KR20180040061A - 나노 자성 입자의 물성 특성을 이용한 위변조 방지 기구 및 위변조 방지 시스템 - Google Patents

나노 자성 입자의 물성 특성을 이용한 위변조 방지 기구 및 위변조 방지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노 자성 입자의 물성 특성을 이용한 위변조 방지 기구(10, 20) 및 위변조 방지 시스템(100)으로서, 본 발명의 위변조 방지 기구(10)는 복수의 단위 보안 패턴(15: 15a, 15b, ...)이 배치되는 보안부(11)를 포함하고, 각각의 단위 보안 패턴(15)은 나노 자성 입자를 포함하며, 각각의 단위 보안 패턴(15)은, 고주파 신호에 대한 세기 또는 위상 차가 상이하게 나타나도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

나노 자성 입자의 물성 특성을 이용한 위변조 방지 기구 및 위변조 방지 시스템 {ANTI-COUNTERFEIT APPARATUS AND SYSTEM USING PROPERTY OF NANO MAGNETIC PARTICLE}
본 발명은 나노 자성 입자의 물성 특성을 이용한 위변조 방지 기구 및 위변조 방지 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 다양한 종의 나노 자성 입자를 적용하고 각 나노 자성 입자의 농도와 위상 차이를 이용하여 진품을 구현하는 나노 자성 입자의 물성 특성을 이용한 위변조 방지 기구 및 위변조 방지 시스템에 관한 것이다.
지폐, 공(사)문서, 미술품, 고가의 상품, 신용카드 등은 내용의 진정성이 요구된다. 이러한 물품들의 위변조는 신용 사회의 근간을 위협하는 것으로서, 단순히 개인, 사회가 물품 가액에 상당하는 피해를 입는 것을 넘어, 사회 전체의 신뢰에 대한 문제를 야기할 수 있다. 부정적인 단어중의 하나인 "짝퉁"이라는 말이 일반화되어 사용할 정도로 우리 사회 전반에 걸쳐 위변조 물품을 식별하는 문제는 점점 사회적으로 중요한 주제가 되고 있다.
이런 문제를 해결하기 위하여 다양한 종류의 암호화 및 위조를 방지 하기 위한 각종 기술이 소개된 바 있다. 주로 홀로그램, RF-ID를 이용한 기술이 현재까지 가장 널리 쓰이고 있으며, 마그네틱 테이프 등이 카드의 분야에, 금속선, 점자, 미세 패턴 등이 화폐, 문서와 같은 분야에 적용되고 있다.
하지만, 이러한 종래 기술들은 제조 공정이 알려질 경우에는 위조 자체가 가능한 문제점이 있다. 다시 말해, 종래 기술들은 장치 자체가 보안의 성격을 띄고 있다기 보다는 제조 공정 자체가 보안인 경우가 많기 때문에, 공정을 그대로 따라할 수 있다면 복제가 용이한 문제점이 있다.
그러므로, 공정이 복잡하지 않은 경우에 생산비가 매우 저렴하다는 장점이 있는 반면, 보안 능력이 떨어져 제조 공정의 유출, 제품 분실 등이 발생한 경우 복제가 가능해지는 단점이 있다. 예를 들어, 홀로그램의 경우는 제조 과정을 그대로 따라하게 되면 동일한 결과물이 나올 수 있고, 신용카드의 경우는 마그네틱 테이프의 복제가 간단한 장비만으로 가능하여 신용카드 소유자가 복제 사실을 모른채 상당 시간이 도과하면 심각한 피해를 야기할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공정 자체가 매우 간단하고, 기존에 다양한 종류의 물품에 적용가능한 위변조 방지 기구 및 위변조 방지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 제조 과정에서 무한에 가까운 변수를 두어, 복제나 위조가 불가능한 위변조 방지 기구 및 위변조 방지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 복수의 단위 보안 패턴이 배치되는 보안부를 포함하고, 각각의 상기 단위 보안 패턴은 나노 자성 입자를 포함하며, 각각의 상기 단위 보안 패턴은, 고주파 신호에 대한 세기 또는 위상 차가 상이하게 나타나도록 구성되는, 위변조 방지 기구가 제공된다
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 상기 단위 보안 패턴이 포함하는 나노 자성 입자의 사이즈가 상이할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 상기 단위 보안 패턴이 포함하는 나노 자성 입자의 농도가 상이할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 상기 단위 보안 패턴이 포함하는 나노 자성 입자의 표면 처리가 상이할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단위 보안 패턴은 바 코드 또는 QR 코드 형태일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 위변조 방지 기구는 태그, 스티커, 테이프, 카드, 필름 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 위변조 방지 기구는 시리얼 넘버가 표시된 인덱싱부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시리얼 넘버는 상기 단위 보안 패턴이 내포하는 암호화 정보에 대응할 수 있다.
