턴의 보안코드를 검출하고 디지털화하여 식별 및 인식할 수 있는 전자기 밴드갭 패턴의 보안코드 인식장치를 제공할 수 있다.

이하에는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드 인식장치에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공진 주파수를 갖는 EBG 패턴이 형성된 보안제품에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴(110)이 형성된 보안제품(100)의 일례를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 보안제품(100)에 대해서는 보안카드(100)를 예로 하여 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 보안제품(100)은 보안카드로만 한정하는 것이 아니라, 신분증, 유가증권 또는 ID 분야 등 보안을 필요로 하는 제품을 의미하는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

도 1에 도시된 보안카드(100)상에는 전도성 물질로 이루어진 복수의 EBG 패턴(110)이 균일하게 배열되어 있다. 이러한 EBG 패턴(110)은 도 1에 도시된 바와 같은 사각형의 개루프 패턴(open loop pattern)으로 형성될 수 있을 뿐만 아니라 폐루프 패턴(closed loop pattern)과 함께 조합되어 보안카드(100)상에 균일하게 배열될 수 있다.

EBG 패턴(110)은 특정 주파수에 대하여 공진(resonance) 현상이 일어난다. 본 발명의 제1 실시예에서는 반사 특성을 이용하여 보안코드의 인식이 이루어지므로, EBG 패턴(110)이 형성된 보안카드(100) 뒷면에 금속으로 이루어진 완전전기도체(perfect electric conduct, PEC)판(120)을 두어 EBG 패턴(110)이 반사 특성을 갖도록 하였다.

이와 같이 EBG 패턴(110) 뒤에 PEC 판(120)을 두면, EBG 패턴(110)으로 입사되는 파가 반사되는 기본적인 반사 특성을 갖게 된다. 이에 따라 EBG 패턴(110)에 입사된 파가 공진 주파수가 아닐 경우, 입사파에 거의 영향을 미치지 않게 되므로, PEC 판(120)은 반사면으로서 역할을 하게 되며, 이때 반사되는 파는 입사파와의 위상차가 180도 차이가 나게 된다. 또한, EBG 패턴(110)에 입사된 파가 공진 주파수일 경우, EBG 패턴(110)은 입사파와 반사파의 위상차가 0도인 완전자기도체(perfect magnetic conductor, PMC) 반사 특성을 나타내며, 이때 반사되는 파는 입사파와의 위상차가 0이 된다.

따라서 본 발명의 제1 실시예에서는 EBG 패턴(110)에 대한 입사파와 반사파의 위상차를 인식요소로서 이용하여 EBG 패턴(110)의 공진 여부에 따른 보안코드를 식별하고 인식할 수 있다.

이하에는, EBG 패턴(110)의 공진 특성을 이용하여 본 발명에서는 EBG 패턴(110)에 대하여 공진이 일어나는 경우와 공진이 일어나지 않는 경우에 따른 고유 코드를 검출하여 인식할 수 있는 EBG 패턴의 보안코드 인식장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사 특성을 갖는 EBG 패턴의 보안코드를 인식하기 위한 EBG 패턴의 보안코드 인식장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드 인식장치는, 전압 제어 발진부(200), 전력 증폭부(210), 전력 분배부(220), 써큘레이 터(230), 웨이브가이드(240), 위상 검출부(250) 및 데이터 제어부(260)를 포함한다.

전압 제어 발진부(200)는 다양한 주파수 신호를 순차적으로 발생시킨다. 더욱 구체적으로, 특정 주파수 대역에서 원하는 주파수 신호를 순차적으로 생성하고 출력한다. 여기서, 전압 제어 발진부(200)를 통해 M개의 주파수 신호들이 생성될 수 있으며, M개의 주파수 신호들은 EBG 패턴이 형성된 보안카드(200)로 입사될 M개의 입사 신호가 된다.

전력 증폭부(210)는 전압 제어 발진부(200)를 통해 생성된 입사 신호의 전력 레벨을 증폭한다.

전력 분배부(220)는 전력 증폭부(210)를 통해 출력된 입사 신호의 전력을 반으로 나누어 제1 입사 신호(220a)와 제2 입사 신호(220b)로 각각 출력한다. 전력 분배부(220)의 출력신호 중 제1 입사 신호(220a)는 써큘레이터(230)를 통해 웨이브가이드(240)로 전달되며, 제2 입사 신호(220b)는 위상 검출부(250)로 입력된다.

