KR20040033625A - 단말기 기능이 내장된 스마트카드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량단말기 없이 스마트카드 자체에 차량단말기 회로의 일부를 내장시켜 스마트카드만으로도 원거리에서 노상기와 양방향 데이터 통신이 가능하도록 한 단말기 기능이 내장된 스마트카드에 관한 것이다. 이를 위해, 스마트카드 안테나(76, 90) 및 스마트카드 칩(78)이 내장된 스마트카드에 있어서, 상기 스마트 카드(70)내에 내장되며, 노상기(35)로부터 출력되는 반송파를 수신하고, 판독한 스마트카드(70) 데이터를 반사하는 마이크로웨이브 안테나(72); 및 상기 마이크로웨이브 안테나(72)와 전기적으로 연결되어 상기 반송파로부터 소정의 신호를 검출하고, 상기 스마트카드 칩(78)과 연결되는 디텍터(74);를 포함하는 구성이 제공된다.

Description

단말기 기능이 내장된 스마트카드{A smart card with a built-in on board unit}
본 발명은 단말기 기능이 내장된 스마트카드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량단말기 없이 스마트카드 자체에 차량단말기 회로의 일부를 내장시켜 스마트카드만으로도 원거리에서 노상기와 양방향 데이터 통신이 가능하도록 한 단말기 기능이 내장된 스마트카드에 관한 것이다.
최근에는 IC칩이 내장된 비접촉식 스마트카드가 여러 분야에서 널리 사용되고 있다. 이러한 IC칩의 내부에는 대량의 정보를 저장할 수 있고, 별도의 CPU와 메모리 등이 내장되어 있으며 동기식 또는 비동기식 프로토콜이 사용되어 보안성도 더욱 높아졌다. 그러고 이러한 IC칩이 내장된 스마트카드는 교통카드, 신분증, 신용카드 등에 널리 활용되고 있다.
또한, 종래의 유료주차장에서는 주차권을 발행하는 방법 또는 스마트 카드를 1 ~ 10cm 범위이내로 근접시켜 주차요금을 결제하는 방법이 채택되어 활용되었었다. 또한, 차량 단말기를 차내에 설치하고, 스마트카드를 삽입하여 1 ~ 10m 정도 떨어진 위치의 노상기로부터 주차요금을 결제하는 방법도 최근에 도입되고 있다.
도 1은 종래의 스마트카드 판독기(12), 주차권 발권기(16) 및 노상기(35)가 주차장의 입구측에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 주차장의 입구측에는 도로변에 소정 높이로 수직하게 설치된 입고 스마트카드 판독기(12)가 설치되어 있고, 그 옆에는 주차권을 인쇄하여 발행하는 주차권 발권기(16)가 설치되어 있다. 또한, 주차장으로 입고되는 차량을 통제하기 위한 차단기(18)가 설치되어 있다.
차단기(18)의 일측에는 그 하부로 차량(24)이 통과할 수 있는 정도의 높이에 노상기(35)(또는 RSU, Road Side Unit)가 설치되어 있다. 노상기(35)는 약 1 ~ 10 m 범위내로 접근하는 차량의 차량단말기(20)를 향해 일정한 주파수(약 5.8GHz)의 반송파를 출력할 수 있는 구성을 내장하고 있다.
도 2는 도 1에 도시된 차량(24)의 내부에 설치된 차량단말기(20)와 스마트카드(10)의 확대 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 차량(24)의 내부중 운전석의 앞부분에 차량단말기(20)(또는 OBU, On Board Unit)를 설치한다. 차량 단말기(20)는 스마트 카드(10)를 꼽거나 뺄 수 있으며, 비접촉식으로 톨게이트나 유료도로, 주차설비에 설치된 스마트카드 판독기와 데이터 전송이 가능하다. 즉, 자동차(24)가 정차하지 않고 계속 진행하여도 스마트카드 판독기가 이를 감지하여 주차료, 통행료 등 각종 요금을 정산하게 된다. 이러한 차량단말기(20)는 노상기(35)와의 양방향 통신방법에 따라 능동형 차량단말기와 수동형 차량단말기로 나눌 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 종래의 스마트카드(10)의 내부 블럭도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, CPU(64)와 보안제어(Security Control)가 내장되어 있으며, 이를 중심으로 시리얼 Input/Output(53), RF 인터페이스(52), 리셋(51), 난수발생기(50), (전압, 주파수, 온도, 디캡슐 등의) 디텍터(54), 512 바이트의 RAM(55), 8 KByte의 EEPROM(56), 24KB의 ROM(57), 512 바이트의 레지스터(58)가 구비되며, 리셋단자(62), 전원단자(61), 접지단자(60), 클럭단자(59)가 마련되어 있다.