그리고, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 복수의 단위 보안 패턴이 배치되는 보안부를 포함하고, 각각의 상기 단위 보안 패턴은 나노 자성 입자를 포함하며, 각각의 상기 단위 보안 패턴은, 나노 자성 입자의 농도 또는 고주파 신호에 대한 세기 또는 위상 차가 상이하게 나타나도록 구성되는, 위변조 방지 기구; 상기 단위 보안 패턴에 고주파 신호를 인가하고, 고주파 신호에 대한 세기 또는 위상 차를 스캔하는 리더부; 및 상기 리더부에서 스캔한 신호를 데이터베이스 상의 암호화 정보와 대조하여 진위 여부를 판별하는 제어부를 포함하는, 위변조 방지 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 위변조 방지 기구는 시리얼 넘버가 표시된 인덱싱부를 더 포함하고, 상기 시리얼 넘버와 상기 암호화 정보를 비교하여 진위 여부를 판별할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리더부는, 코일 방향이 동일하고 상기 단위 보안 패턴에 자기장을 인가하는 제1 코일 및 제2 코일; 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일과 코일 방향이 다르고 상기 단위 보안 패턴에 고주파 신호를 인가하는 제3 코일; 상기 단위 보안 패턴에 의한 변형 고주파 신호를 검출하고, 변형 고주파 신호의 세기 및 디폴트 고주파 신호와 상기 변형 고주파 신호의 위상 차를 계산하는 계산부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 계산부는, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 기반으로 상기 디폴트 고주파 신호와 상기 변형 고주파 신호를 각각 주파수 함수로 변환하고, 상기 주파수 함수에 포함된 위상을 비교하여 상기 위상 차를 계산할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공정 자체가 매우 간단하고, 기존에 다양한 종류의 물품에 적용가능한 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제조 과정에서 무한에 가까운 변수를 두어, 복제나 위조가 불가능한 효과가 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 기구를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위변조 방지 기구를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실험예에 따른 단위 보안 패턴의 배치 형태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실험예에 따른 2D 위변조 방지 기구를 스캔할 수 있는 위변조 방지 시스템을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실험예에 따른 단위 보안 패턴의 분석 결과를 나타내는 표이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 기구(10)를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 기구(10)는, 바 코드(bar code)가 형성된 태그(tag)의 형태로 형성된 것을 주로 상정하여 설명한다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 위변조 방지 기구(10)는 태그(tag), 스티커, 테이프, 카드, 필름 등의 형태로 형성될 수 있다. 위변조 방지 기구(10)는 지폐, 공(사)문서, 미술품, 신용카드, 전자제품, 화장품, 양주 등의 물품에 부착되거나, 위 물품과 일체로 형성되어 진품임을 증명할 수 있는 표식이다. 또는, 위변조 방지 기구(10)는 보안카드, 출입카드, 신분증 등에 형성되어 해당 물품을 소지한 자의 진정성을 뒷받침해 주는 역할을 할 수도 있다.
위변조 방지 기구(10)는 복수의 단위 보안 패턴(15: 15a, 15b, ...)이 배치되는 보안부(11)를 포함한다. 보안부(11)는 위변조 방지 기구(10) 내에서 복수의 단위 보안 패턴(15)이 배치되는 소정의 영역으로 이해될 수 있다. 보안부(11)는 위변조 방지 기구(10)의 전체 부분을 차지할 수도 있고, 일부 부분만을 차지할 수도 있다. 도 1은 보안부(11)가 위변조 방지 기구(10)의 전체 부분을 차지하는, 즉, 보안부(11)가 위변조 방지 기구(10) 그 자체인 실시예를 상정하여 설명한다.
