KR200417871Y1 - Ｒｆｉｄ 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는하우징 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 RFID 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조에 관한 것으로써, 특히 별도의 RFID 태그를 설계하지 않더라도 기존의 RFID 태그를 금속 표면에 적용시킬 수 있는 외부 하우징에 관한 것이다. 본 고안의 RFID 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조는 금속에 접촉하고 공기와 유사한 유전율을 지니는 금속 부착부; 상기 금속 부착부의 상부에 위치하고, 내부에 RFID 일반태그를 수납 가능하도록 홈이 형성된 외부 하우징을 포함한다. 본 고안에 의하면, 기존의 RFID 일반태그를 이용하여 금속 표면에 적용 가능함으로써, 별도의 RFID 태그를 설계, 제작하거나 하는 등의 필요가 없기 때문에 비용 절감의 효과가 있다.

RFID, 일반태그, 금속, 안테나

Description

ＲＦＩＤ 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조{Housing structure for RFID tag on metal plate}

도 1은 RFID 장치가 설치된 버스/지하철 패스카드의 투시도

도 2는 도 1의 RFID의 직접회로의 회로블록 구성도

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 RFID 일반태그를 금속 표면에 적용시키는 원리를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 RFID 일반태그를 금속 표면에 적용시키는 원리를 나타낸 사시도이다.

도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 실제 적용 예를 나타낸 사시도이다.

{도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명}

301, 501 : RFID 일반태그 302 : 스티로폼

303 : 금속판 502 : 금속 부착부

503 : 외부 하우징 504 : 개구면

505 : 개구면 밀폐기 506 : 밑판

507 : 밀폐부

본 고안은 RFID 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조에 관한 것으로써, 특히 별도의 RFID 태그를 설계하지 않더라도 기존의 RFID 태그를 금속 표면에 적용시킬 수 있는 외부 하우징에 관한 것이다.

근년에 객체를 자동으로 인식하고 객체의 인증 및 결제까지 이루어지는 RFID(Radio Frequency IDentification) 시스템이 점차적으로 각광을 받고 있다. RFID 즉, 무선 인식이란 일정한 주파수 대역을 이용해 무선방식으로 각종 데이터를 주고 받을 수 있는 시스템을 말한다. 마그네틱, 바코드의 경우 특정한 외부적 표시가 필요하고 훼손이나 파손 등으로 인해 시간이 지날수록 인식률이 점차 떨어지는 반면에 RFID 시스템은 그러한 단점을 극복할 수 있다. RFID 시스템은 각종 자동화 사업, 유통업, 가축관리, 출입 통제, 근태 관리, 물류 관리, 주차 관리 등에 사용되는 등 새로운 솔루션으로 급부상하고 있는데, 구체적으로는 예컨대, 신용/직불 카드를 비롯하여 선불식/후불식 버스, 지하철 카드, 주차장 출입용 카드, 백화점 카드, 컨베이어 벨트 상의 제조공정품, 우편송달 시스템, 동물의 정보를 기록한 식별표 등에 사용될 수 있다. 객체 인식 시스템에서, 객체 인식 정보를 포함하고 있는 물체를 태그(tag)라 하고, 그 태그에 기록되어 있는 정보를 판독하는 장치를 인식기(identifier)라고 한다(예컨대, 마그네틱 스트립 또는 바코드 표시는 태그에 해당하고 자기 리더기 또는 바코드 리더기는 인식기에 해당한다) 종래에는 객체 인식을 위하여 마그네틱(magnetic system) 시스템 또는 바코드(bar code) 시스템이 주로 이용되었다. 그러나 마그네틱 시스템(예컨대, 카드 리이더 시스템)은 마찰을 통한 접촉식으로서 카드의 자기 스트립에 기록된 데이터를 읽어 들이기 때문에 카드의 자기 스트립 손상을 초래하여 카드의 수명을 단축시킬 뿐 아니라, 카드 리이더에 카드를 통과시킬 때 기준 속도를 벗어나서 너무 늦거나 너무 빠르게 스캐닝 시키면 카드 데이터 판독 에러가 나타나는 불편을 초래하고, 자기 스트립은 시간의 경과에 따라 그 자화가 약화되는 문제점이 있다. 또, 바코드 시스템 역시 바코드가 반드시 객체의 표면에 존재해야 하며, 그에 따라 바코드의 훼손시 객체 인식이 불가능하게 되는 문제점이 있었다. 이는 바코드 리이더에서 발사되는 반도체 레이저가 바코드의 검은 띠/흰 띠에 흡수/반사됨으로써 인식할 수 있기 때문이다. 또, 마그네틱 또는 바코드 시스템은 통신속도도 상당히 느리다는 문제점이 있었는데, 예컨대 버스/지하철 카드와 같이 빠른 인식 속도 가 요구되는 경우에는 부적합하였다.

