KR20190006934A - 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치, 및 그의 동작 방법, 및 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법, 및 상기 방법을 사용하는 무선통신단말, 및 신용카드 분실방지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 양태는 무선통신기능이 구비된 신용카드 장치와 연동하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법을 개시하고 있다. 상기 방법은 제 1 대역 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 이용하여 기 페어링(pairing)된 상기 신용카드 장치로부터의 수신신호를 수신하는 단계, 상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계 및 상기 수신신호에 대한 분석결과를 기반으로 상기 제 1 통신모듈 및 제 2 대역 통신과 연관된 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 신용카드 분실에 대응한 상기 신용카드의 위치정보를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치, 및 그의 동작 방법, 및 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법, 및 상기 방법을 사용하는 무선통신단말, 및 신용카드 분실방지 시스템{CREDIT CARD APPARATUS INCLUDING WIRELESS COMUNICATION FUNCTION, AND OPERATION METHOD OF SAID CREDIT CARD APPARATUS, AND CREDIT CARD LOSS PREVENTION METHOD OF WIRELESS COMMUNICATION TERMINAL, AND WIRELESS COMMUNICATION TERMINAL USING SAID METHOD, CREDIT CARD LOSS PREVENTION SYSTEM}

본 발명은 신용카드 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 신용카드의 분실방지를 위한 방법에 관한 것이다.

비용 결제를 위해, 대부분의 현대인들은 현금을 사용하는 대신, 신용카드 또는 체크카드를 사용하는데, 신용카드는 금전과 같은 역할을 함에도 분실하는 경우가 잦은 실정이다. 예컨대, 휴대폰 등 개인화 통신단말과 지갑은 외출시 필수 휴대용품이나, 외부에서 여러 일을 하다 분실하는 경우, 놓아둔 위치를 기억하지 못해 찾는 데 애를 먹는 경우가 종종 발생한다. 이 경우에 개인화 통신단말의 경우, 다른 통신 기기로 호출시 발생하는 소리나 진동을 통해 위치를 알 수 있으나, 지갑은 소리나 진동을 발생할 수 없어 위치를 알 수 없는 문제점이 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 목적은 신용카드 분실을 예방하기 위해, 신용카드에 무선통신기능을 내장하여 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치 및 상기 장치와 연동하는 무선통신 단말, 및 신용카드 분실방지 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 무선통신기능이 구비된 신용카드 장치와 연동하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법은 제 1 대역 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 이용하여 기 페어링(pairing)된 상기 신용카드 장치로부터의 수신신호를 수신하는 단계, 상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계 및 상기 수신신호에 대한 분석결과를 기반으로 상기 제 1 통신모듈 및 제 2 대역 통신과 연관된 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 신용카드 분실에 대응한 상기 신용카드의 위치정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계는, 상기 수신신호의 세기 및 도달시간 중 적어도 하나를 기반으로 신용카드 장치까지의 거리를 산출하는 단계, 상기 산출된 거리와 기설정된 임계거리를 비교하는 단계 및 비교 결과에 기반하여 신용카드 분실여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 분실방지 방법은 상기 제 1 통신모듈을 이용하여 상기 신용카드 장치를 호출하는 단계를 더 포함하고, 상기 수신신호는 호출신호에 대한 응답신호일 수 있다.

상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계는, 상기 제 1 호출신호에 따른 제 1 수신신호를 기반으로 상기 신용카드 장치까지의 제 1 거리를 산출하는 단계, 와 상기 제 1 호출신호에 후속하는 제 2 호출신호에 대한 제 2 수신신호를 기반으로 상기 신용카드 장치까지의 제 2 거리를 산출하는 단계, 상기 산출된 제 1 거리와 상기 제 2 거리를 비교하는 단계 및 비교 결과에 기반하여 신용카드 분실여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제 2 거리가 상기 제 1 거리보다 임계값 이상 크다는 판단에 따라 신용카드를 분실했다고 판단할 수 있다.

상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계는, 임계시간 동안, 제 1 호출신호에 응답한 제 1 수신신호의 무응답 상태에 기반하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

제 1 호출신호에 응답한 제 1 수신신호의 무응답 상태에 기반하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계는, 상기 임계시간 동안의 무응답 상태에 대응하여 호출신호 전송을 위한 통신모듈을 상기 제 2 통신모듈로 전환하는 단계, 상기 제 2 통신모듈을 이용하여 상기 신용카드 장치로 제 2 호출신호를 전송하는 단계, 상기 제 2 호출신호에 응답한 제 2 수신신호를 제 2 통신모듈을 이용하여 수신하는 단계 및 상기 제 2 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계는, 기 설정된 수신신호의 발송주기를 기반으로 상기 신용카드 장치에서 상기 수신신호가 발송되는 시점을 산출하는 단계, 상기 산출된 발송시점과 상기 수신신호의 수신시점을 기반으로 상기 신용카드 장치까지의 거리를 산출하는 단계 및 상기 산출된 거리를 임계값과 비교하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 분실방지 방법은 신용카드 분실이라는 판단에 대응하여, 분실경고신호를 상기 신용카드 장치로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분실경고신호는 상기 제 2 통신모듈을 이용하여 전송될 수 있다.