보안부(11)에는 복수의 단위 보안 패턴(15)이 배치되는데, 단위 보안 패턴은 바 코드(bar code), QR 코드 형태 등의 형태를 가질 수 있다. 단위 보안 패턴(15)이 바 코드 형태일 경우, 각각의 단위 보안 패턴들(15)은 동일하거나 다른 바 두께를 가지고, 일정 간격 또는 다른 간격으로 배치되는 수직 바 형태일 수 있다. 또한, 단위 보안 패턴(15)이 QR 코드 형태일 경우, 각각의 단위 보안 패턴들(15)은 일정 간격 또는 다른 간격으로 배치되는, 하나의 픽셀 또는 복수의 픽셀로 구성되는 도형의 형태일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 후술할 리더부(30)에서 단위 보안 패턴(15)을 스캔할 수 있는 목적의 범위내라면, 단위 보안 패턴(15)은 문양, 무늬, 이미지 등의 형태로 보안부(11) 상에 배치되어도 무방하다.
단위 보안 패턴(15)은 나노 자성 입자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 나노 자성 입자가 분산된 잉크를 프린팅함에 따라, 단위 보안 패턴(15) 내에서 나노 자성 입자를 2차원, 3차원적으로 인쇄 또는 배열할 수 있다. 일 예로, 마그네타이트(Magnetite) Fe3O4 나노 자성 입자를 포함하는 분산액을 종이 상에 패턴을 가지도록 도포한 후 건조시키면, 종이 상에 나노 자성 입자를 포함하는 단위 보안 패턴(15)들이 형성될 수 있다. 나노 자성 입자들은 외부 자기장을 인가하면 자화(magnetization)가 일어나지만 외부 자기장이 인가되지 않는 경우에는 잔류 자화(remnant magnetization)가 일어나지 않는 초상자성(superparamagnetic) 물질을 사용할 수 있다.
본 발명의 각각의 단위 보안 패턴(15)은 고주파 신호에 대한 세기 또는 위상 차가 상이하게 나타나도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 적어도 이웃하는 단위 보안 패턴(15)은 다른 자기적 특성을 나타내는 나노 자성 입자로 구성될 수 있다. 예를 들어, 단위 보안 패턴(15a)와 이에 이웃하는 단위 보안 패턴(15b)는 고주파 신호가 인가되었을 때 나타나는 신호의 세기 또는 위상 차가 상이하게 나타나도록, 다른 나노 자성 입자로 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 고주파 신호에 대한 세기 또는 위상 차가 상이하게 나타나도록, 각각의 단위 보안 패턴(15a, 15b, ...)이 포함하는 나노 자성 입자의 사이즈가 상이할 수 있다. 다시 말해, 바 코드의 각각의 바를 형성하는 나노 자성 입자의 사이즈가 다르게 구성될 수 있다.
예를 들어, 50nm, 100nm, 150nm, 200nm의 4종류의 사이즈를 가지는 나노 자성 입자를 가지고 각각의 단위 보안 패턴(15a, 15b, ...)을 형성하는 경우, 바 코드의 첫번째 바[단위 보안 패턴(15a)]는 50nm를 사용하고, 바 코드의 두번째 바[단위 보안 패턴(15b)]는 100nm를 사용하고, 바 코드의 세번째 바[단위 보안 패턴(15c)]는 150nm를 사용하고, 바 코드의 네번째 바[단위 보안 패턴(15d)]는 200nm를 사용할 수 있다. 물론, 이 순서대로가 아닌 랜덤하게 나노 자성 입자의 사이즈를 조정하면서 바 코드를 구성할 수 있다.