이러한 스마트카드(10)는 전자지갑 기능(선불, 후불 결제기능), 암호화기능(Triple DES), Secure Access(Encryption/Decryption) 기능, 처리경과(총사용횟수의 누적, 요금징수 결과, 처리시각, 일련번호, 영업소 코드 등)의 로그파일 기록 기능을 갖추고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 스마트 카드(10)를 비접촉식으로 활용하기 위해서는 스마트 카드 판독기(12)에 1 ~ 10cm 범위이내로 접근시켜야 하는 불편함이 있었다. 그리고, 주차장의 출입시 또는 유료도로의 요금정산시 노상기(35)로부터 1 ~ 10m 범위이내에 접근하여야 하는데 이 경우에는 도 2와 같이 차량(24)의 내부에 고가의 차량단말기(20)를 별도로 설치하고, 스마트카드(10)를 삽입하여야만 하는 불편함이 있었다. 이러한 차량단말기(20)는 보통 15 ~ 20만원 범위의 가격대를 형성한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본발명의 목적은 차량(24)의 내부에 차량단말기(20)를 설치하지 않고, 스마트카드내에 필요한 회로를 내장시킴으로서 스마트카드 자체만으로도 노상기 또는 스마트카드 판독기와 1 ~ 5m 거리에서 양방향 데이터 통신이 가능한 단말기 기능이 내장된 스마트카드를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 스마트카드 안테나(76, 90) 및 스마트카드 칩(78)이 내장된 스마트카드에 있어서, 상기 스마트 카드(70)내에 내장되며, 노상기(35)로부터 출력되는 반송파를 수신하고, 판독한 스마트카드(70) 데이터를 반사하는 마이크로웨이브 안테나(72); 및 상기 마이크로웨이브 안테나(72)와 전기적으로 연결되어 상기 반송파로부터 소정의 신호를 검출하고, 상기 스마트카드 칩(78)과 연결되는 디텍터(74); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기 기능이 내장된 스마트카드에 의하여 달성될 수 있다.
또한, 상기 스마트카드 안테나(76, 90)는 상기 스마트카드(70)의 둘레영역에 배치되고, 상기 마이크로웨이브 안테나(72)는 상기 스마트카드 안테나(76, 90)의 내부영역내에 배치되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 디텍터(74)는 일단이 접지되고, 타단이 상기 마이크로웨이브 안테나(72)와 상기 스마트카드칩(78) 사이에 연결된 검파 및 모듈레이션 다이오드(80)인 것이 더욱 바람직하다.
뿐만 아니라 상기 마이크로웨이브 안테나(72)와 상기 스마트카드 칩(78) 사이에 직렬로 연결된 제 2 다이오드(94); 상기 제 2 다이오드(94)의 양단에 병렬로 연결되는 피드백저항(98); 및 일단이 상기 제 2 다이오드(94)와 상기 스마트카드칩(78) 사이에 접속되고, 타단이 접지되는 콘덴서(96); 를 더 포함하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
도 1은 종래의 스마트카드(10)를 이용한 주차요금 결제 시스템중 입구영역의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 차량(24)의 내부에 설치된 차량단말기(20)와 스마트카드(10)의 확대 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 종래의 스마트카드(10)의 내부 블럭도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 스마트카드에 내장되는 수동형 단말기 기능을 도시한 회로도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 스마트카드에 내장되는 수동형 단말기 기능을 도시한 회로도,
도 6은 본 발명에 따른 단말기 기능이 내장된 스마트카드의 블럭도,
도 7은 본 발명에 따른 단말기 기능이 내장된 스마트카드의 구체적인 내부 배치도이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
10 : 스마트카드,12 : 스마트카드 판독기,
16 : 주차권 발권기,18 : 차단기,
20 : 차량단말기,24 : 차량,
35 : 노상기,72 : 마이크로웨이브 안테나,
74 : 디텍터,76, 90 : 스마트카드 안테나,
78 : 스마트카드 칩80 : 검파 및 모듈레이션 다이오드,
94 : 제 2 다이오드,96 : 콘덴서,
98 : 피드백 저항,
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단말기 기능이 내장된 스마트카드 실시예의 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 스마트카드에 내장되는 수동형 단말기 기능을 도시한 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스마트카드 안테나(90)의 일단은 접지되고, 타단은 마이크로웨이브 안테나(72)와 전기적으로 연결되어 있다. 그리고, 스마트카드 안테나(90)와 마이크로웨이브 안테나(72) 사이(도 4의 A 지점)에는 마이크로웨이브 검파 및 모듈레이션 다이오드(80)의 일단이 접속되고, 다이오드(80)의 타단은 접지된다. 도 4에 도시된 파형은 A지점에서의 신호를 나타낸다. 추후 설명될 스마트카드칩(78)은 A 지점과 접지 사이에 전기적으로 접속된다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 스마트카드에 내장되는 수동형 단말기 기능을 도시한 회로도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스마트카드 안테나(90)의 일단은 접지되고, 타단은 제 2 다이오드(94)를 통해 마이크로웨이브 안테나(72)와 직렬로 연결되어 있다. 그리고, 스마트카드 안테나(90)와 제 2 다이오드(94)사이(도 5의 B 지점)에는 콘덴서(96)의 일단이 연결되고, 콘덴서(96)의 타단은 접지된다.
