KR102327621B1 - 마그네틱 보안 전송 안테나 - Google Patents

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KR102327621B1 KR1020150061609A KR20150061609A KR102327621B1 KR 102327621 B1 KR102327621 B1 KR 102327621B1 KR 1020150061609 A KR1020150061609 A KR 1020150061609A KR 20150061609 A KR20150061609 A KR 20150061609A KR 102327621 B1 KR102327621 B1 KR 102327621B1
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장길재
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Abstract

마그네틱 보안 전송 모듈 및 이를 포함하는 무선전력 충전모듈이 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네틱 보안 전송 모듈은 POS 단말에 구비되며 마그네틱 카드가 삽입되어 이동되는 마그네틱 리더 헤드를 이용하여 비접촉 결제를 수행할 수 있도록 휴대용 전자기기에 구비되는 마그네틱 보안 전송 모듈로서, 마그네틱 보안 전송(MST)용 안테나와, 상기 마그네틱 보안 전송(MST)용 안테나와 다른 종류의 추가 안테나를 포함하는 안테나 유닛; 및 상기 안테나 유닛의 일면에 배치되어 자기장을 유기하는 차폐 유닛을 포함하고, 상기 MST용 안테나를 이루는 인덕터는 적어도 하나의 권선(winding)을 갖는 루프로 이루어지고, 상기 인덕터는 상기 마그네틱 리더 헤드의 센싱 개구에 대응하는 영역에 걸쳐 확산하되 상기 마그네틱 카드를 상기 센싱 개구에 삽입하여 이동할 때 상기 마그네틱 리더 헤드에서 판독할 수 있는 자기장과 유사한 자기장을 형성하도록 구성되고, 상기 인덕터는 상기 마그네틱 리더 헤드의 차폐를 관통하도록 DC 성분이 추가된 고 에너지 자기 펄스를 상기 마그네틱 리더 헤드의 센싱 개구 측으로 방출하고, 상기 고에너지 자기 펄스는 상기 마그네틱 카드의 마그네틱 스트라이프 데이터를 포함하고, 상기 차폐 유닛은 서로 다른 투자율을 갖는 제 1 시트층 및 제 2 시트층을 포함하고, 상기 제 2 시트층의 중앙 영역에 수용부가 구비되며, 상기 제 1 시트층은 상기 수용부에 삽입 배치되고, 상기 마그네틱 보안 전송(MST)용 안테나는 상기 제 1 시트층와 상기 제 2 시트층 중 어느 하나에 대응되는 영역에 배치되며, 상기 추가 안테나는 상기 제 1 시트층와 상기 제 2 시트층 중 다른 하나에 대응되는 영역에 배치된다.

Description

마그네틱 보안 전송 안테나{Magnetic Secure Transmission Antenna Device}
본 발명은 전자기기용 안테나 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 모바일 결제 등에 이용되는 마그네틱 보안 전송 안테나장치에 관한 것이다.
종래의 보편적인 결제 수단인 마그네틱 카드에는 결제 정보와 같은 카드 데이터를 포함하는 마그네틱 스트라이프(MS, magnetic stripe)가 형성된다. 여기서, 마그네틱 스트라이프는 자분(magnetic particle)으로 이루어지며, 이러한 자분의 자기 극성의 순서에 따라 데이터가 기록된다. 이러한 카드 데이터는 마그네틱 카드를 POS(Point Of Sale)의 리더 헤드가 형성된 센싱 개구에 이동시킴으로써 POS에 의해 마그네틱 스트라이프로부터 판독된다. 이때, 마그네틱 카드가 이동함에 따라, 마그네틱 스트라이프는 리더 헤드의 센싱 개구 내에서, 자기장을 형성하고, 리더 헤드는 이와 같이 형성된 자기장을 전기 신호로 변환하여 카드 데이터를 판독할 수 있다.
한편, 스마트폰이 보편화되고 그 기능이 향상됨에 따라, 스마트폰을 이용한 결제 방법이 등장하고 있다. 그러나, 상점 등에서 기존에 보편적으로 설치된 POS 단말과 스마트폰 사이의 데이터 전송 채널이 없어 스마트폰을 이용한 결제는 많은 장애 요인을 갖고 있다. 이를 해결하기 위해, 2D 바코드 또는 NFC(Near Field Communication)를 이용한 방법들이 제안되고 있다.
그러나, 이러한 2D 바코드 또는 NFC 방식의 결제 수단은 POS 단말에 적합한 판독 장치가 없기 때문에 보편적인 적용이 곤란하고, 특히, NFC의 경우에는 많은 스마트 폰에서 표준화된 NFC 성능이 부족하며, 이를 판독하기 위한 별도의 장치를 구비해야하는 단점이 있다.