이렇게 4개의 바 코드를 4종류 사이즈의 나노 자성 입자로만 구성하는 간단한 경우를 상정하여도, 경우의 수는 4 X 4로 16가지 경우가 나타나게 된다. 즉, 바 코드를 스캔하여 진위 여부를 따지는 것뿐만 아니라, 바 코드를 구성하는 바[단위 보안 패턴(15)]들에 고주파를 인가하였을 때 나타나는 신호의 세기 또는 위상 차가 16가지 경우로 나타나기 때문에, 이 경우의 수까지 고려하여 타인이 무분별하게 복제를 하기는 쉽지 않다. 바 코드를 구성하는 바는 일반적으로 최소 10개를 넘어가며, 나노 자성 입자의 종류를 더 늘려서 적용하면, 경우의 수는 훨씬 더 늘어나게 될 것이다.
또한, 일 실시예에 있어서, 각각의 상기 단위 보안 패턴(15a, 15b, ...)이 포함하는 나노 자성 입자의 농도가 상이할 수 있다. 나노 자성 입자의 농도가 커질수록 고주파 신호에 대한 세기가 높게 나타날 수 있다.
또한, 일 실시예에 있어서, 고주파 신호에 대한 세기 또는 위상 차가 상이하게 나타나도록, 각각의 상기 단위 보안 패턴(15a, 15b, ...)이 포함하는 나노 자성 입자의 표면 처리가 상이한 수 있다. 표면 처리는 기능기, 이온, 단원자, 이온 부가 등으로, 나노 자성 입자의 표면에 가해지는 소정의 화학적 처리를 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
상술한, 나노 자성 입자의 사이즈를 조정하는 것에 더하여, 나노 자성 입자의 농도 및 표면 처리까지 적용하는 경우를 추가하면, 경우의 수는 현저히 증가하게 된다. 상기 예의 4개의 바 코드를 4종류 사이즈의 나노 자성 입자로만 구성하는 간단한 경우에서조차, 농도의 범위를 3가지 범위로 더 조정하고, 표면 처리의 가지수를 3가지로만 더 조정하여도, 경우의 수는 4 X 4 X 3 X 3으로 144가지 경우가 나타나게 된다. 이 경우의 수는 간단한 경우이며, 바 코드의 바 개수가 늘어나거나 다른 변수의 가지수를 늘리면 무한에 가까운 경우의 수를 만들 수 있게 된다. 따라서, 제조 공정과정을 정확하게 따라하지 않는 경우가 아니고서는 동일한 위변조 방지 기구를 위조하거나 복제해 낼 수 없다.
타인이 위조, 복제를 위해 성분을 분석한다고 해도, 복수의 단위 보안 패턴(15)이 모두 Fe3O4 와 같은 동일한 물질로 구성된 경우는 성분 분석이 실제로 불가능하다. 전자 현미경이나 LDS(Laser Diode Spectrometer)를 이용하면 입자의 크기는 알 수 있지만, 종이 등에 프린팅한 형태의 경우에는 시료 자체가 타버리거나, 입자를 용액에 녹여 분석하는 과정에서 종이 등이 같이 분석되기 때문에 어떤 것이 자성 입자인지 판별할 수가 없다.
정리하면, 본 발명의 위변조 방지 기구(10)는 일반적인 방식의 바 코드[보안부(11)]로 나타나는 정보에 의해서 1차로 보안이 되고, 바 코드를 구성하는 바[단위 보안 패턴(15: 15a, 15b, ...)]에 포함되는 나노 자성 입자에 의해 2차로 보안이 되며, 진위를 판별할 수 있도록 하는 경우의 수를 (단위 보안 패턴의 개수) X (나노 자성 입자 사이즈의 가지수) X (나노 자성 입자 농도의 가지수) X (나노 자성 입자 표면 처리의 가지수)로 늘려, 타인의 위조, 복제 가능성을 미연에 방지할 수 있다.