상기 분실경고신호에 대응하여 생성된 상기 신용카드 장치의 위치 정보 신호를 수신할 수 있다.

상기 분실방지 방법은 신용카드 분실이라는 판단에 대응하여, 상기 신용카드 장치와 연관된 서비스를 정지시키기 위한 신호를 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 무선통신기능이 구비된 신용카드 장치와 연동하는 무선통신 장치는 제 1 대역 통신과 연관된 신호를 송수신하는 제 1 통신모듈, 제 2 대역 통신과 연관된 신호를 송수신하는 제 2 통신모듈, 및 상기 제 1 통신모듈 및 상기 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 기 기 페어링(pairing)된 상기 신용카드 장치로부터의 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 제어부를 포함하되, 상기 수신신호에 대한 분석결과를 기반으로 상기 제 1 통신모듈 및 상기 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 신용카드 분실에 대응한 상기 신용카드의 위치정보를 획득할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따른 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치의 동작 방법은 기 페어링된 무선통신 단말로 상태신호를 제 1 대역 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 이용하여 제공하는 단계, 상기 제공된 상태신호에 기반하여 발생된 분실경고신호를 상기 무선통신 단말로부터 수신하는 단계, 상기 분실경고신호에 응답하여 상기 신용카드 장치의 위치 인식을 위한 제 3 통신모듈을 통해 현재 신용카드 장치의 위치정보를 획득하는 단계, 및 상기 획득된 위치정보를 상기 제 1 통신모듈 및 제 2 대역통신과 연관된 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 상기 무선통신단말로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제 1 통신모듈은 블루투스 모듈을 포함하고, 상기 제 2 통신모듈은 LoRa(Long Range) 모듈을 포함하며, 상기 제 3 통신모듈은 GPS(Global Positioning System) 모듈을 포함할 수 있다.

상기 제 2 통신모듈 및 상기 제 3 통신모듈은 정상상태에는 비활성화되어 있다가 상기 분실경고신호에 응답하여 활성화될 수 있다.

상기 동작방법은 페어링된 무선통신 단말로부터 호출신호를 상기 제 1 통신모듈을 이용하여 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 상태신호는 상기 호출신호에 응답하여 생성될 수 있다.

상기 호출신호는 제 1 주기로 수신되되, 임계시간 동안 상기 호출신호가 상기 무선통신단말로부터 수신되지 않는 때, 분실경고신호의 수신과 관계없이 상기 위치정보를 획득하여 상기 무선통신단말로 제공할 수 있다.