써큘레이터(230)는 전력 분배부(220)를 통해 출력된 제1 입사 신호(220a)를 웨이브가이드(240)로 전달한다. 웨이브가이드(240)는 써큘레이터(230)를 통해 전달된 제1 입사 신호(220a)를 EBG 패턴이 형성된 보안카드(100)에 입사시킨다. 또한, 웨이브가이드(240)는 EBG 패턴(110)으로부터 반사된 반사 신호(220c)가 입력된다. 이때, 써큘레이터(230)는 웨이브가이드(240)를 통해 입력된 반사 신호(220c)를 위상 검출부(250)로 전달한다.

위상 검출부(250)는 써큘레이터(230)를 통해 전달된 반사 신호(220c)와, 전 력 분배부(220)를 통해 출력된 제2 입사 신호(220b)가 입력된다. 이때, 위상 검출부(250)는 제2 입사 신호(220b)를 기준 위상 신호로 이용한다. 이에 따라 위상 검출부(250)는 써큘레이터(230)를 통해 입력된 반사 신호(220c)를 제2 입사 신호(220b)와 비교하여 제2 입사 신호(220b)와 반사 신호(220c)의 위상차를 검출한다.

또한, 위상 검출부(250)는 제2 입사 신호(220b)와 반사 신호(220c)에 대한 위상차 검출결과에 따른 위상 데이터를 생성한다. 여기서, 위상 데이터는 제2 입사 신호(220b)와 반사 신호(220c)의 위상차 검출결과에 따라 생성되는 전기적인 신호를 의미한다. 이러한 전기적 신호는 하이레벨 또는 로우레벨로 이루어진 전압 신호일 수 있다. 여기서 하이레벨과 로우레벨은 전압의 절대 값으로 구분될 수 있으며, 양의 전압과 음의 전압으로도 구분될 수 있다. 하이레벨과 로우레벨을 전압의 절대 값으로 구분할 경우, 하이레벨의 전압은 0V 보다 큰 기준치 이상의 전압 값이 될 수 있으며, 로우레벨의 전압은 0V가 될 수 있다.

이러한 위상 검출부(250)는 위상차 검출결과, 제2 입사 신호(220b)와 반사 신호(220c)간에 위상차가 있는 경우, 하이레벨을 갖는 전기적 신호를 생성하고, 그 위상차가 0도인 경우, 로우레벨을 갖는 전기적 신호를 생성할 수 있다.

데이터 제어부(260)는 위상 검출부(250)를 통해 출력된 하이 또는 로우레벨을 갖는 전기적 신호가 입력되고, 입력된 전기적 신호를 이용하여 EBG 보안코드의 인식여부를 판별한다. 또한, EBG 보안코드의 인식여부에 대한 판단결과에 따라서 전압 제어 발진부(200)가 다음 입사 신호를 생성할 수 있도록 제어하는 역할을 한 다.

이러한 데이터 제어부(260)는 아날로그 디지털 변환기(261), 마이크로 컨트롤러 유닛(263) 및 디지털 아날로그 변환기(265)를 포함한다.

아날로그 디지털 변환기(261)는 위상 검출부(250)에서 출력된 전기적 신호를 디지털 신호로 변환한다. 예를 들어, 위상 검출부(250)에서 출력된 전기적 신호의 전압레벨이 하이레벨이면, 입력된 전기적 신호를 디지털 코드 '1'로 변환하고, 로우레벨이면 디지털 코드 '0'으로 변환할 수 있다.

마이크로 컨트롤러 유닛(263)은 아날로그 디지털 변환기(261)를 통해 변환된 디지털 코드('1' 또는 '0')를 기설정된 디지털 코드('1' 또는 '0')와 비교하여 일치 여부를 판단한다. 이때, 아날로그 디지털 변환기(261)를 통해 생성된 디지털 코드가 기설정된 디지털 코드와 일치할 경우, 전압 제어 발진부(200)가 다음 입사 신호를 생성할 수 있도록 제어신호를 출력한다. 이때, 마이크로 컨트롤러 유닛(263)에서 출력된 제어신호는 디지털 아날로그 변환기(265)를 통해 전기적인 신호로 변환되고, 전압 제어 발진부(200)로 출력된다. 이에 따라 전압 제어 발진부(200)는 아날로그 디지털 변환기(265)를 통해 변환된 전기적 신호를 입력 받고, 다음 입사 신호를 생성한다.

마이크로 컨트롤러 유닛(263)은 EBG 패턴에 의해 생성된 디지털 코드가 기설정된 디지털 코드와 모두 일치하는 경우, 'EBG 패턴의 보안코드가 인식됨'을 알리고, EBG 패턴의 인식과정이 종료되도록 한다.

반면, EBG 패턴에 의해 생성된 디지털 코드가 기설정된 디지털 코드와 일치 하지 않을 경우, 'EBG 패턴의 보안코드가 인식되지 않음'을 알리고, EBG 패턴 인식과정이 그대로 종료되도록 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드를 인식하기 위한 시스템의 흐름도이다.

