KR101605191B1 - 이중 루프를 가지는 uhf 대역 다중 부착 알에프아이디 태그 - Google Patents

이중 루프를 가지는 uhf 대역 다중 부착 알에프아이디 태그 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 루프를 가지는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알에프아이디(RFID) 안테나 방사체와 알에프아이디(RFID) 칩을 포함하는 필름형태의 태그; 및 상기 태그 하부에 위치하며, 부착대상물과의 이격을 위해서 형성되는 이격체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 다중 부착 알에프아이디 태그를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 부착대상물로서 금속, 액상 또는 유동체가 수용된 용기 등 그 종류나 폭을 대폭 확장하도록 하여 알에프아이디 태그의 응용영역이 확대되도록 하는 작용효과가 기대된다.

Description

이중 루프를 가지는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그{Multiple Attachments RFID tag With Dual Loop Operated In The UHF Band}
본 발명은 이중 루프를 가지는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알에프아이디(RFID) 안테나 방사체와 알에프아이디(RFID) 칩을 포함하는 필름형태의 태그; 및 상기 태그 하부에 위치하며, 부착대상물과의 이격을 위해서 형성되는 이격체;를 포함하여 구성되어, 라벨태그로 사용 가능하면서도, 금속부착형 태그로도 사용 가능한 범용의 부착형 태그로서 롤링(rolling)이 가능한 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 다중 부착 알에프아이디 태그를 제공한다.
최근 무선주파수 인식 기술을 활용한 비접촉식 카드의 사용이 점차 증가하고 있다. 여기서, 무선주파수 인식 기술(RFID:Radio Frequency Identification)이란 반도체 칩으로 제작된 트랜스폰더 칩과 안테나로 구성된 무선 주파수 인식 태그를 특정한 주파수의 전파를 발산하는 리더기 주변에 접근시키면 상기 안테나가 전파내에서 움직이면서 발생된 전류를 활용해 트랜스폰더 칩을 작동시켜 칩 내부에 저장된 정보를 리더기로 전송하면서 통신이 이루어지도록 한 것을 말한다.
이러한 무선 주파수 인식 기술을 활용하면 바코드처럼 직접 접촉하거나 가시대역내에서 스캐닝할 필요가 없기 때문에 사용이 편리할 뿐만 아니라 수명도 반영구적인 장점이 있어 최근 그 활용이 점차 늘고 있는 추세이다.
그러나, 비록 RFID 시스템이 물류/유통, 운송, 자산관리, 건강관리, 신원확인, 보안, 개인식별, 국방 탄약관리, 폐기물관리, 위조방지, 교통안전 등의 신성장 동력 산업 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있지만, 종래의 Wet-Inlay RFID 태그는 부착 물질에 따른 공진 주파수 이동으로 인한 반사계수 특성 및 방사패턴 특성의 성능 변화에 따른 인식 거리 및 인식율의 감소 등으로 인하여 제품 성능이 떨어지는 단점이 있으며, 특히 Wet-Inlay 태그를 금속에 부착하면 Ground Plane에 해당하는 근접 금속표면으로부터 받는 전파의 경로거리에 의한 방사소자 경계면에서의 상쇄간섭, 근접 금속표면을 흐르는 전자파의 산란현상, 근접 금속표면으로 전자기 유도에 의한 전파의 전이 및 흡수 현상 등으로 방사효율이 급격히 떨어지는 문제점이 있다.
즉, 라벨타입의 Wet-Inlay 태그 안테나의 패턴은 Ground Plane이 없는 다이폴 안테나 형상이며, 이때 다이폴 안테나의 방사패턴은 자유공간상에서 양방향으로 방사하는 무지향성 방사패턴 이다. 그러므로 라벨타입의 Wet-Inlay 다이폴 안테나의 한쪽면에 사용주파수 대비 λ/4 이내에 금속과 같은 태그 방사패턴에 영향을 주는 매질이 존재하면 근접 금속면으로 인하여 전파의 경로거리에 의한 방사소자 경계면에서의 상쇄간섭, 근접 금속면을 흐르는 전자파의 산란현상, 근접 금속면으로 전자기 유도에 의한 전파의 전이 및 흡수 현상 등으로 성능 열화 현상이 발생한다.