상기와 같은 마그네틱 또는 바코드 시스템의 문제점을 해결할 수 있는 시스템으로서 등장한 것이 RFID(무선인식) 시스템이다. RFID 시스템은 태그를 내장한 인식 객체(tag + identified object)와, 외부에서 그 태그를 인식할 수 있는 외부 인식기(identifier)와의 결합으로 볼 수 있다. 본원 고안에서 대상으로 하는 RFID 시스템은 무선 주파수를 이용한 전자 객체 식별 시스템으로서, 식별 객체(identified object) 내부에 전원이 존재하는 능동형(Active) RFID와 외부로부터의 자기 에너지를 받아 이를 전원으로 이용하는 수동형(Passive) RFID가 있다.

외부 인식기는 비교적 큰 안테나(이하, 외부 안테나라고 한다)를 가지고 RFID 장치를 향하여 무선 주파수를 송수신하며, RFID 장치는 그 무선 주파수를 비교적 작은 안테나(이하, 내부 안테나라고 한다)를 통해 수신하여 형성된 자기 에너지를 공급받아 식별 데이터를 출력한다. 이를 위해, RFID 장치는 내부 안테나(antenna), 변복조기(coder/decoder), 제어장치(controller), 기억장치(memory)를 포함한다.

RFID 장치가 설치된 버스/지하철 패스카드 및 이를 이용한 결제 시스템에 대한 특허의 일례로, Camp;C 엔터프라이즈(국민신용카드사) 출원의 대한민국 특허번호 제2001-287012호(공개번호 제1997-2743호)가 있다. 도 1은 상기 특허출원의 도면으로서 RFID 장치가 설치된 버스/지하철 패스카드의 투시도이며, 도 2는 그 RFID의 집적회로의 회로블록 구성도를 나타낸다. 패스카드의 내부, 즉 전면부(20)와 자기 스트립(32)이 형성된 배면부(30) 사이에는 안테나 코일(60)이 가는 선으로 카드 외측 둘레를 따라 수회 와인딩되어 있으며, 그 안테나 코일(60)의 내측에 집적회로(50)가 설치되어 있다. 집적회로(50)는 RF 인터페이스부(51)와 제어부(56)와 메모리부(58)로 나뉘며, RF 인터페이스부(51)는 안테나(60)에 유도된 유도전압을 정류하는 정류기(52), 상기 안테나(60)로 송수신되는 데이터를 변조하고 복조하는 변복조기(53), 각 구성부에 안정된 전압을 공급하는 전압 안정기(54) 및 연산제어기 클럭킹용 클럭발생기(55)를 포함한다. 제어부(56)는 내부에 데이터 직병렬 상호변환회로, 램 및 롬을 가지는 연산 제어기(57)를 포함한다.

연산 제어기(57)는 롬의 저장된 명령어에 따라 집적회로 내의 각 구성요소의 동작을 제어한다. 메모리부(58)는 전기적으로 데이터를 기입하고 삭제할 수 있는 EEPROM(59)을 포함하며, 상기 EEPROM(59)의 메모리 영역의 일부를 선불용 소액금액 저장영역으로 할애하는 것으로 패스 카드에 선불카드 기능을 부여할 수 있고, 그 메모리 영역의 일부에 입장한 전철역에 대한 정보(개찰 전철역 및 개찰 시간 등)를 저장하여 교통요금을 산정하기 위한 기초로 삼을 수 있다.

이와 같이, RFID 장치를 내장한 시스템은 신용/직불 카드를 비롯하여 선불식/후불식 버스, 지하철 패스 카드, 주차장 출입용 카드, 백화점 카드, 컨베이어 벨트 상의 제조공정품, 우편송달 시스템, 동물의 정보를 기록한 식별표 등에서 매우 간편하면서도, 반영구적인 태그-인식기 시스템이 될 수 있다.

그런데 이와 같이 무선 주파수 또는 유도 자기를 이용한 RFID 시스템에서는, 금속면이 RFID 장치와 외부 안테나와의 사이에 존재하는 경우에 동작하지 못하는 문제점이 있다. RFID의 장점이 비접촉성 및 반영구성 외에도, 종래 마그네틱 또는 바코드 시스템과 달리 태그(tag; 마그네틱, 바코드 또는 무선 인식용 집적회로 등 객체에 대한 정보를 담고있는 것)가 인식 객체의 표면에 있을 필요가 없다는 것이다. 그러나 인식 객체에 금속이 있는 경우에는, 상기와 같은 백스캐터 기법(modulated back scatter technology)를 사용하여 무선 주파수 또는 유도 자기를 이용한 RFID 장치를 사용하기 곤란한 문제점이 있다. 이는 외부 안테나로부터 수신되어야 하는 유도 자장이 금속 표면에 의해 반사되어 산란되는 현상으로 인하여 유도전류가 제대로 형성되지 못하기 때문이다.