따라서, 기존의 상점 등에서 일반적으로 사용되고 있는 POS 단말을 그대로 이용하면서도 스마트폰으로 결제할 수 있는 방법들이 제안되고 있다. 특히, 최근에는 POS 단말에 별도의 판독 장치를 부가하지 않고도 결제를 수행할 수 있는 마그네틱 보안 전송(MST; Magnetic Secure Transmission) 기법이 제안되고 있다.
이러한 마그네틱 보안 전송 기법은 스마트폰을 이용한 결제를 목적으로 하기 때문에, 최종적으로 스마트폰 내에서 설치되는 것이 바람직하다.
그러나, 마그네틱 보안 전송 기법은 스마트폰 내에서 구현하기 위해서는 POS 단말과의 상호 작용에 의해 자기장을 형성하는 MST용 안테나 등과 같은 마그네틱 보안 전송을 위한 부품 개발이 시급한 실정이다.
KR 2012-0091441 A
본 발명은 기존의 POS 단말의 변경 없이도 스마트폰을 이용하여 결제를 수행할 수 있는 마그네틱 보안 전송 모듈 및 이를 포함하는 무선 전력 충전 모듈을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 POS 단말에 구비되며 마그네틱 카드가 삽입되어 이동되는 마그네틱 리더 헤드를 이용하여 비접촉 결제를 수행할 수 있도록 휴대용 전자기기에 구비되는 마그네틱 보안 전송 모듈로서, 마그네틱 보안 전송(MST)용 안테나와, 상기 마그네틱 보안 전송(MST)용 안테나와 다른 종류의 추가 안테나를 포함하는 안테나 유닛; 및 상기 안테나 유닛의 일면에 배치되어 자기장을 유기하는 차폐 유닛을 포함하고, 상기 MST용 안테나를 이루는 인덕터는 적어도 하나의 권선(winding)을 갖는 루프로 이루어지고, 상기 인덕터는 상기 마그네틱 리더 헤드의 센싱 개구에 대응하는 영역에 걸쳐 확산하되 상기 마그네틱 카드를 상기 센싱 개구에 삽입하여 이동할 때 상기 마그네틱 리더 헤드에서 판독할 수 있는 자기장과 유사한 자기장을 형성하도록 구성되고, 상기 인덕터는 상기 마그네틱 리더 헤드의 차폐를 관통하도록 DC 성분이 추가된 고 에너지 자기 펄스를 상기 마그네틱 리더 헤드의 센싱 개구 측으로 방출하고, 상기 고에너지 자기 펄스는 상기 마그네틱 카드의 마그네틱 스트라이프 데이터를 포함하고, 상기 차폐 유닛은 서로 다른 투자율을 갖는 제 1 시트층 및 제 2 시트층을 포함하고, 상기 제 2 시트층의 중앙 영역에 수용부가 구비되며, 상기 제 1 시트층은 상기 수용부에 삽입 배치되고, 상기 마그네틱 보안 전송(MST)용 안테나는 상기 제 1 시트층와 상기 제 2 시트층 중 어느 하나에 대응되는 영역에 배치되며, 상기 추가 안테나는 상기 제 1 시트층와 상기 제 2 시트층 중 다른 하나에 대응되는 영역에 배치되는 마그네틱 보안 전송 모듈을 제공한다.
또한, 상기 인덕터는 상기 인덕터를 흐르는 전류하에서 포화되지 않는 재질로 이루어질 수 있다.
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또한, 상기 차폐 유닛은 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 층은 페라이트 시트, 비정질 합금의 리본 시트 또는 나노 결정립 합금의 리본 시트 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
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또한, 상기 차폐 유닛은 적어도 두 개의 층을 포함하는 경우, 상기 적어도 두 개의 층 중 적어도 하나는 복수 개의 미세 조각으로 분리 형성되며, 상기 복수 개의 미세 조각들은 서로 이웃하는 미세 조각들 간에 전체적으로 절연되거나 부분적으로 절연될 수 있다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 보안 전송 모듈 및 이를 포함하는 무선 전력 충전 모듈은 마그네틱 보안 전송 기법에 의해 마그네틱 카드와 동일한 방식으로 POS 단말로 카드 정보를 전송하여 기존의 POS 단말의 변경 없이도 스마트폰을 이용하여 결제를 수행할 수 있어 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, POS 단말기의 센싱 개구에 삽입하여 이동시키는 동작을 생략할 수 있고, POS 단말에 아주 근접하게 위치시킬 필요가 없이 사용자의 편의성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 스마트폰을 이용한 결제로 사용자의 편의성을 향상시키면서도, 기존의 POS 단말을 변경하거나 별도의 장치를 설치할 필요가 없어 스마트폰 결제를 위한 시스템 구축 비용을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, POS 단말과 스마트폰의 데이터 전송 채널 부재로 인한 스마트폰 결제 방식의 확산을 저해하는 요소를 제거하여 POS 단말과 스마트폰 결제의 사용을 촉진할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 보안 전송 모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1 안테나 유닛의 평면도이다.