또한, 라벨타입의 태그 안테나와는 별개로 지향성 방사패턴을 구성하는 RFID 리더안테나 및 중계기 안테나 등의 경우에는 안테나의 지향성 및 이득을 높이는 방안으로 Ground Plane을 가진다. 이러한 Ground Plane을 가지는 지향성 안테나의 경우 방사소자는 Ground Plane으로부터 λ/4 만큼 간격을 이격시킨다. 이와 같은 이유는 방사소자를 경계로 Ground Plane으로 방사되는 에너지가 Ground Plane으로 진행 및 방사되어 왕복 진행하는 전파 경로거리(180°) 및 매질에 반사되어 180°위상 반전되어 방사소자 경계면에서 금속면 반대방향으로 진행하는 전파와 같은 위상을 형성하게 하는 보강간섭의 전파합성 방법을 이용하고 에너지의 상쇄간섭 현상을 방지함에 있다.
그러나, 라벨타입의 태그 안테나는 일반 지향성 RFID 리더안테나의 경우처럼 방사소자를 Ground Plane으로부터 λ/4 만큼 간격을 이격시키는 구조는 적용할 수 없다. 이와 같은 이유는 현장 실무에 적용되는 RFID 태그는 소형, 저가 구조이어야 하기 때문이다.
이러한 이유로 기존에는 PCB 구조의 PIFA(Planar Inverted F Antenna) 형태의 금속부착형이 많이 사용되었다. 그러나 PIFA 형태의 금속부착형 태그는 일반 라벨 태그에 비하여 사이즈가 크고, 단단하며, 양면 패턴을 사용하거나 기생소자의 사용으로 인하여 고비용이라는 단점이 있다.
이에 자유공간 혹은 간단한 유전체에 부착하여 사용하는 부피가 작고, 저가이며, 대량생산이 용이하며, 근접 금속면에서도 전기적인 특성 열화가 없는 라벨타입의 Wet-Inlay 태그의 개발이 절실한 현실이다.
한편, 기존의 RFID 태그는 크게 부착 물질에 따라 일반 라벨 태그와 금속부착형 태그로 구분되었으며, 부착 물질에 따라 이를 구분하여 부착 혹은 취부하여 사용하되, 이의 사용시 부착물질에 따른 구분이 마련되어 있지 않으므로 태그 특성 열화 현상이 발생하였으며, 일반적인 라벨형 금속부착형 태그는 PCB 또는 사출물의 3mm 이상의 이격체 및 흡수체에 기생소자와 주방사체가 각기 존재하여 가격이 고가이며 두꺼운 두께의 문제로 인해 개별 낱개 형태인 Sheet to Sheet로 공급되므로 태그의 정보를 기록하는 인코딩 공정이 불연속적이어서 공정 비용 및 공정 시간의 비효용성이 항상 문제점으로 지적되어 왔다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 금속, 액상 또는 유동체가 수용된 용기 등 부착대상물의 종류나 폭을 대폭 확장하도록 하는 이중 루프를 갖는 다중 부착 알에프아이디 태그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 필름형태의 알에프아이디 태그와 부착대상물간에 개재되는 이격체의 두께를 공히 얇게 하면서도 유연성 있는 재질을 선택함으로써 코딩 또는 가공시 롤링이 가능하며, 따라서 롤투롤 방식의 가공방법의 적용이 가능하여 프린팅 및 인코딩 공정이 동시에 수행될 수 있으므로 가공 및 취급이 용이하도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 안테나 방사체 및 칩의 위치를 태그의 중심부를 기준으로 좌우 비대칭되도록 함으로써 태그의 두께가 전체적으로 얇음으로써 발생되는 태그의 성능 열화를 방지하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 개루프 슬롯의 형성에 있어서, 태그의 길이방향에 대하여 소정 각도 틸트(tilt) 되도록 구성함으로써 전파 수신시 금속과의 간섭을 최소화하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 두께를 얇게 함으로써 금속재질의 부착대상물에 라벨태그의 형태로 사용할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 안테나 방사체와 그라운드(부착대상물 또는 금속박)간에 연결체가 개재되지 않음으로써, 태그 구조의 단순화를 구현하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 알에프아이디(RFID) 안테나 방사체와 알에프아이디(RFID) 칩을 포함하는 필름형태의 태그; 및 상기 태그 하부에 위치하며, 부착대상물과의 이격을 위해서 형성되는 이격체;를 포함하여 구성되어, 라벨태그로 사용 가능하면서도, 금속부착형 태그로도 사용 가능한 범용의 부착형 태그로서 롤링(rolling)이 가능한 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그를 제공한다.