사용자는 물품의 진위 여부를 확인하기 위해, 물품에 부착되거나, 일체로 형성된 위변조 방지 기구(10)를 리더부(30)[도 3 참조]를 통해 스캔한다. 스캔한 신호는 제어부(40)에 저장된 데이터베이스 상의 암호화 정보와 대조하여 진위 여부를 판별할 수 있다. 암호화 정보는 각각의 단위 보안 패턴(15a, 15b, ...)에 대한 나노 자성 입자의 정보(사이즈, 농도, 표면 처리 등)를 모두 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위변조 방지 기구(20)를 나타내는 모식도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위변조 방지 기구(20)는, 인덱싱부(21)를 더 포함할 수 있다. 인덱싱부(21)는 위변조 방지 기구(20) 내에서 시리얼 넘버(25)가 표시되는 소정의 영역으로 이해될 수 있다. 인덱싱부(21)는 위변조 방지 기구(10)의 보안부(11)와 별도의 부분을 차지할 수 있고, 보안부(11)의 부분 내에 표시될 수도 있다. 도 2는 보안부(11)와 인덱싱부(21)가 별도의 부분을 차지하는 실시예를 상정하여 설명한다.
인덱싱부(21)에는 시리얼 넘버(25)가 표시되는데, 시리얼 넘버(25)는 물품의 식별번호, 일련번호, 모델번호 등을 나타내는 개념보다는, 보안부(11)의 단위 보안 패턴(15: 15a, 15b, ...)들이 내포하는 정보(암호화 정보)를 수학적인 암호 체계로 표시한 개념으로 이해될 수 있다.
일반적으로 위변조 방지 기구(10, 20)를 리더부(30)[도 3 참조]로 스캔하고, 제어부(40)에서 저장된 데이터베이스 상의 암호화 정보와 대조하는 과정은 인터넷, 네트워크 등의 통신을 통해 수행될 수 있다. 하지만, 통신이 여의치 않은 환경, 또는, 통신이 없이 진위 판별이 가능한 독립형의 리더부(30)를 사용하는 경우에는 리더부(30)에서 단위 보안 패턴(15: 15a, 15b, ...)들이 내포하는 정보(암호화 정보)와 시리얼 넘버(25) 사이의 수학적 암호 체계만을 계산하여 진위 여부를 판별할 수도 있다.
또한, 인덱싱부(21)는 바 코드[보안부(11)]의 1차 보안, 바 코드를 구성하는 바[단위 보안 패턴(15: 15a, 15b, ...)]의 나노 자성 입자의 2차 보안에 더하여, 시리얼 넘버(25)에 의한 3차 보안의 역할을 수행할 수 있다.
한편, 인덱싱 부(21)의 각각의 시리얼 넘버(25)도 상이한 특성을 가지는 나노 자성 입자로 구성하여 사용할 수도 있다. 이 경우 진위를 판별할 수 있도록 하는 경우의 수가 더욱더 늘어날 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 시스템(100)의 개략도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위변조 방지 시스템(100)은 위변조 방지 기구(10, 20), 리더부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.
위변조 방지 기구(10, 20)는 도 1 및 도 2를 통해 상술한 내용과 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다. 위변조 방지 기구(10, 20)는 리더부(30)의 내부 또는 외부에서 스캔될 수 있다.
리더부(30)는 위변조 방지 기구(10, 20)의 단위 보안 패턴(15)에 고주파 신호를 인가하고, 고주파 신호에 대한 세기 또는 위상 차를 스캔할 수 있다. 더불어, 보안부(11)의 단위 보안 패턴(15)의 패턴 형태(바 코드 형태)와 인덱싱부(21)의 시리얼 넘버(25)를 스캔할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 리더부(30)는 제1 코일(31), 제2 코일(32), 제3 코일(33) 및 계산부(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 코일(31) 및 제2 코일(32)은 코일 방향이 동일하고 단위 보안 패턴(15)에 자기장을 인가할 수 있다. 제1 코일(31) 및 제2 코일(32)에는 각각 교류 전류(AC)가 인가될 수 있다. 특정한 주파수를 갖는 자기장을 발생시키기 위해, 제1 코일(31) 및 제2 코일(32)에 인가되는 전류량을 조절하여 각각 다른 세기의 교류 전류를 인가할 수 있다.
제3 코일(33)은 제1 코일(31) 및 제2 코일(32)과 코일 방향이 다르고 단위 보안 패턴(15)에 고주파 신호를 인가할 수 있다. 단위 보안 패턴(15)의 나노 자성 입자에는 제1 코일(31) 및 제2 코일(32)을 기반으로 발생하는 자기장과 제3 코일(33)을 기반으로 발생하는 고주파 신호를 함께 여기할 수 있다.