검파 및 모듈레이션 다이오드(80)의 일단은 마이크로웨이브 안테나(72)와 제 2 다이오드(94) 사이에 연결되고, 타단은 접지된다. 도 5에 도시된 파형은 B지점에서의 신호를 나타낸다. 추후 설명될 스마트카드칩(78)은 B 지점과 접지 사이에 전기적으로 접속된다.
도 6은 본 발명에 따른 단말기 기능이 내장된 스마트카드의 블럭도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스마트카드 내부는 크게 4블럭으로 구성되어 있다. 즉, 1 ~ 5m 정도 떨어진 노상기(35)로부터 반송파를 수신하거나 반사하는 마이크로웨이브 안테나(72), 반송파로부터 특정 신호를 검출하여 모듈레이션 하는 디텍터(74), 스마트카드 판독기(12)로부터 1 ~ 10cm 범위내에서 양방향 통신이 이루어지도록 하는 스마트카드 안테나(76) 및 각종 메모리와 CPU, 보안제어, 인터페이스, I/O 등이 내장된 스마트카드칩(78)으로 구성되어 있다. 대략 4개의 블럭으로 나누어지는 스마트카드(70)의 내부는 도 6에 도시된 바와 같이 상호 데이터 전송이 가능하도록 전기적으로 연결되어 있다.
도 7은 본 발명에 따른 단말기 기능이 내장된 스마트카드(70)의 구체적인 내부 배치도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 스마트카드(70)의 둘레에는 13.56MHz의 주파수를 수신하는 루프안테나 형태의 스마트카드 안테나(76)가 배치되고, 이러한 안테나(76)의 내부 일측에는 소형 스마트카드칩(78)이 배치되어 있다. 이러한 스마트카드 안테나(76) 및 스마트카드칩(78)은 종래의 그것과 유사한 구성을 갖는다.
마이크로웨이브 안테나(72)의 스마트카드 안테나(76)의 내부에 대략 폐곡선 형태(본 실시예에서는 사각형태)로 배치되고, 디텍터(74)와 전기적으로 연결되어있다. 이러한 디텍터(74) 역시 스마트카드칩(78)의 부근에 배치되며, 스마트카드칩(78)과 전기적으로 연결되어 있다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 단말기 기능이 내장된 스마트카드의 동작에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1과 같이 주차장의 입구 또는 유료도로의 톨게이트 등으로 차량(24)이 진입하면, 노상기(35)로부터 소정의 신호를 갖는 반송파가 출력된다. 이때, 본 발명에 따른 스마트 카드는 도2와 같은 차량단말기(20) 내에 삽입될 필요가 없으며, 차량단말기(20)가 설치되지 않은 차량이라도 무방하고, 운전자가 주머니나 지갑등에 단순히 소지하는 경우라도 무방하다.
노상기(35)로부터 1 ~ 5m 범위내로 차량(24)이 접근하면, 마이크로웨이브 안테나(72)가 반송파를 수신하여 검파 및 모듈레이션 다이오드(80)로 전송한다. 이러한 다이오드(80)는 반송파를 검파하고 모듈레이션 하여 도 4의 A지점에 도시된 바와 같은 파형을 생성한다. 이러한 파형은 곧 스마트카드칩(78)으로 전송되어 CPU에 의해 보안제어를 받거나 결제데이터, 로그파일 기록 등을 수행한다.