상기 이격체는 다공성으로서 유연성을 갖는 폼(foam) 재질, 플라스틱 재질, 고무 재질 중에서 선택되는 어느 하나이며, 두께가 1.2mm를 초과하지 않아 굴곡면에 취부가 가능한 것이 바람직하다.
상기 이격체의 하부에 금속박이 더 부착되어 태그가 부착되는 재질의 유전율 변화에 따른 영향이 감쇄되어 다목적 부착이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 알에프아이디 안테나 방사체는 개루프와 폐루프를 각각 구성하며, 상기 알에프아이디 칩은 상기 개루프와 폐루프의 사이에 위치되는 것이 바람직하다.
상기 폐루프는 상대 유전율이 10이하인 매질에서 알에프아이디 칩의 허수부인 캐패시턴스를 상쇄시켜 자유공간 및 부착대상물의 상대 유전율이 10이하의 부착재질에서 성능 변화 및 열화 현상을 방지하는 것이 바람직하다.
상기 개루프는 금속재질의 부착대상물에 대한 접근에 따른 전파의 상쇄간섭, 산란현상, 전파의 전이 및 흡수 현상이 완화될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 개루프에 의하여, 상기 태그를 금속재질 부착대상물에 접근 및 부착할 때, 폐루프와 금속재질의 부착대상물의 1.2mm의 협소한 이격 거리로 비 접촉 전자기 유도현상이 발생되며, 이로 인해 금속부착형 태그와 같은 역F형 안테나 구조로 사용 가능한 것이 바람직하다.
상기 개루프, 폐루프 및 알에프아이디 칩은 태그의 중심부를 기준으로 좌우 비대칭 구조를 이루는 것이 바람직하다.
상기 개루프는 태그의 길이방향에 대하여 틸트(tilt)되어 연장되도록 함으로써 금속재질의 부착 대상물의 부착 및 접근에 따른 간섭을 완화시키는 이 바람직하다.
상기 개루프는 태그의 길이방향에 대하여 각도 기준으로 30 ~ 60도 틸트(tilt)되어 연장되는 것이 바람직하다.
상기 폐루프는 자유공간에서 자체의 폐루프로 안테나 방사가 되고, 유전율 10이하의 매질에서는 매질과의 갭커플링으로 안테나 방사가 되는 것이 바람직하다.
상기 개루프는 2mm이하의 폭을 가진 슬롯으로 폐루프와 근접하도록 구성하여 유전율 10이하의 매질에서 폐루프와 연계되어 슬롯 안테나(Slot Antenna)로 작용하는 것이 바람직하다.
상기 태그와 상기 이격체는 합지되며, 태그와 이격체의 두께 총합이 1.5mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
상기 태그의 전도성을 갖는 안테나는, 프린팅 방식 혹은 식각 방식에 의해 형성되는 전자잉크 또는 동(구리)이나 알루미늄 재질의 금속성분으로 구성됨이 바람직하다.
상기 태그의 전도성을 가지는 안테나가 형성되는 재질은, 종이류, PET(polyethylene terephthalate) 및 PI(polyimide)로 부터 선택되는 어느 하나의 재질로 구성됨이 바람직하다.
또한, 본 발명은 필름형태의 웨트 인레이(Wet-Inlay) 태그; 폼 재질의 이격체; 및 금속박 재질;을 포함하며, 합지 구조로 전체 두께는 1.5mm 이하인 상태에서 롤링(rolling)이 가능한 구조인 것을 특징으로 이중 루프를 가지는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 부착대상물로서 금속, 액상 또는 유동체가 수용된 용기 등 평면 외에 곡면에서 부착이 가능하므로 그 종류나 폭을 대폭 확장하도록 하여 알에프아이디 태그의 응용영역이 확대되도록 하는 작용효과가 기대된다.