도 3에 도시된 흐름도에서 'VCO f = f1'은 EBG 패턴의 보안코드를 인식하기 위해 전압 제어 발진부(200)를 통해 첫 번째 입사 신호(f1)를 발생시키는 것을 의미한다. 또한, 'OK?'는 EBG 패턴 인식 시스템을 통해 검출된 EBG 패턴의 주파수 반사 특성이 인증 범위 내에 존재하는지에 대하여 판단하는 것을 의미한다. 따라서 도 3에 도시된 흐름도와 같이, 전압 제어 발진부(200)를 통해 생성된 m개의 입사 신호(f1~fm)에 각각 대하여 EBG 패턴(210)의 보안코드가 인증 범위 내에 존재하는지를 순차적으로 판단하고, 판단결과 모두 존재하는 경우, 인증 성공('Success')으로 판단한다. 반면, 판단과정 중 EBG 패턴(210)의 보안코드가 인증 범위 내에 존재하지 않을 경우로 판단되는 경우 즉시 인증 실패('fail')로 판단한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사 특성을 인식대상으로 하는 EBG 패턴 인식 시스템에 대한 시뮬레이션 모델을 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴 인식 시스템은 EBG 패턴의 보안코드를 인식하기 위하여 입사파(f1~f4)와 반사파(f1'~f4')의 위상차를 이용하였다.

도 4에 도시된 신호 파형(f1~fm)은 각 단에서 나타나는 신호 파형을 모형화하여 도시된 것이다. 도 4에 도시된 써큘레이터(230) 전단(써큘레이터(230) 기준으 로 좌측에 도시된 신호 파형)에서 나타난 신호 파형(f1~fm)은 웨이브가이드(240)를 통해 보안카드(200)로 입사되는 입사 신호의 파형을 도시한 것이다. 또한, 써큘레이터(230) 뒷단(써큘레이터(230) 기준으로 우측에 도시된 신호 파형)에 나타난 신호 파형(f1'~fm')은 보안카드(200)에서 반사된 반사 신호의 파형을 도시한 것이다.

도 4에 도시된 써큘레이터(230) 전단과 뒷단의 신호 파형을 참조하면, 전압 제어 발진부(200)를 통해 생성된 첫 번째 입사 신호(f1)가 입사될 경우, EBG 패턴(210)에 공진이 일어나지 않는다. 이에 따라 첫 번째 반사 신호(f1')는 첫 번째 입사 신호(f1)와의 위상차가 180도가 된다. 반면, 두 번째 생성된 입사 신호(f2)가 입사될 경우, EBG 패턴(210)에 공진이 일어난다. 이에 따라 두 번째 반사 신호(f2')는 두 번째 입사 신호(f2)와의 위상차가 0도가 된다. 이러한 방식으로 네 번째 입사 신호(f4)와 반사 신호(f4')까지의 위상차 검출과정이 수행된다.

도 5a는 EBG 패턴이 형성되지 않은 보안카드를 대상으로 인식과정을 처리한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.

도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴(210)이 형성된 보안카드(200)를 대상으로 인식과정을 처리한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로, 도 5b는 도 2에 도시된 위상 검출부(250)로부터 출력된 전기적 신호 및 그 전기적 신호를 디지털화하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 5b를 참조하면, 7GHz, 9.2GHz, 11.3GHz, 13GHz의 주파수를 갖는 입사 신호를 이용하여 EBG 패턴의 반사 특성을 확인하였다. 그 결과, 7GHz, 11.3GHz, 13GHz의 주파수를 갖는 입사 신호(f1, f3, f4)를 입사할 경우 공진이 일어나지 않 아, 입사파와 반사파간의 위상차가 발생하게 된다. 이에 따라 7GHz, 11.3GHz, 13GHz의 주파수에 대해서는 위상 검출부(250)의 검출 결과 +4V(7GHz), -4V(11.3GHz), -4V(13GHz)의 하이레벨을 갖는 전기적 신호(Vout)가 각각 출력되었다. 여기서, 편의상 전압레벨을 +/-4V로 설명하였으나, 이는 아날로그 디지털 변환부가 전압레벨을 인식하여 해당 디지털 코드를 생성할 수 있을 정도의 전압레벨을 의미하는 것이다.

반면, 9.2GHz의 주파수를 갖는 입사 신호(f2)를 입사할 경우 공진이 일어나게 된다. 이에 따라 입사파와 반사파간의 위상차가 0이 되며, 그 결과 위상 검출부(250)를 통해 0V(9.2GHz)의 로우레벨을 갖는 전기적 신호(Vout)가 출력되었다.

