KR20170126735A - 자기 스트라이프 데이터 전송 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20170126735A
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이영주
이정엽
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Abstract

본 발명은 데이터를 송신하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 자기 스트라이프(Magnetic Strip) 방식으로 데이터를 전송하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치로, 제1방향 및 상기 제1방향의 역방향인 제2방향으로 전류가 공급되는 코일; 상기 코일에 전류가 공급될 시 자기장을 유도하는 코어; 상기 코일에 전류를 공급하기 위한 전원; 상기 전원으로부터 공급되는 상기 펄스 또는 유사 펄스 전류를 간헐적(burst)으로 상기 코일에 상기 제1방향 또는 상기 제2방향으로 공급하는 구동부들; 및 상기 전류가 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 교번하여 상기 코일에 공급되도록 제어하기 위한 제어신호를 상기 구동부들로 출력하는 제어부;를 포함하며,
상기 코어는 각형비가 0.5 이상의 값을 가지며, 보자력은 1000~10000 [A/m]의 값을 갖고, 포화자속밀도 값이 1[T] 이상인 유사 경자성 밀도를 갖는 소재로 구성될 수 있다.

Description

자기 스트라이프 데이터 전송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING A MAGNETIC STRIP DATA}
본 발명은 데이터를 송신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 자기 스트라이프(Magnetic Strip) 방식으로 데이터를 전송하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 전자기기의 급속한 발전 및 통신 기술의 급속한 발전에 힘입어 다양한 형태의 데이터 전송 장치들이 속속 선을 보이고 있다. 이러한 데이터 전송 방식 중 하나로 자기장의 변화를 이용하여 데이터를 송신하는 방식이 최근 다양한 분야에서 사용 또는 연구되고 있다. 자기장의 변화를 이용하여 데이터를 전송하는 방식을 자기 스트라이프 데이터 전송(Magnetic Strip Data Transmission)이라 한다. 자기 스트라이프 데이터 전송 방식을 실제로 채택하여 사용하고 있는 대표적인 시스템으로 POS(Point of Sale) 시스템이 있으며, 최근 다양한 형태의 POS 단말기들이 사용되고 있다.
POS 방식의 통신은 주로 카드 결재를 위한 데이터의 전송을 위해 매우 짧은 근거리 통신에 사용되고 있다. 예를 들어 POS 시스템에서 데이터를 송신하는 송신 단말기는 휴대 가능한 통신 단말기가 주로 사용되며, 핸드폰, 태플릿 컴퓨터, 스마트 워치 등이 사용될 수 있다. 또한 POS 시스템에서 데이터를 수신하는 수신 단말기는 각 판매점에 구비되어 있는 다양한 형태의 판매점 수신 장치가 사용된다. 또한 자기 스트라이프 데이터 전송 방식은 향후 초근거리 통신 분야에서 더 많은 활용 가치를 가지고 있다.
그러면 현재 사용되는 POS 시스템에 대하여 살펴보기로 하자. POS 시스템에 사용되는 POS 송신 단말기는 사용자가 주로 휴대하는 단말기를 사용함에 따라 휴대용 단말기에서의 배터리 소모량을 줄이기 위한 방법이 필요하다. 왜냐하면 휴대용 단말은 한정된 용량을 갖는 배터리로부터 전원을 공급받기 때문에 휴대용 단말이 POS 통신 시에 사용하는 소모 전류를 최대한 줄이기 위한 방안이 필요하다. 또한 휴대용 단말과 수신 단말 간 이격된 거리에 따라 데이터 전송 효율이 달라질 수 있다. 따라서 휴대용 단말과 수신 단말 간 데이터 전송이 가능한 이격 거리의 보장 또는 이격 거리에 따른 데이터 전송 효율을 증대시키기 위한 방안이 필요하다. 뿐만 아니라 다양한 형태의 POS 수신 단말에서 안전하게 데이터를 수신하도록 하기 위한 데이터의 전송 방법이 필요하다.
따라서 본 발명에서는 자기 스트라이프 데이터 전송 시 소모전류를 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는 자기 스트라이프 데이터 전송 거리를 확보할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는 안전하게 자기 스트라이프 데이터를 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는 다양한 형태의 수신 단말에서 오류 없이 데이터를 수신할 수 있는 자기 스트라이프 데이터 전송 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는 자기 스트라이프 데이터의 전송 효율을 증대시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는 자기 스트라이프 데이터 송신 장치에서 데이터 송신 시의 과전류를 방지하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치로, 제1방향 및 상기 제1방향의 역방향인 제2방향으로 전류가 공급되는 코일; 상기 코일에 전류가 공급될 시 자기장을 유도하는 코어; 상기 코일에 전류를 공급하기 위한 전원; 상기 전원으로부터 공급되는 상기 펄스 또는 유사 펄스 전류를 간헐적(burst)으로 상기 코일에 상기 제1방향 또는 상기 제2방향으로 공급하는 구동부들; 및 상기 전류가 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 교번하여 상기 코일에 공급되도록 제어하기 위한 제어신호를 상기 구동부들로 출력하는 제어부;를 포함하며,
상기 코어는 각형비가 0.5 이상의 값을 가지며, 보자력은 1000~10000 [A/m]의 값을 갖고, 포화자속밀도 값이 1[T] 이상인 유사 경자성 밀도를 갖는 소재로 구성될 수 있다.
본 발명이 다른 실시 예에 따른 장치는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치로, 제1방향 및 상기 제1방향의 역방향인 제2방향으로 전류가 공급되는 코일; 상기 코일에 펄스 또는 유사 펄스 전류가 공급될 시 폴링 에지의 위치부터 미리 설정된 시간 동안 점진적으로 전류가 감쇄되도록 조절하는 전류 조절부; 상기 코일에 전류를 공급하기 위한 전원; 상기 전원으로부터 공급되는 상기 펄스 또는 유사 펄스 전류가 간헐적(burst)으로 상기 코일에 상기 제1방향 또는 상기 제2방향으로 공급하는 구동부들; 및 상기 전류가 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 교번하여 상기 코일에 공급되도록 제어하기 위한 제어신호를 상기 구동부들로 출력하는 제어부;를 포함하며,
상기 전류 조절부는 상기 코일과 직렬 연결된 캐패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 장치는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치로, 제1방향 및 상기 제1방향의 역방향인 제2방향으로 전류가 공급되는 코일; 상기 코일에 전류를 공급하기 위한 전원; 상기 코일에 펄스 또는 유사 펄스 전류가 간헐적(burst)으로 공급된 후 전류가 차단될 시 상기 펄스 또는 유사 펄스 전류의 폴링 에지 위치부터 미리 설정된 제1시간동안 상기 제1시간보다 짧은 제2시간마다 폴링 에지를 갖는 계단 형식으로 전류가 감쇄되어 차단되도록 조절하는 전류 조절부; 상기 전원으로부터 간헐적으로 공급되는 상기 펄스 또는 유사 펄스 전류를 상기 코일에 상기 제1방향 또는 상기 제2방향으로 공급하는 구동부들; 및 상기 전류가 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 교번하여 상기 코일에 공급되도록 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치를 갖는 전자장치에서 데이터 송신 방법으로, 상기 자기 스트라이프 방식으로 데이터 송신이 요구될 시 상기 전자장치의 배터리 용량을 검사하는 단계; 상기 배터리의 용량에 대응하여 메모리로부터 미리 설정된 전류 조절 값을 읽어오는 단계; 상기 자기 스트라이프 데이터 전송 시 버스트하게 흐르는 전류의 라이징 에지에서 데이터를 전송하는 단계; 및 상기 버스트하게 흐르는 전류의 폴링 에지에서 상기 읽어온 전류 조절 값에 따라 전류 감쇄율을 적용하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자기 스트라이프 데이터 전송 장치 및 방법을 사용하면, 소모전류를 줄일 수 있으며, 안전한 데이터 전송 거리를 확보할 수 있고, 다양한 형태의 수신 단말에서 오류 없이 데이터를 수신할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 자기 스트라이프 데이터 전송 장치 및 방법을 사용하면, 자기 스트라이프 데이터 의 전송 효율을 증대시킬 수 있고, 데이터 송신 시의 과전류를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 POS 시스템의 전체 개념도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 송신 단말의 기능적 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자기 스트라이프 데이터 송신부의 회로 구성도이다.
도 4a 내지 도 4e는 자기 스트라이프 데이터 송신부의 코일에 흐르는 전류와 수신 단말에서 검출되는 전압간의 타이밍도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 송신 단말에서 자기 스트라이프 데이터 전송 시의 제어 흐름도이다.
도 6a 및 도 6b는 자화 물질이 자화되기 위한 방법을 예시한 도면들이다.
도 7은 코어를 구성하는 자화 물질의 자화 이력곡선의 그래프를 예시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8i는 유사 경자상 물질과 연자성 물질을 이용하여 코어를 구성하는 경우의 예시도들이다.
도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 코어를 갖는 코일을 이용하여 자기 스트라이프 데이터를 전송하는 경우를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 10은 자기 스트라이프 데이터 전송 장치의 코일에 펄스 형식의 전류를 공급하는 경우 일반적인 코어와 본 발명에 따른 상호작용 2자성 특성 코어를 사용하는 경우 검출되는 역방향 피크의 시뮬레이션 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제3실시 예를 적용한 경우 수신 단말에서 검출되는 전압의 변화량을 그래프로 도시한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 이하에 첨부된 본 발명의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 도면에 예시된 형태 또는 배치 등에 본 발명이 제한되지 않음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
그러면 먼저 자기 스트라이프 데이터 전송이 주로 사용되는 POS 시스템에서 데이터의 전송 방식에 대하여 살펴보기로 하자.
도 1은 본 발명이 적용되는 POS 시스템의 전체 개념도이다.
도 1을 참조하면, POS(Point of Sale) 시스템은 송신 단말 200과 수신 단말 100을 포함한다. 또한 수신 단말 100에서 취합된 데이터는 네트워크 110을 통해 특정한 서버 120로 제공될 수 있다. 여기서 서버 120을 예를 들어 살펴보면, 제품 재고 서버가 될 수도 있고, 판매에 대한 누적 데이터를 제공하기 위한 서버가 될 수도 있으며, 과금을 위한 서버가 될 수도 있고, 이들 모두 또는 일부의 기능을 포함하는 서버가 될 수도 있다.
이러한 POS 시스템에서 수신 단말 100은 일반적으로 제품의 판매점에 위치하며, 안정적인 전원이 공급되는 단말이다. 반면에 송신 단말 200은 제품의 구매자가 휴대하는 전자장치가 된다. 이처럼 제품의 구매자가 휴대하는 송신 단말 200은 배터리를 전원으로 사용한다. 최근 송신 단말 200로 사용되는 대표적인 전자장치로 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터 또는/및 스마트 워치 등이 있다. 이처럼 휴대 가능한 전자장치들은 소형화 추세에 따라 저전력 설계가 필수적으로 요구된다.
한편, POS 시스템의 수신 단말 100과 송신 단말 200은 서로 자기 스트라이프 데이터를 송신하는 방식을 사용한다. 따라서 송신 단말 200은 데이터 전송을 위해 자기장의 변화를 이용하여 데이터를 송신하게 된다. 이때, 송신 단말 200은 데이터 송신을 위해 필연적으로 자기장의 변화를 발생시켜야 하며, 자기장의 변화 시점에 데이터를 송신할 수 있다. 이처럼 송신 단말 200이 자기장의 변화를 발생시키기 위해 전류를 소모하게 된다. 따라서 송신 단말 200은 자기 스트라이프 데이터를 송신하기 위해 전력을 소모하게 되며, 이는 배터리를 사용하는 송신 단말 200의 사용 대기시간을 줄이는 결과를 초래한다.
또한 송신 단말 200은 물론 수신 단말 100도 모두 다양한 제조사에서 다양한 형태로 제조하게 된다. 따라서 수신 단말 100의 수신 성능에 따라 송신 단말 200에서 전송된 자기 스트라이프 데이터가 정상적으로 수신될 수도 있고, 오동작을 할 수도 있다. 따라서 송신 단말 200은 수신 단말 100에서 전송된 데이터를 안전하고 정확하게 인지하도록 해야만 한다. 만일 정상적인 데이터의 전송이 이루어지지 않은 경우 데이터의 재전송이 이루어져야 하거나 또는 데이터 오류로 인하여 원하지 않는 잘못된 데이터를 전송할 수도 있다.
만일 데이터의 재전송이 이루어져야 하는 경우 송신 단말 200은 데이터 재전송을 위해 추가적으로 전류를 소모해야 하며, 결국 배터리를 사용하는 송신 단말 200의 경우 사용할 수 있는 전력의 낭비를 초래한다. 또한 POS 시스템에서 데이터 오류가 발생하면 결재 오류로 사용자에게 심각한 피해 또는 다양한 불편함을 초래할 수 있다.