또한, 필름형태의 알에프아이디 태그와 부착대상물간에 개재되는 이격체의 두께를 공히 얇게 하면서도 유연성 있는 재질을 선택함으로써 코딩 또는 가공시 롤링이 가능하며, 따라서 가공 및 취급이 용이한 작용효과가 기대된다.
또한, 태그상에서 안테나 방사체 및 칩의 위치를 태그의 중심부를 기준으로 좌우 비대칭되도록 함으로써 태그의 두께가 전체적으로 얇음으로써 발생되는 태그의 성능 열화를 방지하도록 하는 작용효과가 기대된다.
또한, 태그 안테나상에서의 개루프 슬롯의 형성에 있어서, 태그의 길이방향에 대하여 소정 각도 틸트(tilt) 되도록 구성함으로써 전파 수신시 금속과의 간섭을 최소화하도록 하는 작용효과가 기대된다.
또한, 태그의 두께를 얇게 함으로써 금속재질의 부착대상물에 라벨태그의 형태로 사용할 수 있도록 하여 사용의 편리함, 범용성을 추구하도록 하는 작용효과가 기대된다.
또한, 안테나 방사체와 그라운드(부착대상물 또는 금속박)간에 연결체가 개재되지 않음으로써, 태그 구조의 단순화하고 제작단가를 절감하도록 하는 작용효과가 기대된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 루프를 갖는 다중 부착 알에프아이디 태그의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 알에프아이디 태그가 합지된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 알에프아이디 태그에서 필름형태의 태그상에 형성된 안테나 방사체를 나타내는 평면도이다.
도 4는 롤투롤(Roll to roll) 가공과정을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 알에프아이디 태그가 롤링상태에 있는 것을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 태그에 대하여, 금속박을 사용하지 아니하였을 때의 태그의 인식 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 태그에 대하여, 금속박을 사용하였을 때의 태그의 인식 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 종래의 PCB 형태의 금속부착형 태그와 별도의 기생소자를 구비하는 라벨형태의 금속부착형 태그와 인식특성을 나타내는 그래프이다.
이하에서는 본 발명을 바람직한 실시예와 첨부되는 도면을 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 루프를 갖는 다중 부착 알에프아이디 태그(100)의 분해사시도를 나타내는 것이며, 도 2는 도 1의 다중 부착 알에프아이디 태그(100)가 합지된 상태를 나타내는 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다중 부착 알에프아이디 태그(100)는 알에프아이디(RFID) 안테나 방사체(125)와 알에프아이디(RFID) 칩(121)을 포함하는 필름형태의 태그(120); 및 상기 태그(120) 하부에 위치하며, 부착대상물과의 이격을 위해서 형성되는 이격체(130);를 포함하여 구성된다.
상기 태그(120)는 일 예로 Wet-Inlay 태그가 바람직하나, 다른 종류의 태그가 배제되는 것은 아니다.
여기서, 전도성을 가지는 안테나가 형성되는 필름(123)은 종이류, PET(polyethylene terephthalate) 및 PI(polyimide)로 부터 선택되는 어느 하나의 재질로 구성된다. 그러나, 위 재질 뿐 아니라 필요에 따라서는 유연성을 갖는 여하한 재질도 가능하다.
또한, 태그(120)의 전도성을 갖는 안테나는 프린팅 방식 혹은 식각 방식에 의해 형성되는 전자잉크 또는 동(구리)이나 알루미늄 재질의 금속성분으로 구성될 수 있으며, 이는 방사성능을 확보할 수 있는 여하한 재질로도 대체 가능하다.
상기 이격체(130)는 부착대상물과 필름형태의 태그(120)간 공간을 확보하며, 부착대상물에 대한 부착이 가능하도록 구성된 것으로서, 다공성의 유연성을 갖는 폼(foam) 재질, 플라스틱 재질, 고무 재질 중에서 선택되는 어느 하나이며, 전체 두께가 1.5mm를 초과하지 않아 굴곡면에 취부가 가능한 것이 좋다.