이와 같이, 위상 검출부(250)를 통해 출력된 하이 또는 로우레벨을 갖는 전기적 신호(Vout)는 데이터 제어부(260)를 통해 디지털 코드로 변환되며, 변환된 디지털 코드의 인식여부가 판별된다. 예를 들어, 데이터 제어부(260)는 7GHz의 입사 신호에 대한 위상차 검출결과 위상 검출부(250)를 통해 +4V(7GHz)의 하이레벨을 갖는 전기적 신호(Vout)가 입력되면, 디지털 코드 '1'로 변환하고, 변환된 디지털 코드('1')와 기설정된 디지털 코드와의 일치 여부를 판별한다. 이때, 디지털 코드가 서로 일치 할 경우, 다음 9.2GHz의 입사 신호에 대한 위상차를 검출과정을 수행하고, 그 검출결과로 얻어진 0V의 로우레벨을 갖는 전기적 신호(Vout)를 입력 받아 디지털 코드 '0'으로 변환한다.

변환된 디지털 코드와 기설정된 디지털 코드와의 일치 여부는 마이크로 컨트롤러 유닛(263)을 통해 판별된다. 이러한 방식을 통해 각각의 입사 신호(f1~f4)에 대한 보안코드 인식과정을 마치게 되면, 도 5b에 도시된 바와 같이 디지털 코드 '1011'이 생성되며, EBG 패턴이 형성된 보안카드(200)의 보안코드를 식별하고 인식할 수 있게 된다.

이하에는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드 인식장치에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공진 주파수를 갖는 EBG 패턴이 형성된 보안제품에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴(610)이 형성된 EBG 보안제품(600)의 일례를 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 다른 보안제품(600)에 대해서는 보안카드(600)를 예로 하여 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 보안제품(600)은 보안카드로만 한정하는 것이 아니라, 신분증, 유가증권 또는 ID 분야 등 보안을 필요로 하는 제품을 의미하는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

도 6에 도시된 보안카드(600)상에는 전도성 물질로 이루어진 복수의 EBG 패턴(610)이 균일하게 배열되어 있다. 이러한 EBG 패턴(610)은 도 6에 도시된 바와 같은 사각형의 개루프 패턴(open loop pattern)으로 형성될 수 있을 뿐만 아니라 폐루프 패턴(closed loop pattern)과 함께 조합되어 보안카드(600)상에 균일하게 배열될 수 있다.

EBG 패턴(610)은 특정 주파수에 대하여 공진(resonance) 현상이 일어난다. 이러한 EBG 패턴(610)에 공진이 일어날 경우, EBG 패턴(610)에 투과된 투과 신호의 전력은 입사된 신호의 전력보다 감쇄하게 된다.

따라서 본 발명의 제2 실시예에서는 EBG 패턴(610)에 대한 입사파와 반사파의 전력 차를 인식요소로서 이용하여 EBG 패턴(610)의 공진 여부에 따른 보안코드를 식별하고 인식할 수 있다.

이하에는, EBG 패턴(610)의 공진 특성을 이용하여 본 발명에서는 EBG 패턴(610)에 대하여 공진이 일어나는 경우와 공진이 일어나지 않는 경우에 따른 고유 코드를 검출하여 인식할 수 있는 EBG 패턴의 보안코드 인식장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 주파수 반사 특성을 갖는 EBG 패턴의 보안코드를 인식하기 위한 EBG 패턴 인식장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드 인식장치는, 전압 제어 발진부(700), 전력 증폭부(710), 웨이브가이드부(721, 722), 전력 검출부(730) 및 데이터 제어부(740)를 포함한다.

전압 제어 발진부(700)는 다양한 주파수 신호를 순차적으로 발생시킨다. 더욱 구체적으로, 특정 주파수 대역에서 원하는 주파수 신호를 순차적으로 생성하고 출력한다. 여기서, 전압 제어 발진부(700)를 통해 M개의 주파수 신호들이 생성될 수 있으며, M개의 주파수 신호들은 EBG 패턴이 형성된 보안카드(600)로 입사될 M개의 입사 신호가 된다.

전력 증폭부(710)는 전압 제어 발진부(700)를 통해 생성된 입사 신호의 전력 레벨을 증폭한다.

웨이브가이드부(721, 722)는 제1 웨이브가이드(721)와 제2 웨이브가이드(722)를 포함한다. 제1 웨이브가이드(721)와 제2 웨이브가이드(722) 사이에 보안카드(600)가 삽입되도록 DUT(device under test)에 구성되어 있다.