상기 기 페어링된 무선통신 단말로 상태신호를 제 1 대역 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 이용하여 제공하는 단계는, 기설정된 주기에 따라 상기 상태신호를 상기 무선통신단말로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기페어링된 무선통신단말은 제 1 무선통신단말로, 상기 제 1 무선통신단말과는 상기 상태신호를 기반으로 연동하되, 제 2 주기에 따른 시점에는 제 2 무선통신단말로 상기 위치정보를 전송할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따른 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치는 제 1 대역 통신과 연관된 신호를 송수신하는 제 1 통신모듈, 제 2 대역 통신과 연관된 신호를 송수신하는 제 2 통신모듈, 위치정보와 연관된 신호를 송수신하는 제 3 통신모듈 및 상기 제 1 통신모듈, 상기 제 2 통신모듈 및 상기 제 3 통신모듈을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 기 페어링된 무선통신 단말로 상태신호를 제 1 대역 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 이용하여 제공하도록 제어하고, 상기 제공된 상태신호에 기반하여 발생된 분실경고신호를 상기 무선통신 단말로부터 수신하도록 제어하며, 상기 분실경고신호에 응답하여 상기 신용카드 장치의 위치 인식을 위한 제 3 통신모듈을 통해 현재 신용카드 장치의 위치정보를 획득하도록 제어하고, 상기 획득된 위치정보를 상기 제 1 통신모듈 및 제 2 대역통신과 연관된 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 상기 무선통신단말로 전송하도록 제어할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양태에 따른 신용카드 분실방지 시스템은 제 1 대역 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 이용하여 기 페어링(pairing)된 상기 신용카드 장치로부터의 수신신호를 수신하고, 상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하며, 상기 수신신호에 대한 분석결과를 기반으로 상기 제 1 통신모듈 및 제 2 대역 통신과 연관된 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 신용카드 분실에 대응한 상기 신용카드의 위치정보를 획득하는 무선통신단말 및 상기 기 페어링된 무선통신 단말로 상기 수신신호를 상기 제 1 대역 통신과 연관된 제 3 통신모듈을 이용하여 제공하고, 상기 제공된 수신신호에 기반하여 발생된 분실경고신호를 상기 무선통신 단말로부터 수신하며, 상기 분실경고신호에 응답하여 상기 신용카드 장치의 위치 인식을 위한 제 5 통신모듈을 통해 현재 신용카드 장치의 위치정보를 획득하고, 상기 획득된 위치정보를 상기 제 3 통신모듈 및 상기 제 2 대역 통신과 연관된 제 4 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 상기 무선통신단말로 전송하는 신용카드 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 신용카드 장치에 따르면, 블루투스(bluetooth)뿐만 아니라 이보다 더욱 진보된 3대역 모듈(블루투스 모듈, GPS(Global Positioning System) 모듈, 광대역 주파수 기반 모듈(예컨대, LoRa)) 및 3년 이상 사용가능한 배터리를 신용카드에 내장하여 분실시 무선신호를 발생시켜 신용카드 분실을 예방하는 효과가 있다. 또한, 통신모듈을 초소형 모듈로 구현 및 실장하여 신용카드의 기본적인 기능인 스와이프(swipe) 및 인서트(insert) 기능을 그대로 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다. 이때, 신용카드 사이즈의 얇고 가볍지만 내구성이 강한 패키지 기술을 적용하여 3대역 통신모듈과 슬립형 배터리를 포함할 수 있도록 한다. 더욱이, LoRa와 블루투스를 혼합하여 운용가능한 소프트웨어 알고리즘 및 제어기술을 기반으로 원활한 무선통신이 이루어지도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치를 포함하는 시스템을 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 사시도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 단면도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 단면도,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도,
도 9는 스와이프 기능에 대응한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 실장영역을 나타낸 개념도,
도 10은 인서트 기능에 대응한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 실장영역을 나타낸 개념도,
도 11은 스와이프 기능 및 인서트 기능에 대응한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 실장영역을 나타낸 개념도,
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치에 내장되는 초소형 안테나 장치의 사시도 및 단면도,
도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 일 실시예에 따른 정사각형 기판 직접 도파로 캐비티 받침 형태의 개구면 안테나의 평면도 및 그와 관련된 안테나 특성을 도시한 도면,
도 14a 내지 도 14f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직사각형 기판 직접 도파로 캐비티 받침 형태의 개구면 안테나의 평면도 및 그와 관련된 안테나 특성을 도시한 도면,
도 15a 내지 도 15j는 정사각형 및 직사각형 도파로 캐비티 받침의 I-형상 개구면 안테나의 평면도 및 안테나 특성을 나타낸 도면,
도 16a 내지 도 16j는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 껍질형태 메타표면 구조체로 쌓여진 전기적-소형 안테나 장치를 설명하기 위한 도면,
도 17a 내지 도 17i는 평면형 2차원 전계 기반 전기적-소형 안테나, 평면형 2차원 자계 기반 전기적-소형 안테나의 평면도 및 각각의 안테나 특성을 나타낸 도면,
도 18a 내지 도 18e는 메타표면 구조체를 포함하는 전기적 소형 안테나의 여러가지 예시적인 형상 및 그에 따른 안테나 특성을 나타낸 도면,
도 19a 내지 도 19e는 메타표면 구조체로 전기적-소형 안테나의 파면제어가 가능한 안테나의 형상 및 그에 따른 안테나 특성을 나타낸 도면,
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치와 상기 신용카드 장치와 연동하는 무선통신단말의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 22는 본 발명의 제1실시예에 따라 무선통신단말이 분실상태 판단에 따라 위치정보를 취득하는 과정을 나타낸 흐름도,
도 23은 분실여부 판단 과정을 구체적으로 나타낸 상세흐름도,
도 24는 본 발명의 제2실시예에 따라 무선통신단말이 분실상태 판단에 따라 위치정보를 취득하는 과정을 나타낸 흐름도,
도 25는 본 발명의 제3실시예에 따라 무선통신단말이 분실상태를 판단하는 과정을 나타낸 흐름도,
도 26은 도 25의 분실상태 판단 방법을 설명하기 위한 개념도,
도 27은 신용카드 장치에 복수 개의 무선통신단말이 연동되는 시스템을 나타낸 도면,
도 28은 신용카드 분실 방지 애플리케이션을 실행하는 무선통신단말의 디스플레이 화면의 모습을 도시한 도면,
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 배터리 방전 방지를 위한 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치를 포함하는 시스템

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치를 포함하는 시스템을 나타낸 개념도이다.