<제1실시 예>
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시 예를 설명하기로 한다. 이하에서 설명되는 각 실시 예들은 각각을 별도로 하나씩 사용 또는 특정 제품에 적용될 수도 있으며, 서로 다른 실시 예들이 동시에 적용될 수도 있음에 유의해야 한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 송신 단말의 기능적 블록 구성도이다.
본 발명이 적용되는 송신 단말기는 다양한 형태가 될 수 있다. 가령, 스마트 폰, 이동통신 단말, 태블릿 컴퓨터, 스마트 워치 등의 다양한 형태가 가능하다. 이하에서는 도 2의 스마트 폰의 간략화된 기능적 블록 구성을 이용하여 송신 단말 200의 내부 구성을 설명하기로 한다. 하지만 본 발명은 스마트 폰에 한정되지 않으며, 배터리를 사용하는 휴대 가능한 다양한 형태의 전자장치가 이하에서 후술되는 본 발명의 특징을 적용하여 사용할 수 있음은 자명하다. 또한 특정한 경우 배터리를 사용하지 않는 전자장치에서 자기 스트라이프 데이터 전송 기법을 사용하는 경우에도 이하에서 설명되는 본 발명을 적용할 수도 있다. 따라서 본 발명에서는 도 2의 구성 요소에 한정되는 것은 아니며, 도 2의 내용은 본 발명의 이해를 돕기 위해 설명하는 것임에 유의하자.
도 2를 참조하면, 제어부 201은 스마트 폰의 전반적인 동작의 제어를 수행할 수 있다. 제어부 201은 가령 프로세서와 모뎀 또는 응용 프로세서(Application Processor, AP)와 통신 프로세서(Communication Processor, CP)를 포함한 구성이 될 수 있다. 제어부 201은 프로세서와 모뎀 또는 AP와 CP로 구성되는 경우 별도의 형태로 구성될 수 있음에 유의하자. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 하나의 제어부 201의 형태로 예시한 것일 뿐 실제 제품에 적용되는 경우에는 필요에 따라 다양한 요소들로 제품을 구성할 수 있다.
제어부 201은 스마트 폰의 동작은 물론, 본 발명에 따라 자기 데이터 송신부 203을 제어하여 데이터 송신 시의 제어를 수행할 수 있다. 이에 대한 제어 내용은 후술되는 도면을 참조하여 더 상세히 살펴보기로 한다.
통신부 202는 스마트 폰이 이동통신 네트워크 또는 WiFi 네트워크 등을 통해 데이터의 송/수신을 수행하기 위한 구성이다. 따라서 통신부 202는 스마트 폰에서 통신 가능한 다양한 형태의 구성을 가질 수 있다. 또한 통신부 202는 유선 통신 방식이 필요한 경우 유선 통신 인터페이스를 제공할 수도 있다. 뿐만 아니라 통신부 202는 인공위성으로부터 신호를 수신하기 위한 구성, DMB 방송을 수신하기 위한 구성 등 다양한 형태의 무선 신호를 수신하기 위한 구성을 더 포함할 수 있다.
자기 데이터 송신부 203은 본 발명에 따라 자기 데이터를 생성하고, 이를 POS 수신 단말로 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 자기 데이터 송신부 203의 구성에 대해서는 후술되는 도면을 참조하여 더 상세히 살펴보기로 한다.
사용자 입력부 204는 사용자의 특정한 입력 예를 들어 키 입력 또는 터치 입력 또는 음성 입력 또는 모션 입력 등을 검출하여 검출된 신호를 제어부 201로 제공한다. 이러한 사용자 입력부 204는 물리적인 키 또는 키패드를 포함할 수도 있으며, 터치스크린 방식을 채택하는 경우 사용자 인터페이스(User Interface : UI) 형식으로 제공될 수도 있다. 또한 사용자의 음성을 입력으로 하는 경우 음성을 입력하기 위한 마이크(미도시)를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라 사용자의 모션 또는 제스쳐를 통해 사용자 입력을 검출하는 경우 모션 센서 또는 카메라 또는 지자기 센서 등의 다양한 형태의 센서를 포함할 수 있다.
표시부 205는 스마트 폰과 사용자 간의 인터페이스를 제공하기 위해 스마트 폰의 현재 상태, 동작 과정 또는 절차 등을 사용자에게 특정한 UI를 통해 제공할 수 있는 모든 형태를 포함할 수 있다. 가령, 표시부 205는 LCD, 다양한 형태의 LED, 홀로그램 등 사용자에게 사용자 인터페이스를 제공할 수 있는 다양한 형태를 포함할 수 있다.
메모리 206은 스마트 폰의 동작에 필요한 각종 제어 데이터와 사용자가 입력하는 데이터를 저장하기 위한 영역을 포함할 수 있으며, 본 발명에 따라 자기 데이터 송신부 203을 제어하기 위한 제어 데이터를 저장하는 영역을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 도 2의 구성은 스마트 폰에 일부 구성 요소들에 대하여 설명한 것이다. 전자장치 즉 송신 단말 200은 이상에서 설명한 구성 외에도 더 많은 구성 요소들을 포함할 수도 있으며, 이상에서 설명한 구성 요소들 중 필요에 따라 일부 구성 요소를 포함하지 않을 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 자기 스트라이프 데이터 송신부의 회로 구성도이다.
본 발명에 따른 자기 스트라이프 데이터 송신부는 직류(DC) 전원 301, 저역통과필터(Low Pass Filter) 310, 제1구동부(First Driving circuit) 320, 제2구동부(Second Driving circuit) 330, 전류 조절부 340 및 자기 코일 L1을 포함한다.
그러면 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 자기 스트라이프 데이터 송신부를 좀 더 상세히 살펴보기로 하자.
직류 전원 301은 저역통과필터 310으로 직류 전원을 공급한다. 저역통과필터 310은 내부에 직류 전원 301과 연결되는 제1저항 R1과 접시 사이에 제1캐패시터 C1을 포함한다. 제1저항 R1과 제1캐패시터 C1의 접점 A1은 전기적으로 제2접점 A2와 동일한 전위를 가진다. 따라서 직류 전원 301은 저역통과필터 310의 제1저항 R1을 을 경유하여 제1구동부 320과 제2구동부 330로 입력된다.
제1구동부 320은 내부에 제1스위치 SW1의 역할을 수행하는 유니 폴라 트랜지스터와 제2스위치 SW2의 역할을 수행하는 유니 폴라 트랜지스터가 제3접점 A3을 통해 직렬로 연결되며, 제2스위치 SW2의 다른 한 측은 접지된다. 또한 제1스위치 SW1의 제3단자인 게이트 단자는 제1제어신호를 수신하여 제1스위치 SW1의 스위칭 동작을 제어하며, 제2스위치 SW2의 제3단자인 게이트 단자는 제2제어신호를 수신하여 제2스위치 SW2의 스위칭 동작을 제어한다.
제2구동부 330은 내부에 제3스위치 SW3의 역할을 수행하는 유니 폴라 트랜지스터와 제4스위치 SW4의 역할을 수행하는 유니폴라 트랜지스터가 제4접점 A4를 통해 직렬로 연결되며, 제4스위치 SW2의 다른 한 측은 접지된다. 또한 제3스위치 SW3의 제3단자인 게이트 단자는 제3제어신호를 수신하여 제3스위치 SW3의 스위칭 동작을 제어하며, 제4스위치 SW4의 제3단자인 게이트 단자는 제4제어신호를 수신하여 제2스위치 SW2의 스위칭 동작을 제어한다. 이상에서 설명한 제1제어신호 내지 제4제어 신호는 모두 도 2에서 설명한 제어부 201에서 제공되는 제어 신호가 될 수 있다.
마지막으로 자기 스트라이프 데이터를 송신하기 위한 코일 L1은 제3접점 A3와 제4접점 A4 사이에 연결된다. 이때 도 3에 예시한 바와 같이 코일 L1의 한 측은 제3접점 A3와 직접 연결되며, 코일 L1의 다른 한 측은 제4접점 A4와의 사이에 전류 조절부 340을 포함할 수 있다. 또한 코일 L1은 특정한 소재의 코어에 도선이 다양한 형태로 감아서 구성할 수 있다. 이에 대한 설명 또한 후술되는 도면에서 더 상세히 살펴보기로 한다.
전류 조절부 340은 본 발명의 실시 예에 따른 방안으로 코일 L1에 유기된 전류의 변이 구간에서 전류 흐름의 기울기를 조절하는 역할을 수행한다. 이러한 전류 조절부 340은 제2캐패시터 C2만으로 구성될 수도 있고, 제2캐패시터 C2와 제2저항 R2를 병렬 연결하여 구성할 수도 있다. 전류 조절부 340의 동작은 후술되는 도면을 참조하여 더 상세히 살펴보기로 하자.
이상에서 설명된 전체 회로의 동작을 간략히 살펴보기로 하자. 먼저 제1구동부 320의 제1스위치 SW1을 턴 온(turn on)시키도록 제1제어신호가 입력되고, 제2스위치 SW2를 턴 오프(turn off)시키도록 제2제어신호가 입력되는 경우 제2구동부 330은 제3스위치 SW3를 턴 오프(turn off)시키도록 제3제어 신호가 입력되고, 제4스위치 SW4를 턴 온(turn on)시키도록 제4제어신호가 입력된다. 이처럼 제1구동부 320과 제2구동부 330이 동작하는 경우 직류 전원 301에서 공급되는 전류의 흐름은, 저역통과필터 310을 경유하여 제2접점 A2에서 제1구동부 320의 제1스위치 SW1으로 전류가 흐르게 된다. 제1스위치 SW1을 경유한 전류는 코일 L1을 통해 전류 조절부 340 및 제2구동부 330의 제4스위치 SW4를 통해 흐르게 된다.
다음으로, 코일 L1에 흐르는 전류가 이상에서 설명한 전류의 방향과 반대 방향으로 공급되는(흐르는) 경우를 살펴보자.
코일 L1에 전류가 반대로 공급되도록 하기 위해서 제1구동부 320의 제1스위치 SW1을 턴 오프(turn off)시키도록 제1제어신호가 입력되고, 제2스위치 SW2를 턴 온(turn on)시키도록 제2제어신호가 입력되며, 제2구동부 330은 제3스위치 SW3를 턴 온(turn on)시키도록 제3제어 신호가 입력되고, 제4스위치 SW4를 턴 오프(turn off)시키도록 제4제어신호가 입력된다. 이처럼 제1구동부 320과 제2구동부 330에 각각 제어 신호가 입력되면, 직류 전원 301에서 공급되는 전류의 흐름은, 저역통과필터 310을 경유하여 제2접점 A2에서 제2구동부 330의 제3스위치 SW3로 전류가 흐르게 된다. 제3스위치 SW3을 경유한 전류는 전류 조절부 340 및 코일 L1을 통해 제1구동부 320의 제2스위치 SW2를 통해 흐르게 된다.
도 4a 내지 도 4d는 자기 스트라이프 데이터 송신부의 코일에 흐르는 전류와 수신 단말에서 검출되는 전압간의 타이밍도이다.
먼저 도 4a를 참조하면, 자기 스트라이프 데이터 송신부의 코일 L1에는 앞에서 설명한 바와 같이 서로 다른 방향으로 전류가 흐를 수 있다. 가령, 제1구동부 320로 전류가 공급되어 코일 L1 및 제2구동부 330을 통해 접지로 전류가 흐를 수도 있고, 제2구동부 330로 전류가 공급되어 코일 L1 및 제1구동부 320을 통해 접지로 전류가 흐를 수도 있다.
이하에서는 제1구동부 320로 전류가 공급되어 코일 L1 및 제2구동부 330을 통해 접지로 전류가 흐르는 경우를 양의 전류가 흐르는 것으로 가정하여 설명하며, 제2구동부 330로 전류가 공급되어 코일 L1 및 제1구동부 320을 통해 접지로 전류가 흐르는 경우를 음의 전류가 흐르는 경우로 가정하여 설명하기로 한다.
도 4a에 예시한 바와 같이 양의 전류가 흐르는 동안 즉 0의 시점부터 t01의 시점까지는 코일 L1을 통해 양의 방향으로 전류가 흐르고, 이때 수신 단말 100에서 검출되는 전압은 없는 상태가 된다. 왜냐하면, 전류의 변화가 없는 경우 코일 L1에 유기되는 자기장은 일정한 값을 가지며, 일정한 값의 자기장을 갖는 경우 수신 단말 100에서는 전압의 변화를 검출하지 못하게 된다. 따라서 0의 시점부터 t01의 시점까지 수신 단말 100에서 검출되는 전압이 없는 상태이다.
이때, 만일 양의 방향에서 음의 방향으로 전류의 방향이 바뀌는 경우 즉, t01의 시점부터 t02의 시점과 같이 코일 L1에 흐르는 전류의 방향이 바뀌는 경우 수신 단말 100에서 검출되는 전압은 참조부호 411과 같이 음의 방향으로 변화되는 변화량을 감지할 수 있다. 이처럼 수신 단말 100에서 전압의 변화가 발생하는 시점에서 송신 단말 200이 수신 단말 100로 데이터를 송신할 수 있게 된다.