이격체(130)의 재질은 종래의 RFID 리더 안테나와 같이 금속재질의 부착 대상물과의 간섭을 최소화하기 위하여 선택되는 것이며, 다만, 다중 부착 알에프아이디 태그(100)의 코딩, 프린팅 등의 가공과정에서 가공의 편리성을 제시하고, 또한 부착대상물의 표면의 거칠기가 굴곡도에 유동적으로 대응하도록 하기 위하여 유연성 있는 재질 및 유연성을 유지할 수 있는 두께의 선택이 중요하다.
따라서, 본 발명에서 상기 이격체(130)는 위와 같은 재질 및 두께를 유지하는 것이 바람직하며, 두께는 그 수치 차원에서 임계적 의의가 있다고 할 것이다.
특히, 칩(121) 및 그 주변부와 부착대상물간의 최적의 이격거리를 구현하여 900MHz에서 전자기 유도가 발생할 수 있도록 매칭화시켜 방사 성능을 극대화할 수 있었다.
본 발명에 따른 다중 부착 알에프아이디 태그(100)에서 태그(120)와 상기 이격체(130)는 합지되며, 태그(120)와 이격체(130)의 두께 총합이 1.5mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 이는 가공성, 부착대상물의 표면특성 등을 모두 고려한 것이라는 점에서 이격체(130)의 두께를 한정하는 의의와 동일하다.
상기 이격체(130)의 하부에는 금속박(140)이 더 부착될 수 있다. 이러한 금속박(140)은 특정 주파수 대역에서의 방사 특성을 강화시키는 역할을 하며, 따라서 부착대상물의 종류에 무관하게 안테나 방사체(125)의 방사 성능을 확보할 수 있다. 따라서 금속박(140)이 적용된 다중 부착 알에프아이디 태그(100)는 예를 들어 케첩, 마요네즈, 액상 음료 등 다양한 액상 제품을 생산하는 업체에서 제품 종류별로 획일적으로 용기에 부착하여 사용하는데 유리하다고 할 것이나, 본 발명의 다중 부착 알에프아이디 태그(100)는 이와 같은 금속박(140)이 없더라도 다양한 주파수 대역에서의 간섭이 완화될 수 있어 방사 성능의 확보에는 문제가 없으므로, 금속박(140)의 적용은 선택의 문제이다. 특히 금속제품에 부착하여 사용하는 경우에는 안테나 방사체(125)의 특성에 의해 방사 성능의 확보가 가능하므로 굳이 금속박(140)이 적용될 필요는 없을 것이다.
본 발명의 다중 부착 알에프아이디 태그(100)가 부착될 수 있는 부착대상물을 일반화하여 표현하면, 상대 유전율이 10 이하인 물질이라고 할 것이다. 이러한 물질은 금속, 액체가 수용된 유리, 플라스틱 재질 또는 종이 재질의 용기 등이 모두 포함될 수 있다.
상기 금속박(140) 또는 이격체(130)의 하부에는 접착물질이 도포되어 부착대상물에 용이한 부착이 가능하다.
도 3은 본 발명의 다중 부착 알에프아이디 태그(100)에서 필름형태의 태그(120)상에 형성된 안테나 방사체(125)를 나타내는 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 알에프아이디 안테나 방사체(125)는 개루프와 폐루프를 각각 구성하며, 상기 알에프아이디 칩(121)은 상기 개루프와 폐루프의 사이에 위치된다.
상기 폐루프는 상대 유전율이 10이하인 매질에서 알에프아이디 칩(121)의 허수부인 캐패시턴스를 상쇄시켜 부착대상물의 상대 유전율이 10이하의 부착재질에서 성능 변화 및 열화 현상을 방지하도록 하는 작용을 한다.
상기 폐루프는 자유공간에서 자체의 폐루프로 안테나 방사가 되고, 유전율 10이하의 매질에서는 매질과의 갭커플링(Gap Coupling)으로 안테나 방사가 되는 특성을 갖는다.
