KR200324928Y1 - 정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기 - Google Patents

정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기 Download PDF

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Abstract

본 고안은 정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기에 관한 것이다.
IC 카드가 일정 거리 이내로 밀착하거나 접촉하면 상기 금속박의 정전용량의 변화를 감지하여 턴 온(Turn-on) 신호를 생성하는 정전용량 센서; 상기 턴 온 신호를 수신하여 활성화되어 구동 신호를 생성하고, 상기 카드 리더기를 전반적으로 제어하는 제어부; 상기 구동 신호를 수신하여 밀착 또는 접촉된 상기 IC 카드와 데이터를 송수신하는 안테나; 및 상기 안테나로부터 전달받은 데이터를 복조하여 상기 제어부로 전달하거나, 상기 제어부로부터 전달받은 데이터를 변조하여 상기 안테나로 전달하는 통신 모듈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기를 제공한다.
본 고안에 따르면, IC 카드가 카드 리더기에 소정 거리 이내로 밀착하거나 접촉하는 경우에만 카드 리더기가 구동하므로 카드 리더기의 전력 소모나 구동 작업의 번거로움을 줄일 수 있다.

Description

정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기{Card Reader Switched by Capacitive Sensor}
본 고안은 정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기(Card Reader)에관한 것이다. 더욱 상세하게는, 스마트 카드(Smart Card) 등을 포함하는 각종 IC(Integrated Circuit) 카드의 접촉 여부에 따라 변화하는 정전 용량을 감지하여 스위칭 신호를 출력하는 정전 용량형 센서를 내장하여 IC 카드가 접촉할 경우에만 구동하여 데이터를 송수신하는 카드 리더기에 관한 것이다.
스마트 카드라고도 불리우는 IC 카드는 플라스틱 카드에 마이크로프로세서(Micro Processor), 램(RAM), 롬(ROM), 이이피롬(EEPROM) 등의 하드웨어적인 구성과 COS(Chip Operating System), 보안 알고리즘 등의 소프트웨어적인 구성을 내장하고 있는 일종의 소형 컴퓨터와 같은 구조라 할 수 있다. 이러한 구성을 갖는 IC 카드는 데이터 저장 용량의 증대(대략 128 ~ 16,000 바이트), 데이터의 기밀성 및 보안성 향상, 컴퓨터 시스템을 외부 저장 매체로 활용하는 기능 등을 충족시킬 수 있어 여러 분야에서 다양한 용도로 사용될 수 있는 차세대 카드로 평가받고 있다.
한편, IC 카드는 일반적으로 카드 리더기와의 물리적 접촉 여부에 따라 접촉식 IC 카드와 비접촉식 IC 카드로 분류된다. 접촉식 IC 카드는 카드 리더(Reader) 장치에 카드를 삽입하여 카드에 저장된 데이터를 추출하는 방식이고, 비접촉식 IC 카드는 카드 리더기와의 물리적인 접촉을 실행하지 않은 상태에서 무선 주파수 등을 이용하여 카드에 수록된 데이터를 추출하는 방식이다.
이 중 비접촉식 IC 카드는 접근 거리에 따라 밀착(Close)형과 원격(Remote)형으로 나뉘어지며, 원격형은 다시 근접(Proximity)형, 근방(Vicinity)형 및 마이크로파(Radio Frequency)형으로 나뉘어진다. 밀착형 비접촉식 IC 카드는 정전결합(Capacitive Coupling)을 이용하여 전원을 얻고, 원격형 비접촉식 IC 카드는 유도 결합(Inductive Coupling)을 이용하여 전원을 얻는다.
도 1은 밀착형 비접촉식 IC 카드(110)의 동작 원리를 간략하게 나타낸 블럭도이다.
밀착형 비접촉식 IC 카드(110)와 카드 리더기(120) 사이에 데이터 송수신이 일어나는 원리에 대해 설명하면, 사용자는 카드 리더기(120)를 이용하여 비접촉식 IC 카드(110)와 데이터 송수신을 하기 위하여 특정 스위치를 눌러 카드 리더기(120)를 구동(Active) 상태로 설정한다. 여기서, 구동 상태란 밀착형 비접촉식 IC 카드(110)와 카드 리더기(120) 사이에서 데이터 송수신이 즉시 이루어질 수 있거나 이루어지고 있는 상태를 말한다. 구동 상태에서 카드 리더기(120)는 밀착형 비접촉식 IC 카드(110)와 데이터 송수신을 하기 위하여 특정 주파수 대역의 신호를 계속해서 외부로 송출한다.