도 1을 참조하면, 무선통신단말(110)은 신용카드 장치(120)와 무선통신을 통해 연동할 수 있다. 무선통신단말(110)과 신용카드 장치(120)는 블루투스(blutooth), 지그비(zigbee) 등과 같은 근거리 통신 프로토콜, 및/또는 3G, 4G, 5G와 연관된 WAN(Wide Area Network), LTE(Long Term Evolution), LoRa(Long Range), 그 밖의 다양한 원거리 통신망을 활용한 광대역 통신프로토콜을 활용하여 서로 통신할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선통신단말(110)과 신용카드 장치(120)는 페어링(pairing)된 상태에서 근거리 통신을 통해 주기적으로 서로의 위치를 확인할 수 있고, 기설정된 거리를 벗어나면 알람(alarm) 기능이 동작하는 방식으로 연동할 수 있다. 이러한 지오펜싱(geo-fencing) 기능을 이용하여 신용카드 장치(120)를 포함한 지갑의 분실을 방지할 수 있다. 분실경고가 있는 후에는, 신용카드 장치(120)는 내재되어 있는 GPS 모듈을 이용하여 자신의 위치정보를 획득하고 GPS 좌표를 실시간으로 근거리 및/또는 원거리 통신프로토콜(예컨대, LoRa IoT 전국망)을 통해 무선통신단말(110)로 전송할 수있다. 이를 통해 신용카드를 지갑에 넣고 다닐 경우의 지갑분실을 방지하고 분실된 지갑을 찾는 것도 가능하게 된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 무선통신단말(110)은 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 고정 또는 이동 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 셀룰러 전화, 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일, 모바일국, 개인 휴대 정보 단말(personal digital assistant; PDA), 스마트폰, 랩톱, 넷북, 개인용 컴퓨터, 무선 센서, 소비자 전자기기(CE) 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말(110)의 다양한 실시예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

신용카드 장치(120)는 신용카드 기능을 기본적으로 포함하여 근거리 및/또는 원거리 무선통신 기능을 구비할 뿐만 아니라 GPS 모듈까지 탑재된 장치이다. 이를 위해, 특수한 안테나(초소형 안테나) 및 배터리, 그리고 회로구조를 포함할 수 있다. 이는 추후 상세히 설명하기로 한다.

신용카드 장치의 구현

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신용카드 장치(200)는 적어도 하나의 통신칩(210) 및 회로, 세라믹(LTCC : Low Temperature Cofired Ceramic) 회로 기판(220)(안테나로 구현 가능), 배터리(240) 및 상기 구성요소들을 둘러싸고 있는 케이스(230)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 적어도 하나의 통신 칩 및 회로(210)는 블루투스, GPS 및 로라(LoRa)(광대역 주파수 기반의 무선통신) 통신 칩 및 이를 구동시키기 위한 회로를 포함할 수 있다. 통신 칩 및 회로(210)는 복수 개를 포함할 수 있고, 이때, 안테나 송수신 경로(250)를 고려하여 안테나 송수신 경로와 근접하게 통신칩(210)이 배열될 수 있다. 안테나 송수신 경로(250)는 무선신호의 송출 및 유입을 위해 개구가 형성되는 것이 바람직하다.

세라믹 회로기판(220)은 메탈과 인쇄회로 형상을 포함하는 회로기판을 포함할 수 있다. 세라믹 회로기판(220)은 안테나 기능을 수행할 수 있다. 안테나를 인쇄 회로 기판(PCB) 보드에 직접 표면 실장한 안테나로써, 단말기의 소형화와 슬림화에 적합한 안테나로 칩형태로 구현될 수 있다. 이는 세라믹 내부에 패턴을 적층하여 성능을 개선한 방식으로, 칩형 및/또는 평판형 안테나 제작은 물론 박막 다층화로 복수 개의 대역을 커버하는 멀티-밴드 안테나로 구현가능하다. 상기 멀티-밴드는 적어도 근거리 통신대역, 원거리 통신대역, GPS 연관 통신대역을 포함할 수 있다. 특히, 장치 내에 임베디드 안테나로써 구현될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 안테나는 종래 안테나보다 최대 40배 이상 작은 3대역 초소형 도파관 안테나를 포함할 수 있다. 일반적인 안테나의 경우, 0.915GHz에서 운용될 경우, 최소 80mm의 두께가 요구될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 세라믹의 높은 유전율(약 5~6)과 신용카드 형상을 이용하여 초박형 도파관 안테나(waveguide antenna)를 구현할 수 있다. 이는 2.5mm이하의 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는, 1mm 이하의 두께를 가지는 3대역 안테나로써 구현될 수 있다.

배터리(240)는 평면형 배터리를 포함할 수 있다. 즉, 얇은 두께와 넓은 평면을 갖는 배터리가 사용될 수 있다. 배터리 역시, 신용카드의 형상을 고려하여, 약 3mm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이는 리튬배터리를 포함할 수 있다.