반대의 경우도 동일하게 설명할 수 있다. 즉, t02의 시점부터 t11의 시점까지는 코일 L1을 통해 음의 방향으로 일정한 전류가 흐르게 된다. 이처럼 고정된 전류가 지속적으로 흐르는 경우 수신 단말 100에서는 전압의 변화를 검출할 수 없게 된다. 이는 코일 L1에 고정된 전류가 흐르게 되기 때문에 전기장의 변화가 발생하지 않기 때문이다. 이때 t11의 시점부터 t12의 시점과 같이 음의 방향에서 양의 방향으로 전류의 흐름이 변화하는 경우 수신 단말 100은 참조부호 421과 같이 전압의 변화량을 검출할 수 있다.
이처럼 양의 방향 또는 음의 방향으로 지속적으로 전류를 흐르게 하는 경우 송신 단말 200에서의 소모 전류의 평균 양은 참조부호 401과 같이 한 방향으로 흐르는 전류의 양에 거의 근접한 매우 많은 양의 전류를 소모하게 된다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따라 자기 데이터 송신부의 코일에 펄스 형식으로 전류를 흐르도록 하는 경우 수신 단말에서 검출되는 전압간의 타이밍도이다.
도 4b를 참조하면, 먼저 코일 L1을 통해 흐르는 평균 전류의 소모량이 도 4a와 대비할 때 매우 줄어든 것을 확인할 수 있다. 이는 데이터를 전송해야 하는 시점인 t01의 시점부터 t02의 시점까지는 코일 L1에 음의 방향으로 짧은 펄스(short pulse) 형식 또는 유사 펄스(삼각파 또는 싸인파 또는 톱니파 등) 형식으로 전류가 흐르도록 제어하고, 다음 전송 시점인 t11의 시점부터 t12의 시점까지는 양의 방향으로 짧은 펄스 형식으로 전류가 흐르도록 제어하여 송신 단말 200에서의 소모 전류를 줄이기 위한 예시도이다. 이때, 도 4a와 도 4b를 대비하면, 도 4a의 경우 전류가 “0”가 되는 위치를 기준으로 전류가 꾸준히 공급되고 있음을 확인할 수 있다. 반면에 도 4b의 경우에는 전류가 간헐적으로(burst) 불연속(discontinuous)하게 교번하여 전류가 흐르게 된다. 여기서 “교번한다”는 의미는 전류의 방향이 서로 순차적으로 바뀌는 것을 의미한다. 결과적으로 도 4b를 적용하는 경우 송신 단말 200에서의 소모 전류의 평균값은 참조부호 402와 같이 매우 낮은 값을 갖게 된다. 이는 도 4a와 대비할 때 매우 낮은 전력이 될 수 있다.
도 4b와 같은 형식으로 전류가 흐르는 경우를 좀 더 상세히 살펴보기로 하자. 먼저 코일 L1에 음(-)의 방향으로 펄스 또는 유사 펄스와 같은 형태로 전류를 흐르도록 하는 경우 t01의 시점에 전류는 “0”의 전류 즉, 전류가 흐르지 않는 상태에서 음(-)의 방향으로 증가하는 “라이징 에지(rising edge)”가 존재하게 된다. 또한 코일 L1에 음(-)의 방향으로 t01의 시점부터 t02의 시간만큼 전류가 흐르도록 한 이후 t02의 시점에 다시 “0”가 되도록 즉, 전류가 흐르지 않도록 하는 “폴링 에지(falling edge)”가 존재하게 된다. 이처럼 전류의 라이징 에지와 폴링 에지가 존재하는 경우 수신 단말 100에서는 전류의 변화가 라이징 에지와 폴링 에지 각각에서 검출될 수 있다.
이하의 설명에서 펄스 또는 유사 펄스 형태의 전류란, 전류가 급격히 증가하는 라이징 에지와 전류가 급격히 감소하는 폴링 에지를 포함하는 형태의 전류 흐름을 갖는 경우이다. 다시 풀어 설명하면, 펄스 형태 또는 소정의 기울기를 갖는 라이징 에지 및 폴링 에지에서 라이징 에지와 동일한 또는 유사한 형태의 기울기를 갖는 전류 흐름을 가질 수 있다. 예컨대, 유사 펄스는 삼각파, 톱니파, 사인(sine)파, 이등변 사각형 형태의 파형 또는 라이징 에지와 폴링 에지의 기울기가 서로 다른 구형파 등이 될 수 있다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 펄스 형태의 전류 또는 유사 펄스 형태의 전류를 모두 펄스 형태로 칭하여 설명하기로 한다.
전류의 변화가 검출되는 것은 코일 L1에 양(+)의 방향으로 펄스와 같은 형태로 전류를 흐르도록 하는 경우에도 동일하게 설명할 수 있다. 즉 코일 L1에 양(+)의 방향으로 펄스와 같은 형태로 전류를 흐르도록 하는 경우 t11의 시점에 전류는 “0”의 전류 즉, 전류가 흐르지 않는 상태에서 양(+)의 방향으로 증가하는 “라이징 에지(rising edge)”가 존재하게 된다. 또한 코일 L1에 양(+)의 방향으로 t11의 시점부터 t12의 시간까지 전류가 흐르도록 한 이후 t12의 시점에 다시 “0”가 되도록 즉, 전류가 흐르지 않도록 하는 “폴링 에지(falling edge)”가 존재하게 된다. 이처럼 전류의 라이징 에지와 폴링 에지가 존재하는 경우 수신 단말 100에서는 전류의 변화가 라이징 에지와 폴링 에지 각각에서 검출될 수 있다.
코일 L1에 흐르는 전류에 의해 수신 단말 100에서는 각각 라이징 에지와 폴링 에지에서 전압의 변화를 검출하게 된다. 이를 첨부된 도 4b에서 참조하면, 수신 단말 100에서는 t01의 시점에서 음(-)의 방향으로 라이징 에지에서 참조부호 411과 같이 전류의 변화에 따라 음(-)의 방향으로 자기장의 변화량을 검출하게 된다. 또한 t02의 시점의 폴링 에지에서는 참조부호 412와 같이 양(+)의 방향으로 자기장의 변화량을 검출하게 된다.
이처럼 수신 단말 100에서 참조부호 412와 같이 원하지 않는 형태의 전압 변화를 검출할 수 있다. 이하의 설명에서는 송신 단말 200에서 간헐적인(dis-continuous) 펄스 전류를 사용함으로 인해 수신 단말 100에서 원하지 않는 전류 폴링 에지에서의 감지된 전압 변화를 역방향 피크(opposite peak)라 칭하기로 한다. 이러한 역방향 피크는 수신 단말 100의 입장에서는 노이즈(noise)로 작용할 수 있다. 따라서 순방향 전류를 펄스 형식으로 제공하는 경우에도 원하는 전압 변화 검출 421과 원하지 않는 역방향 피크 422를 검출하게 된다.
결과적으로 송신 단말 200에서 소모되는 평균 전류는 참조부호 402와 같이 줄일 수 있으나, 펄스 형식을 사용하는 경우 도 4b에 예시한 바와 같이 발생되는 노이즈로 인식되는 역방향 피크 전압 값이 검출되므로, 수신 단말 100의 수신 성능을 열화시키거나 원하지 않는 데이터가 전송된 것처럼 판별할 수 있는 요소로 작용할 수 있다.
한편, 실제로 코일 L1에 흐르는 전류의 양은 펄스와 같은 형태로 변화하는 것이 불가능하다. 실제로는 어느 정도의 기울기를 가지게 된다. 즉, t01의 시점부터 약간의 시간이 경과하는 t01'(도면에 미도시)까지 시간이 경과하게 된다. 이는 라이징 에지 뿐 아니라 폴링 에지에서도 동일하게 적용된다. 즉, t02의 시점에서 약간의 시간이 경과하는 t02'(도면에 미도시)까지 시간이 경과하게 된다. 따라서 이러한 역방향 피크 즉, 수신 단말 100에서 검출되는 전압의 변화량은 송신 단말 200의 코일 L1에 흐르는 자속의 변화량을 시간의 변화량으로 나눈 값이 될 수 있다. 이를 수학식으로 설명하면 하기 <수학식 1>과 같이 설명할 수 있다.
Figure pat00001
<수학식 1>에서 Vopp는 수신 단말 100에서 역방향 피크가 발생할 경우 검출되는 전압의 크기이며,
Figure pat00002
는 송신 단말 200의 코일 L1에 폴링 에지에서의 자속의 변화량 즉, t02의 시점부터 t02'의 시점까지의 자속의 변화량이고,
Figure pat00003
는 송신 단말 200의 코일 L1에 폴링 에지에서의 시간의 변화량 즉, t02의 시점부터 t02'의 시점까지의 시간을 의미한다. 또한 위 <수학식 1>에서는 역방향 피크만을 설명하고 있으나 원하는 형태의 피크 즉, 데이터 전송 시점에서의 전압 변화도 동일한 형태로 설명할 수 있다. <수학식 1>에서 설명하는 자속의 변화량 등에 대해서는 이에 대해서는 후술하는 도면을 참조하여 더 상세히 살펴보기로 한다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에서는 도 3에 예시한 바와 같이 전류 조절부 340을 통해 원하지 않는 역방향 피크를 줄이는 방안을 제공할 수 있다. 도 3에 예시한 바와 같이 전류 조절부 340을 두는 경우 실제 전류의 흐름 및 수신 단말 100에서 검출되는 전압의 변화는 도 4c와 같은 형태로 나타날 수 있다.
도 4c를 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따라 제2캐패시터 C2와 병렬 연결된 제2저항을 사용하여 전류 조절부 340을 추가하는 경우 자기 스트라이프 데이터 송신부 203의 코일 L1에 흐르는 전류의 흐름은 역방향 전류의 경우 참조부호 441a 내지 441c와 같은 흐름을 보이게 되며, 순방향 전류의 경우 참조부호 442a 내지 442c와 같은 형태의 흐름을 보이게 된다. 여기서 코일 L1에 흐르는 전류의 감쇄 정도는 제2저항 R2 값과 제2캐패시터 C2의 값 중 적어도 하나를 가변함으로써 변화시킬 수 있다. 예컨대 제2캐패시터 C2의 값을 가변하는 경우를 살펴보기로 하자.
제2캐패시터 C2의 값이 미리 설정된 최대 값을 갖는 경우 441c의 그래프를 가지며, 제2캐패시터 C2의 값이 미리 설정된 최소 값을 갖는 경우 441a의 그래프를 가질 수 있으며, 제2캐패시터 C2의 값이 최대 값과 최소 값의 중간 값을 갖는 경우 441b의 그래프를 갖게 된다. 이때, 제2캐패시터 C2의 값이 최대 값을 갖는 경우 즉, 441c의 그래프를 가지는 경우 수신 단말 100에서 검출되는 전력의 변화량은 최소의 형태가 될 수 있다.
도 4c에서 수신 단말 100에서 검출되는 전압의 변화량은 송신 단말 200에서 코일 L1에 흐르는 전류 중 제2캐패시터 C2가 중간 값을 갖는 참조부호 441b 및 442b의 경우는 설명의 편의를 위해 도시하지 않았음에 유의하자.
도 4c에서는 제2캐패시터 C2가 서로 다른 3개의 값을 갖는 경우를 예시하였다. 도 4c에 예시한 바를 참조하면, 전류 조절부 430의 제2캐패시터 C2의 값을 조절하면 코일 L1에 흐르는 전류가 “0”가 되는 시점이 서로 다르게 된다. 예컨대, 제2캐패시터 C2가 최소 값을 갖는 경우 코일 L1에 흐르는 전류는 참조부호 441a와 같이 흐르게 되어 “0”가 되는 시점은 t02_a의 시점이고, 제2캐패시터 C2가 중간 값을 갖는 경우 코일 L1에 흐르는 전류는 참조부호 441b와 같이 흐르게 되어 “0”가 되는 시점은 t02_b 시점이고, 제2캐패시터 C2가 최대 값을 갖는 경우 코일 L1에 흐르는 전류는 참조부호 441c와 같이 흐르게 되어 “0”가 되는 시점은 t02_c의 시점이 된다. 각각의 경우에 따라 송신 장치 200에서 소모되는 전력은 3가지 경우 중 제2캐패시터 C2가 최소 값을 갖는 경우 최소의 전력을 소모하게 되며, 3가지 경우 중 제2캐패시터 C2가 중간 값을 갖는 경우 중간의 전력을 소모하게 되고, 제2캐패시터 C2가 3가지 경우 중 최대 값을 갖는 경우 최대 전력을 소모하게 된다. 다만, 앞에서 살핀 도 4a의 경우보다는 매우 작은 값이 될 수 있다.