따라서, 이를 해결하고자 금속에 부착 가능한 다양한 형태의 금속 부착 전용RFID 태그가 개발되었으나, 이러한 RFID 태그는 기존의 RFID 태그를 이용할 수 없고, 또한 추가적인 개발비용이 들어감으로써 문제점이 발생하게 되었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로써, 그 목적은 기존의 RFID 일반태그를 금속 표면에 적용할 수 있도록 하는 하우징 구조체를 제공한는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 RFID 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조는 금속에 접촉하고 공기와 유사한 유전율을 지니는 금속 부착부; 상기 금속 부착부의 상부에 위치하고, 내부에 RFID 일반태그를 수납 가능하도록 홈이 형성된 외부 하우징을 포함한다.

본 고안에서 상기 외부 하우징은 RFID 일반태그를 모두 덮는 것이 바람직하다.

본 고안에서 상기 외부 하우징은 일측면은 RFID 일반태그를 내부 홈으로 삽입 가능하도록 일측면에 개구부를 형성하는 것이 바람직하다.

본 고안에서 상기 외부 하우징 중 RFID 일반태그가 수납되는 홈의 다른 측면은 폐쇄되는 것이 바람직하다.

본 고안에서 상기 외부 하우징의 일측면에 형성된 개구부를 폐쇄하는 개구면 밀폐기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 고안에서 상기 금속 부착부는 스티로폼으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 고안에서 상기 스티로폼의 두께는 2.5mm 이내인 것이 바람직하다.

본 고안에서 상기 외부 하우징은 아크릴로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 이하 사용되는 "RFID 일반태그"란 용어는 특별한 기술적 구성이 필요하지 않은 종래 공지되어 사용되는 RFID 태그를 의미하는 것으로 정의한다.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 RFID 일반태그를 금속 표면에 적용시키는 원리를 나타낸 단면도이고, 도 4는 사시도이다.

상기 실시예에서, RFID 일반태그(301)와 금속판(303) 사이에는 상기 RFID 일반태그(301)에서 형성되는 자기장이 금속에 의해 받는 영향을 최소화하기 위해 스티로폼(302)이 삽입된다.

도 3을 참조하면, 금속판(303) 상부에 스티로폼(302)이 형성되고, 상기 스티로폼(302) 상부에 RFID 일반태그(301)가 위치한다.

RFID 일반태그(301)는 유전율에 따른 설계에 의해 만들어지기 때문에, 공기 중 표면에 어느 정도 떨어져 있을 경우 태그 안테나의 자기장이 형성될 수 있어 어느 정도의 정상동작이 가능하게 된다. 따라서, 본 고안에서는, UHF 대역, 상온 25도 상에서 공기 매질과 유사한 특징을 갖는 유전율 1.03의 폼을 적용하여 실험을 통한 통신가능 두께를 정하여 이를 적용하였으며, 소량의 자기장 형성을 가능하게 구조화시켜, 태그로서의 기능을 수행할 수 있도록 하였다.

도 3에서는, 공기 유전율과 흡사한 물질로서 우리 생활주변에서 접하기 쉬운 스티로폼(302) 재질을 이용하여 두께를 얇게 조정하여 금속판(303)과 RFID 일반태그(301) 사이에 충전물로 적용하고 외부에는 RFID 일반태그(301)에 찍힌 코드번호가 보이기 쉽도록 투명 아크릴 재질을 이용하여 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 내열성을 구비한 아크릴로 전체를 감싸는 케이스를 적용할 수도 있다.

상기 스티로폼(302)의 두께는 통신에 필요한 최소한의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 본 고안에서는 약 2.5mm의 두께로 형성하였다.

상기 실시예에서는, 금속 판(303)과 상기 RFID 일반태그(301)와 소정의 공간을 강제적으로 형성하기 위하여 스티로폼(302)을 사용하였으나, 꼭 스티로폼(302)에 한정되는 것은 아니며, 공기와 유전율이 유사한 재료라면 상기 스티로폼(302)을 대치하여 사용될 수 있음은 당업자에게 비추어 자명한 일이다.

도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 실제 적용 예를 나타낸 사시도이다.

상기 실시예에서, RFID 일반태그(501)를 금속 표면에 적용하기 위한 하우징 구조는 금속 부착부(503) 및 외부 하우징(504)을 포함한다.