케이스(230)는 알루미늄 카드 케이스 및/또는 플렉서블 플라스틱(Flexible Plastic) 카드 케이스를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 신용카드 장치의 가로 및 세로의 길이는 55mm 및 86mm로 구현될 수 있다. 다만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 가로는 약 45 내지 65mm의 길이가 바람직하다. 또한, 세로의 길이는 약 70mm 내지 100mm로 구현되는 것이 바람직하다. 두께는 카드 리더기의 구성을 고려하여 약 3mm 이하로 구현되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 2.5mm로 구현되는 것이 좋다.

본 발명의 실시예에 따르면, 안테나를 포함하는 통신모듈은 반드시 신용카드에만 적용되어야 하는 것은 아니고, 박판으로 구현되는 다른 장치에도 적용가능하다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 신용카드 장치는 신용카드 형상의 얇고 가볍지만 매우 강한 내구성을 갖도록 패키징된다. 특히, 사용자의 다양한 지갑 형상 및 사용환경을 감안하여 신용카드의 체적(86mm x 55mm x 2mm)을 유지한다. 또한, 다양한 온도, 습도 및 외부충격을 감안하여 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이는 도 3 내지 도 5를 통해 설명한다. 또한, 신용카드 장치의 케이스는 앞서 설명한 바와 같이, 알루미늄 카드케이스 및/또는 플라스틱 카드 케이스로 구성될 수 있다. 내부는 세라믹 회로 기판이 사용될 수 있다. 도 3 내지 도 8까지의 실시예에서, LTCC 칩 및/또는 통신 칩은 각각 안테나 기능 및 신호송수신을 위한 기능을 수행하지만, 하드웨어 프로세서로 구현되어 코딩된 프로그램에 따라 모듈별로 신호 및 정보를 처리하는 기능을 구비할 수 있다. 즉, 제어부로써의 역할을 수행할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게는 자명한 사실일 것이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 단면도이다. 본 발명의 제1실시예에 따른 신용카드 장치는 안테나(310), 통신모듈(320-1, 320-2), 페시베이션 구성(325-1, 325-2, 325-3), 배터리(330), 절연유전체(350), 전극(360-1, 360-2), 및 이를 둘러싸고 있는 케이스(340-1, 340-2)를 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, 신용카드 장치의 하부 케이스(340-1) 상에 절연유전체(350)가 존재하고(이는 하부 알루미늄 판에 직접 인쇄될 수 있음(메탈 기반의 인쇄회로기판)), 그 위에 전극(360-1, 360-2)이 올라가게 된다. 전극(360-1, 360-2)은 통신 모듈의 수에 따라 복수 개가 이격되어 절연유전체(350) 상에 배치될 수 있다. 전극(360-1, 360-2)는 도전체를 포함한다.

그리고, 전극(360-1, 360-2) 위에 안테나 기능을 수행하는 LTCC 기판(310), 및 패시베이션(passivation) 요소(325-1, 325-2, 325-3) 및 통신 모듈(320-1, 320-2: 칩 형태로 구현될 수 있음)이 나란히 배치될 수 있다. 통신모듈(320-1, 320-2)은 복수 개 존재할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 근거리 통신대역을 위한 제 1 통신모듈 칩(예컨대, 블루투스 칩), 원거리 통신대역을 위한 제 2 통신모듈 칩(예컨대, LoRa 칩) 및/또는 GPS 대역을 위한 제 3 통신모듈 칩이 존재할 수 있고, 이러한 각각의 통신 모듈은 전극(360-1, 360-2) 상에 독립적으로 존재할 수 있다.

패시베이션 요소(325-1, 325-2, 325-3)는 반도체 디바이스의 표면이나 접합부에 적당한 처리를 하고, 유해한 환경을 차단하여 디바이스 특성의 안정화를 꾀하기 위한 것으로, 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 제 1 전극(360-1) 상에서, LTCC 기판(310)과 제 1 통신모듈 칩(320-1) 사이에 하나(325-1)가 배치되고, 제 2 전극(360-2) 상에서, 제 2 통신모듈(320-2)의 양단에 두 개(325-2, 325-3)가 배치될 수 있다. 패시베이션 요소 중 적어도 하나(325-3)는 배터리(330)와 전기적으로 연결될 수 있다.

