KR20100066655A - 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 ｒｆｉｄ 섬유태그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그에 관한 것으로, 섬유(11)상에 도전사(導電絲)를 문자 형태로 박음질하여 형성한 RFID 안테나 패턴(10)과; 상기 RFID 안테나 패턴(10)의 도전사 사이에 설치한 RFID 태그 칩(20)으로 구성되어 본 발명은 도전사를 섬유ㆍ의류에 직접 박음질하여 문자 형태의 RFID 안테나 패턴을 형성하여 섬유ㆍ의류 일체형 태그를 이루는 도전사의 안테나 패턴을 형성하여 섬유ㆍ의류분야에 RFID 태그의 채용을 확산시킬 수 있고, 도전사로 섬유ㆍ의류 일체형 RFID 안테나 패턴을 형성한 태그로 섬유ㆍ의류 제품의 추적이나 상품관리 및 재고관리를 실시간으로 할 수 있을 뿐만 아니라 반영구적으로 채용할 수 있으면서 응용 가능성을 다양할 수 있는 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

도전사(導電絲), RFID 섬유태그, 안테나 패턴, 리더.

Description

도전사의 안테나 패턴을 구비하는 ＲＦＩＤ 섬유태그{A RFID fiber tag with an antenna pattern using an electric-thread}

본 발명은 도전사(導電絲)의 안테나 패턴을 갖는 RFID 섬유태그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섬유상에 도전사(導電絲)로 박음질한 도안이 안테나 패턴으로 되어 섬유ㆍ의류 일체형 RFID 태그를 이루는 도전사(導電絲)의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그에 관한 것이다.

일반적으로 무선 주파수 인식(RFID : Radio Frequency IDentification)은 무선 주파수를 사용하여 태그(tag)가 가지고 있는 정보를 비접촉식으로 인식하거나 기록하는 기술로서, 태그가 부착된 물건이나 동물, 사람 등을 인식, 추적, 관리할 수 있는 기술을 말한다. 이러한 RFID 시스템은 고유한 식별정보를 가지고 있으며 물건이나 동물 등에 부착되는 태그(Tag 또는 Transponder)와, 이 태그가 가지고 있는 식별정보를 읽거나 또는 기록하기 위한 리더(Reader 또는 Interrogator)를 포함한다. 이러한 RFID 시스템은 센서와 결합하여 RFID/USN( Ubiquitous Sensor Network) 기술로 발전되고 있다.

또한 RFID 태그는 안테나와 RFID IC칩으로 구성되어 저주파(125kHz, 135kHz), 고주파(13.56MHz), 초고주파(433MHz, 860~960MHz), 마이크로파( 2.45GHz ) 등 여러 주파수 대역에서 사용되고 있는데, 각기 사용 방법이나 활용 범위가 다르고, 리더는 전기자기장을 리더용 안테나를 통하여 전송하여 수동형 태그에 파워를 공급하면서 태그와 데이터를 주고 받는다. 여기서, 대부분의 국가에서는 무선 통신과의 간섭을 고려하여 그 나라 실정에 맞도록 각기 다른 반송파 주파수에서 작동하는 리더의 사용을 요구하고 있다.

그리고 태그의 마이크로 칩은 태그 안테나의 급전점에 위치하여 리더의 신호로부터 필요한 모든 에너지를 받게 되는데, 태그는 코딩된 신호를 전자기역산란(electromagnetic backscattering) 방식으로 UHF 주파수에서 태그의 정보를 리더에게 다시 보낸다. 즉, 태그는 리더로부터 받은 에너지의 한 부분을 다시 보내게 되는 것으로, 태그의 전원인가 방식으로는 쇼트키(schottky) 정류회로를 이용하여 마이크로웨이브 에너지를 직류로 변환하며, 수동형 태그의 경우는 바로 정류되어진 직류 전압을 사용하여 동작하게 된다.

대부분의 RFID 태그에서는 구리나 알루미늄으로 제작되는 다이폴 안테나를 사용하게 된다. 그러나, 일반적인 다이폴 안테나는 λ/2 기준으로 설계되기 때문에, 주파수가 낮을수록 안테나 길이가 길어진다. 또한 안테나 크기가 148 × 1mm이고 VSWR 2.0(-10dB)로 설계될 때, 861MHz ~ 943MHz 사이에서 공진하여, 주파수 대역폭이 80~100MHz로 한계점을 보이고 있다.