상기 개루프는 상기 부착대상물에 대한 접근에 따른 전파의 상쇄간섭, 산란현상, 전파의 전이 및 흡수 현상이 최소화될 수 있도록 하는 작용을 한다.
아울러, 상기 개루프는 최종 하단의 금속박(140) 재질 유무에 무관하게 그라운드면(Ground Plane)에 해당하는 부착대상물(금속)로부터 받는 전파의 경로거리에 의한 방사소자 경계면에서의 상쇄간섭, 부착대상물을 흐르는 전자파의 산란현상, 전자기 유도에 의한 부착대상물로의 전파의 전이 및 흡수 현상의 영향을 최소화하여 태그로서의 전기적 성능 열화 현상이 방지되도록 하는 작용을 한다.
상기 개루프에 의하여, 다중 부착 알에프아이디 태그(100)를 금속재질 부착대상물에 접근 및 부착할 때, 폐루프와 금속재질의 부착대상물의 1.2mm의 협소한 이격 거리로 비 접촉 전자기 유도현상이 발생되며, 이로 인해 금속부착형 태그와 같은 역F형 안테나 구조로 사용 가능한 특성을 갖는다.
본 발명에 의한 다중 부착 알에프아이디 태그(100)의 안테나 성능 확보를 위한 안테나 방사체(125)의 특성은 첫째, 상기 개루프, 폐루프 및 알에프아이디 칩(121)이 태그(120)의 중심부를 기준으로 좌우 비대칭 구조를 이룬다는 것이다. 비대칭 영역 중 넓은 영역의 안테나 방사체(125)가 리더에 노출되도록 다중 부착 알에프아이디 태그(100)의 위치를 구성하는 경우에는 대칭 영역의 어느 한쪽 영역이 리더에 노출되도록 다중 부착 알에프아이디 태그(100)의 위치를 구성하는 경우에 비하여 방사특성이 향상될 수 있으므로, 이와 같이 구성하는 것이다. 즉, 비대칭 영역중 넓은 영역으로 인하여 λ의 길이를 최대한 길게 할 수 있으며, 따라서 금속면과의 영향을 최소화할 수 있다. 상기 개루프 슬롯의 폭은 2mm를 초과하지 않으며, 개루프 슬롯의 길이는 0.25λ 이하의 슬롯으로 폐루프와 근접하도록 구성하여 유전율 10이하의 매질에서 폐루프와 연계되어 슬롯 안테나(Slot Antenna)로 작용하는 특성을 갖는다.
둘째, 상기 개루프는 태그(120)의 길이방향에 대하여 틸트(tilt)되어 연장되도록 함으로써 이중 루프 상에서 상쇄 간섭을 최소화할 수 있다는 점에 안테나 방사체(125)의 특성이 있다. 상기 개루프가 길이방향에 대하여 틸트되는 경우에는 개루프가 태그(120)의 길이방향을 따라서 형성되는 경우보다 부착대상물과의 상쇄 간섭이 덜 일어나는 것을 실험적으로 확인할 수 있었으며, 이는 안테나 방사체(125)의 방사특성의 향상된 결과를 가져온다. 특히 상기 개루프는 태그(120)의 길이방향에 대하여 각도 기준으로 30 ~ 60도 틸트(tilt)되어 연장되는 것이 바람직하며, 가장 좋은 각도는 45도의 각도를 이루도록 형성되는 것이다. 45도 각도를 이루는 경우에 상쇄간섭 효과가 가장 작은 것으로 확인되었다.
보통의 라벨 태그는 태그의 길이 방향으로 안테나의 방사 패턴이 선형편파로 구현되고, 이에 맞추어 슬롯의 방향도 길이방향으로 처리된다. 이에 슬롯의 방향을 30 ~ 60도 틸트(tilt) 함으로써 리더안테나와 태그와의 편파 부정합에 의한 손실을 보상할 수 있다. 즉, 편파 다이버시티 기능이 추가되며 태그의 안테나 주 방사(main radiation)와 금속 부착대상물에서 반사되는 불요한 산란 방사(scattered radiation)가 엇각(bevel angle)으로 영향을 미치므로 금속 부착대상물과의 상쇄간섭 현상을 최소화시킬 수 있으며, 본 발명의 특징이 이러한 슬롯의 틸트에 있다.