제1 웨이브가이드(721)는 전력 증폭부(710)를 통해 증폭된 입사 신호를 보안카드(600)의 EBG 패턴(610)으로 입사한다. 제2 웨이브가이드(722)는 EBG 패턴(610)을 통해 투과된 투과신호를 입력 받는다. 또한, 제2 웨이브가이드(722)는 입력된 투과 신호를 전력 검출부(730)로 전달한다.

전력 검출부(730)는 제2 웨이브가이드(722)로부터 전달된 투과 신호가 입력된다. 전력 검출부(730)는 입력된 투과 신호와, 제1 웨이브가이드(721)를 통해 입사된 입사 신호의 전력 차를 검출하고, 검출된 전력 차를 기준 전력 차와 비교한다. 여기서, 투과 신호의 전력과 비교될 입사 신호의 전력과 기준 전력 차는 전력 검출부(730)에 설정되어 있을 수 있다.

전력 검출부(730)는 입사 신호와 투과 신호간의 전력 차와 기준 전력 차를 비교하고, 그 비교결과에 따른 전력 데이터를 생성한다. 여기서 전력 데이터는 입사 신호와 투과 신호간의 전력 차와 기준 전력 차의 비교 결과에 따라 생성되는 전기적인 신호를 의미한다. 이러한 전기적 신호는 하이레벨 또는 로우레벨로 이루어진 전압 신호일 수 있다. 예를 들어, 전력 검출부(730)는 전력 차를 비교한 결과, 입사 신호와 투과 신호간의 전력 차가 기준 전력 차 이하일 경우, 하이레벨의 전압을 갖는 신호를 생성할 수 있으며, 이상일 경우, 로우레벨의 전압을 갖는 신호를 생성할 수 있다.

한편, 전력 검출부(730)에 기준 전력 차를 설정할 경우, EBG 보안카드를 삽입하지 않았을 경우의 신호 경로 손실을 측정함으로써 경로 손실을 보상할 수 있으며, 좀 더 정확한 기준 전력 차에 대한 데이터를 설정할 수 있다.

데이터 제어부(740)는 전력 검출부(730)에서 출력된 하이 또는 로우레벨을 갖는 전기적 신호가 입력되고, 입력된 전기적 신호를 이용하여 EBG 보안코드의 인식여부를 판단한다. 또한, EBG 보안코드의 인식여부에 대한 판단결과에 따라서 전압 제어 발진부(700)가 다음 입사 신호를 생성할 수 있도록 제어하는 역할을 한다.

이러한 데이터 제어부(740)는 아날로그 디지털 변환기(741), 마이크로 컨트롤러 유닛(263) 및 디지털 아날로그 변환기(745)를 포함한다.

아날로그 디지털 변환기(741)는 전력 검출부(730)에서 출력된 전기적 신호를 디지털 신호로 변환한다. 예를 들어 전력 검출부(730)에서 출력된 전기적 신호의 전압레벨이 하이레벨이면, 입력된 전기적 신호를 디지털 코드 '1'로 변환하고, 로우레벨이면, 디지털 코드 '0'으로 변환할 수 있다.

마이크로 컨트롤러 유닛(743)은 아날로그 디지털 변환기(741)를 통해 변환된 디지털 코드('1' 또는 '0')를 기설정된 디지털 코드('1' 또는 '0')와 비교하여 일치 여부를 판단한다. 이때, 아날로그 디지털 변환기(741)를 통해 생성된 디지털 코드가 기설정된 디지털 코드와 일치할 경우, 전압 제어 발진부(700)가 다음 입사 신호를 생성할 수 있도록 제어신호를 출력한다. 이때, 마이크로 컨트롤러 유닛(743)에서 출력된 제어신호는 디지털 아날로그 변환기(265)를 통해 전기적인 신호로 변 환되고, 전압 제어 발진부(700)로 출력된다. 이에 따라 전압 제어 발진부(700)는 아날로그 디지털 변환기(745)를 통해 변환된 전기적 신호를 입력 받고, 다음 입사 신호를 생성한다.

마이크로 컨트롤러 유닛(743)은 EBG 패턴에 의해 생성된 디지털 코드가 기설정된 디지털 코드와 모두 일치하는 경우, 'EBG 패턴의 보안코드가 인식됨'을 알리고, EBG 패턴의 인식과정이 종료되도록 한다.

반면, EBG 패턴에 의해 생성된 디지털 코드가 기설정된 디지털 코드와 일치하지 않을 경우, 'EBG 패턴의 보안코드가 인식되지 않음'을 알리고, EBG 패턴 인식과정이 그대로 종료되도록 한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드를 인식하기 위한 시스템의 흐름도이다.