도 3은 도 1의 차폐 시트를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 보안 전송 모듈을 구비한 휴대용 전자기기의 사용 상태도이다.
도 5는 도 4의 동작을 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 충전모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6의 차폐 시트를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 6의 차폐 시트의 다른 형태를 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 6의 차폐 시트의 또 다른 형태를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 보안 전송 모듈(100)은 안테나 유닛(110) 및 차폐 유닛(120)을 포함한다.
상기 안테나 유닛(110)은 POS 단말로 마그네틱 보안 전송 신호를 송출하기 위한 것이다.
이러한 안테나 유닛(110)은 상기 차폐 유닛(120)의 일면에 구비될 수 있으며, 상기 차폐 유닛(120)의 일면에 접착층을 매개로 고정된다.
여기서, 상기 접착층은 접착 성질을 갖는 본드, PVC, 고무 또는 양면 테이프 등일 수 있으며, 전도성을 갖는 성분이 포함될 수도 있다.
한편, 상기 안테나 유닛(110)은 인쇄 패턴으로 형성되는 회로 기판(112) 및 상기 회로 기판(112)의 일면에 부착된 MST용 안테나(114)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회로 기판(112)은 그 상면에 MST용 안테나 패턴과 회로부가 형성되는 기체가 되는 요소로서, 내열성 및 내압성을 가지며, 가요성(flexible)을 갖는 소재이다. 이러한 소재의 물성을 고려할 때, 상기 회로 기판(112)으로서 열경화성 고분자 필름인 PI나 PET 등과 같은 필름이 채용될 수 있다.
그리고, 상기 안테나 유닛(110)은 양 단부에는 상기 회로 기판(112)과 전기적인 연결을 위한 연결 단자가 인출된다.
상기 MST용 안테나(114)는 인덕터로 이루어지고, 상기 인덕터는 적어도 하나의 권선(winding)을 갖는 루프로 이루질 수 있다. 바람직하게는 상기 루프는 20개 이상의 권선으로 이루어질 수 있다.
이러한 MST용 안테나(114)는 POS 단말로부터 일정 거리를 이격되어도 상기 POS 단말 내의 리더 헤드로 관통할 수 있는 무지향 자기장을 발생시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 인덕터는 POS 단말에서 충분한 자기장을 검출할 수 있도록 상기 POS 단말의 마그네틱 리더 헤드의 센싱 개구에 대응하는 영역에 걸쳐 확산하는 자기장을 형성하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 인덕터는 적절하게 타이밍된 전류 펄스들이 그들의 최대값에 도달하고, 그에 의해 리더 헤더(310)에서 최대 유도된 전압을 초래하게 하는 유도 용량 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 인덕터는 강한 자기장을 생성하기 위해 필요한 큰 전류를 허용하도록 충분히 낮은 저항값을 가질 수 있다. 따라서, 상기 인덕터는 그 유도 용량과 저항값의 비가 10μH/Ω ~ 80μH/Ω일 수 있다.
또한, 상기 인덕터는 상기 인덕터를 흐르는 전류하에서 포화되지 않는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 인덕터는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 권선되는 원형, 타원형, 나선형 또는 사각형상과 같은 다각 형상의 코일로 구성될 수도 있고 동박 등과 같은 금속박을 에칭하여 구성될 수도 있다.
여기서, 상기 루프는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 루프의 최외각 폭(w)은 15~50 ㎜일 수 있고, 상기 루프가 이루는 권선의 폭(d)은 3㎜일 수 있다. 이때, 상기 루프는 상기 루프가 형성하는 면적이 600 ~ 1700 ㎟이내가 되도록 형성될 수 있다.
상기 차폐 유닛(120)은 일정 면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며, 상기 안테나 유닛(110)에서 발생되는 자기장을 유기하는 역할을 수행한다.
이때, 상기 차폐 유닛(120)은 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 차폐 유닛(120)은 페라이트 시트 또는 비정질 시트로 이루어지거나, 이들을 적층하여 구성한 하이브리드 시트로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 페라이트 시트는 소결 페라이트 시트로 이루어질 수 있으며, MnZn 페라이트 또는 NiZn 페라이트 또는 MgCuZn 페라이트로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 페라이트 시트는 베이스 밴드 대역의 특성이 양호하고 박막 제조가 가능한 MgCuZn 소결 페라이트로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 비정질 시트는 플레이크 처리되어 다수의 미세조각으로 분리된 것일 수 있다. 이러한 비정질 시트는 비정질 합금의 리본 시트 또는 나노 결정립 합금의 리본 시트일 수 있다. 여기서, 상기 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금은 Fe계 또는 Co계 자성 합금이 사용될 수 있으며, 재료비용을 고려할 때 Fe계 자성 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 더불어, 상기 비정질 합금 및 나노결정립 합금은 3원소 합금 또는 5원소 합금을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 3원소 합금은 Fe, Si 및 B를 포함하며, 상기 5원소 합금은 Fe, Si, B, Cu 및 Nb를 포함할 수 있다.