따라서 송신 단말 200에서의 전체 소모 전력은 도 4b에서 예시된 소모 전력과 유사한 값을 가질 수 있으며, 제2캐패시터 C2의 값에 따라 평균 소모 전력이 변화할 수 있다. 도 4c에서는 제2캐패시터 C2의 값이 중간 값인 경우를 가정하여 송신 단말 200에서 소모되는 전력을 참조부호 403으로 예시하였다.
이를 보다 자세히 살펴보면, 자기 스트라이프 데이터 송신부의 코일 L1에 역방향 전류가 흐르는 경우 즉, t01의 시점에서 수신 단말 100은 전류의 변화에 따라 코일 L1에 유기되는 전압의 변화량을 검출하게 되므로, 참조부호 411과 같이 정상적인 즉, 데이터가 전송될 시 필요한 전압을 검출할 수 있다. 또한 전류의 감소가 앞서 살핀 도 4b와 대비할 때 서서히 감소하게 되므로 역방향 피크는 참조부호 413a 또는 414c와 같이 오동작이 발생하지 않는 정도의 충분히 낮은 전압이 검출되도록 구성할 수 있다. 또한 오동작의 방지는 도면에 예시한 바와 같이 제2캐패시터 C2의 값이 크면 클수록 더 낮은 값을 갖게 된다. 따라서 제2캐패시터 C2가 가장 작은 값을 갖는 411a의 경우보다 제2캐패시터 C2가 가장 큰 값을 갖는 441c의 경우에 대응하는 역방향 피크 413c의 경우가 보다 안전한 동작을 수행할 수 있다.
동일한 방법으로 자기 스트라이프 데이터 송신부의 코일 L1에 순방향 전류가 흐르는 t11의 시점의 경우 수신 단말 100에서 검출되는 전압은 참조부호 421과 같이 정상적인 즉, 데이터가 전송될 시 필요한 전압을 검출할 수 있다. 이때에도 앞서 설명한 바와 같이 제2캐패시터 C2의 값에 따라 기울기가 결정되어 전류가 서서히 감소하게 되므로, 역방향 피크는 참조부호 423a 또는 423c와 같이 오동작이 발생하지 않는 정도의 충분히 낮은 전압이 검출되도록 구성할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전류 조절부 340은 제2캐패시터 C2만으로도 구성할 수도 있다. 이러한 경우 도 4c에 예시한 경우보다 전류의 흐름의 감소도가 적을 수 있으나, 제2캐패시터 C2의 값을 적절히 조정함으로써 수신 단말 100에서 오작동이 발생하지 않을 정도의 역방향 피크 검출이 가능하도록 구성할 수 있다. 또한 제2캐패시터 C2와 제2저항 R2의 값을 적절히 조절함으로써 t02의 시점을 변화시킬 수도 있다. 이처럼 제2캐패시터 C2와 제2저항 R2의 값을 적절히 조절함으로써 수신 단말 100에서 검출되는 역방향 피크가 일반적인 노이즈 정도로 인식되는 수준이 되도록 전류 감소 정도를 조절할 수 있다.
한편, 상기 제2캐패시터 C2의 값은 제품의 제조 시에 제품의 특성에 따라 결정될 수도 있고, 서로 다른 복수 개의 캐패시터를 병렬로 연결하고, 그 중 하나의 캐패시터를 통해 전류가 흐르도록 구성할 수도 있으며, 가변 캐패시터를 사용하여 캐패시터 값을 조정할 수도 있다. 다만, 본 발명에서는 전류 조절부 340이 복수 개의 캐패시터를 갖는 경우 전자장치의 배터리의 용량 및 배터리에 충전된 상태 등을 고려하여 캐패시터의 값을 조정하도록 할 수 있다. 이에 대해서는 후술되는 흐름도를 참조하여 더 살펴보기로 하자.
또 다른 방법으로 전류 조절부 340을 도 3에 예시한 형태로 구비하지 않고, 디지털적인 전류 조절 회로로 대체할 수도 있다. 이처럼 디지털적인 전류 조절 회로로 구성하는 경우 전류의 감소량을 조절하기 위한 추가적인 제5제어 신호가 전압의 변화가 발생할 때마다 제어부 201로부터 제공되어야 한다. 그러면 도 4d를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따라 코일 L1에 흐르는 전류의 양을 계단식으로 조절하는 방법에 대하여 살펴보기로 하자.
도 4d를 참조하면, 데이터의 전송이 필요한 시점 즉, t01의 시점에 직류(DC) 전원 301로부터 제공되어 코일 L1에 음(-)의 방향으로 흐르는 전류가 데이터 전송 시점에 맞춰 펄스 형식으로 제공되고, 일정 시간만큼 전류가 유지된 이후 t03의 시점까지 점차로 계단식으로 감소한다. 즉, t03의 시점에서 코일 L1에 흐르는 전류는 “0”가 된다. 이때 전류의 감소량은 수신 단말 100에서 역방향 피크를 검출하지 못하거나 또는 일반적인 노이즈(매우 작은 역방향 피크)로 인식하는 만큼의 전류량이 되도록 감소시킴으로써 수신 단말 100에서 역방향 피크가 검출되지 않거나 노이즈 정도로 검출되도록 즉, 단지 참조부호 414와 같은 형태로 검출되도록 구성할 수 있다. 또한 전류의 감쇄도를 조절하는 경우 t01~t03까지의 시간을 제1시간으로 설정할 시 제1시간 내에 위치한 전류 유지 시간들을 제2시간이라 할 수 있다. 이때, 제2시간을 길게 또는 또는 짧은 시간으로 구성할 수 있다. 만일 제2시간을 길게 설정하는 경우 제1시간이 더 길어질 수도 있다. 또한 제1시간을 고정하는 경우 제2시간이 길어진다면, 전류 감쇄 폭을 더 증가시켜야 한다. 예컨대 제1시간을 고정하고, 제2시간을 길게 가져가는 경우 전류 강하 폭 즉, 코일 L1에 흐르는 전류의 양이 줄어드는 감소 폭을 조절할 수도 있다. 아울러, 제2시간에 따라 제1시간을 조절하면서 동시에 전류의 변화 폭을 모두 조절할 수도 있다. 따라서 피크 전류에서 전류가 흐르지 않을 때까지의 시간을 제1시간이라 하면, 제1시간보다 짧은 제2시간들 단위로 전류의 양을 줄이며, 줄어드는 전류의 양(폭)을 가변함으로써 계단식으로 전류가 차단될 때까지의 시간과 전체 소모되는 전류량을 조절할 수 있다.
또한 코일 L1에 흐르는 전류가 도 4d와 같은 형태를 갖도록 하기 위한 전류 조절부 340의 위치는 도 3에서 예시한 바와 다른 곳에 위치할 수도 있다. 가령, 직류 전원 301을 직접 제어하거나 또는 직류 전원 301로부터 제공되는 출력단자에 전류 조절부 340이 위치하도록 구성할 수도 있고, 도 3의 제2접점 A2에 위치하도록 구성할 수도 있다. 코일 L1에 흐르는 전류가 계단식으로 하강하도록 하는 경우 전류 조절부 340의 위치는 설계적인 사항이므로 추가 설명은 생략하기로 한다.
전류 조절부 340을 통해 자기 스트라이프 데이터 송신부의 코일 L1에 순방향 또는 역방향으로 유기되는 전류의 흐름을 계단 형태의 점진적인 방법으로 줄이는 경우 수신 단말 100에서 검출되는 전압의 파형은 최초 전류가 유기되는 시점에서는 변화기 이루어지기까지의 시간 동안 변화량이 없는 구간을 포함한다. 따라서 수신 단말 100에서는 원하는 피크들 411 또는 421을 검출한 이후 약간의 시간 딜레이 이후에 참조부호 414 또는 참조부호 424와 같이 역방향의 전압의 변화량을 검출할 수 있다.
이때 감소되는 전류의 변화량을 조정함으로써 수신 단말 100에서 역방향 피크 전압 값을 검출하는 양이 오동작을 일으키지 않는 정도의 값으로 전압의 변화를 줄 수 있다. 따라서 도 4d의 경우 도 4c와 대비할 때 t02의 시점이 아닌 보다 긴 시간으로 설정된 t03의 시점까지 전류 변화가 이루어질 수 있다. 이는 계단식으로 변화시킬 시 급격한 전류 변화를 방지하기 위한 시간이 될 수 있다. 따라서 도 4c의 경우와 대비할 때 도 4d의 경우에는 송신 단말 200에서 도 4c의 경우보다 많은 양의 전류를 소모하게 된다. 참조부호 404에 예시한 바와 같이 도 4d의 경우가 도 4c의 경우보다 평균 소모 전류가 증가된 것을 확인할 수 있다. 또한 도 4c에서 설명한 바와 같이 도 4d의 경우도 전류의 평균 변화량이 서로 다른 기울기를 갖도록 구성할 수 있다. 이를 첨부된 도 4e를 참조하여 좀 더 상세히 살펴보도록 하자.
도 4e는 본 발명에 따라 전자장치의 자기 데이터 전송부의 코일에 흐르는 전류량 및 시간을 조절하는 경우의 타이밍도이다.
도 4e에서는 자기 데이터 전송부의 코일 L1에 흐르는 전류가 음(-)의 방향으로 흐르는 경우만을 예시하였으나, 양(+)의 방향으로 전류가 흐르는 경우에도 동일하게 적용할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 4e를 참조하면, 자기 데이터 전송부의 코일 L1에 흐르는 전류가 음(-)의 방향으로 도 4d와 같이 계단식으로 전류가 감소하는 경우의 평균 전류에 대한 그래프로 예시하였다.
도 4e의 참조부호 451a의 경우 가장 전류 소모가 적은 경우이며, 이때 송신 장치 200은 t01의 시점에 음(-)의 방향으로 피크 전류가 흐르게 되고, 이후 점차적으로 t03a의 시점까지 전류가 감소하여 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서 송신 장치 200에서 소모 전력은 참조부호 404a와 같이 낮은 값을 가질 수 있다. 또한 참조부호 451b의 경우 3가지 예시 중 소모 전류가 중간인 경우이며, 이때 송신 장치 200은 t01의 시점에 음(-)의 방향으로 피크 전류가 흐르게 되고, 이후 점차적으로 t03b의 시점까지 전류가 감소하여 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서 송신 장치 200에서 소모 전력은 참조부호 404b와 같이 중간 소모 전력을 가질 수 있다. 마지막으로 참조부호 451c의 경우 가장 많은 전류가 소모되는 경우이며, 이때 송신 장치 200은 t01의 시점에 음(-)의 방향으로 피크 전류가 흐르게 되고, 이후 점차적으로 t03c의 시점까지 전류가 감소하여 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서 송신 장치 200에서 소모 전력은 참조부호 404c와 같이 많은 전력을 소모하게 된다.
전력 소모가 많은 만큼 도 4c에서 설명한 바와 같이 수신 장치 100에서 역방향 피크는 작아지게 된다. 또한 시간당 전류의 감소량이 적은 경우 송신 장치 200에서 소모 전류는 많아지지만, 수신 장치 100에서 역방향 피크는 더 작은 값을 갖게 된다. 따라서 이처럼 서로 다른 기울기를 갖도록 하는 경우에도 앞서 도 4c에서 설명한 바와 같이 송신 장치 200의 배터리 잔량에 따라 또는 송신 장치 200이 갖는 배터리의 용량에 따라 서로 다른 형태로 제어할 수 있다. 이에 대해서는 후술되는 제어 흐름도를 참조하여 더 상세히 살펴보기로 하자.
이상에서 설명한 도 4b 내지 도 4e의 경우를 도 4a와 대비할 때, 본 발명의 실시 예들인 도 4c 내지 도 4e의 경우 송신 단말에서 소모 전력을 줄일 수 있다. 또한 도 4b와 대비할 때 본 발명의 실시 예들인 도 4c 내지 도 4e의 경우 자기 스트라이프 데이터 송신부의 코일 L1에 흐르는 전류의 변화량이 수신 단말 100에서 역방향 피크 전압 값으로 인한 오동작을 방지할 수 있는 정도의 값으로 변경함으로서 안전한 데이터 전송이 이루어질 수 있다.
도 5a는 본 발명에 따른 송신 단말에서 자기 스트라이프 데이터 전송 시의 제어 흐름도이다. 이하 도 5a를 참조하여 본 발명에 따라 자기 스트라이프 데이터 전송 시의 제어 흐름을 살펴보기로 한다.
제어부 201은 500단계에서 대기상태를 유지한다. 이러한 대기상태는 전자장치가 특정한 이벤트 예컨대 사용자로부터의 특정 입력 또는 유/무선 네트워크로부터의 신호 송/수신을 대기하는 상태일 수 있다. 제어부 201은 특정한 이벤트가 발생하면 502단계로 진행하여 자기 스트라이프 데이터 전송 모드가 요청되었는가를 검사한다. 502단계를 POS 시스템의 경우를 예를 들어 설명하면, 사용자가 스마트 폰 또는 스마트 워치 등의 휴대용 전자장치를 이용하여 카드 결재 등의 전자 결재의 요청이 수신되었는가를 검사하는 동작이 될 수 있다.