도 8에 도시된 흐름도에서 'VCO f = f1'은 EBG 패턴의 보안코드를 인식하기 위해 전압 제어 발진부(700)를 통해 첫 번째 입사 신호(f1)를 발생시키는 것을 의미한다. 또한, 'OK?'는 EBG 패턴 인식 시스템을 통해 검출된 EBG 패턴의 주파수 투과 특성이 인증 범위 내에 존재하는지에 대하여 판단하는 것을 의미한다. 따라서 도 8에 도시된 흐름도와 같이, 전압 제어 발진부(700)를 통해 순차적으로 생성된 m개의 입사 신호에 각각 대하여 EBG 패턴(710)의 보안코드가 인증 범위 내에 존재하는지를 판단하고, 판단결과 모두 존재하는 경우, 인증 성공('Success')으로 판단한다. 반면 판단과정 중 EBG 패턴(610)의 보안코드가 인증 범위 내에 존재하지 않을 경우로 판단되는 경우 즉시 인증 실패('fail')로 판단한다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 투과 특성을 인식대상으로 하는 EBG 패턴 인식 시스템에 대한 시뮬레이션 모델을 나타낸 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴 인식 시스템은 EBG 패턴의 보안코드를 인식하기 위하여 입사파(f1~f4)와 반사파(f1'~f4')의 전력 차를 이용하였다.

도 9에 도시된 신호 파형(f1~fm)은 각 단에서 나타나는 신호의 파형과 진폭을 모형화 하여 도시된 것이다. 도 9에 도시된 웨이브가이드(721, 722) 전단(웨이브가이드(721, 722)를 기준으로 좌측에 도시된 신호 파형)에서 나타난 신호 파형(f1~fm)은 웨이브가이드(721, 722)를 통해 보안카드(600)로 입사되는 입사 신호의 파형을 도시한 것이다. 또한, 웨이브가이드(721, 722) 뒷단(웨이브가이드(721, 722)를 기준으로 우측에 도시된 신호 파형)에 나타난 신호 파형(f1'~fm')은 보안코드(600)를 통해 투과된 투과 신호의 파형을 도시한 것이다.

도 5에 도시된 웨이브가이드(721, 722) 전단과 뒷단의 신호 파형을 참조하면, 전압 제어 발진부(700)를 통해 생성된 첫 번째 입사 신호(f1)가 입사될 경우, EBG 패턴(610)에 공진이 일어나지 않는다. 이에 따라 첫 번째 투과 신호(f1')는 첫 번째 입사 신호(f1)와의 진폭 차가 없이 동일하다. 반면, 두 번째 입사 신호(f2) 가 입사될 경우, EBG 패턴(610)에 공진이 일어난다. 이에 따라 두 번째 투과 신호(f2')는 두 번째 입사 신호(f2)와 비교하여 진폭이 크게 감쇄하게 된다. 이러한 방식으로 네 번째 입사 신호(f4)와 반사 신호(f4')까지의 전력 차 검출과정이 수행된다.

도 10a는 EBG 패턴이 형성되지 않은 보안카드를 대상으로 인식과정을 처리한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.

도 10b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴(610)이 형성된 보안카드(600)를 대상으로 인식과정을 처리한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로, 도 10b는 도 7에 도시된 전력 검출부(730)로부터 출력된 전기적 신호 및 그 전기적 신호를 디지털화하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 10b를 참조하면, 7GHz, 8.2GHz, 10GHz, 12.1GHz의 주파수를 갖는 입사 신호를 이용하여 EBG 패턴의 투과 특성을 확인하였다. 그 결과, 7GHz, 8.2GHz, 12.1GHz의 주파수를 갖는 입사 신호(f1, f2, f4)를 입사할 경우 공진이 일어나지 않아, 입사파와 반사파간의 전력 차가 발생하지 않게 된다. 이에 따라 7GHz, 8.2GHz, 12.1GHz의 주파수에 대해서는 전력 검출부(730)의 검출 결과, +4V 이상의 전압레벨을 갖는 전기적 신호(Vout)가 각각 출력되었다.

반면, 10GHz의 주파수를 갖는 입사 신호(f3)를 입사할 경우 공진이 일어나게 된다. 이에 따라 입사파와 반사파간의 진폭 차가 발생하게 되며, 그 결과 전력 검출부(730)를 통해 0V의 로우레벨을 갖는 전기적 신호(Vout)가 출력되었다.