케이스(340-1, 340-2)는 하부 케이스(340-1)와 상부 케이스(340-2)를 포함할 수 있다. 케이스(340-1, 340-2)는 다른 구성요소들을 모두 둘러쌀 수 있을 정도의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 케이스(340-1, 340-2)는 상부 개구부(312) 및 측방향 개구부(314)를 가질 수 있다. 케이스의 상부 부분(340-2)에서 안테나 송수신 통로 부분(312)은 무선통신신호의 원활한 소통을 위해 개구부로 형성되는 것이 바람직하며, 개구(312)의 크기는 LTCC 기판(310)의 면적에 대응되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, LTCC 기판(310)의 크기보다 크거나 같은 크기로 LTCC 기판(310)의 수직방향에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 신용카드 장치를 측면에서 바라봤을 때, 하부기판(340-1)과 상부기판(340-2)의 사이에 측방향 안테나 송수신 통로 부분으로 개구부(314)를 형성하는 것이 바람직하다. 측방향 개구부(314)의 크기(예컨대, 높이)는 절연유전체(350), 전극(360-1, 360-2) 및 LTCC 기판(310)을 합친 높이(또는 두께)와 대응되도록 약, 0.4 내지 0.5mm인 것이 바람직하다. 기판의 두께를 약 0.05mm로 구현하였을 때, LTCC 기판(310)까지의 높이는 약 0.4 내지 0.5mm를 가질 수 있고, LTCC 기판(310)부터 상부 케이스(340-2)까지의 높이를 약 0.6mm로 구현할 수 있다. 이때, 전체 신용카드 장치의 높이는 약 0.8 내지 1mm가 된다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 먼저, 케이스 하부면을 준비한다(S410). 케이스 하부면은 앞서 설명한 바와 같이, 알루미늄 케이스로 구현할 수 있다. 그리고는, 절연유전체를 준비된 케이스하부면 상에 인쇄한다(S420). 이는 스크린 프린팅을 통해 실행되며 약, 10 내지 15㎛로 구현되는 것이 바람직하다.

그 다음, 전극을 인쇄한다(S430). 이 역시, 스크린 프린팅을 통해 실행되며 약, 10 내지 15㎛로 구현되는 것이 바람직하다. 전극은 통신모듈 및/또는 안테나 기판의 수에 따라 적절한 수를 이격하여 배치한다.

그리고는, 인쇄된 전극 상에 안테나 칩 및 통신 칩을 설치하고(S440), 안테나, 통신 칩 사이에 패시베이션 요소를 인쇄한다(S450). 안테나 칩은 설치된 통신칩과 연관된 대역의 수에 대응되는 멀티-밴드 안테나 칩을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 패시베이션 요소는 스크린 프린팅을 통해 인쇄되며 약, 10 내지 15㎛로 구현되는 것이 바람직하다.

그리고는, 패시베이션 요소 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되도록 배터리를 삽입한다(S460). 그리고, 안테나의 수직방향 및 측방향으로는 개구면을 형성하도록 하여 케이스 상부면을 생성한다(S470).

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 신용카드 장치는 연성회로기판(505), 안테나(510), 통신모듈(520), 배터리(530), 및 이를 둘러싸고 있는 케이스(540-1, 540-2)를 포함할 수 있다.

도 5를 참조하면, 제1실시예에 비해, 제2실시예에 따른 신용카드 장치는 절연유전체 없이 카드 케이스 상에 FPCB(Flexible Printed Circuit Board: 연성회로기판)(505)가 올라간다. 카드 케이스는 플라스틱 기구물로 구성하는 것이 바람직하다.

그리고는, 그 위에 LTCC 기판(510)과 통신칩(520)이 배열되고, 배터리(530)는 FPCB(505)의 적어도 일부와 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다. 이때, 통신칩(520)은 앞서 설명한 바와 같이, 복수 주파수 대역에 대응되도록 복수 개가 존재할 수 있다. 즉, 배터리(530), 통신칩(530) 및 LTCC 기판(510)은 FPCB(505)를 매개로 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 안테나는 LTCC 칩 안테나(510)를 사용하는 것도 가능하지만, 경우에 따라 DUROID에 구현될 수 있다. 이때, FPCB(505)는 150㎛로 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 케이스(540-1, 540-2) 역시 둘 이상의 개구(512, 514)를 가질 수 있다. 이 역시, 도 3의 제1실시예와 마찬가지로 LTCC 기판(510) 상부를 향하는 방향과 측방향이 뚫려있는 형태로 형성될 수 있다.

이때, 케이스 하부면(540-1)으로부터 통신칩(520)까지의 높이는 0.5 내지 0.6mm로 구현될 수 있고(이때, 기판의 두께는 0.15mm임), 전체 두께는 0.9 내지 1.1mm로 구현될 수 있다. 이에 따라 측방향 개구(514)의 높이는 약 0.5 내지 0.6mm를 갖는 것이 적합한다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 케이스 하부면을 준비한다(S610). 케이스 하부면은 앞서 설명한 바와 같이, 플라스틱 케이스로 구현할 수 있다. 그리고는, 연성회로기판(FPCB)를 준비된 케이스하부면 상에 설치한다(S620). 약 130 내지 170㎛로 구현되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 150㎛로 구현되는 것이 바람직하다.