502단계의 검사결과 자기 스트라이프 데이터 전송 모드로 전환이 요청된 이벤트인 경우 제어부 201은 504단계로 진행하고, 자기 스트라이프 데이터 전송 모드로 전환이 요청된 이벤트가 아닌 경우 506단계로 진행하여 이벤트에 해당하는 기능을 수행하고, 루틴을 종료할 수 있다.
504단계로 진행하는 경우 제어부 201은 표시부 105를 제어하여 화면을 표시하고, 전송할 데이터의 수신을 대기한다. 이를 POS 시스템의 경우를 가정하여 설명하면, 제어부 201은 표시부 105에 사용자가 선태 가능한 적어도 하나의 카드를 표시하고, 사용자 입력부 104로부터 특정한 카드의 선택 또는 화면 전환 등의 신호를 대기하는 상태가 될 수 있다. 제어부 201은 사용자 입력부 104로부터 특정한 신호가 입력될 시 508단계로 진행하여 특정 데이터의 선택 신호인가를 검사한다. 508단계를 예를 들어 설명하면, 사용자 입력부 104로부터 수신된 신호가 특정한 카드를 선택하거나 또는 자기 스트라이프 데이터의 전송이 필요한 데이터를 선택하는 신호가 입력되었는가를 검사하는 동작이 될 수 있다. 508단계의 검사결과 특정 데이터의 선택 신호가 수신되는 경우 제어부 201은 510단계로 진행하고, 특정 데이터의 선택 신호가 아닌 경우 제어부 201은 504단계로 진행하여 화면 표시 및 전송할 데이터의 선택을 수신하는 모드를 계속 유지할 수 있다.
이후 508단계에서 특정한 데이터가 선택된 경우 제어부 201은 510단계로 진행하여 인증 절차를 수행할 수 있다. 일반적으로 카드로 결재를 하는 경우에 사용자의 인증은 매우 중요하고 필수적인 요소이다. 따라서 이러한 경우 510단계의 인증 동작을 수행하도록 구성할 수 있다. 하지만, 카드로 결재하는 경우가 아닌 단순히 자기 스트라이프 데이터의 전송이 필요한 경우 510단계 512단계 및 516단계는 불필요한 단계가 될 수 있다.
510단계의 인증 절차는 사용자 입력부 104를 통해 사용자가 특정한 암호를 입력하거나 또는 사용자의 생체 정보를 입력하도록 하는 경우가 될 수 있다. 이러한 정보를 이용하여 기존에 저장된 정보와 대비함으로써 인증 절차를 수행할 수 있다. 이후 제어부 201은 512단계로 진행하여 인증절차를 수행한 결과 인증에 성공하였는가를 검사할 수 있다. 인증에 성공한 경우 520단계로 진행하여 자기 스트라이프 데이터 전송을 수행한다. 자기 스트라이프 데이터 전송은 앞서 설명한 도 3의 구성을 이용하여 도 4c 내지 도 4e에서 설명한 바와 같은 방식으로 진행될 수 있다. 이는 도 5b에서 더 상세히 살펴보기로 한다.
반면에 인증에 실패한 경우 제어부 201은 516단계로 진행하여 표시부 105에 인증에 실패하였음을 표시하고, 해당 루틴을 종료하거나 재인증을 요청할 수 있다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 해당 루틴을 종료하는 형태만을 예시하였음에 유의하자.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자장치에서 배터리 용량에 따라 자기 스트라이프 데이터를 전송하는 경우 제어 흐름도이다.
자기 데이터 전송 모드로 진행하면, 제어부 201은 522단계에서 배터리의 용량을 체크할 수 있다. 배터리의 용량을 체크한다는 것은 배터리에 현재 잔류된 전력 예컨대, 배터리의 잔류 용량이 15% 이하 또는 10% 이하 또는 5% 이하 등과 같이 낮은 저전력 상태인지 여부를 판별하는 것과 배터리의 총 용량 예컨대, 배터리 용량이 2150 [mAh] 또는 2600 [mAh]과 같이 대용량의 배터리를 사용하는지 또는 250 [mAh] 또는 300 [mAh]와 같이 저용량의 배터리를 사용하는지 여부가 될 수 있다. 이러한 기준 값음 메모리 206에 미리 저장된 정보를 바탕으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 배터리의 용량이 1000 [mAh] 이상인 경우 대용량 배터리로 결정하고, 1000 [mAh] 미만인 경우 저용량 배터리로 결정할 수 있다. 또한 배터리의 잔류 용량이 15% 이하인 경우 저전력 상태로 판정하고, 배터리의 잔류 전력이 15%를 초과하는 경우 정상 상태로 판정하도록 구성할 수 있다. 또한 배터리의 잔류 전력이 5% 미만인 경우 초절전 상태로 판정할 수 있다.
이처럼 배터리의 전체 용량과 잔류 전력을 검사하는 동작이 522단계가 될 수 있다 또한 배터리의 전체 용량은 미리 설정될 수도 있으므로, 제어부 201이 미리 인지하고 있는 값이 될 수도 있다. 따라서 배터리의 전체 용량을 미리 인지하고 있는 경우 제어부 201은 522단게에서 배터리의 잔류 전력을 검사하는 단계만을 수행할 수도 있다.
이후 제어부 201은 524단계에서 정상 전송 가능한가를 검사한다. 정상 전송이 가능한 경우 제어부 201은 528단계로 진행하여 전류 조절부 340을 기본 설정으로 세팅할 수 있다. 반면에 정상 전송이 가능하지 않은 경우 제어부 201은 526단계로 진행하여 배터리 용량에 따라 전류 조절부의 설정을 변경할 수 있다.
여기서 정상 전송이 가능하다는 것은 송신 장치 200의 배터리에 잔류 전력이 충분한 경우를 의미한다. 따라서 전류 조절부 340의 설정을 앞서 설명한 도 4c 내지 도 4e를 참조하여 설명하면, 전류 소모량이 가장 많은 형태가 될 수 있다. 전류 소모량이 가장 많은 형태의 경우 앞에서 설명한 바와 같이 수신 장치 100에서 역방향 피크가 가장 적게 검출되는 형태이다. 524단계, 526단계 및 528단계는 결과적으로 전류 조절부 340을 제어하여 코일 L1에서 최대 전류를 소모하도록 할 것인지 또는 최소 전류를 소모하도록 할 것인지 또는 중간 전류를 소모하도록 할 것인지를 결정할 수 있다.
이상에서 설명한 방식을 구체적인 수치로 예를 들어 설명하면, 배터리의 잔류 전력이 15% 보다 많이 남아 있는 경우 최대 전류를 소모하도록 제어할 수 있으며, 배터리의 잔류 전력이 5% 초과 15% 이하인 경우 중간의 전류 소모가 이루어지도록 제어할 수 있고, 배터리의 잔류 전력이 5% 미만인 경우 최소 전력을 소모하도록 제어할 수 있다.
따라서 메모리 206에는 배터리 잔류 전력이 제1임계값 이하인 경우 전류 조조절부 340를 설정하기 위한 제2캐패시터 값 또는 전류 조절부 340에 포함된 다수의 캐패시터 중 어떠한 캐패시터를 선택할 것인지의 경로 정보 또는 디지털 전류 조절 시의 전류 하강 기울기 값 등 중 적어도 하나를 설정할 수 있다. 이러한 매핑 예를 테이블로 도시하면 하기 <표 1>과 같이 예시할 수 있다.
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위 <표 1>에서 초절전 전류 경로는 앞서 설명한 도 4c의 예를 들면 참조부호 441a 또는 442a의 경우가 될 수 있다. 또한 전류 조절부 340이 서로 다른 값을 갖는 3개의 캐패시터들이 병렬 연결된 경우라면 최소 값을 갖는 캐패시터를 통해 전류가 코일 L1에 공급되는 경우가 될 수 있다. 다른 예로 전류 조절부 340이 가변 캐패시터로 구성되는 경우 가변 캐패시터를 최소 값으로 설정한 경우가 될 수도 있다. 또 다른 예로, 도 4d 및 도 4e와 같이 전류를 계단식으로 조절하는 경우 가장 빠른 시점에 전류가 “0”가 되도록 하는 경우가 될 수 있다.
마찬가지로 절전 전로 소모 경로는 전류 조절부 340이 서로 다른 값을 갖는 3개의 캐패시터들이 병렬 연결된 경우라면 중간 값을 갖는 캐패시터를 통해 전류가 코일 L1에 공급되는 경우가 될 수 있다. 다른 예로 전류 조절부 340이 가변 캐패시터로 구성되는 경우 가변 캐패시터를 최소 값보다 크고 최대 값보다 작은 특정한 값으로 설정한 경우가 될 수도 있다. 또 다른 예로, 도 4d 및 도 4e와 같이 전류를 계단식으로 조절하는 경우 참조부호 451b와 같이 t03b의 시점에 전류가 “0”가 되도록 하는 경우가 될 수 있다.
마지막으로 최대 전류 소모 경로는 절전 전로 소모 경로는 전류 조절부 340이 서로 다른 값을 갖는 3개의 캐패시터들이 병렬 연결된 경우라면 최대 값을 갖는 캐패시터를 통해 전류가 코일 L1에 공급되는 경우가 될 수 있다. 다른 예로 전류 조절부 340이 가변 캐패시터로 구성되는 경우 가변 캐패시터를 최대 값으로 설정한 경우가 될 수도 있다. 또 다른 예로, 도 4d 및 도 4e와 같이 전류를 계단식으로 조절하는 경우 참조부호 451c와 같이 t03c의 시점에 전류가 “0”가 되도록 하는 경우가 될 수 있다.
이처럼 526단계 또는 528단게에서 배터리 용량에 따라 전류 조절부의 설정 값을 변경한 후 530단계로 진행하면 제어부 201은 전류 조절부 설정 값에 따라 자기 스트라이프 데이터 전송을 수행할 수 있다. 자기 스트라이프 데이터의 전송이 완료되면, 제어부 201은 532단계로 진행하여 데이터 전송이 성공하였는가를 검사할 수 있다. 데이터 전송에 성공한 경우 제어부 201은 536단계로 진행하여 데이터 전송 성공(POS 시스템의 경우 결재 성공)을 표시부 205에 표시할 수 있으며, 데이터 전송에 실패한 경우 534단계로 진행하여 데이터 전송 실패(POS 시스템의 경우 결재 실패)를 표시부 205에 표시할 수도 있다.
또한 532단계, 534단계 및 536단계는 데이터 전송 시스템에 따라 포함하지 않을 수도 있음에 유의해야 한다. 즉, 데이터 전송 후 그 결과에 대한 응답을 수신하지 않는 방식을 채택하는 경우 532단계, 534단계 및 536단계는 불필요한 동작이 될 수 있다.
<제2실시 예>
이하에서는 본 발명에 따른 제2실시 예에 대하여 살펴보기로 한다. 본 발명에 따른 제2실시 예에서는 도 3에 예시한 저역통과필터 310의 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
저역통과필터 310은 제1저항 R1과 제1캐패시터 C1으로 구성할 수 있다. 도 3에 예시한 바와 같이 저역통과필터 310은 직류 전원 301로부터 공급되는 직류 전원에 대하여 저역의 신호만 통과하도록 설계된다. 즉, 제1저항 R1과 제1캐패시터 C1의 임피던스 값을 조정함으로써 직류 전원 301에서 제공되는 전류 중 고주파 성분을 제거할 수 있다. 이러한 고주파 성분은 갑자기 높은 피크치의 전류가 공급되는 것을 방지하기 위함이다.
저역통과필터 310은 앞서 설명한 바와 같이 직류 전원 301과 제1구동부 320 및 제2구동부 330 사이에 위치할 수 있다. 결과적으로 자기 스트라이프 데이터를 전송하는데 사용되는 코일 L1으로 흐르는 전류의 고주파 성분을 제거할 수 있도록 구성된다. 즉, 저역통과필터 310은 갑자기 높은 피크치 즉, 고주파 성분을 차단함으로서 소모전류를 줄임과 동시에 회로의 안전성을 높일 수 있다.
일반적으로 송신 단말 200은 앞에서 설명한 바와 같이 대체로 휴대용 단말인 경우이므로, 배터리를 전원으로 사용한다. 이때, 배터리에서 공급 가능한 전력에는 제한이 있을 수 있다. 예컨대, 핸드폰 또는 스마트 폰 또는 이들보다 작은 크기의 웨어러블 장치 예를 들어 스마트 워치의 경우 배터리의 크기 및 용량도 매우 작은 경우가 대부분이다. 이러한 송신 장치들에 자기 스트라이프 데이터 전송을 위한 전류가 급격하게 많은 양이 흐르게 되는 경우 자칫 다른 회로에 손상을 주거나 또는 높은 전류의 흐름으로 인해 전자장치 자체의 기능이 열화되거나 또는 전자장치의 전원이 오프되는 현상이 발생할 수 있다. 뿐만 아니라 급격한 전류량의 증가는 배터리에도 충격으로 작용할 수 있으며, 이는 배터리의 파손을 야기할 수 있다.