이와 같이, 전력 검출부(730)를 통해 출력된 하이 또는 로우레벨을 갖는 전기적 신호(Vout)는 데이터 제어부(740)를 통해 디지털 코드로 변환되며, 변환된 디지털 코드의 인식여부가 판별된다. 예를 들어, 데이터 제어부(740)는 7GHz의 입사 신호에 대한 전력 차 검출결과 전력 검출부(730)를 통해 +4V(7GHz)의 하이레벨을 갖는 전기적 신호(Vout)가 입력되면, 디지털 코드 '1'로 변환하고, 변환된 디지털 코드('1')와 기설정된 디지털 코드와의 일치 여부를 판별한다. 이때, 디지털 코드가 서로 일치 할 경우, 다음 8.2GHz의 입사 신호에 대한 전력 차를 검출과정을 수행하고, 그 검출결과로 얻어진 0V의 로우레벨을 갖는 전기적 신호(Vout)를 입력 받아 디지털 코드 '0'으로 변환한다.

변환된 디지털 코드와 기설정된 디지털 코드와의 일치 여부는 마이크로 컨트롤러 유닛(743)을 통해 판별된다. 이러한 방식을 통해 각각의 입사 신호(f1~f4)에 대한 보안코드 인식과정을 마치게 되면, 도 10b에 도시된 바와 같이 디지털 코드 '1101'이 생성되며, EBG 패턴이 형성된 보안카드(600)의 보안코드를 식별하고 인식할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 4개의 주파수(f1~f4)에 대하여 인식과정을 수행하게 되면, 그 결과 4개의 주파수(f1~f4) 신호는 4비트의 보안코드로 변환된다. 이때 아날로그 디지털 변환기가 M비트의 분해능을 가진다고 가정할 경우, 1개의 주파수에 대한 특성을 검출하면 0~M 사이 값을 가지게 되므로, 더 많은 보안 코드 즉, n개의 주파수에 대한 M비트의 코드 구현이 가능하다. 또한, 여러 개의 EBG 보안카드를 순차적으로 배열하고, 슬라이드 형식으로 보안코드를 검출하는 방식을 통한 다양한 코드 구현이 가능하다.

본 발명에 따른 EBG 패턴의 보안코드 인식 시스템은 주파수 하나에 대한 특성을 얻기 위해 약 2μsec의 시간이 소요되며, EBG 보안코드의 인증을 위해 10개의 주파수에 대한 특성을 검출한다고 가정할 경우, 약 20μsec의 시간이 소요된다. 따 라서 본 발명에 따른 인식 시스템을 통해 EBG 보안코드를 검출하기 위한 시간상 제약은 없다.

이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴이 형성된 보안제품의 일례를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드 인식장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.

도 3은본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드를 인식하기 위한 시스템의 흐름도.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드 인식 시스템에 대한 시뮬레이션 모델을 나타낸 도면.

도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴이 형성되지 않은 보안카드에 대한 위상 검출부의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.

도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 EBG 패턴이 형성된 보안카드에 대한 위상 검출부의 시뮬레이션 결과 및 그 결과를 디지털화하는 방법을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴이 형성된 보안제품의 일례를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드 인식장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드를 인식하기 위한 시스템의 흐름도.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴의 보안코드 인식 시스템에 대 한 시뮬레이션 모델을 나타낸 도면.

도 10a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴이 형성되지 않은 보안제품에 대한 전력 검출부의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.

도 10b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 EBG 패턴이 형성된 보안제품에 대한 전력 검출부의 시뮬레이션 결과 및 그 결과를 디지털화하는 방법을 나타낸 도면.

Claims

특정 주파수에서 공진하는 전자기 밴드갭(Electromagnetic Band Gap, EBG) 패턴이 형성된 보안제품의 보안코드를 검출하고 인식하는 장치로서,

다양한 주파수를 갖는 입사 신호들을 순차적으로 생성하는 전압 제어 발진부;

상기 전압 제어 발진부를 통해 생성된 상기 입사 신호의 전력을 반분하여 제1 입사 신호 및 제2 입사 신호로 나누어 출력하는 전력 분배부;

상기 제1 입사 신호를 상기 EBG 패턴으로 입사하고, 상기 EBG 패턴으로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 웨이브가이드;

상기 웨이브가이드를 통해 수신된 상기 반사 신호 및 상기 전력 분배부를 통해 출력된 상기 제2 입사 신호의 위상차를 검출하고, 검출된 결과에 따른 위상 데이터를 생성하고 출력하는 위상 검출부; 및

상기 위상 검출부를 통해 출력된 상기 위상 데이터를 이용하여 상기 EBG 패턴의 보안코드의 인식여부를 판단하고, 상기 전압 제어 발진부가 순차적으로 입사 신호를 생성할 수 있도록 제어하는 데이터 제어부

를 포함하는 EBG 패턴의 보안코드 인식장치.
제1항에 있어서,

상기 전압 제어 발진부를 통해 생성된 상기 입사 신호의 전력을 증폭하고 상 기 전력 분배부로 출력하는 전력 증폭부를 더 포함하는, EBG 패턴의 보안코드 인식장치.
제1항에 있어서,