이와 같은 비정질 시트로 이루어진 상기 차폐 유닛(120')은 도 3에 도시된 바와 같이 2층 이상의 복수 개의 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금의 리본시트 층(121a,121b,121c)으로 구성될 수도 있다.
여기서, 상기 차폐유닛(120')이 복수 개의 시트층이 미세조각으로 분리 형성되어 적층되는 경우 각각의 시트층 사이에는 비전도성 재질로 이루어진 접착층(121d)이 배치되어 서로 적층되는 한 쌍의 시트층 사이에 스며들 수 있도록 함으로써 상기 접착층(121d)이 각각의 시트층을 구성하는 복수 개의 미세 조각을 절연하는 역할을 수행할 수도 있다.
여기서, 상기 접착층은 접착제로 구비될 수도 있으며 필름 형태의 기재의 일면 또는 양면에 접착제가 도포된 형태로 구비될 수도 있다.
더불어, 상기 차폐 유닛(120, 120')을 위에 언급한 종류로 한정하는 것은 아니며 자성의 성질을 갖는 물질이면 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
이때, 상기 차폐 유닛(120)은 적어도 두 개의 층을 포함하는 하이브리드 시트로 구성되는 경우, 상기 층 중 적어도 하나는 와전류의 발생을 억제할 수 있도록 복수 개의 미세 조각으로 분리 형성될 수 있으며, 복수 개의 미세 조각들은 서로 이웃하는 미세 조각들 간에 전체적으로 절연되거나 부분적으로 절연되도록 구비될 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 미세 조각은 1㎛ ~ 3mm의 크기로 구비될 수 있으며, 각각의 조각들은 비정형으로 랜덤하게 이루어질 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 보안 전송 모듈(100)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 스마트폰, PDA, 태블릿, 멀티미디어 기기 등과 같은 휴대용 전자기기(200)에 장착되어 POS 단말(300)로 마그네틱보안 전송 신호를 전송할 수 있다.
이때, 상기 휴대용 전자기기(200)의 마그네틱 보안 전송 모듈(100)을 상기 POS 단말(300)의 센싱 개구(302)로부터 일정 거리, 예를 들면, 0.5인치 이상의 거리로 이격하여 위치시키면, 마그네틱 보안 전송 모듈(100)로부터 마그네틱 보안 전송 신호에 대응하는 자기장이 발생하고, 상기 POS 단말(300)의 리더 헤드(310)에서 상기 발생된 자기장을 전기 신호로 변환할 수 있다.
여기서, 상기 휴대용 전자기기(200)는 결제 카드의 마그네틱 스트라이프 데이터를 포함하는 펄스들의 스트림을 전송하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 휴대용 전자기기(200)는 마그네틱 스트라이프 데이터를 포함하는 고 에너지 자기 펄스를 생성하고, 마그네틱 보안 전송 모듈(100)을 통하여 방출할 수 있다. 이와 같이 방출된 고 에너지 자기 펄스는 상기 POS 단말(300)의 상기 리더 헤드(310)에 의해 원격으로 수신되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 휴대용 전자기기(200)의 마그네틱 보안 전송 모듈(100)로부터 발생되는 자기장은 마그네틱 카드를 상기 POS 단말(300)의 센싱 개구(302)에 삽입하여 이동함으로써 리더 헤드(310)에서 판독할 수 있는 자기장과 유사한 자기장일 수 있다.
한편, 종래의 POS 단말(300)은 리더 헤드(310)의 바로 전방에 위치된 센싱 개구(302) 내에서나 그에 근접하게 발생하는 자기장만을 감지하기 위해 상기 센싱 개구(302) 외부의 자기장을 무시하도록 구성된다.
더욱이, 상기 리더 헤드(310)는 금속 차폐에 의해 둘러싸여 있어 상기 센싱 개구(302) 외부의 변화하는 자기장을 크게 감소시킨다. 또한, 이러한 금속 차폐는 상기 POS 단말(300)의 프레임 접지에 연결되어 외부에서 발생된 공통 모드 신호들을 접지로 분기한다.
또한, 상기 POS 단말(300)은 10~60㎲의 펄스 타이밍에 대응하는 제한된 대역폭을 갖는다.