도 1은 종래 무선 주파수 인식 태그를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, RFID 태그(1)는 IC 칩(2)과 안테나(3)로 이루어지며, 상기 IC 칩(2)에는 RF 송수신 회로, 제어로직 및 메모리가 내장되어 있으며 안테나(3)를 통해 무선 주파수를 송수신한다.

이러한 RFID 태그(1)는 리더(미도시)에서 전송되는 초고주파(UHF) 대역의 신호를 반사함과 아울러 반사되는 RF신호에 식별정보를 포함하는 정보를 변조시켜 리더로 송신하게 된다.

상기 RFID 태그(1)에 사용되는 안테나(3)는 필름(4)에 인쇄된 다이폴(Dipole) 안테나 형태를 가지고 있다. 즉, RFID 태그(1)에 적용되는 안테나의 특성이 다이폴 안테나의 방사 패턴 형태로 설계되어 있다.

이와 같은 RFID 태그를 의류등 섬유제품에 채용하기 위해서는 라벨상으로 형성한 태그를 도 2에 나타낸 바와 같이 우레탄이나 특정물질로 패키징하여 도 3에 나타낸 바와 같이 네임텍 형태로 섬유제품에 부착하여 사용하게 된다.

따라서 이와 같은 RFID 라벨태그는 RFID 태그를 패키징하는 번거로운 공정을 필요로하여 제작시간이 증가될 뿐만 아니라 인건비 등 제작비용이 증가하여 경제성이 떨어지게 되는 결점을 갖게 된다.

또한 제품으로부터 RFID 라벨태그가 쉽게 분리될 수 있어 취급자의 부주의로 제품으로부터 RFID 라벨태그가 분리되어 분실되거나 고의로 RFID 라벨태그가 제품으로부터 제거되어 제품이 태그가 없는 상태로 될 우려가 많다고 하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 RFID 라벨태그의 여러 가지 결점 및 문제점 들을 해결하고 섬유ㆍ의류분야에 RFID 태그의 채용을 확산시키고자 발명한 것으로서, 그 목적은 도전사(導電絲)를 섬유ㆍ의류에 직접 박음질하여 문자 형태의 RFID 안테나 패턴을 형성하여 섬유ㆍ의류 일체형 태그를 이루는 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 도전사로 섬유ㆍ의류 일체형 RFID 안테나 패턴을 형성한 태그로 섬유ㆍ의류 제품의 추적이나 상품관리 및 재고관리를 실시간으로 할 수 있는 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 도전사로 섬유ㆍ의류 일체형 RFID 안테나 패턴을 형성한 태그로 반영구적으로 채용할 수 있으면서 응용 가능성을 다양할 수 있는 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그는 섬유 상에 도전사(導電絲)를 문자 형태로 박음질하여 형성한 RFID 안테나 패턴과; 상기 RFID 안테나 패턴의 도전사 사이에 설치한 RFID 태그 칩으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 도전사를 섬유ㆍ의류에 직접 박음질하여 문자 형태의 RFID 안테나 패턴을 형성하여 섬유ㆍ의류분야에 RFID 태그의 채용을 확산시킬 수 있고, 도전사로 섬유ㆍ의류 일체형 RFID 안테나 패턴을 형성한 태그로 섬유ㆍ의류 제품의 추적 이나 상품관리 및 재고관리를 실시간으로 할 수 있을 뿐만 아니라 반영구적으로 채용할 수 있으면서 응용 가능성을 다양할 수 있는 각별한 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면 및 바람직한 실시예로서 본 발명 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그를 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그의 구성을 보여주는 사진, 도 5는 도전사의 재봉방법에 따른 전도율을 나타낸 도면, 도 6은 도전사 전도율에 따른 안테나의 방사 효율을 나타낸 그래프, 도 7은 시뮬레이션 툴을 이용하여 전도도 계산시 디자인된 다이폴 안테나를 나타낸 도면으로서, 본 발명 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그는 섬유(11) 상에 도전사(導電絲)를 문자 형태로 박음질하여 형성한 RFID 안테나 패턴(10)과; 상기 RFID 안테나 패턴(10)의 도전사 사이에 설치한 RFID 태그 칩(20)으로 구성되어 있다.