상기 전력 분배부에서 출력된 상기 제1 입사 신호를 상기 웨이브가이드로 전달하고, 상기 웨이브가이드를 통해 입력된 상기 반사 신호를 상기 위상 검출부로 전달하는 써큘레이터를 더 포함하는, EBG 패턴의 보안코드 인식장치.
제1항에 있어서,

상기 EBG 패턴이 형성된 보안제품은,

공진이 일어날 경우, 입사파와 반사파의 위상차가 0도인 완전자기도체(perfect magnetic conductor, PMC) 반사 특성을 갖고,

공진이 일어나지 않을 경우, 입사파와 반사파의 위상차가 180도인 완전전기도체(perfect electric conductor, PEC) 반사 특성을 갖는, EBG 패턴의 보안코드 인식장치.
제1항에 있어서,

상기 위상 검출부는,

상기 반사 신호 및 상기 제2 입사 신호의 위상차 검출결과에 따라 상이한 전압레벨을 갖는 전기적 신호를 출력하는, EBG 패턴의 보안코드 인식장치.
제5항에 있어서,

상기 데이터 제어부는,

상기 위상 검출부에서 출력된 상기 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기;

상기 아날로그 디지털 변환기를 통해 변환된 상기 디지털 신호 및 기설정된 디지털 신호와의 일치 여부를 판단하고, 판단된 결과에 따라서 상기 전압 제어 발진부가 다음 입사 신호를 생성할 수 있도록 하는 제어신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러 유닛; 및

상기 마이크로 컨트롤러 유닛에서 출력된 제어신호를 전기적 신호로 변환하고 상기 전압 제어 발진부로 출력하는 디지털 아날로그 변환기를 포함하는, EBG 패턴의 보안코드 인식장치.
특정 주파수에서 공진하는 전자기 밴드갭(Electromagnetic Band Gap, EBG) 패턴이 형성된 보안제품의 보안코드를 검출하고 인식하는 장치로서,

다양한 주파수를 갖는 입사 신호들을 순차적으로 생성하는 전압 제어 발진부;

상기 전압 제어 발진부를 통해 생성된 상기 입사 신호를 상기 EBG 패턴으로 입사하고, 상기 EBG 패턴을 통해 투과된 투과 신호를 수신하는 웨이브가이드부;

상기 웨이브가이드를 통해 수신된 상기 투과 신호 및 입사된 상기 입사 신호의 전력 차를 계산하고, 상기 계산된 전력 차와 기준 전력 차를 대소 비교하여 비교된 결과에 따른 전력 데이터를 생성하고 출력하는 전력 검출부; 및

상기 전력 검출부를 통해 출력된 상기 전력 데이터를 이용하여 상기 EBG 패턴의 보안코드의 인식여부를 판단하고, 상기 전압 제어 발진부가 순차적으로 입사 신호를 생성할 수 있도록 제어하는 데이터 제어부

를 포함하는 EBG 패턴의 보안코드 인식장치.
제7항에 있어서,

상기 전압 제어 발진부를 통해 생성된 상기 입사 신호의 전력을 증폭하고 상기 웨이브가이드로 출력하는 전력 증폭부를 더 포함하는, EBG 패턴의 보안코드 인식장치.
제7항에 있어서,

상기 웨이브가이드부는,

상기 전압 제어 발진부를 통해 생성된 상기 입사 신호를 상기 EBG 패턴으로 입사하는 제1 웨이브가이드; 및

상기 EBG 패턴을 통해 투과된 상기 투과 신호를 수신하는 제2 웨이브가이드를 포함하는, EBG 패턴의 보안코드 인식장치.
제7항에 있어서,

상기 전력 검출부는,

상기 계산된 전력 차 및 상기 기준 전력 차와의 대소 비교결과에 따라 상이한 전압레벨을 갖는 전기적 신호를 출력하는, EBG 패턴의 보안코드 인식장치.
제10항에 있어서,

상기 데이터 제어부는,

상기 전력 검출부에서 출력된 상기 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기;

상기 아날로그 디지털 변환기를 통해 변환된 상기 디지털 신호 및 기설정된 디지털 신호와의 일치 여부를 판단하고, 판단된 결과에 따라서 상기 전압 제어 발진부가 다음 입사 신호를 생성할 수 있도록 하는 제어신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러 유닛; 및

상기 마이크로 컨트롤러 유닛으로부터 출력된 제어신호를 전기적 신호로 변환하고 상기 전압 제어 발진부로 출력하는 디지털 아날로그 변환기를 포함하는, EBG 패턴의 보안코드 인식장치.