KR101353687B1 - 능동형 ｒｆｉｄ 태그를 이용한 위치 파악 시스템 - Google Patents

능동형 ｒｆｉｄ 태그를 이용한 위치 파악 시스템 Download PDF

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양민양
전강민
김건우
백승아
이재학
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Abstract

본 발명은 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템에 관한 것으로, 소지 개체의 위치정보가 저장된 RFID 태그; 상기 RFID 태그에 저장된 정보를 판독하는 RFID 리더기; 및 상기 RFID 리더기에서 판독된 정보를 표시하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템을 이용하면, 곳곳에 설치된 RFID 리더기가 RFID 태그를 소지한 개체의 위치를 파악하고 그 결과를 표시부에 나타내줌으로써 특정 장소에서의 RFID 태그 소지 개체의 밀도를 쉽게 파악할 수 있다.

Description

능동형 ＲＦＩＤ 태그를 이용한 위치 파악 시스템{System of estimating location using active RFID tag}
본 발명은 능동형 RFID(Radio Frequency Identification) 태그를 이용한 위치 파악 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RFID 태그를 소지한 개체의 위치를 RFID 리더기가 판독하고 그 판독된 결과를 표시부에 나타내줌으로써 특정 장소에서의 RFID 태그 소지 개체의 밀도를 쉽게 파악할 수 있는 위치 파악 시스템에 관한 것이다.
RFID는 IC칩과 무선을 통해 개체의 정보를 관리할 수 있는 인식 기술로 '전자태그', '스마트태그', '전자라벨', '무선식별' 등으로 불린다.
일반적으로, RFID 태그(칩)는 태그의 전원 공급의 유무에 따라 전원을 필요로 하는 능동형(active)과, 내부나 외부로부터 직접적인 전원 공급없이 리더기의 전자기장에 의해 작동되는 수동형(passive)으로 구분된다.
능동형 RFID 태그는 리더기의 필요전력을 줄이고 인식거리를 멀리할 수 있는 장점이 있지만, 전원공급장치를 필요로 하기 때문에 작동시간의 제한을 받으며 수동형 RFID 태그에 비해 고가여서 기존 능동형 RFID 태그는 전원공급장치의 수명과 칩의 가격을 염려해야 하는 문제점이 있었다. 따라서, 능동형 RFID 태그는 전원 공급장치의 수명이 길고 가격적인 면에서 경제적인 것이 요구된다.
현재 놀이공원이나 워터파크 같은 곳에선 이용객들에게 바코드 팔찌를 입장권처럼 쓰게 하고 있다. 이는 이용객들의 입장과 퇴장뿐만 아니라 후불카드 같은 역할로 매점이나 상점 등을 이용할 때도 쓸 수 있는데, 바코드는 근거리에서만 작동 가능하여 10m 정도의 원거리에서 사람을 인식하는 데는 한계가 있었다.
놀이공원이나 워터파크 등에서 입장권으로 사용되는 바코드 팔찌는 놀이공원 등에 입장시 팔찌의 바코드를 인식하는 것으로 입장이 가능하여 입장하는데 시간이 단축되고 입장 절차가 단순해지기는 하나 입장이후 바코드 팔찌 착용자의 위치는 파악이 되지 않아 일정 공간 내에서 바코드 팔찌 착용자의 분포를 파악할 수 없어 어느 장소에 사람이 많고 적은지 알기 어려웠다. 놀이공원이나 워터파크 등과 같이 사람이 많은 곳에서 이용자가 능동적으로 사람이 적은 곳으로 찾아 갈 수 있다면 각 이용자들이 시간을 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 관리측면에서도 시간적, 금전적으로 효용성이 증대될 것으로 기대된다.
이에 본 발명의 발명자들은 RFID 기술을 이용하여 10m 정도의 원거리에서도 개체(사람 또는 사물)를 인식하여 특정 장소에서의 개체 밀도를 쉽게 파악할 수 있는 시스템을 개발하여 본 발명에 이르렀다.