밀착형 비접촉식 IC 카드(110)가 카드 리더기(120)에 밀착하면 밀착형 비접촉식 IC 카드(110)의 안테나(114)와 카드 리더기(120)의 안테나(122) 사이에 정전 결합에 의해 기전력이 여기된다. 여기서, 밀착형 비접촉식 IC 카드(110)의 안테나(114) 역시 마그네틱 코일로 제작된다. 밀착형 비접촉식 IC 카드(110)에 기전력이 형성되면 일종의 정류회로를 통해 직류 전압이 발생된다.
밀착형 비접촉식 IC 카드(110)는 일정한 양의 전압이 축적되면 카드 정보(카드의 고유한 일련번호, 사용자의 신용 정보 및 기타 응용 정보 등)가 포함된 리턴(Return) 신호를 IC칩(112)으로부터 출력하고, 출력된 리턴 신호는 카드 리더기(120)의 안테나(122)로 수신된다. 카드 리더기(120)에 포함된 RF 모듈(126)은 밀착형 비접촉식 IC 카드(110)로부터 수신한 신호에 포함된 정보를 추출하여, 마이크로프로세서 등의 제어부(124) 및 보안 응용 모듈(SAM : Security Application Module)(128)에 전송한다. 보안 응용 모듈(128)은 RF 모듈(126)로부터 수신한 정보를 이용하여 비접촉식 IC 카드(110)를 인증하여 인증 결과를 제어부(124)로 전송한다.
도 1에서 설명한 바와 같이, 종래 카드 리더기는 비접촉식 IC 카드와 데이터를 송수신하기 위해서는 카드 리더기를 사용할 때마다 사용자가 인위적으로 활동 상태로 설정해야 하는 번거로움이 수반된다. 또한, 사용자는 카드 리더기와 비접촉식 IC 카드와의 사이에 데이터 송수신이 종료된 후에도 인위적으로 스위치를 조작하여 카드 리더기를 활동 상태에서 해제시켜야 한다.
이와 같이, 카드 리더기와 비접촉식 IC 카드 사이에서 거래가 정상적으로 처리되기 위해서는 사용자의 수작업이 필요하게 되므로 카드 리더기가 활동 상태로 설정되는 기간이 길어진다. 물론, 카드 리더기가 소모하는 전력 또한 활동 상태로 설정되는 시간에 비례하여 증가하게 된다.
일반적으로, 카드 리더기가 구동 상태를 유지하기 위해 대략 30 ~ 40 mA 정도의 전류를 소비한다. 더욱이, 지하철 개표소나 버스 등에 설치되는 고정용 카드 리더기는 구동 상태로 항상 설정되므로 전력 소모량이 휴대용 카드 리더기에 비해 훨씬 많은 사실은 자명하다.
앞에서 설명한 바와 같이, 종래 카드 리더기는 사용자의 인위적인 작업에 의해 활동 상태로 매번 설정되거나 항상 활동 상태로 설정되어 있으므로, 사용하기가 번거롭거나 많은 양의 전원을 소모하는 단점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 고안은 각종 IC 카드의 접촉 여부에 따라 변화하는 정전 용량을 감지하여 스위칭 신호를 출력하는 정전 용량형 센서를 내장하여 IC 카드가 접촉할 경우에만 활성 상태로 되어 데이터를 송수신하는 카드 리더기를 제시하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 밀착형 비접촉식 IC 카드의 동작 원리를 간략하게 나타낸 블럭도,
도 2는 본 고안의 실시예에 따라 정전용량 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블럭도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 비접촉식 IC 카드 112 : IC 칩
114, 122, 240 : 안테나 120, 200 : 카드 리더기
124, 260 : 제어부 126 : RF 모듈
210 : 금속박 220 : 정전용량 센서
230 : 전원 공급부 250 : 통신 모듈부
270 : 인증 모듈 280 : 결제 모듈
290 : 인증 정보 저장부
이를 위하여 본 고안은 IC 카드와 함께 사용되어 상기 IC 카드에 저장된 정보를 판독하는 카드 리더기에 있어서, 가변하는 유전율을 갖는 금속박에 부착되어, 상기 IC 카드가 일정 거리 이내로 밀착하거나 접촉하면 상기 금속박의 정전용량의 변화를 감지하여 턴 온(Turn-on) 신호를 생성하는 정전용량 센서; 상기 턴 온 신호를 수신하여 활성화되어 구동 신호를 생성하고, 상기 카드 리더기를 전반적으로 제어하는 제어부; 상기 구동 신호를 수신하여 밀착 또는 접촉된 상기 IC 카드와 데이터를 송수신하는 안테나; 및 상기 안테나로부터 전달받은 데이터를 복조하여 상기 제어부로 전달하거나, 상기 제어부로부터 전달받은 데이터를 변조하여 상기 안테나로 전달하는 통신 모듈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기를 제공한다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 고안의 실시예에 따라 정전용량 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기(200)의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블럭도이다.