계산부(미도시)에서는 단위 보안 패턴(15)의 나노 자성 입자에 의해 변형 고주파 신호를 검출하고, 사전에 검출된 디폴트 고주파 신호와 변형 고주파 신호의 위상 차를 계산한다. 디폴트 고주파 신호는 사인 함수로 표시되어 공간 주파수나 소리를 표시하는데 사용되는 기본 파형에 상응할 수 있고, 디폴트 고주파 신호(기본 주파수)를 기반으로 제1, 2 코일(31, 32)에 인가하는 두 개의 정현파 신호를 생성하게 된다.
마그네타이트와 같은 자성 나노 입자는 특정 주파수를 가지는 교류 전류의 자기장 영역에서는 Brownian relaxation 및 Neel relaxation 중 어느 하나에 상응하는 진동 운동을 수행할 수 있다. 진동 운동은 자성 나노 입자가 자기장의 방향을 따라 정렬하려고 할 때 발생하는 진동에 상응할 수 있다. 이 때, 발생하는 진동 운동은 자기장과 함께 인가되는 고주파의 위상에 변화를 주게 된다.
이 때, 단위 보안 패턴(15: 15a, 15b, ...) 각각에서 발생하는 진동 운동의 시간, 즉 완화 시간(relaxation time)의 차이로 인해 디폴트 고주파 신호의 위상 변화 정도와 변형 고주파 신호의 위상 변화 정도에 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 두 고주파 신호의 위상 차를 계산할 수 있다.
이 때, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 기반으로 디폴트 고주파 신호와 변형 고주파 신호를 각각 주파수 함수로 변환하고, 주파수 함수에 포함된 위상을 비교하여 위상 차를 계산할 수 있다. 고속 푸리에 변환이란 이산 푸리에 변환과 그 역변환을 빠르게 수행하는 효율적인 알고리즘에 상응할 수 있다. 이산 푸리에 변환은 시간축 상에서의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 것에 상응할 수 있다. 모든 파동 또는 파형은 단순한 정현파의 합으로 표현이 가능하므로, 디폴트 고주파 신호나 변형 고주파 신호도 서로 다른 주파수를 가진 정현파의 분해합으로 표현할 수 있다.
푸리에 변환은 복소수를 기반으로 진폭과 위상을 같이 표시하기 때문에 푸리에 변환을 통해 디폴트 고주파 신호와 변형 고주파 신호의 진폭(세기)와 위상을 쉽게 확인할 수 있다. 따라서, 디폴트 고주파 신호와 변형 고주파 신호의 위상을 각각 확인하여 두 신호 간의 위상 차를 계산할 수 있다. 이 때, 디폴트 고주파 신호에 상응하는 위상을 0으로 설정하였을 경우의 변형 고주파 신호의 위상을 위상 차의 값으로 추출할 수 있다. 예를 들어, 디폴트 고주파 신호의 위상이 0이라고 설정하였을 경우에 변형 고주파 신호의 위상이 9라고 가정한다면 위상 차를 9도에 상응하게 계산할 수 있다.
고주파 신호의 진폭(세기)으로부터 단위 보안 패턴(15)들의 나노 자성 입자 농도를 산출할 수 있다. 그리고, 위상으로부터 위상 차를 산출할 수 있다. 이 산출 과정은 계산부(미도시)에서 수행될 필요는 없고, 제어부(40)에서도 저장된 데이터베이스를 기초로 산출될 수 있다.