상기 알에프아이디 칩(121)은 상기 개루프와 폐루프의 사이에 위치되는데, 상기 알에프아이디 칩(121)이 이와 같이 개루프와 폐루프 사이에 존재하도록 함으로써, 안테나 방사체(125)와의 접촉면적이 넓어지고 접촉경로가 확장될 수 있으며, 또한 칩(121) 주변부에 집중적으로 전자기 유도가 발생할 수 있도록 할 수 있다. 따라서 신호의 전달특성이 우수해지므로, 이러한 점에서 알에프아이디 칩(121)의 위치의 의의가 존재한다.
도 4는 롤투롤(Roll to Roll) 가공과정을 나타내는 모식도이다. 도 5는 본 발명의 다중 부착 알에프아이디 태그(100)가 롤링상태에 있는 것을 나타내는 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 다중 부착 알에프아이디 태그(100)는 두께가 얇으면서도 유연성이 있으므로 롤에 감는 것이 가능하고, 따라서 라벨 프린터기 또는 오토라벨러, RFID 인코딩기, 레이저마킹기에 연속으로 인쇄, RFID DATA 입력, 제품 부착이 용이한 구조를 구현함으로써 롤투롤(Roll to Roll) 가공이 가능하도록 하였다. 여기서, 도면부호 30은 인코더, 40은 리더를 각각 나타낸다.
다음은 본 발명에 의한 태그의 인식특성에 대하여 살펴보기로 한다.
도 6과 도 7은 은 본 발명의 일 실시예에 의한 태그에 대하여, 금속박을 사용하지 않았을 때와 사용하였을 때의 태그의 인식 특성을 나타내는 그래프이다.
여기서, 가로값은 반응 주파수를 나타내는 것이며, 세로값은 데시벨(dB)를 나타내는 것이다.
도시된 바와 같이, 금속박(140)을 사용하지 아니하였을 때의 다중 부착 알에프아이디 태그(100)가 금속재질의 부착대상물에 부착되어 사용되는 경우에는 dB값이 낮으면서도 전체적으로 완만한 수준의 변화를 보이고 있다. 반면, 금속박(140)을 사용하였을 때의 다중 부착 알에프아이디 태그(100)가 금속재질의 부착대상물에 부착되어 사용되는 경우에는 약 920MHz 중심에서의 dB값은 낮으나 그 밖의 주파수 구간에서는 금속박(140)을 사용하지 아니하는 경우에 비하여 높은 dB값을 나타내었다.
일반적인 금속부착형 태그의 이격거리는 3mm 내외에서 최상의 성능을 구현할 수 있다. 즉, 본 발명에서와 같이 1mm 내외의 이격거리에서는 태그의 성능 열화가 심해 기생소자를 추가하여야 한다. 금속부착형 라벨태그가 그러하다. 그러나, 본 발명에 의한 다중 부착 알에프아이디 태그(100)는 기생소자없이 이격체(130)의 두께 및 이격체(130) 재질의 유전율을 이용하여 특정 주파수대에 최상의 성능을 구현하는 데 있다. 통상 국내 및 미주 에서 사용되는 주파수대는 920MHz, 유럽에서 사용되는 주파수대는 860MHz이다. 따라서, 본 발명의 이격체(130)의 두께를 예를 들어 1mm로 한다는 전제하에 이격체(130) 재질의 유전율을 변화시킨다면 전 세계의 UHF대역 RFID 태그를 공히 사용할 수 있다고 할 수 있다.
도 8은 종래의 PCB 형태의 금속부착형 태그와 라벨형태의 금속부착형 태그와 인식특성을 나타내는 그래프이다.