그리고는, 설치된 연성회로기판 상에 안테나 칩 및 통신 칩을 설치하고(S630), 안테나 칩은 설치된 통신칩과 연관된 대역의 수에 대응되는 멀티-밴드 안테나 칩을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고는, 연성회로기판 중 적어도 일부분과 전기적으로 연결되도록 배터리를 삽입한다(S640). 그리고, 안테나의 수직방향 및 측방향으로는 개구면을 형성하도록 하여 케이스 상부면을 생성한다(S650).

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제3실시예에 따른 신용카드 장치는 LTCC 기판(710), 통신 모듈(720), 배티러(730), 및 이를 둘러싸고 있는 케이스(740-1, 740-2)를 포함할 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 신용카드 장치는 플라스틱 케이스의 하부면(740-1) 상에 직접 LTCC 기판(710)이 설치된다. 그리고는, LTCC 기판(710) 상에 통신 모듈(예컨대, 블루투스 칩)이 올라가는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 안테나와 통신칩이 하나의 기판 상에 형성되는 구조를 가질 수 있다. 이때, 통신칩은 사용하고자 하는 주파수 대역에 맞게 복수 개 형성될 수 있다. 또한, LTCC 기판(710)의 적어도 일부는 배터리(730)와 전기적으로 연결될 수 있다.

케이스(740-1, 740-2)의 개구(712, 714)는 도 3의 제1실시예와 마찬가지로 LTCC 기판(710)의 수직방향 및 측방향으로 형성될 수 있다. 이때, 하부면(740-1)으부터 통신 칩(720)까지의 높이는 0.9~1mm로 구현될 수 있고, 기판의 두께는 0.5mm일 수 있다. 또한, 여기에 케이스 상부(740-2)의 높이까지 더하면, 전체적으로 1.2 내지 1.4mm의 두께를 가질 수 있다.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다 .

도 8을 참조하면, 먼저, 케이스 하부면을 준비한다(S810). 케이스 하부면은 앞서 설명한 바와 같이, 플라스틱 케이스로 구현할 수 있다.

그 다음, LTCC 기판을 설치한다(S820). 그리고는, 설치된 LTCC 기판 상에 통신 칩을 설치한다(S830). 통신 칩은 복수 개 설치될 수 있다.

그리고는, LTCC 기판의 적어도 일부와 전기적으로 연결되도록 배터리를 삽입한다(S7840). 그리고, LTCC 기판의 수직방향 및 측방향으로는 개구면을 형성하도록 하여 케이스 상부면을 생성한다(S850).

신용카드에서 무선통신 관련 구성의 실장

도 9는 스와이프 기능에 대응한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 실장영역을 나타낸 개념도이다.

도 9를 참조하면, 일반적으로 신용카드는 긁는 형태, 즉, 스와이프(swipe) 방식으로 사용될 수 있다. 도 9의 우측 도면에 도시된 바와 같이, 스와이프 방식의 사용에서는, 자기적 스트라이프(910: magnetic stripe) 부분에는 카드의 식별정보와 같은 중요한 신용정보가 포함되어 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신과 관련된 부분들(예컨대, 안테나, 배터리, 통신모듈 등)이 자기적 스트라이프(910)에 영향을 주는 것을 방지하는 것이 좋다. 따라서, 이를 위해, 신용카드 장치를 평면 상에서 바라봤을 때, 자기적 스트라이프(910)의 하부 영역(920)에 본 발명의 일 실시예에 따른 통신과 관련된 구성요소들이 실장되는 것이 바람직하다.

예컨대, 자기적 스트라이프(910) 부분은 신용카드의 상부 종단으로부터 약 0.21 내지 0.22 인치 정도 거리를 두고 약 0.4인치의 길이를 가지고 형성될 수 있다. 따라서, 신용카드의 상부종단으로부터 약 0.61 내지 0.62 인치 정도 떨어진 부분부터 하부종단 사이(920으로 표시된 영역)에 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신과 관련된 구성요소들이 실장되는 것이 바람직하다.

도 10은 인서트 기능에 대응한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 실장영역을 나타낸 개념도이다.

도 10을 참조하면, 전형적으로, 신용카드는 삽입하는 형태, 즉, 인서트(insert) 방식으로 사용될 수 있다.

이러한 인서트 방식의 사용에서, 신용카드는 상판의 좌측 상부 영역에 IC 칩(Integrated Circuit Chip)이 형성되어 있다. 따라서, 신용카드를 이용한 결제가 이상없이 이루어지도록 하기 위해서는, 신용카드의 IC 칩 부분에 무선신호의 영향이 미치지 않도록 구성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 신용카드의 상부면을 평면으로 바라봤을 때, IC 칩이 존재가능한 좌측 영역(1010)에 본 발명의 일 실시예에 따른 통신과 관련된 구성요소들이 실장되는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, IC 칩의 우측 영역, 좌측종단으로부터 약 2.2 내지 2.3cm 영역에는 실장되지 않도록 하고, 좌측종단으로부터 약 2.2 내지 2.3cm 부분부터 우측 종단까지의 영역에 본 발명의 일 실시예에 따른 통신과 관련된 구성이 실장되는 것이 바람직하다.