본 발명의 목적은 능동형 RFID 태그를 소지하는 개체의 위치를 쉽게 파악할 수 있는 위치 파악 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 놀이동산, 워터파크, 전시회장 또는 극장 등의 공간에서 특정 장소에서의 사람 밀도를 파악할 수 있는 위치 파악 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은,
소지 개체의 위치정보가 저장된 RFID 태그;
상기 RFID 태그에 저장된 정보를 판독하는 RFID 리더기; 및
상기 RFID 리더기에서 판독된 정보를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템을 이용하면, 곳곳에 설치된 RFID 리더기가 RFID 태그를 소지한 개체의 위치를 파악하고 그 결과를 표시부에 나타내줌으로써 특정 장소에서의 RFID 태그 소지 개체의 밀도를 쉽게 파악할 수 있다. 따라서 놀이공원, 워터파크, 전시회장 또는 극장 등에서 본 발명의 위치 파악 시스템을 사용하면 사람이 밀집되어 있는 특정 장소를 쉽게 파악할 수 있어 다음 이동 경로를 정하는데 도움을 줄 수 있다.
또한 본 발명의 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템에서는 유기태양전지를 전원공급장치로 사용함으로써 배터리 등의 별도의 전원이 필요하지 않으므로 휴대가 간편하고 비용이 절약된다.
도 1은 본 발명의 위치 파악 시스템에서 사용되는 능동형 RFID 태그를 포함하는 팔찌 일예의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 위치 파악 시스템에서 능동형 RFID 태그의 전원공급장치로 사용되는 유기태양전지 일예의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템의 사용개략도이다.
본 발명은,
소지 개체의 위치정보가 저장된 RFID 태그;
상기 RFID 태그에 저장된 정보를 판독하는 RFID 리더기; 및
상기 RFID 리더기에서 판독된 정보를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1에 본 발명의 위치 파악 시스템에서 사용되는 능동형 RFID 태그를 포함하는 팔찌 일예의 분해사시도가 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 팔찌(1)에는 양 종이필름(14, 15) 사이에 RFID 태그(10)와 유기태양전지(12)가 포함되어 있으며 RFID 태그(10)와 유기태양전지(12)는 양극선(16)과 음극선(18)으로 연결되어 있다.
본 발명의 위치 파악 시스템에 있어서 도 1에 도시된 팔찌(1)가 사용될 수 있으나 예시된 형태의 팔찌에 한정되는 것은 아니며 또한 팔찌에 한정되는 것도 아니고 RFID 태그와 유기태양전지를 함께 포함하는 물건은 사용가능하다. 예로 RFID 태그와 유기태양전지를 함께 포함하는 목걸이, 카드 등이 될 수 있다.
본 발명의 위치 파악 시스템에 있어서, RFID 태그에 재료의 단가가 싼 유기태양전지가 사용됨으로써 비용이 절감되며 태양빛을 전원으로 이용함으로써 수명이 길다.
한편, 본 발명의 위치 파악 시스템에 있어서, 사용가능한 일예의 RFID 태그는, 유연기판과; 상기 유연기판에 구비되어 사용자의 식별정보를 송출하기 위한 RFID모듈과; 상기 유연기판에 구비되어 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 발생된 전원을 상기 RFID모듈로 공급하는 태양전지모듈을 포함하는 RFID 태그이다.
유연기판은 유연성이 있는 고분자 필름으로서, PET(polyethylene terephthalate), PES(polyester), PT(polythiophene), PI(polyimide) 등이 이용될 수 있다.
이러한 유연기판 상부에는 RFID모듈과 태양전지모듈이 프린팅 공정을 이용하여 일체로 마련되어 유연한 하나의 패치 형태로 제공된다.
RFID모듈은 사용자의 개인식별 정보를 송출하기 위한 것으로, 유연기판 상부에 마련되어 정보를 송출하기 위한 안테나 패턴과, IC칩을 포함할 수 있으며, 이때 안테나 패턴은 신호의 송출을 위해 다양한 패턴을 가질 수 있다.