이를 방지하기 위해 본 발명에서는 미리 설정된 값 이하의 전류만 공급될 수 있도록 전원과 각 구동부들 220, 230로 공급되는 전류의 양을 적절히 제한할 필요가 있다. 따라서 본 발명에서는 저역통과필터 310을 이용하여 전류의 양을 제한함으로써 송신 장치에서 야기될 수 있는 각종 문제들을 해결할 수 있다. 또한 이를 통해 자기 스트라이프 데이터 전송 시에 송신 장치 100의 다른 구성 요소 예를 들어, 표시부 205 또는 제어부 201에서 급격한 전류량의 감소로 인한 오작동이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
<제3실시 예>
이하에서는 본 발명에 따른 코일 L1과 코일이 감기는 코어(core)의 형태 및 이를 통해 코일 L1과 코어의 특징에 따라 전기장 및 자기장이 유도되는 방식에 대하여 살펴보기로 한다.
본 발명을 설명하기에 앞서 자연계에는 다양한 형태의 물질들이 존재한다. 또한 사람에 의해 인공적으로 가공된 물질들 예컨대 합금과 같은 물질들도 상당히 많이 존재하고 있다. 이러한 물질들에는 자성(Magnetic)을 얼마나 갖는지에 따라 구분할 수도 있다. 전혀 자성을 갖지 않는 물질이 있는 반면 특정한 조건이 가해지면, 반 영구적으로 자성을 갖는 물질이 존재하기도 하며, 특정한 조건 하에서 순간적으로만 자성을 띄는 물질들도 존재한다.
일반적으로 금속류의 경우 주변에 전류가 흐르는 경우 자성을 갖게 되며, 전류가 흐르지 않게 되는 경우 급격히 또는 점진적으로 자성을 잃는 특성을 갖는 물질들이 있다. 이는 비단 금속류에서만 발생하는 현상은 아니며, 자성을 가질 수 있는 형태의 다른 물질들에서도 나타날 수 있는 현상이다. 그러면 먼저 자성을 가질 수 있는 물질이 자화되는 경우를 도 5a 및 도 5b를 참조하여 살펴보기로 하자. 이하의 설명에서 자성을 가질 수 있는 물질을 자화 물질이라 칭하기로 한다.
도 6a 및 도 6b는 자화 물질이 자화되기 위한 방법을 예시한 도면들이다.
도 6a에서 참조부호 610은 코일이 감기는 코어(core)로, 일반적으로 자화 물질로 구성한다. 도 6a에서 예시한 코어의 형태는 매우 기본적인 형태로, 코어가 직사각 기둥 형태 또는 원기둥 형태 등과 같이 단순한 형태를 가질 수 있다. 이러한 형상을 갖는 자화 물질의 외부에 전류가 흐를 수 있는 도선 621을 예시한 바와 같이 외부에 나선형으로 감고 전류 공급부 601, 602를 통해 전류를 공급하는 경우 전류의 변화량에 따라 코어 610은 자성을 띄게 된다. 또한 도 6b에 예시한 바와 같이 자화 물질로 구성되는 코어가 사각 기둥 또는 높이가 낮은 즉, 얇은 사각형의 조각(slice)의 형태를 갖는 경우 한 단면에 전류를 공급할 수 있는 코일을 각진 스크류 형태 또는 원형의 스크류 형태 또는 소용돌이(spire) 형태로 박편 접합하여 구현한 경우를 예시하고 있다. 이러한 경우 코일의 양끝을 통해 전류가 흐르는 경우 자화 물질인 코어 610은 전류의 변화량에 따라 자성을 갖게 된다. 이처럼 자화 물질은 한 번 자성을 갖게 되는 경우 일정한 시간 동안 자성을 유지하게 되며, 자성을 유지하는 크기에 따라 본 발명에서는 자화 물질을 3가지로 구분한다.
도 7은 코어를 구성하는 자화 물질의 자화 이력곡선의 그래프를 예시한 도면이다.
도 7의 그래프는 자화 이력곡선으로 도 7의 그래프를 참조하여 잔류 자속 밀도(Remanent(or residual) magnetic flux density, Br)와 보자력(Hc) 및 포화 자속 밀도(Bs) 간의 관계를 살펴보기로 하자.
도 7에서 가로축은 코어를 구성하는 자화 물질이 띠는 자화력을 수치화한 값으로 나타내고 있으며, 세로축은 자화 물질의 잔류 자속 밀도를 나타낸다. 최초 전원이 투입되기 전 코어를 구성하는 자화 물질은 잔류 자속 밀도와 보자력이 모두 “0”인 지점의 값을 갖는다. 즉, 아무런 자성을 갖지 않은 상태가 될 수 있다.
이때, 도 6a 또는 도 6b와 같이 구성된 전선 또는 코일에 전류가 흐르는 경우 전류의 양에 비례하여 자화 물질 610은 점차로 자성을 갖게 되며, 자속밀도가 높아지게 된다. 이때, 포화 자속 밀도(Bs)까지 자속 밀도가 높아지면 더 이상 자속밀도가 증가하지 않게 된다. 즉, 전류를 증가시키면 참조부호 710의 그래프와 같이 포화 자속 밀도(Bs)에 도달할 때까지 점차적으로 자속밀도가 증가한다.
코어 즉, 자화 물질 610이 포화자속밀도(Bs)에 도달한 이후 전류를 감소시키거나 역방향의 전류를 가하게 되면, 자화 물질은 점차로 자성을 잃게 된다. 이때, 일반적으로 예상할 수 있는 그래프와 다른 형태의 그래프를 그리게 된다. 즉, 코어가 전혀 자성을 띠지 않은 경우의 곡선은 참조부호 710과 같은 형태의 곡선이다. 하지만, 전류를 감소시키거나 제거하거나 또는 역방향의 전류를 가하는 경우 코어 즉, 자화 물질 610은 물질의 재료에 따라 서로 다른 기울기를 갖지만, 참조부호 720과 같이 자화될 시의 그래프와 전혀 다른 형태의 그래프를 가지며, 자성을 잃어가게 된다.
예를 들어 특정한 코어에 특정한 방향으로 전류를 공급하다가 점차로 전류를 줄이는 경우 전류의 흐름에 의한 자기장의 변화는 전류가 “0”가 되는 경우 자기장이 형성되지 않게 된다. 하지만, 자화 물질 610을 코어로 사용하여 전류를 흘리는 경우 전류가“0”가 되더라도 코어 자체의 자화 특성으로 인해 일정한 값 즉, 도 7에서 코어 자체가 일정한 값의 잔류자속밀도(Br)를 갖게 된다. 이러한 잔류자속밀도는 자화 물질의 특성에 따라 그 값이 달라진다.
이처럼 잔류자속밀도(Br)는 자화 물질 610의 특성에 따라 서로 다른 값을 갖게 되며, 코어의 잔류자속밀도를 “0”로 만들기 위해서는 코어를 대기중에 장시간 방치하거나 또는 역방향으로 특정한 전기장을 유도시킴으로써 잔류자속밀도를 “0”로 만들 수 있다. 코어를 구성하는 자화 물질의 잔류자속밀도를 “0”로 만들기 위해 필요한 역방향 자기장 즉 역방향으로 흘려주어야 하는 전류의 양이 코어를 구성하는 자화 물질의 보자력(Hc)이 된다.
따라서 잔류자속밀도(Br)를 “0”로 만들기 위해서는 역방향 자기장을 자화 물질에 공급해야 하므로, 포화자속밀도(Bs)에서부터 잔류자속밀도(Br)가 “0”이 될 때까지 가하는 역 자기장의 크기에 따른 잔류자속밀도의 변화 그래프는 참조부호 720과 같은 형태의 그래프를 갖게 된다. 이후 다시 반대 방향의 자화 특성을 갖도록 지속적으로 자기장을 공급 즉, 전류를 반대 방향으로 공급하면, 역방향으로 포화자속밀도(Bs)를 가질 때까지 자화시킬 수 있다. 또한 다시 반대의 경우도 동일하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 형태의 그래프를 갖는 자화 특성 그래프를 비등방성 특징이라 칭하기로 한다. 이러한 비등방성 특징은 보자력(Hc)과 잔류자속밀도가 높은 값을 가질수록 자화 특성이 좋은 물질이며, 보자력(Hc)과 잔류자속밀도가 작은 값을 가질수록 자화 특성이 나쁜 물질이다.
또한 이처럼 자화 물질의 특성을 나타내는 값으로 보자력(Hc) 외에도 각형비(Squareness)의 값이 이용된다. 각형비는 잔류자속밀도와 포화자속밀도의 값을 이용하여 계산하며, 그 계산 방법은 “잔류자속밀도(Br)/포화자속밀도(Bs)”와 같다.
본 발명에서는 각형비와 보자력에 따라 자화 물질을 3가지로 구분한다. 첫 번째 물질로 경자성(Hard Magnetic) 물질이 있으며, 두 번째 물질로 유사 경자성 (Semi Hard magnetic) 물질이 있고, 세 번째 연 자성(Soft magnetic) 물질로 구분할 수 있다. 경자성 물질의 대표적인 예로 영구 자석이 있다. 또한 유사 경자성 물질은 도난 방지 라벨 또는 AM 라벨로 사용되는 물질이 있다. 마지막으로 연 자성 물질로는 NFC, WPT, MST 등에 일반적으로 사용되는 전자 기기 소재들이 대표적이다.
본 발명에서는 유사 경자성 물질과 연 자성 물질을 이용하여 자기 스트립 데이터의 전송 효율을 높이면서 인식력을 증대시킬 수 있는 방법을 제공하기 위한 방안을 설명할 것이다. 본 발명을 설명하기에 앞서 유사 경자성 물질에 대하여 먼저 정의한 후 설명하기로 한다.
영구 자석에 사용되는 경자성(Hard magnetic) 물질은 알니코 합금(alnico alloys), 망간-비스므스(MnBi) 합금 등의 물질이 있으며, 고비등방성을 갖게 된다. 즉, 보자력이 큰 값을 갖는 물질이 경자성 물질이 된다. 또한 본 발명에서는 유사 경자성 물질과 연자성 물질을 사용한다. 연자성 물질에는 Fe-Si 합금, 아몰퍼스, 나노크리스탈, 퍼멀로이 등의 보자력이 아주 작은 값을 가지는 물질이 연자성 물질이다. 한편 유사 경자성 물질은 BaFe1-xTixO19, FeNiAlTi 합금, CoFeV 합금 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 유사 경자성 물질은 하기의 조건들을 모두 충족하는 물질이 될 수 있다.
<조건>
첫째, 각형비가 0.5 이상의 값을 갖는다.
둘째, 보자력은 1000 [A/m] 이상 10000 [A/m] 이하의 값을 갖는다.
셋째, 포화자속밀도 값이 1[T] 이상이다.
위의 조건들 중 적어도 하나의 조건을 만족하는 물질들을 유사 경자성 물질로 정의한다.
본 발명에 따른 연자성 물질은 하기의 조건들을 모두 충족하는 물질이 될 수 있다.
<조건>
첫째, 보자력은 10 [A/m] 이상 1000 [A/m] 미만의 값을 갖는다.
둘째, 포화자속밀도 값이 1.5[T] 미만이다.
위의 조건들 중 적어도 하나의 조건을 만족하는 물질들을 연자성 물질로 정의한다.
도 8a 내지 도 8i는 유사 경자상 물질과 연자성 물질을 이용하여 코어를 구성하는 경우의 예시도들이다.
그러면 이하에서는 앞서 설명한 유사 경자성 물질과 연자성 물질을 이용하여 코어를 구성하는 방식을 도 8a 내지 도 8i를 이용하여 살펴보기로 하자.
먼저 도 8a를 참조하면, 유사 경자성 물질로 구성된 제1코어 810과 연자성 물질로 구성된 제2코어 821이 적층 형식으로 구성된 경우이다. 이때, 유사 경자성 물질로 구성된 제1코 810과 연자성 물질로 구성된 제2코어 821간의 사이 간격 801은 제1코어 810과 제2코어 821 상호간 자기장이 유기적으로 상호작용이 가능한 거리의 값 예컨대, 1mm 이내의 값이 될 수 있다. 또한 유사 경자성 물질로 구성된 제1코 810과 연자성 물질로 구성된 제2코어 821간의 사이 간격 801 사이에 공기 이외의 물질이 함유되지 않도록 구성한다. 따라서 실제로 유사 경자성 물질 810과 연자성 물질 821은 상호간 접합된 형태일 수 있다.