본 고안의 실시예에 따른 카드 리더기(200)는 금속박(210), 정전용량 센서(220), 전원 공급부(230), 안테나(240), 통신 모듈부(250), 제어부(260), 인증 모듈(270), 결제 모듈(280) 및 인증 정보 저장부(290) 등을 포함하여 구성된다.
먼저, 금속박(210)은 주변의 온도 등의 영향에 따라 가변하는 유전율을 갖는 얇은 금속으로서, 금속박(210)에는 정전용량 센서(220)가 내장되어 있다. 정전용량 센서(220)는 금속박(210)에 카드와 같은 물체가 밀착 또는 접촉되면 금속박(210)에서의 정전용량의 변화를 인지하여 턴 온(Turn-on) 신호를 생성하여 제어부(260)로 전달한다. 일반적으로 정전용량 센서(220)는 카드 등과 같은 물체가 밀착 또는 접촉되지 않은 '오프' 상태에서는 제어부(260)로 하이(High) 레벨의 전기적 신호를 전달한다. 하지만, 카드 등과 같은 물체가 밀착 또는 접촉된 '온' 상태에서는 제어부(260)로 로우(Low) 레벨의 전기적 신호를 전달한다. 다시 말해, 정전용량 센서(220)는 로우 액티브(Active) 특성을 갖는 소자이다.
로우 액티브로 동작하기 위해, 정전용량 센서(220)의 다수의 단자들 중 하나의 단자는 접지되어 있고, 다른 하나의 단자는 전원 공급부(230)에 연결되고, 또다른 하나의 단자는 제어부(260)에 연결된다. 여기서, 일정한 유전율을 갖는 금속박(210)에 카드와 같은 물체가 밀착 또는 접촉되면 금속의 유전율이 변하고, 금속의 유전율이 변하면 정전용량이 변한다는 원리는 통상의 당업자에게 널리 공지된 내용이므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 정전용량 센서(220)는 도시하지는 않았지만, 정전용량의 변화를 검출하기 위한 검출판, 변화하는 정전용량에 따라 가변 주파수를 생성하는 발진기, 발진기의 출력 신호를 정류하는 정류기, 스위칭 신호를 발생할 기준 전압이 설정되어 있는 기준전압 설정부, 물체의 접근 또는 접촉 여부를 판단하여 스위칭 신호를 발생시키는 비교기 등으로 구성될 수 있을 것이다.
전원 공급부(230)는 카드 리더기(200)의 구동을 위한 전원을 공급하는 부분으로, 외부로부터 전원을 공급받거나 내장된 배터리 등을 통하여 전원을 공급한다.
안테나(240)는 카드 리더기(200)에 밀착 또는 접촉하는 카드와 RF 통신, 적외선 통신 등을 통하여 인증 데이터, 결제 데이터 등을 송수신하는 기능을 수행한다. 통신 모듈부(250)는 안테나(230)가 수신하여 전달하는 RF 신호, 적외선 신호 등을 복조하여 각 신호에 포함된 데이터를 추출하여 제어부(260)로 전달한다. 또한, 통신 모듈부(250)는 제어부(260)로부터 전달되는 각종 데이터를 수신하여 변조 작업을 수행하여 RF 신호, 적외선 신호 등으로 밀착 또는 접촉된 카드 등으로 송출하는 기능을 수행한다.