스마트카드칩(78)에 의해 처리된 결과 데이터는 다시 검파 및 모듈레이션 다이오드(80)로 전송되고 디모듈레이션된 후 스마트카드 안테나(90)의 전력에 의해 마이크로웨이브 안테나(72)를 통해 노상기(35)측으로 반사된다. 이를 일명 백스캐터 모듈레이션(Back Scatter Modulation)이라 한다.
노상기(35)는 상기와 같이 본 발명에 따른 스마트카드(70)로 부터 반사되는 반송파를 수신하여 모듈레이션한 후 컴퓨터(미도시) 또는 제어기를 통해 필요한 데이터로부터 일정금액을 결제하거나 보안코드를 확인하거나 출입사실을 기록한다.
도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회로에 의하면 추가된 제 2 다이오드(94), 콘덴서(96) 및 피드백저항(98)에 의해 B지점에서 도 5와 같은 파형이 형성된다. 여기서 콘덴서(96)는 축전수단의 기능을 한다.
비록 본 발명에서는 도 4 및 도 5와 같은 회로를 개시하고 설명하였으나, 이러한 회로의 일부를 동일한 기능을 하는 다른 회로로 대체하거나 부가적인 기능을 하는 회로를 첨가하는 것은 물론 본 발명의 요지범위내일 것이다.
또한 본 발명에 따른 스마트카드의 내부는 도 7과 같은 구성요소의 배치를 갖지만 이는 일예에 불과한 것으로서, 도 7중 각 구성요소의 위치를 재배열하거나 연결관계를 변형하는 것은 당업자에게 극히 용이한 사항일 것이다.
그리고, 본 발명의 스마트카드에는 13.56MHz를 이용하는 ISO 14443 포맷 또는 RFID ISO 15693 포맷이 사용되었고, 차량의 내부에는 단순히 카드가 고정되는 별도의 거치대(또는 카드 홀더)를 설치하여 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 스마트카드는 차량의 주장요금 결제, 고속도로 통행료의 논스톱 결제, 유료도로의 통행료 결제, 정기주차 또는 정기 통행권 등에 활용될 수 있다.
상기 언급한 바와 같이 본 발명에 따른, 단말기 기능이 내장된 스마트카드에 의하면, 차량(24)의 내부에 차량단말기(20)를 설치하지 않아도 되고, 운전자가 단순히 소지하는 것으로 족하다.
또한, 스마트카드내에 필요한 회로를 내장시킴으로서 스마트카드 자체만으로도 노상기 또는 스마트카드 판독기와 1 ~ 5m 거리에서 양방향 데이터 통신이 가능해진다. 따라서, 고속도로에서 톨게이트를 지나거나 주차장을 진출입할 때 멈추지 않아도 되는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (4)

  1. 스마트카드 안테나(76, 90) 및 스마트카드 칩(78)이 내장된 스마트카드에 있어서,
    상기 스마트 카드(70)내에 내장되며, 노상기(35)로부터 출력되는 반송파를 수신하고, 판독한 스마트카드(70) 데이터를 반사하는 마이크로웨이브 안테나(72); 및
    상기 마이크로웨이브 안테나(72)와 전기적으로 연결되어 상기 반송파로부터 소정의 신호를 검출하고, 상기 스마트카드 칩(78)과 연결되는 디텍터(74); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기 기능이 내장된 스마트카드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트카드 안테나(76, 90)는 상기 스마트카드(70)의 둘레영역에 배치되고,
    상기 마이크로웨이브 안테나(72)는 상기 스마트카드 안테나(76, 90)의 내부영역내에 배치되는 것을 특징으로 하는 단말기 기능이 내장된 스마트카드.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 디텍터(74)는 일단이 접지되고, 타단이 상기 마이크로웨이브 안테나(72)와 상기 스마트카드칩(78) 사이에 연결된 검파 및 모듈레이션 다이오드(80)인 것을 특징으로 하는 단말기 기능이 내장된 스마트카드.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로웨이브 안테나(72)와 상기 스마트카드 칩(78) 사이에 직렬로 연결된 제 2 다이오드(94);
    상기 제 2 다이오드(94)의 양단에 병렬로 연결되는 피드백저항(98); 및
    일단이 상기 제 2 다이오드(94)와 상기 스마트카드 칩(78) 사이에 접속되고, 타단이 접지되는 콘덴서(96); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기 기능이 내장된 스마트카드.
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