도시된 바와 같이, 종래의 PCB 형태의 금속부착형 태그는 경질 재질로서 부착대상물의 표면특성에 제한이 있다. 또한 두께를 3mm 정도는 확보하여야만 인식특성을 나타낸다. 따라서, 인식특성면에서 본 발명의 다중 부착 알에프아이디 태그(100)와 차이가 크지 않더라도 보다 두께가 얇고 표면 굴곡도에 따라 융통성있게 대응이 가능한 본 발명의 다중 부착 알에프아이디 태그(100)가 비교 우위성을 갖는다고 할 수 있다. 한편, 종래의 라벨형태의 금속부착형 태그는 두께가 얇아 인식률이 떨어지는 단점이 있는 바, 이 경우에는 태그내에 기생소자를 별도로 가설하여야만 금속부착형 태그로서 기능할 수 있다. 따라서, 이 경우 또한 인식특성면에서 본 발명의 다중 부착 알에프아이디 태그(100)와 차이가 크지는 않더라도 기생소자를 별도로 구비할 필요가 없는 본 발명의 태그가 비교우위성을 갖는다고 할 수 있다.
이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 안정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 다중 부착 알에프아이디 태그 110 : 이형지
120 : 태그 121 : 칩
123 : 필름 125 : 안테나 방사체
130 : 이격체 140 : 금속박

Claims (15)

  1. 알에프아이디(RFID) 안테나 방사체와 알에프아이디(RFID) 칩을 포함하는 필름형태의 태그; 및
    상기 태그 하부에 위치하며, 부착대상물과의 이격을 위해서 형성되는 이격체;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 알에프아이디 안테나 방사체는 개루프와 폐루프를 각각 구성하며, 상기 알에프아이디 칩은 상기 개루프와 폐루프의 사이에 위치되고,
    상기 개루프는 태그의 길이방향에 대하여 30 ~ 60도 틸트(tilt)되어 연장되도록 함으로써 금속재질의 부착 대상물의 부착 및 접근에 따른 간섭을 완화시키는 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이격체는 다공성으로서 유연성을 갖는 폼(foam) 재질, 플라스틱 재질, 고무 재질 중에서 선택되는 어느 하나이며, 두께가 1.2mm를 초과하지 않아 굴곡면에 취부가 가능한 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이격체의 하부에 금속박이 더 부착되어 태그가 부착되는 재질의 유전율 변화에 따른 영향이 감쇄되어 다목적 부착이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폐루프는 상대 유전율이 10이하인 매질에서 알에프아이디 칩의 허수부인 캐패시턴스를 상쇄시켜 자유공간 및 부착대상물의 상대 유전율이 10이하의 부착재질에서 성능 변화 및 열화 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폐루프는 자유공간에서 자체의 폐루프로 안테나 방사가 되고, 유전율 10이하의 매질에서는 매질과의 갭커플링(Gap Coupling)으로 안테나 방사가 되는 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 개루프는 금속재질의 부착대상물에 대한 접근에 따른 전파의 상쇄간섭, 산란현상, 전파의 전이 및 흡수 현상이 완화될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 개루프에 의하여, 상기 태그를 금속재질 부착대상물에 접근 및 부착할 때, 폐루프와 금속재질의 부착대상물의 1.2mm의 이격 거리로 비접촉 전자기 유도현상이 발생되며, 이로 인해 금속부착형 태그와 같은 역F형 안테나 구조로 사용 가능한 이중 루프를 가지는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 개루프, 폐루프 및 알에프아이디 칩은 태그의 중심부를 기준으로 좌우 비대칭 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 개루프 슬롯의 폭은 2mm이하 이고 개루프 슬롯의 길이는 0.25λ 이하의 슬롯으로 폐루프와 근접하도록 구성하여 유전율 10이하의 매질에서 폐루프와 연계되어 슬롯 안테나(Slot Antenna)로 작용하는 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 태그와 상기 이격체는 합지되며, 태그와 이격체의 두께 총합이 1.5mm를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 태그의 전도성을 갖는 안테나는, 프린팅 방식 혹은 식각 방식에 의해 형성되는 전자잉크 또는 동(구리)이나 알루미늄 재질의 금속성분으로 구성됨을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 태그의 전도성을 가지는 안테나가 형성되는 필름의 재질은, 종이류, PET(polyethylene terephthalate) 및 PI(polyimide)로 부터 선택되는 어느 하나의 재질로 구성됨을 특징으로 하는 이중 루프를 갖는 UHF 대역 다중 부착 알에프아이디 태그.
  15. 삭제
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