제어부(40)는 리더부(30)에서 스캔한 신호를 데이터베이스 상의 암호화 정보와 대조하여 진위 여부를 판별할 수 있다. 데이터베이스 상의 암호화 정보는 단위 보안 패턴(15)들의 개수, 각각의 단위 보안 패턴(15)가 포함하는 나노 자성 입자의 사이즈, 농도, 표면 처리 형태 등에 대응할 수 있다. 데이터베이스를 구축하기 위해 소정의 저장부를 구비할 수 있다. 리더부(30)의 스캔 신호로부터 산출된 나노 자성 입자의 농도, 위상 차가 데이터베이스 상의 데이터와 일치하면 진품임을 표시할 수 있고, 일치하지 않으면 가품임을 표시할 수 있다. 이 표시를 위한 디스플레이(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부(40)는 리더부(30)와 별개의 구성일 수 있으나, 독립형 리더부(30)인 경우 제어부(40)가 리더부(30)에 포함된 구성일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실험예에 따른 단위 보안 패턴(15)의 배치 형태를 나타낸다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2D 위변조 방지 기구를 스캔할 수 있는 위변조 방지 시스템(100)을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실험에예 따르면, 5가지의 나노 자성 입자를 사용하여 바 코드[보안부(11)]를 구성하였다. 나노 자성 입자의 성분은 모두 동일하게 마그네타이트(Fe3O4)를 사용하였다. 5가지의 나노 자성 입자의 특성은 아래와 같다.
① 입자 크기가 100 nm이고, Cation으로 표면이 커버된 입자
② 입자 크기가 50 nm 이고, Cation으로 표면이 커버된 입자
③ 입자 크기가 50 nm 이고 amine 기로 표면이 커버된 입자
④ 입자 크기가 50 nm 이고 glucornic acid 기 표면이 커버된 입자
⑤ 입자 크기가 100 nm 이고 amine 기로 표면이 커버된 입자
상기 ① - ⑤의 입자를 배치를 상이하게 하여 2가지 세트를 만들었다. 나노 자성 입자는 마이크로 튜브에 밀봉한 후, 얇은 플라스틱 막 위에 접착제로 고정하여 보안부(11)를 구성하였다. 여기에서는 고주파 신호의 세기와 위상 차만을 살펴보기 위해, 단위 보안 패턴(15) 5개는 두께와 배치 간격은 일정하게 설정하였다. 그리고, 도 5에 도시된 바와 같은 2D 리더부(30)를 이용하여 보안부(11)를 스캔하고 데이터를 확보하였다. 장비의 세팅은 F1(1.0KHz) 및 F2(65KHz)를 이용하였고, 각 단위 보안 패턴(15)의 나노 자성 입자 농도는 F1+2F2의 고조파 신호의 세기를 이용하여 분석하였고, 위상 차의 경우는 F1의 위상 차를 이용하여 분석하였다.
도 6은 본 발명의 일 실험예에 따른 단위 보안 패턴(15)의 분석 결과를 나타내는 표이다.
도 4의 2가지 세트의 경우에 광학 상태를 살펴보거나 성분 분석을 하여도 모두 동일한 시료로 보인다. 하지만, 도 6의 고주파 신호의 세기와 위상 차를 살펴보면 2 세트 사이에 분명한 차이를 나타낸다. 세기는 ① 입자를 100으로 표준화(normalize)하였고, 위상 차의 단위는 각도(°)에 해당한다.
세트 1(①②③④⑤ 배치)의 경우, 세기는 순서대로 100, 67, 75, 53, 106, 위상 차는 4.5, 7.0, 7.5, 8.6, 4.5가 나타난다. 이러한 세기 및 위상 차의 정보는 데이터베이스 상에 암호화 정보로서 저장될 수 있다.
반면에, 세트 2(③②④①⑤ 배치)의 경우, 세기는 순서대로 68, 65, 57, 104, 103, 위상 차는 7.5, 7.0, 8.5, 4.5, 4.7이 나타난다. 이러한 세기 및 위상 차의 정보는 세트 1과는 전혀 다르게 나타난다. 즉, 단위 보안 패턴(15)들의 배치, 나노 자성 입자의 사이즈, 농도, 표면 처리 형태에 따라 전혀 다른 결과가 나오므로, 각각의 정보를 사전에 데이터베이스 상에 암호화 정보로서 저장해둘 수 있다. 특히, 위상 차는 농도에 영향을 받지 않으며, 사용된 나노 자성 입자의 고유 특성이라고 할 수 있으므로, 이를 이용하여 다양한 종류의 보안 체계를 만들 수 있다. 타인이 위조, 복제를 하려고 한다면 상기 암호화 정보를 모두 재현해낼 수 있는 나노 자성 입자를 구해야 하며, 그 배치 형태까지 동일하게 따라해야 하므로, 사실상으로는 위조, 복제가 불가능하게 된다.