태양전지모듈은 유연기판 상부에 마련되어 RFID모듈 구동에 필요한 전원을 공급한다. 특히 태양전지모듈은 유기물을 재료로 하여 제작되는 유기태양전지가 바람직하며, 두 전극층 사이에 전자 수용체와 정공 수용체로 이루어진 이종접합 구조에 의해 빛에너지를 전기에너지로 변환한다.
이러한 RFID모듈 또는 태양전지모듈은 프린팅 공정 또는 증착공정을 통해 제작될 수 있다.
유연기판 상부에 마련되는 RFID모듈과 태양전지모듈은 다양한 형태의 패턴을 가지며 배치될 수 있으며, 특히 태양전지모듈은 RFID모듈의 구동에 필요한 충분한 전원을 제공할 수 있도록 넓은 면적을 확보하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 유연기판 중앙에 RFID모듈이 배치되고, RFID모듈의 주변으로 태양전지모듈이 배치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며 태양전지모듈의 면적을 극대화할 수 있는 범위 내에서 RFID모듈과 태양전지모듈의 배치 패턴은 다양하게 변경이 가능하다.
본 발명의 위치 파악 시스템에서 바람직하게 사용되는 유기태양전지는,
유리 또는 유연성이 있는 플라스틱으로 형성된 기판;
상기 기판 상에 형성된 양극;
상기 양극 상에 형성된 정공수송층;
상기 정공수송층 상에 형성된 광활성층;
상기 광활성층 상에 형성된 전자주입층; 및
상기 전자주입층 상에 형성된 음극을 포함한다.
본 발명의 위치 파악 시스템에 있어서, 상기 유기태양전지에서의 양극은, ITO(Indium-Tin Oxide), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube: CNT), AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide), 산화아연(ZnO), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrene sulfonate))로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 물질을 포함하는 투명전극이다.
본 발명의 위치 파악 시스템에 있어서, 상기 유기태양전지에서의 정공수송층은 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrene sulfonate))로 이루어진다.
본 발명의 위치 파악 시스템에 있어서, 상기 유기태양전지에서의 광활성층은 유기반도체 물질의 공여자(donor)로서 PVCz(Poly(Nvinylcarbazole)), PCPDTBT(Poly[2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl[4,4-bis(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b:3,4-b']dithiophene-2,6-diyl]]), PFDTBT(poly{[2,7-(9-(20-ethylhexyl)-9-hexylfluorene])-alt-[5,50-(40,70-di-2-thienyl-20,10,30-benzothiadiazole)]}), PTBEHT(poly{5,7-di-2-thienyl-2,3-bis(3,5-di(2-ethylhexyloxy)phenyl)-thieno[3,4-b]pyrazine}), P3HT(3-hexylthiophene), MDMO-PPV(poly[2-methoxy-5-(3', 7'-dimethylocyloxy)-1, 4-phenylene vinylene]) 폴리머로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하고, 수여자(acceptor)로서 PC61BM(phenyl-C61-butyric acid methyl ester), PC71BM(phenyl-C71-butyric acid methyl ester), IC60BA(indene-C60 bisadduct)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 위치 파악 시스템에 있어서, 상기 유기태양전지에서의 상기 전자주입층은 본 기술분야에서 통상적으로 이용되는 것이 사용된다.
예를 들면, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속 이온 및 이들의 염을 포함하거나 또는 암모늄이온과 같은 유기 양이온을 포함하는 유기재료를 이온기로 가지고 있는 이온성 재료를 이용하여 형성되는 전자주입층일 수 있고, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속의 양이온과 음이온을 포함하는 이온성 계면활성제 또는 전해질을 극성 용매나 비극성 용매에 용해시킨 용액을 이용하여 액상으로 코팅 및 도핑하여 형성되는 전자주입층일 수 있다. 또는 전자수송층이 ZnO 나노파티클을 포함하고, 전자주입층은, 상기 ZnO 나노파티클과 혼합되어 형성되는 유기 양이온(organic cation) 또는 암모늄 염(ammonium salts)을 포함하는 유기재료를 이온기로 가지고 있는 이온성 재료로 형성될 수도 있다.