상기 RFID 안테나 패턴(10)은 섬유(11)상에 박음질되는 도전사가 T-매칭 다이폴 안테나를 이루는 것으로서, 도전사의 두께가 2mm ∼ 3mm이고, 간격이 0.5mm ∼ 1mm 인 것이 바람직하다.

상기 RFID 태그 칩(20)은 태그 칩 스트랩을 도전사(導電絲)로 박음질 하여 RFID 안테나 패턴(10)의 도전사 사이의 태그 칩 스트랩에 실장되어 있다.

실시예

재봉방법에 따라 박음질되는 도전사(導電絲)의 두께(t)를 2mm ∼ 3mm로 하고, 도전사(導電絲)의 간격(g)을 0.5mm ∼ 1mm로 하며, 박음질의 반복횟수를 1, 2 회로 하여 형성한 RFID 안테나의 전도율을 측정하고 그 결과를 도 6에 나타냈다.

또한 RFID 안테나의 전도율 변화에 따른 방사 효율을 수식을 이용하여 계산한 것과 시뮬레이션 툴을 이용하여 계산한 것과 비교하여 도 6에 그래프로 타냈다. 여기서 시뮬레이션 툴을 이용하여 전도도 계산시 디자인된 다이폴 안테나는 도 7에 나타낸 바와 같다.

도 5와 도 6으로부터 RFID 안테나의 전도율은 재봉방법 즉, 도전사(導電絲)의 두께(t)와 간격(g)에 따라 많은 차이를 나타냄을 알 수 있고, 안테나의 방사 효율이 50%가 되는 전도도의 값은 2/λ 크기의 다이폴 안테나를 수식을 이용하여 계산한 경우 7e³ 이었고, 도 7과 같이 디자인된 다이폴 안테나를 시뮬레이션 툴을 사용하여 계산한 경우 1.5e³ 이었다.

따라서 도전사를 이용하여 RFID 안테나 패턴을 형성할 경우 안테나의 방사 효율이 50% 이상이 되게 하려면, 도전사의 두께(t) 2mm, 간견 0.5mm, 반복횟수 2회 이상으로 디자인 하엿을 경우 방사 효율은 약 50% 이상을 기대할 수 있고, 태그안테나로서의 성능을 기대할 수 있다.

더구나 도전사의 박음질 반복횟수를 2회 이상 하는 것은 태그안테나가 휘어지는 경우에도 박음질된 도전사와 도전사의 사이가 벌어지지 않아 전도도와 같은 안테나 특성의 변화를 최소화 할 수 있다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

도 1은 종래 RFID 태그를 나타낸 도면,

도 2는 라벨태그의 패키징 상태를 보여주는 사진,

도 3은 종래 라벨태그의 사용예를 보여주는 사진,

도 4는 본 발명 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그의 구성을 보여주는 사진,

도 5는 도전사의 재봉방법에 따른 전도율을 나타낸 도면,

도 6은 도전사 전도율에 따른 안테나의 방사 효율을 나타낸 그래프,

도 7은 시뮬레이션 툴을 이용하여 전도도 계산시 디자인된 다이폴 안테나를 나타낸 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : RFID 안테나 패턴 11 : 섬유

20 : RFID 태그 칩

Claims (3)

1. 섬유(11) 상에 도전사(導電絲)를 문자 형태로 박음질하여 형성한 RFID 안테나 패턴(10)과; 상기 RFID 안테나 패턴(10)의 도전사 사이에 설치한 RFID 태그 칩(20)으로 구성된 것을 특징으로 하는 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그.
2. 제 1항에 있어서, 상기 RFID 안테나 패턴(10)은 섬유(11)상에 박음질되는 도전사가 T-매칭 다이폴 안테나를 이루는 것으로서, 도전사의 두께가 2mm ∼ 3mm이고, 간격이 0.5mm ∼ 1mm 인 것을 특징으로 하는 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그.
3. 제 1항에 있어서, 상기 RFID 태그 칩(20)은 태그 칩 스트랩을 도전사(導電絲)로 박음질 하여 RFID 안테나 패턴(10)의 도전사 사에의 태그 칩 스트랩에 실장되는 것을 특징으로 하는 도전사의 안테나 패턴을 구비하는 RFID 섬유태그.

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