이와 같은 종래의 상기 POS 단말(300)을 통하여 결제를 수행하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 보안 전송 모듈(100)을 장착한 휴대용 전자기기(200)는 상기 POS 단말(300)과 일정 거리로 이격되고 임의의 각도에서 리더 헤드(310)의 차폐를 관통하기 위해 리더 헤드(310)에 도달하는 신호가 왜곡되지 않고 정확한 형상 및 타이밍을 보장해야 한다.
따라서, 상기 휴대용 전자기기(200)는 상기와 같은 차폐, 와전류 손실 및 리더 헤드(310)의 제한된 유도 용량 값을 보상하기 위해 상기 고 에너지 자기 펄스에 DC 성분을 추가하도록 발생된 펄스들의 스트림을 정형화할 수 있다.
이와 같이 정형화된 신호는 상술한 바와 같은 특징을 갖는 마그네틱 보안 전송 모듈(100)을 통하여 상기 POS 단말(300)로 효과적으로 방출될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 보안 전송 모듈(100)을 이용한 무선 전력 충전 모듈(600)은 안테나 유닛(610) 및 차폐 유닛(620)을 포함한다.
상기 안테나 유닛(610)은 휴대폰, PDA, PMP, 태블릿, 멀티미디어 기기 등과 같은 휴대용 전자기기와 무선 고주파 신호를 송출하거나 수신하고, POS 단말로 마그네틱 보안 전송 신호를 송출하기 위한 것이다. 여기서, 상기 안테나 유닛(610)은 NFC용 안테나(614a) 및 WPT용 안테나(614c)를 제외한 구성이 도 1에 도시된 바와 같은 안테나 유닛(110)과 동일하므로 이하에서는 그 설명을 생략한다.
이러한 안테나 유닛(610)은 상기 차폐 유닛(620)의 일면에 하나로 구비될 수도 있고, 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 차폐 유닛(120)의 일면에 접착층을 매개로 고정된다.
더불어, 상기 안테나 유닛(610)은 회로 기판(612)에 인쇄 패턴으로 형성되고 상기 회로 기판(612)의 일면이 상기 차폐 유닛(120)의 일면에 부착될 수도 있다.
이와 같은 상기 안테나 유닛(610)은 송출되거나 수신되는 무선 전력 신호를 통해 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합 방식을 이용하여 전력을 전달할 수 있도록 구비되어 수신 안테나의 역할을 수행할 수도 있고, 전송 안테나의 역할을 수행할 수도 있다. 여기서, 자기 유도 방식 충전 기술은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이때, 상기 안테나 유닛(610)은 서로 다른 역할을 수행하는 복수 개로 구비될 수도 있다.
일례로, 상기 안테나 유닛(610)은 상술한 바와 같은 MST용 안테나(114)와 동일한 MST용 안테나(614b)에 더하여, 도 6에 도시된 바와 같이 전력 충전, 근거리 통신 등 서로 다른 역할을 수행하는 WPT용 안테나(614c) 및 NFC용 안테나(614a)가 추가로 포함될 수 있다.
여기서, 상기 NFC용 안테나(614a)는 WPT용 안테나(614c) 보다 주파수 대역이 높기 때문에 회로 기판(612)의 외곽을 따라 미세한 선폭의 직사각형 형태로 도전성 패턴으로 형성되고, WPT용 안테나(614c)는 전력 전송이 요구되며 NFC용 안테나(614a)보다 낮은 주파수 대역을 사용하므로 NFC용 안테나(614a)의 내측에 NFC용 안테나(614a)의 선폭보다 넓은 선폭으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 MST용 안테나(614b)는 상기 NFC용 안테나(614a) 및 WPT용 안테나(614c)의 사이 영역에 형성될 수 있다.
상기 차폐 유닛(620)은 일정 면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며, 상기 안테나 유닛(610)에서 발생되는 자기장을 유기하는 역할을 수행한다. 여기서, 상기 차폐 유닛(620)은 복수의 층으로 이루어지고, 상기 복수의 층의 적층 구조를 제외한 구성이 도 1에 도시된 바와 같은 차폐 유닛(110)과 동일하므로 이하에서는 그 설명을 생략한다.
상기 차폐 유닛(620)은 상기 안테나 유닛(610)에 서로 다른 역할을 수행하는 복수 개의 안테나에 대응하여 해당 안테나의 특성을 높여줄 수 있도록 서로 다른 종류의 시트층(622,624)으로 구비된다.