그러면 다음으로 도 8c를 참조하여 다른 실시 예를 살펴보기로 하자. 도 8c는 도 8a의 접합 형태를 확장한 경우이다. 즉, 연자성 물질로 구성된 제2코어 821의 상단에 유사 경자성 물질로 구성된 제1코어 810이 적층되고, 유사 경자성 물질로 구성된 제1코어 810의 상단에 연자성 물질로 구성된 제3코어 822가 적층된 형태가 될 수 있다. 이때, 제2코어 821과 제3코어 822는 동일한 물질일 수도 있고, 다른 물질일 수도 있다. 다만, 제2코어 821과 제3코어 822는 모두 연자성 물질 특성을 갖는 코어이면 족하다. 또한 제1코어 810과 제2코어 821 간의 간격과 제1코어 810과 제3코어 822의 간격은 도 8a에서 설명한 바와 동일한 간격 이내의 값을 유지해야 하며, 공기 이외의 물질이 함유되지 않아야 한다.
이하의 설명에서 서로 다른 특성을 갖는 즉, 유사 경자성 물질과 연자성 물질로 하나의 코어를 구성하는 모든 형태를 총칭하여 “상호작용 2자성 특성 코어”라 칭하기로 한다.
도 8b는 도 8a와 같이 상호작용 2자성 특성 코어를 구성한 경우 상호작용 2자성 특성 코어에 코일 830을 헤리컬 형식으로 감은 경우의 예시도이고, 도 8d는 도 8c와 같이 상호작용 2자성 특성 코어를 구성한 경우 상호작용 2자성 특성 코어에 코일 8302을 헤리컬 형식으로 감은 경우의 예시도이다. 이처럼 상호작용 2자성 특성 코어에 코일 830을 헤리컬 형식으로 감는 경우 중요한 점은 접합부가 포함된 부분에 감기거나 또는 유사 경자성 부분에만 코일을 감도록 하는 것이다.
그러면 도 8e 내지 도 8i를 참조하여 다양한 형태의 실시 예들을 살펴보기로 하자.
도 8e를 참조하면, 유사 경자성 물질로 구성된 제1코어 810이 평판형으로 구성되고, 연자성 물질로 구성된 제2코어 820 또한 평판형으로 구성되는 경우 제1코어 810과 제2코어 820이 직렬로 연결된 형태를 예시하고 있다. 이처럼 제1코어 810과 제2코어 820이 직렬로 연결되는 경우에 앞서 설명한 바와 같이 제1코어 810과 제2코어 820 사이의 간격은 상호간 자기장이 유기적으로 상호작용이 가능한 거리의 값 이내로 연결되어야 한다. 또한 앞에서 설명한 바와 같이 제1코어 810과 제2코어 820 중 코일 830은 유사 경자성 물질로 구성된 제1코어 810에만 감기도록 구성하거나 두 접합부 사이에 코일이 감기도록 구성할 수 있다.
도 8f를 참조하면, 유사 경자성 물질로 구성된 제1코어 810이 평판형으로 구성되고, 연자성 물질로 구성된 제2코어 820 또한 평판형으로 구성되는 경우 제1코어 810과 제2코어 820이 병렬로 나란하게 연결된 형태를 예시하고 있다. 이처럼 제1코어 810과 제2코어 820이 병렬로 나란하게 연결되는 경우에 앞서 설명한 바와 같이 제1코어 810과 제2코어 820 사이의 간격은 상호간 자기장이 유기적으로 상호작용이 가능한 거리의 값 이내로 연결되어야 한다. 또한 제1코어 810과 제2코어 820이 병렬로 나란하게 연결되어 있으므로, 코일 830은 제1코어 810과 제2코어 820이 접합된 부위를 포함하도록 감은 형태를 예시하고 있다.
다음으로 도 8g를 참조하면, 유사 경자성 물질로 구성된 제1코어 811과 유사 경자성 물질로 구성된 제2코어 812가 평판형으로 구성되로 병렬로 나란하게 연결된 형태를 예시하고 있다. 이때 제1코어 811과 제2코어 812가 동일한 물질일 수도 있고 서로 다른 물질일 수도 있다. 이처럼 구성된 경우에도 제1코어 811과 제2코어 821 사이의 간격은 상호간 자기장이 유기적으로 상호작용이 가능한 거리의 값 이내로 연결되어야 한다. 또한 제1코어 811과 제2코어 812가 병렬로 나란하게 연결되어 있으므로, 코일 830은 제1코어 811과 제2코어 812가 접합된 부위를 포함하도록 감은 형태가 되어야 한다.
도 8h는 본 발명에 따른 또 다른 형태를 예시하고 있다. 도 8h를 참조하면, 유사 경자성 물질로 구성된 제1코어 810은 원통형 또는 직사각 기둥 또는 평판 조각(slice) 형태를 가질 수 있고, 연자성 물질로 구성된 제2코어 820은 직사각 기둥 또는 평판 조각(slice) 형태를 가질 수 있는 형태이다. 이때, 제2코어 820의 내부에 스크류 형식 또는 각진 또는 원형의 나선(spiral) 형식으로 박편 접합된 제2코일 832를 포함할 수 있다. 또한 제1코어 810은 스크류 형식으로 제1코어 810 외부를 감은 형태로 구현한 경우를 예시하고 있다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 제1코어 811과 제2코어 821 사이의 간격은 상호간 자기장이 유기적으로 상호작용이 가능한 거리의 값 이내로 연결되어야 한다.
도 8i를 참조하면, 유사 경자성 물질로 구성된 제1코어 810은 직사각 기둥 또는 평판 조각(slice) 형태를 가질 수 있고, 연자성 물질로 구성된 제2코어 820은 직사각 기둥 또는 평판 조각(박편)(slice) 형태를 가질 수 있는 형태이다. 도 8i에 예시한 바와 같이 연자성 물질로 구성된 제2코어 820은 유사 경자성 물질로 구성된 제1코어 810의 내부에만 위치한 형태이다. 이러한 구조를 갖는 경우에도 앞서 설명한 바와 같이 제1코어 811과 제2코어 821 사이의 간격은 상호간 자기장이 유기적으로 상호작용이 가능한 거리의 값 이내로 연결되어야 한다.
아울러, 도 8i에서는 제1코어 810의 일 측의 표면에만 스크류 형식 또는 각진 나선(spiral) 형식으로 박편 접합된 제1코일 831를 포함할 수 있으며, 제2코어 820에서 제1코어와 동일한 일 측의 표면에만 스크류 형식 또는 각진 나선(spiral) 형식으로 박편 접합된 제2코일 832를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 코어를 갖는 코일을 이용하여 자기 스트라이프 데이터를 전송하는 경우를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 앞서 설명한 도 4b에서 설명한 바와 유사한 형태의 전류 파형을 도시하고 있다. 도 4b에서는 단순히 펄스 파형 형식의 전류가 흐르는 형태를 예시하였으나, 실제로 펄스 파형 형식의 전류는 흐를 수가 없다. 따라서 일반적으로는 도 9의 (a)에 예시한 참조부호 910 및 920과 같은 형태의 전류가 흐르게 된다. 도 9(a)의 형태를 설명하면 t001의 시점부터 t002의 시점까지 역방향으로 전류가 증가하다가 t002시점부터 t003시점까지 최대로 흐를 수 있는 값의 전류가 유지되며, t003의 시점부터 t004의 시점까지는 다시 전류가 “0”가 될 때까지 감소한다.
정방향으로 흐르는 전류도 동일하게 설명 가능하다. 즉, t005의 시점부터 t006의 시점까지 정방향으로 전류가 증가하다가 t006시점부터 t007시점까지 최대로 흐를 수 있는 값의 전류가 유지되며, t007의 시점부터 t008의 시점까지는 다시 전류가 “0”가 될 때까지 감소한다.
이와 같이 전류를 흘리는 경우 본 발명의 제3실시 예에 따른 코일의 특성이 적용되면, 도 9의 (b)와 같은 형태로 자기장이 변화하게 된다. 이를 동일한 타이밍을 이용하여 살펴보기로 하자.
도 8a 내지 도 8i에서 설명한 바와 같이 상호작용 2자성 특성 코어를 이용하고, 코어에 코일을 감아 사용하는 경우 상호작용에 의거하여 코어는 일정한 값의 자성을 유지한다. 이때 상호작용에 의거하여 유지되는 자성의 값은 두 코어의 물질 특성에 기반하여 결정되며, 도 7에서 설명한 바와 같이 하나의 물질로 구성된 경우와 동일하게 일정한 잔류자속밀도(Br)를 진다. 따라서 매우 오랜 시간이 경과하지 않는 경우 잔류자속밀도는 일정한 값을 유지하는 것으로 가정한다.
이러한 경우 t001의 시점에서 잔류자속밀도는 +Br 값을 가지며, t001의 시점부터 t002의 시점까지 역방향으로 전류가 흐르기 때문에 잔류자속밀도의 변화가 발생한다. 이러한 변화는 상호작용 2자성 특성 코어의 역방향 포화자속밀도가 될 때까지 변화할 수 있다. 본 발명에서는 t001의 시점부터 t002의 시점까지 흐르는 전류에 의해 상호작용 2자성 특성 코어가 역방향 포화자속밀도에 다다르는 경우를 가정한다.
그러면 이후 t002의 시점부터 t003의 시점까지는 전류가 일정량으로 유지되므로, 상호작용 2자성 특성 코어의 포화자속밀도 상태는 유지된다. 만일 상호작용 2자성 특성 코어가 포화자속밀도에 도달하지 못한 경우 전류가 유지되는 t001의 시점부터 t002의 시점까지의 전류를 통해 상호작용 2자성 특성 코어가 포화자속밀도를 갖도록 할 수도 있다.
이후 t003의 시점부터 t004의 시점까지 전류가 감소하는 경우 앞서 설명한 도 4b에서는 수신 단말 100에서 역방향 피크가 검출되는 현상이 발생한다. 하지만, 본 발명에 따른 상호작용 2자성 특성 코어는 역방향 전류가 t003의 시점부터 t004의 시점까지 일정한 양만큼 흐르더라도 상호작용 2자성 특성 코어의 비등방성 특성으로 인해 역방향의 잔류자속밀도(-Br)까지만 자속밀도가 변화한다. 이후 시간에 따라 잔류자속밀도가 매우 서서히 낮아질 수는 있으나, 본 발명에서는 이러한 변화의 정도는 무시하기로 한다.
따라서 다음 정방향 전류가 흐르는 시점까지는 역방향의 잔류자속밀도(-Br)까지 자속밀도가 유지된다고 가정한다. 이러한 가정 하에 다시 자기 스트라이프 데이터 전송 시점인 t005의 시점부터 t006의 시점까지 정방향으로 전류가 증가하는 경우 t005의 시점에서 잔류자속밀도는 -Br 값을 가지며, t001의 시점부터 t002의 시점까지 역방향으로 전류가 흐르기 때문에 잔류자속밀도의 변화가 발생한다. 이러한 변화는 상호작용 2자성 특성 코어의 역방향 포화자속밀도가 될 때까지 변화할 수 있다. 본 발명에서는 t005의 시점부터 t006의 시점까지 흐르는 전류에 의해 상호작용 2자성 특성 코어가 역방향 포화자속밀도에 다다르는 경우를 가정한다.
그러면 이후 t006의 시점부터 t007의 시점까지는 전류가 일정량으로 유지되므로, 상호작용 2자성 특성 코어의 포화자속밀도 상태는 유지된다. 만일 상호작용 2자성 특성 코어가 t006의 시점까지 포화자속밀도에 도달하지 못한 경우 전류가 유지되는 t006의 시점부터 t007의 시점까지의 전류를 통해 상호작용 2자성 특성 코어가 포화자속밀도를 갖도록 할 수도 있다.
이후 t007의 시점부터 t008의 시점까지 전류가 감소하는 경우 앞서 설명한 도 4b에서는 수신 단말 100에서 역방향 피크가 검출되는 현상이 발생한다. 하지만, 본 발명에 따른 상호작용 2자성 특성 코어는 역방향 전류가 t007의 시점부터 t008의 시점까지 일정한 양만큼 흐르더라도 상호작용 2자성 특성 코어의 비등방성 특성으로 인해 역방향의 잔류자속밀도(-Br)까지만 자속밀도가 변화한다. 따라서 수신기에서 역방향 피크가 검출되지 않거나 아주 낮은 형태의 노이즈만이 존재하는 것처럼 보일 수 있다.
이를 도 9의 (c)를 참조하여 살펴보기로 하자. 상호작용 2자성 특성 코어를 갖는 송신 단말 200에서 참조부호 910과 같은 역방향 전류에 의해 변화하는 자성의 특성은 하기 <수학식 2>와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00005
위의 <수학식 2>는 도 9의 (c)에서 볼 수 있는 바와 같이 전류가 공급되는 경우의 자속밀도의 변화량을 시간으로 나눈 값이 된다. 따라서 데이터 전송을 위한 피크는 충분히 큰 값을 가질 수 있다. 즉, 도 4a 내지 도 4d에서 설명한 경우보다 자속밀도의 변화량이 많아지게 된다.