위와 같이, 본 발명은 나노 자성 입자를 다르게 적용한 단위 보안 패턴(15)의 형성만으로 위변조 방지 기구(10, 20)를 제조할 수 있으므로, 공정 자체가 매우 간단하고, 보안부(11)의 프린팅만으로 위변조 방지 기구(10, 20)를 구현할 수 있으므로, 기존에 다양한 종류의 물품에 적용가능한 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 단위 보안 패턴(15)들의 배치, 나노 자성 입자의 사이즈, 농도, 표면 처리 형태 등, 제조 과정에서 무한에 가까운 변수를 두어, 복제나 위조가 불가능한 효과가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
10, 20: 위변조 방지 기구
11: 보안부
15: 단위 보안 패턴
21: 인덱싱부
25: 시리얼 넘버
30: 리더부
31, 32, 33: 제1, 2, 3 코일
40: 제어부
100: 위변조 방지 시스템

Claims (12)

  1. 복수의 단위 보안 패턴이 배치되는 보안부를 포함하고,
    각각의 상기 단위 보안 패턴은 나노 자성 입자를 포함하며,
    각각의 상기 단위 보안 패턴은, 고주파 신호에 대한 세기 또는 위상 차가 상이하게 나타나도록 구성되는, 위변조 방지 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 단위 보안 패턴이 포함하는 나노 자성 입자의 사이즈가 상이한, 위변조 방지 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 단위 보안 패턴이 포함하는 나노 자성 입자의 농도가 상이한, 위변조 방지 기구.
  4. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 단위 보안 패턴이 포함하는 나노 자성 입자의 표면 처리가 상이한, 위변조 방지 기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단위 보안 패턴은 바 코드 또는 QR 코드 형태인, 위변조 방지 기구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위변조 방지 기구는 태그, 스티커, 테이프, 카드, 필름 중 어느 하나의 형태로 형성되는, 위변조 방지 기구.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 위변조 방지 기구는 시리얼 넘버가 표시된 인덱싱부를 더 포함하는, 위변조 방지 기구.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시리얼 넘버는 상기 단위 보안 패턴이 내포하는 암호화 정보에 대응하는, 위변조 방지 기구.
  9. 복수의 단위 보안 패턴이 배치되는 보안부를 포함하고, 각각의 상기 단위 보안 패턴은 나노 자성 입자를 포함하며, 각각의 상기 단위 보안 패턴은, 나노 자성 입자의 농도 또는 고주파 신호에 대한 세기 또는 위상 차가 상이하게 나타나도록 구성되는, 위변조 방지 기구;
    상기 단위 보안 패턴에 고주파 신호를 인가하고, 고주파 신호에 대한 세기 또는 위상 차를 스캔하는 리더부; 및
    상기 리더부에서 스캔한 신호를 데이터베이스 상의 암호화 정보와 대조하여 진위 여부를 판별하는 제어부
    를 포함하는, 위변조 방지 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위변조 방지 기구는 시리얼 넘버가 표시된 인덱싱부를 더 포함하고,
    상기 시리얼 넘버와 상기 암호화 정보를 비교하여 진위 여부를 판별하는, 위변조 방지 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 리더부는,
    코일 방향이 동일하고 상기 단위 보안 패턴에 자기장을 인가하는 제1 코일 및 제2 코일;
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일과 코일 방향이 다르고 상기 단위 보안 패턴에 고주파 신호를 인가하는 제3 코일;
    상기 단위 보안 패턴에 의한 변형 고주파 신호를 검출하고, 변형 고주파 신호의 세기 및 디폴트 고주파 신호와 상기 변형 고주파 신호의 위상 차를 계산하는 계산부
    를 포함하는, 위변조 방지 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 계산부는, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 기반으로 상기 디폴트 고주파 신호와 상기 변형 고주파 신호를 각각 주파수 함수로 변환하고, 상기 주파수 함수에 포함된 위상을 비교하여 상기 위상 차를 계산하는, 위변조 방지 시스템.
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