상기 실시예는, 소정의 하우징 구조와 RFID 일반태그(501)가 일체화되는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 상기 RFID 일반태그(501) 하부에는 금속 표면과 접촉하는 금속 부착부(502)가 형성되고, 상기 RFID 일반태그 상부에는 외부 하우징(503)이 구성된다. 상기 금속 부착부(502)는 상기에서 기술한 바와 같이 공기와 유전율을 유사한 물질로 형성되는 것이 바람직하며, 본 고안에서는 스티로폼을 적용하였다. 이미 기술한 바와 같이 상기 금속 부착부(502)는 스티로폼에 꼭 한정되는 것은 아님은 당업자에게 비추어 자명할 것이다. 상기 금속 부착부(502)의 두께는 상기 RFID 일반태그가 통신에 필요한 최소한의 자기장이 형성되는 범위 안에 결정되는 것이 바람직하며, 그 두께는 2.5mm 이내로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 금속 부착부(502) 상부에는 외부 하우징(503)이 위치한다. 상기 외부 하우징(503)은 상기 RFID 일반태그(501)를 보호할 수 있는 구성이면 다양하게 구현 가능하다. 도 5에서는 상기 RFID 일반태그(501) 및 금속 부착부(502)를 모두 감싸는 형태의 외부 하우징(503)이 개시되어 있다.

상기 외부 하우징(503)은 내부에 홈이 형성되어 RFID 일반태그(501)를 수납할 수 있는 공간을 형성한다. 상기 홈에 RFID 일반태그(501)를 수납하기 위해서 상기 외부 하우징(503) 일측에는 개구면(504)이 형성된다. 상기 개구면(504)이 형성되는 타면은 개구가 형성돼도 관계없으나 폐쇄되는 것이 RFID 일반태그(501)가 분 실될 위험이 줄어들어 바람직하다.

상기 외부 하우징(503)의 일측면에 형성된 개구면(504)은 소정의 개구면 밀폐기(505)에 의해 밀폐되는 것이 바람직하다. 상기 개구면 밀폐기(505)는 상기 외부 하우징의 일측면의 넓이를 가지는 밑판(506)과 상기 RFID 일반태그(501) 측면의 넓이와 동일한 밀폐부(507)가 층을 이루어 형성된다. 상기 개구면 밀폐기(505)가 상기 외부 하우징(503)의 일면에 밀착되어 밀폐시에 상기 밀폐부(507)는 상기 RFID 일반태그(501)를 안쪽으로 더 밀어넣어 상기 외부 하우징(503) 내부에 소정의 내부공간이 존재하지 않도록 밀폐하게 된다.

상기 외부 하우징(503)은 다양한 재료로 제작되는 것이 가능하나, 칩이 갖는 내열성을 보존하도록 설계할 수 있는 내열성을 갖는 아크릴 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구조체 적용으로 태그는 안테나 동작이 가능하게 되며, 리더기의 신호를 수신받아 정류소자의 동작을 통해 신호를 반송한다.

상기와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의하면, 기존의 RFID 일반태그를 이용하여 금속 표면에 적용 가능함으로써, 별도의 RFID 태그를 설계, 제작하거나 하는 등의 필요가 없기 때문에 비용 절감의 효과가 있다.

그리고 금속 부착부를 공기와 성격이 유사하며, 지지대로서 역할을 할 수 있고, 손쉽게 찾을 수 있는 재료를 사용함으로써, 저가의 상업성을 함께 갖추었다고 볼 수 있다.

Claims (8)

1. 금속에 접촉하고 공기와 유사한 유전율을 지니는 금속 부착부; 상기 금속 부착부의 상부에 위치하고, 내부에 RFID 일반태그를 수납 가능하도록 홈이 형성된 외부 하우징을 포함하는 RFID 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 외부 하우징은 RFID 일반태그를 모두 덮는 것을 특징으로 하는 RFID 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조.
3. 제 2항에 있어서, 상기 외부 하우징은 일측면은 RFID 일반태그를 내부 홈으로 삽입 가능하도록 일측면에 개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는 RFID 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조.
4. 제 3항에 있어서, 상기 외부 하우징 중 RFID 일반태그가 수납되는 홈의 다른 측면은 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 RFID 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 외부 하우징의 일측면에 형성된 개구부를 폐쇄하는 개구면 밀폐기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 일반태그를 금 속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조.
6. 제 1항에 있어서, 상기 금속 부착부는 스티로폼으로 형성되는 것을 특징으로 하는 RFID 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조.
7. 제 6항에 있어서, 상기 스티로폼의 두께는 2.5mm 이내인 것을 특징으로 하는 RFID 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조.
8. 제 1항에 있어서, 상기 외부 하우징은 아크릴로 이루어지는 것을 특징으로 하는 RFID 일반태그를 금속표면에 적용 가능하도록 하는 하우징 구조.

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