즉, 상기 차폐 유닛(620)은 서로 다른 투자율을 갖는 제 1 시트층(622) 및 제 2 시트층(624)으로 구비될 수 있고, 상기 제 1 시트층(622)은 상기 제 2 시트층(624)보다 상대적으로 높은 투자율을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
여기서, 상대적으로 높은 투자율을 갖는 제 1 시트층(622)은 WPT용 안테나(614c)의 특성을 향상시키기 위한 것이며, 상대적으로 낮은 투자율을 갖는 제 2 시트층(624)은 NFC용 안테나(614a) 및 MST용 안테나(614b)의 특성을 향상시키기 위한 것이다.
이를 위해, 상기 제 1 시트층(622)은 비정질 합금의 리본 시트 또는 나노 결정립 합금의 리본 시트가 사용될 수 있고, 상기 제 2 시트층(624)은 페라이트 시트가 사용될 수 있다. 여기서, 상기 리본 시트 및 상기 페라이트 시트는 도 1 및 도 3을 참조하여 설명한 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 제 1 시트층(622) 및 제 2 시트층(624)을 위에 언급한 종류로 한정하는 것은 아니며 자성의 성질을 갖는 물질이면 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
더불어, 상기 제 1 시트층(622) 및 제 2 시트층(624) 중 적어도 어느 하나는 와전류의 발생을 억제할 수 있도록 복수 개의 미세 조각으로 분리 형성될 수 있으며, 복수 개의 미세 조각들은 서로 이웃하는 미세 조각들 간에 전체적으로 절연되거나 부분적으로 절연되도록 구비될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 미세 조각은 1㎛ ~ 3mm의 크기로 구비될 수 있으며, 각각의 조각들은 비정형으로 랜덤하게 이루어질 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 차폐 유닛(620)은 상기 제 1 시트층(622) 및 상기 제 1 시트층(624)이 순차적으로 적층 형성될 수 있다.
여기서, 상기 차폐 유닛(620)의 상부면과 하부면 중 적어도 일면에는 별도의 접착층(626)이 배치되어 상기 안테나 유닛(610) 또는 다른 부재에 접착될 수 있다. 바람직하게는 상기 접착층(626)은 상기 차폐 유닛(620)의 상부면과 하부면에 모두 구비될 수 있다.
이와 같은 접착층(626)은 비전도성 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 시트층(622) 및 제 2 시트층(624)이 미세 조각으로 분리된 경우 미세 조각들 사이에 흡수되어 미세 조각들을 절연하는 역할을 수행할 수도 있다. 더불어, 상기 접착층(626)은 접착제로 구비될 수도 있으며 필름 형태의 기재와, 상기 기재의 일면 또는 양면에 접착제가 도포된 보호 필름의 형태로 구비될 수도 있다.
대안적으로, 상기 차폐 유닛(620', 620")은 서로 다른 역할을 수행하는 안테나의 특성을 각기 향상시킬 수 있으면서도 전체적인 총두께를 줄일 수 있다.
이를 위해, 상기 제 1 시트층(622) 및 제 2 시트층(624) 중 어느 하나의 시트층에는 다른 하나의 시트층을 수용하기 위한 수용부(621,621')가 마련되고, 상기 수용부(621,621')에 다른 하나의 시트층을 삽입함으로써 전체적인 총두께를 줄일 수 있게 된다.
이때, 상기 수용부(621,621')에 삽입되는 시트층의 총두께는 상기 수용부(621,621')가 형성된 시트층의 총두께와 동일한 두께로 구비되거나 더 얇은 두께를 갖도록 구비됨으로써 차폐 유닛(620)을 구성하기 위하여 필연적으로 요구되는 두께를 최소화시킬 수 있게 된다.
더불어, 상기 제 1 시트층(622) 및 제 2 시트층(624) 중 상기 수용부(621,621')에 삽입되는 어느 하나의 시트층은 다른 하나의 시트층과 적어도 일면이 동일 평면을 이루도록 상기 수용부(621,621')에 삽입된다.
이러한 수용부는 도 9에 도시된 바와 같이 제 1 시트층(622) 및 제 2 시트층(624) 중 어느 하나의 시트층의 일면으로부터 내측으로 일정 깊이로 절개 형성되는 수용홈(621')의 형태로 구비될 수도 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이 어느 하나의 시트층을 관통하는 관통구(621)의 형태로 구비될 수도 있다.
여기서, 상기 수용홈(621') 및 관통구(621)는 삽입되는 어느 하나의 시트층과 대응되는 면적을 갖도록 구비된다.
더불어, 상기 차폐 유닛(620', 620")의 상부면과 하부면 중 적어도 일면에는 별도의 접착층(626)이 배치되어 상기 수용홈 및 관통구에 삽입된 시트층이 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 한다. 바람직하게는 상기 접착층(626)은 상기 차폐 유닛(620)의 상부면과 하부면에 모두 구비될 수 있다.