반면에 수신 단말 100에서 노이즈 또는 오동작의 원인이 되는 역방향 피크의 경우는 아래 <수학식 3>과 같이 계산된다.
Figure pat00006
위의 <수학식 2> 또한 도 9의 (c)에서 볼 수 있는 바와 같이 전류가 감소하는 경우의 자속밀도의 변화량을 시간으로 나눈 값이 된다. 이처럼 도 4a 내지 도 4d에서 설명한 경우보다 자속밀도의 변화량이 상대적으로 적어지게 되므로, 수신 단말에서 노이즈로 작용하는 역방향 피크의 형태가 줄어들게 된다. 결과적으로 <수학식 2> 및 <수학식 3>은 <수학식 1>의 특수한 형태를 예시한 경우가 될 수 있다. 또한 본 발명에서는 <수학식 3>에서 전압의 변이 구간은 보드율(baud rate)의 25% 보다 작은 값을 가져야만 한다.
이에 따라 수신 단말 100에서 실제 원하는 형태의 자기장의 변화는 참조부호 941, 942와 같이 향상되며, 노이즈로 작용하는 역방향 피크의 형태는 참조부호 951, 952와 같이 작아지게 된다.
도 10은 자기 스트라이프 데이터 전송 장치의 코일에 펄스 형식의 전류를 공급하는 경우 일반적인 코어와 본 발명에 따른 상호작용 2자성 특성 코어를 사용하는 경우 검출되는 역방향 피크의 시뮬레이션 그래프이다.
도 10의 (a)는 자기 스트라이프 데이터 전송 장치의 코일의 코어를 일반적으로 널리 사용되는 페라이트(Ferrite) 코어를 사용하는 경우 수신 장치 100에서 검출 전압의 파형도를 예시하고 있다. 도 10의 (a)에 참조부호 1001 및 1002에서 알 수 있는 바와 같이 상당히 큰 역방향 피크가 발생하게 된다. 결과적으로 이러한 역방향 피크는 자기 스트라이프 데이터 전송 시에 수신 장치에서 오동작을 유발할 수 있다.
반면에 도 10의 (b)는 자기 스트라이프 데이터 전송 장치의 코일의 코어를 본 발명에 따른 상호작용 2자성 특성 코어를 사용한 경우이다. 도 10의 (b)에서 보는 바와 같이 역방향 피크가 발생하지 않음을 시뮬레이션 결과로 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 다른 상호작용 2자성 특성 코어를 사용하는 경우 기존의 방식 대비 소모 전류를 줄일 수 있을 뿐 아니라 오동작을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
도 11은 본 발명의 제3실시 예를 적용한 경우 수신 단말에서 검출되는 전압의 변화량을 그래프로 도시한 경우이다.
도 11의 (a)는 본 발명의 유사 경자성 물질의 코어를 사용한 경우 수신 단말 100에서 검출되는 전압의 변화량을 예시한 그래프이며, 도 10의 (b)는 상호작용 2자성 특성 코어를 사용한 경우 수신 단말 100에서 검출되는 전압의 변화량을 예시한 그래프이다. 도 10의 (a)와 도 10의 (b)를 대비하여 살펴보면, 도 10의 (b)의 경우가 도 10의 (a)의 경우보다 데이터 전송 구간에서 수신 단말 100으로 유도되는 전압의 양이 높은 것을 알 수 있다. 또한 도 10의 (a)는 본 발명에 따른 유사 경자성 물질의 코어를 사용하여 역방향 피크에 대해서는 유사한 레벨의 값을 가짐을 알 수 있다.
결과적으로 송신 단말 200에서 간헐적(펄스형 또는 삼각파형 또는 유사 펄스 형 등)인 전류의 공급하더라도 본 발명에 따라 코일의 코어를 유사 경자성 물질로만 구성하는 경우에 역방향 피크치의 값을 상당히 낮출 수 있는 효과를 가짐을 알 수 있다.
한편 이상의 설명에서는 각 실시 예들을 하나씩 구분하여 설명하였으나, 각 실시 예들이 하나의 송신 장치에 모두 적용될 수도 있고, 필요에 따라 특정한 실시 예만을 적용할 수도 있음은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항이다.
또한 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 예컨대, 도 8a 내지 도 8i에서는 다양한 형태를 예시하고자 하였으나, 자성을 갖는 물질들로 코어를 구성하는 모든 형태를 다 예시할 수 없으며, 본 발명의 사상과 동일한 내용을 기반으로 구성되는 다양한 변형 실시가 가능하다.
100 : 수신 단말 110 : 네트워크
120 : 서버 200 : 송신 단말
201 : 제어부 202 : 통신부
203 : 자기 데이터 송신부 204 : 사용자 입력부
205 : 표시부 206 : 메모리
301 : 직류 전원 310 : 저역통과필터
320, 330 : 구동부 340 : 전류 조절부
601, 602 : 전원 단자 610 : 코어
621, 622, 830, 831, 832 : 코일
810, 811, 812 : 유사 경자성 물질 코어
820, 821, 822 : 연자성 물질 코어

Claims (20)

  1. 자기 스트라이프 데이터 전송 장치에 있어서,
    제1방향 및 상기 제1방향의 역방향인 제2방향으로 전류가 공급되는 코일;
    상기 코일에 전류가 공급될 시 자기장을 유도하는 코어;
    상기 코일에 전류를 공급하기 위한 전원;
    상기 전원으로부터 공급되는 상기 펄스 또는 유사 펄스 전류를 간헐적(burst)으로 상기 코일에 상기 제1방향 또는 상기 제2방향으로 공급하는 구동부들; 및
    상기 전류가 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 교번하여 상기 코일에 공급되도록 제어하기 위한 제어신호를 상기 구동부들로 출력하는 제어부;를 포함하며,
    상기 코어는 각형비가 0.5 이상의 값을 가지며, 보자력은 1000~10000 [A/m]의 값을 갖고, 포화자속밀도 값이 1[T] 이상인 유사 경자성 밀도를 갖는 소재로 구성되는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 상기 코어에 권선되거나(wired) 또는 상기 코어에 스파이럴(spire) 패턴으로 박편 프린트되는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코어는 연자성 밀도를 갖는 제2코어를 더 포함하며,
    상기 경자성 밀도를 갖는 제1코어와 상기 연자성 밀도를 갖는 제2코어에 유기되는 자기장이 유기적 상호작용이 가능한 거리 이내로 결합되고,
    상기 제2코어는 보자력이 10 [A/m] 이상 1000 [A/m] 미만의 값을 가지며 동시에 포화자속밀도 값이 1.5[T] 미만인, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코일은 상기 제1코어 또는 상기 제1코어와 상기 제2코어의 접합부를 감싸도록 권선되는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 코일은 상기 제1코어 또는 상기 제2코어 중 적어도 하나에 스파이럴(spire) 패턴으로 박편 프린트되는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전원과 상기 구동부 사이에 연결된 저역통과필터;를 더 포함하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코일에 상기 펄스 또는 상기 유사 펄스가 공급된 후 차단될 시 상기 펄스 또는 유사 펄스 전류의 폴링 에지의 위치부터 미리 설정된 제1시간 동안 점진적으로 전류가 감쇄되어 차단되도록 조절하는 전류 조절부;를 더 포함하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전류 조절부는,
    상기 제1시간보다 짧은 제2시간 단위마다 폴링 에지를 갖는 계단 형식으로 전류의 흐름을 조절하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전류 조절부는,
    상기 코일과 상기 구동부들 중 하나와의 사이에 연결된 캐패시터를 포함하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전류 조절부는,
    상기 캐패시터와 병렬 연결된 저항을 더 포함하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 구동부들은,
    제1구동부 및 제2구동부를 포함하며,
    상기 제1구동부는,
    제1스위치와 제2스위치가 직렬 연결되고, 상기 제1스위치로 전류가 공급되며, 상기 제2스위치의 일 측은 접지되고, 상기 제1스위치와 상기 제2스위치가 직렬 연결된 접점에 상기 코일의 일 측이 연결되며, 상기 제1스위치와 상기 제2스위치의 턴온 및 턴오프 동작에 의거하여 전류의 방향 및 간헐적 공급을 수행하며,
    상기 제2구동부는,
    제3스위치와 제4스위치가 직렬 연결되고, 상기 제3스위치로 전류가 공급되며, 제4스위치의 일 측은 접지되고, 상기 제3스위치와 상기 제4스위치가 직렬 연결된 접점에 상기 코일의 다른 일 측이 연결되며, 상기 제3스위치와 상기 제4스위치의 턴온 및 턴오프 동작에 의거하여 전류의 방향 및 간헐적 공급을 수행하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  12. 자기 스트라이프 데이터 전송 장치에 있어서,
    제1방향 및 상기 제1방향의 역방향인 제2방향으로 전류가 공급되는 코일;
    상기 코일에 펄스 또는 유사 펄스 전류가 공급될 시 폴링 에지의 위치부터 미리 설정된 시간 동안 점진적으로 전류가 감쇄되도록 조절하는 전류 조절부;
    상기 코일에 전류를 공급하기 위한 전원;
    상기 전원으로부터 공급되는 상기 펄스 또는 유사 펄스 전류가 간헐적(burst)으로 상기 코일에 상기 제1방향 또는 상기 제2방향으로 공급하는 구동부들; 및
    상기 전류가 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 교번하여 상기 코일에 공급되도록 제어하기 위한 제어신호를 상기 구동부들로 출력하는 제어부;를 포함하며,
    상기 전류 조절부는 상기 코일과 직렬 연결된 캐패시터를 포함하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전류 조절부는,
    상기 캐패시터와 병렬 연결된 저항을 더 포함하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전자장치의 배터리에 남은 전력 용량에 대응하는 상기 캐패시터의 값을 읽어와 상기 캐패시터 값을 조정하여 상기 전류 조절부의 상기 전류 감쇄도를 조절하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  15. 자기 스트라이프 데이터 전송 장치에 있어서,
    제1방향 및 상기 제1방향의 역방향인 제2방향으로 전류가 공급되는 코일;
    상기 코일에 전류를 공급하기 위한 전원;
    상기 코일에 펄스 또는 유사 펄스 전류가 간헐적(burst)으로 공급된 후 전류가 차단될 시 상기 펄스 또는 유사 펄스 전류의 폴링 에지 위치부터 미리 설정된 제1시간동안 상기 제1시간보다 짧은 제2시간마다 폴링 에지를 갖는 계단 형식으로 전류가 감쇄되어 차단되도록 조절하는 전류 조절부;
    상기 전원으로부터 간헐적으로 공급되는 상기 펄스 또는 유사 펄스 전류를 상기 코일에 상기 제1방향 또는 상기 제2방향으로 공급하는 구동부들; 및
    상기 전류가 상기 제1방향과 상기 제2방향으로 교번하여 펄스 또는 유사 펄스 형식으로 상기 코일에 공급되도록 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전자장치의 배터리에 남은 전력 용량에 대응하여 상기 제2시간 단위 또는 상기 전력 감쇄 폭 또는 상기 제2시간단위와 상기 전력 감쇄폭 모두를 조정하여 상기 전류 조절부의 상기 전류 감쇄도를 조절하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 장치.
  17. 자기 스트라이프 데이터 전송 장치를 갖는 전자장치에서 데이터 송신 방법에 있어서,
    상기 자기 스트라이프 방식으로 데이터 송신이 요구될 시 상기 전자장치의 배터리 용량을 검사하는 단계;
    상기 배터리의 용량에 대응하여 메모리로부터 미리 설정된 전류 조절 값을 읽어오는 단계;
    상기 자기 스트라이프 데이터 전송 시 버스트하게 흐르는 전류의 라이징 에지에서 데이터를 전송하는 단계; 및
    상기 버스트하게 흐르는 전류의 폴링 에지에서 상기 읽어온 전류 조절 값에 따라 전류 감쇄율을 적용하는 단계;를 포함하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전류 조절 값은,
    상기 자기 스트라이프 데이터 전송 장치의 코일과 직렬 연결된 캐패시터 값으로, 상기 버스트한 전류의 폴링 에지에서 전류의 감쇄 시간을 조절하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 전류 조절 값은,
    상기 자기 스트라이프 데이터 전송 장치에 상기 버스트한 전류의 폴링 에지 위치부터 미리 설정된 제1시간동안 상기 제1시간보다 짧은 제2시간 단위 또는 상기 제2시간 단위마다의 전류 감소폭 또는 상기 제2시간 및 전류 감소폭 모두를 포함하는, , 자기 스트라이프 데이터 전송 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 자기 스트라이프 방식으로 데이터 송신이 요구될 시 전송할 데이터들을 표시하는 단계;
    사용자 입력부를 통해 전송할 데이터의 선택 신호가 수신될 시 선택된 데이터의 전송을 위한 인증을 수행하는 단계; 및
    상기 인증이 성공할 경우에만 자기 스트라이프 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함하는, 자기 스트라이프 데이터 전송 방법.
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