제어부(260)는 통신 모듈부(240)로부터 전달되는 인증 데이터나 결제 데이터를 수신하여 카드를 인증하거나 각종 비용 결제 과정을 처리하는 등 카드리더기(200)를 전반적으로 제어한다. 또한, 제어부(260)는 정전용량 센서(220)로부터 전달되는 턴 온 신호(로우 레벨 신호) 및 턴 오프 신호(하이 레벨 신호)에 따라 카드 리더기(200)의 구동을 제어한다. 즉, 제어부(260)는 정전용량 센서(220)로부터 하이 레벨 신호가 전달될 때는 구동하지 않고, 로우 레벨 신호가 전달될 때만 구동하면 되므로 종래 카드 리더기가 항상 활성 상태를 유지하면서 전력을 많이 소모한다는 단점을 개선할 수 있다. 제어부(260)는 정전용량 센서(220)로부터 로우 레벨 신호를 수신하면 안테나(240)를 구동시켜 밀착 또는 접착한 카드와 인증 데이터, 결제 데이터 등을 수신한다.
인증 모듈(270)은 통신 모듈부(250)로부터 전달되는 사용자 인증 데이터를 제어부(260)를 통해 전달받아 사용자 인증 작업을 수행한다. 인증 작업을 위해, 인증 모듈(270)은 인증 정보 저장부(290)에 저장되어 있는 인증된 사용자 정보를 이용한다. 또한, 인증 모듈(270)은 인증 결과를 제어부(260)로 전달하고, 제어부(260)는 인증 모듈(270)로부터 수신한 인증 결과에 따라 요청된 결제 작업의 수행 여부를 결정한다. 결제 모듈(280)은 제어부(260)로부터 결제 내역 데이터를 수신하여 요청된 결제 작업을 수행한다.
이상의 설명은 본 고안을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 고안을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 고안의 기술 사상에 따르면, IC 카드가 카드 리더기에 밀착 또는 접촉하는 경우에만 카드 리더기가 구동하여 IC 카드와 데이터를 송수신하므로 항상 구동 상태를 유지하거나 구동하기 위해 사용자가 별도의 구동 스위치를 눌러야 하는 기존 카드 리더기의 문제점인 많은 전력 소모나 사용의 불편함 등을 획기적으로 개선할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. IC 카드와 함께 사용되어 상기 IC 카드에 저장된 정보를 판독하는 카드 리더기에 있어서,
    가변하는 유전율을 갖는 금속박에 부착되어, 상기 IC 카드가 일정 거리 이내로 밀착하거나 접촉하면 상기 금속박의 정전용량의 변화를 감지하여 턴 온(Turn-on) 신호를 생성하는 정전용량 센서;
    상기 턴 온 신호를 수신하여 활성화되어 구동 신호를 생성하고, 상기 카드 리더기를 전반적으로 제어하는 제어부;
    상기 구동 신호를 수신하여 밀착 또는 접촉된 상기 IC 카드와 데이터를 송수신하는 안테나; 및
    상기 안테나로부터 전달받은 데이터를 복조하여 상기 제어부로 전달하거나, 상기 제어부로부터 전달받은 데이터를 변조하여 상기 안테나로 전달하는 통신 모듈부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 턴 온 신호는 로우(Low) 레벨 신호인 것을 특징으로 하는 정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전용량 센서는 상기 IC 카드가 밀착 또는 접촉되지 않은 상태나 밀착 또는 접촉된 상기 IC 카드가 상기 카드 리더기로부터 일정 거리 이상으로 멀어지는 경우에는, 턴 오프(Turn-off) 신호로서 하이(High) 레벨 신호를 생성하여 상기 제어부로 전달하는 것을 특징으로 하는 정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 정전용량 센서로부터 상기 하이 레벨 신호를 수신하면 구동을 중지하는 것을 특징으로 하는 정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 IC 카드와 상기 카드 리더기는 RF 통신 및 적외선 통신을 통해 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 카드 리더기는 상기 통신 모듈부로부터 전송되는 데이터를 수신하여 사용자를 인증하기 위한 인증 모듈, 인증된 사용자의 정보가 저장되어 있는 인증 정보 저장부 및 요청된 비용 결제를 수행하기 위한 결제 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량형 센서에 의해 스위칭되는 카드 리더기.
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