이와 같은 접착층(626)은 비전도성 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 시트층(622) 및 제 2 시트층(624)이 미세 조각으로 분리된 경우 미세 조각들 사이에 흡수되어 미세 조각들을 절연하는 역할을 수행할 수도 있다. 더불어, 상기 접착층(626)은 접착제로 구비될 수도 있으며 필름 형태의 기재와, 상기 기재의 일면 또는 양면에 접착제가 도포된 보호 필름의 형태로 구비될 수도 있다.
이하에서는 설명의 편의상 상기 WPT용 안테나(614c)가 NFC용 안테나(614a) 및 MST용 안테나(614b)의 내측에 배치되고 상기 수용부(621,621')가 NFC용 안테나(614a) 및 MST용 안테나(614b)의 특성을 향상시키기 위한 제 2 시트층(624)에 형성되며 상기 WPT용 안테나(614c)의 특성을 향상시키기 위한 제 1 시트층(622)이 상기 수용부(621,621')에 삽입되는 것으로 가정하기로 한다.
즉, 상기 수용부는 상기 제 2 시트층(624)의 중앙 영역에 수용홈(621') 또는 관통구(621)의 형태로 구비되며, 상기 수용부(621,621')에 제 1 시트층(622)이 삽입 배치된다. 이때, 상기 제 1 시트층(622)은 총두께가 상기 제 2 시트층(624)의 총두께와 동일하거나 더 얇은 두께를 갖도록 구비된다.
구체적으로 설명하면, 상기 수용부가 수용홈(621')의 형태로 구비되는 경우 상기 제 1 시트층(622)은 상기 제 2 시트층(624)의 두께보다 더 얇은 두께를 갖도록 구비되며 상기 수용홈(621')의 깊이와 대략 동일한 두께를 갖도록 구비된다.
그리고, 상기 수용부가 관통구(621)의 형태로 구비되는 경우 상기 제 1 시트층(622)은 상기 제 2 시트층(624)과 동일한 두께를 갖도록 구비된다.
이를 통해, 상기 수용부(621,621')에 제 1 시트층(622)이 삽입된 상태에서 상기 제 1 시트층(622)의 상부면 및 제 2 시트층(624)의 상부면은 서로 동일 수평면을 이루게 되므로 상기 차폐 유닛(620)의 전체 두께는 상대적으로 두꺼운 제 2 시트층(624)의 두께와 동일한 두께를 갖게 된다.
이에 따라, 상기 수용부(621,621')에 삽입된 제 1 시트층(622)의 두께는 제 2 시트층(624)의 두께에 포함되어 생략되므로 차폐 유닛(620)의 전체 두께를 종래에 비해 줄일 수 있게 되므로 무선 전력 충전 모듈(600)의 전체 두께 역시 줄일 수 있게 된다.
이로 인해, 무선 전력 충전 모듈(600)의 전체 두께를 0.6mm 이하, 심지어 0.3mm이하로 설계하더라도 무선 충전 방식에서 요구하는 특성을 만족할 수 있다. 그러나, 상기 무선 전력 충전 모듈(600)의 두께를 상술한 두께로 한정하는 것은 아니며 매우 얇은 두께인 것으로 이해되어야 할 것임을 밝혀둔다.
한편, 상기 제 1 시트층(622)은 상기 NFC용 안테나(614a) 및 MST용 안테나(614b)의 내측에 배치되는 WPT용 안테나(614c) 영역을 포함하는 크기를 갖도록 구비된다. 이에 따라, 상기 제 1 시트층(622)을 통해 WPT용 안테나(614c)의 전 영역을 커버함으로써 WPT용 안테나의 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있도록 한다.
더불어, 상기 제 1 시트층(622)은 상기 NFC용 안테나(614a) 및 MST용 안테나(614b)의 특성을 저하시키지 않도록 상기 NFC용 안테나(614a) 및 MST용 안테나(614b)의 내측 영역을 초과하지 않는 면적을 갖도록 구비된다. 즉, 상기 제 1 시트층(622)은 상기 NFC용 안테나(614a) 및 MST용 안테나(614b)의 내측 영역은 포함하되 상기 NFC용 안테나(614a) 및 MST용 안테나(614b)의 직상부 영역은 포함하지 않는 적정한 면적을 갖도록 구비된다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 NFC용 안테나(614a) 및 MST용 안테나(614b)가 WPT용 안테나(614c)의 내측에 배치되고 상기 수용부(621,621')가 WPT용 안테나(614c)의 특성을 향상시키기 위한 제 1 시트층(622)에 형성되며 상기 NFC용 안테나(614a) 및 MST용 안테나(614b)의 특성을 향상시키기 위한 제 2 시트층(624)이 상기 수용부(621,621')에 삽입될 수도 있음을 밝혀둔다.