본 발명의 위치 파악 시스템에 있어서, 상기 유기태양전지에서의 음극은 은(Ag), 금(Au) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 금속을 포함한다.
한편, 상기 광활성층과 상기 전자주입층 사이에 전자수송층이 더 포함될 수 있다. 상기 전자수송층은 산화아연(ZnO) 및 산화티탄(TiOx) 중에서 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다.
상기 산화티탄(TiOx)은 루타일(rutile), 애너테이스(anatase), 브루카이트(brookite), TiO2, TiO2(B, monoclinic crystal), TiO2(H, hollandite-like form), TiO2(R, ramsdellite-like form), TiO2(II)-(α-PbO2-like form), 7-coordinated Ti(baddeleyite-like form), TiO2-OI(orthorhombic structure), TiO2-OII(cotunnite(PbCl2)-like form) 등이 사용될 수 있다.
도 2에 본 발명의 위치 파악 시스템에 있어서 능동형 RFID의 전원공급장치로 사용되는 유기태양전지 일예의 단면도가 제시되어 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 유기태양전지는 기판(100), 양극(110), 정공수송층(120), 광활성층(130), 전자수송층(140), 전자주입층(150) 및 음극(160)이 순차적으로 형성되어 있다.
도 2에 제시되어 있는 유기태양전지에는 전자수송층이 포함되어 있으나 본 발명에서 사용되는 유기태양전지에는 전자수송층이 포함되지 않을 수도 있다.
본 발명의 위치 파악 시스템에 있어서 능동형 RFID 태그에 통상적인 유기태양전지도 전원공급장치로 사용할 수 있다
도 3에 본 발명에 따른 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템의 블록 구성도가 도시되어 있다. RFID 리더기는 반경으로 정해지는 인식거리에 따라 그 안에 있는 RFID 태그의 정보를 판독한다. 본 발명에서 바람직하게 사용되는 RFID 리더기는 반경 3.5 ~ 10 미터 거리에서 인식가능한 UHF(Ultra High Frequency)파 860~960MHz 주파수를 이용하는 RFID 리더기이다. RFID 리더기에서 판독된 정보는 중앙의 호스트 서버에 보내지고, 호스트 서버는 여러군데 위치한 RFID 리더기로부터 수집된 정보를 취합하여 적절 위치에 설치된 표시부에 정보를 보내어 표시부에 정보가 표시된다.
도 4에 본 발명에 따른 능동형 RFID를 이용한 위치 파악 시스템의 사용개략도가 개시되어 있다.
도 1에 도시된 팔찌를 이용하고 도 4에 도시된 워터파크에서의 위치 파악을 예로 들어 설명하면, 워터파크에 도 1에 도시된 팔찌(1)를 찬 다수의 사람들(P)이 입장하면 워터파크 내 특정 장소에 설치되어 있는 다수의 RFID 리더기(20)가 판독 가능 영역 내에 있는 사람들(P)을 인지하여 사람들의 수를 카운팅한다. 이 카운팅된 정보는 중앙의 호스트 서버에 보내지고 호스트 서버는 각 RFID 리더기(20)로부터 수집된 정보를 취합하여 워터파크 내 사람들이 많이 다니고 보기 쉬운 장소에 설치된 하나 이상의 표시부(30)에 카운팅된 사람수가 표시된다. 표시부(30)에 특정 장소의 사람수가 표시됨으로써 비록 그 장소에 있지 않더라도 그 장소에 사람의 많고 적음을 알 수 있다. 표시부는 본 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방식으로 제시될 수 있다. 예를 들면 특정장소에서 카운팅된 사람의 숫자가 전광판에 표시되는 방식으로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 표시부는 여러 장소에 여러개 설치 가능하며 하나의 표시부에는 특정 장소의 정보만 표시될 수도 있고 또는 여러 장소의 정보를 함께 나타낼 수도 있다.