더불어, 상기 MST용 안테나(614b)는 상기 NFC용 안테나(614a)와 함께 제 2 시트층(624)상에 배치되는 것으로 설명되었으나, 이에 한정되지 않고, 상기 WPT용 안테나(614c)와 함께 제 1 시트층(622) 상에 배치될 수 있다.
또한, MST용 안테나(614b)는 상기 NFC용 안테나(614a) 및 상기 WPT용 안테나(614c)와 별도의 차폐 시트층 상에 배치될 수 있다. 이때, 상기 차폐 유닛(620)은 WPT용 안테나(614c)의 특성을 향상시키는 제 1 시트층(622), NFC용 안테나(614a), 및 MST용 안테나(614b)의 특성을 향상시키기 위한 제 3 시트층을 포함할 수 있다. 여기서, 제 3 시트층은 MgCuZn 페라이트로 이루어지는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 보안 전송 모듈(100) 및 이를 포함하는 무선 전력 충전 모듈(600)은 Qi 방식에 적용될 수도 있고, 차폐 유닛(120)과 안테나 유닛(110) 사이에 자기력선을 유도하는 별도의 어트랙터(미도시)가 구비되어 PMA 방식의 무선충전에 적용될 수도 있음을 밝혀둔다. 더불어, 상기 무선 전력 충전 모듈(600)이 수신 모듈로 사용되는 경우 휴대 단말기와 같은 전자기기의 백커버에 부착되는 형태로 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 마그네틱 보안 전송 모듈 110,610 : 안테나 유닛
112,612 : 회로 기판 114,614b : MST용 안테나
120,120',620,620',620" : 차폐 유닛 121a,121b,121c : 리본 시트층
121d : 접착층 600 : 무선 전력 충전 모듈
614a : NFC용 안테나 614c : WPT용 안테나
621 : 관통구 621' : 수용홈
622 : 제 1 시트층 624 : 제 2 시트층
626 : 접착층

Claims (12)

  1. POS 단말에 구비되며 마그네틱 카드가 삽입되어 이동되는 마그네틱 리더 헤드를 이용하여 비접촉 결제를 수행할 수 있도록 휴대용 전자기기에 구비되는 마그네틱 보안 전송 모듈로서,
    마그네틱 보안 전송(MST)용 안테나와, 상기 마그네틱 보안 전송(MST)용 안테나와 다른 종류의 추가 안테나를 포함하는 안테나 유닛; 및
    상기 안테나 유닛의 일면에 배치되어 자기장을 유기하는 차폐 유닛을 포함하고,
    상기 MST용 안테나를 이루는 인덕터는 적어도 하나의 권선(winding)을 갖는 루프로 이루어지고,
    상기 인덕터는 상기 마그네틱 리더 헤드의 센싱 개구에 대응하는 영역에 걸쳐 확산하되 상기 마그네틱 카드를 상기 센싱 개구에 삽입하여 이동할 때 상기 마그네틱 리더 헤드에서 판독할 수 있는 자기장과 유사한 자기장을 형성하도록 구성되고,
    상기 인덕터는 상기 마그네틱 리더 헤드의 차폐를 관통하도록 DC 성분이 추가된 고 에너지 자기 펄스를 상기 마그네틱 리더 헤드의 센싱 개구 측으로 방출하고,
    상기 고에너지 자기 펄스는 상기 마그네틱 카드의 마그네틱 스트라이프 데이터를 포함하고,
    상기 차폐 유닛은 서로 다른 투자율을 갖는 제 1 시트층 및 제 2 시트층을 포함하고,
    상기 제 2 시트층의 중앙 영역에 수용부가 구비되며, 상기 제 1 시트층은 상기 수용부에 삽입 배치되고,
    상기 마그네틱 보안 전송(MST)용 안테나는 상기 제 1 시트층와 상기 제 2 시트층 중 어느 하나에 대응되는 영역에 배치되며, 상기 추가 안테나는 상기 제 1 시트층와 상기 제 2 시트층 중 다른 하나에 대응되는 영역에 배치되는 마그네틱 보안 전송 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인덕터는 상기 인덕터를 흐르는 전류하에서 포화되지 않는 재질로 이루어진 마그네틱 보안 전송 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐 유닛은 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 층은 페라이트 시트, 비정질 합금의 리본 시트 또는 나노 결정립 합금의 리본 시트 중 적어도 하나로 이루어진 마그네틱 보안 전송 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 차폐 유닛은 적어도 두 개의 층을 포함하는 경우, 상기 적어도 두 개의 층 중 적어도 하나는 복수 개의 미세 조각으로 분리 형성되며,
    상기 복수 개의 미세 조각들은 서로 이웃하는 미세 조각들 간에 전체적으로 절연되거나 부분적으로 절연되는 마그네틱 보안 전송 모듈.
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