본 발명의 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템에서 RFID 리더기는 적용되는 장소에 따라 다양하게 설치될 수 있다.
RFID 태그에서 송출되는 정보를 RFID 리더기에서 판독하고 판독된 정보를 취합하여 적절 정보(예: 사람의 숫자 등)를 표시부에서 표시하는 일련의 과정은 호스트 서버에 의해 운영된다.
본 발명의 위치 파악 시스템은 워터파크나 놀이공원 등에서의 특정 시설 이용자 분포를 알 수 있을 뿐만 아니라 전시회나 학회 등에서의 부스 상황을 나타내는 데에도 사용될 수 있다.
본 발명을 설명하는데 있어 능동형 RFID에 대한 주지관용 기술은 생략하였으며 본 발명을 달성하는데 필수적인 주지관용적 능동형 RFID 또한 본 발명에 포함된다 할 것이다.
이상에서 본 발명의 구체예가 제시되어 있지만 본 발명이 상기에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양하게 변형 가능하고 이러한 변형은 하기한 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.
1 : 팔찌
10 : RFID 태그
12 : 유기태양전지
14, 15: 종이필름
16 : 양극선
18 : 음극선
20 : RFID 리더기
30 : 표시부
100 : 기판
110 : 양극
120 : 정공수송층
130 : 광활성층
140 : 전자수송층
150 : 전자주입층
160 : 음극

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 소지 개체의 위치정보가 저장되며, 유기태양전지를 전원으로 사용하는 RFID 태그; 상기 RFID 태그에 저장된 정보를 판독하는 RFID 리더기; 및 상기 RFID 리더기에서 판독된 정보를 표시하는 표시부를 포함하는 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템에 있어서,
    상기 유기태양전지는, 유리 또는 유연성이 있는 플라스틱으로 형성된 기판; 상기 기판 상에 형성된 양극; 상기 양극 상에 형성된 정공수송층; 상기 정공수송층 상에 형성된 광활성층; 상기 광활성층 상에 형성된 전자주입층; 및 상기 전자주입층 상에 형성된 음극을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 양극은 ITO(Indium-Tin Oxide), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube: CNT), AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide), 산화아연(ZnO), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrene sulfonate))로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 물질을 포함하는 투명전극인 것을 특징으로 하는 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 정공수송층은 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrene sulfonate))로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 광활성층은 유기반도체 물질의 공여자(donor)로서 PVCz(Poly(Nvinylcarbazole)), PCPDTBT(Poly[2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl[4,4-bis(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b:3,4-b']dithiophene-2,6-diyl]]), PFDTBT(poly{[2,7-(9-(20-ethylhexyl)-9-hexylfluorene])-alt-[5,50-(40, 70-di-2-thienyl-20,10,30-benzothiadiazole)]}), PTBEHT(poly{5,7-di-2-thienyl-2,3-bis(3,5-di(2-ethylhexyloxy)phenyl)-thieno[3,4-b]pyrazine}), P3HT(3-hexylthiophene), MDMO-PPV(poly[2-methoxy-5-(3', 7'-dimethylocyloxy)-1, 4-phenylene vinylene]) 폴리머로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하고, 수여자(acceptor)로서 PC61BM(phenyl-C61-butyric acid methyl ester), PC71BM(phenyl-C71-butyric acid methyl ester), IC60BA(indene-C60 bisadduct)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 음극은 은(Ag), 금(Au) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 광활성층과 상기 전자주입층 사이에 전자수송층이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전자수송층은 산화아연(ZnO) 및 산화티탄(TiOx) 중에서 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 RFID 태그를 이용한 위치 파악 시스템.
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