도 11은 스와이프 기능 및 인서트 기능에 대응한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 실장영역을 나타낸 개념도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신용카드 장치는 스와이프와 인서트 방식을 모두 원활하게 활용하기 위해, 신용카드의 앞면을 평면으로 바라봤을 때, 자기적 스와이프 부분(1110)의 하부 영역에 형성되면서, IC 칩이 형성되는 좌측 영역(1120)의 우측의 교집합 부분(1130)에 무선통신과 관련된 구성이 실장되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 직사각형의 신용카드 장치의 4개 모서리에서, 상부모서리로부터 약 0.61 내지 0.62 인치가 되는 부분 하부와 좌측모서리로부터 약 2.2 내지 2.3cm 되는 부분의 우측의 영역(1130)에 무선통신과 관련된 구성들이 실장되는 것이 바람직하다.

신용카드 패키징 및 인체근접 위치의 고려

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나에 인체근접 위치를 고려하여, 패키징을 수행할 수 있다. 특히, 인체에서도 유전율이 존재하기에 인체의 유전율에 의해 신용카드 장치의 안테나로부터의 무선신호의 특성이 일부 변화할 수 있다. 예컨대, 안테나의 동작주파수에 영향을 미칠 수 있다. 이렇게 변화된 무선신호의 특성으로 인해, 신용카드 장치가 무선통신단말로부터 멀리 떨어지지 않았음에도 불구하고, 이를 잘못 인식하여 분실상태라고 판단할 수 있다. 또는 무선통신 단말이 신용카드 장치로부터의 무선신호 특성을 잘못 분석하여 분실상태로 오판할 수도 있다. 따라서, 이러한 인체로부터의 신호간섭 여파를 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 신용카드 장치는 안테나의 동작주파수를 인체근접 위치를 고려하여 일부 변경하는 방법을 사용할 수 있다. 또한, 패키징 시에도 인체 근접 위치를 고려하여 개구면의 길이와 폭을 조정할 수 있다. 이러한 조정 작업을 통해, 안테나 임피던스와 동작주파수를 제어할 수 있다. 즉, 안테나의 동작주파수의 변이를 고려하여 동작주파수를 f₂에서 f₀로 변경하여 결정할 수 있다.

초소형 안테나 장치의 구현 1(도파관 구조체 기반)

도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치에 내장되는 초소형 안테나 장치의 사시도 및 단면도이다.

도 12a를 참조하면, 장치는 개구면(aperture) 안테나의 뒷면에 도파관 반파장 공진기(cavity resonator)를 실장하여 후면 방사를 억제하고 주변환경에 둔감하도록 구성될 수 있다. 이를 통해 안테나 이득을 극대화할 수 있다. 특히, 이러한 구성적 특징을 통해, 납작한 형태의 신용카드 장치에 적용하여 안테나의 성능보존이 가능한 장점도 확보할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는 유전체 기판을 중심으로 그 상부면은 급전층, 그리고, 그 하부면은 접지층(또는 접지면)을 형성하도록 구성된다. 그리고, 유전체 기판의 상부면에 방사체를 배치하고, 하부면은 적어도 하나의 슬롯(slot)을 포함하는 안테나 장치를 사용할 수 있다. 이를 슬롯 안테나라고 부를 수 있다. 하부면은 접지면을 형성하고, 슬롯의 길이는 1/2 파장보다 같거나 작을 수 있다.

상기 유전체 기판의 하부에는 상기 슬롯에 대응되는 형태로 직사각형의 슬롯 개구가 형성되며, 복수 개의 평판을 포함하는 직육면체 모양의 캐비티(cavity)가 상기 유전체의 접지면과 접촉하여 형성된다.

도파관 캐비티 받침 형태의 개구면 안테나의 단면도 형상을 나타낸 도 12b를 참조하면, 도파관 캐비티 내의 복수 개의 평판은 구불구불한 전파의 경로를 형성하고, 이러한 전파 경로의 길이(d)는 캐비티의 높이(h)보다 길다. 또한, 복수 개의 평판 중 어느 하나는 외벽에 닿지 않고 중심부분에 배치하고, 상기 중심부분에 배치된 평판의 하부에 중심벽을 형성하도록 할 수 있다. 그리고, 상기 중심부분에 배치된 평판의 아래쪽으로 외벽에 접촉하는 평판을 두어 구불구불한 경로가 형성되도록 설계할 수 있다. 또한, 다층 비아홀 형상으로 전기적 길이(반파장)를 확보한다.

더욱이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치에 적용되는 단락회로 도파관은 폴딩될 수 있다(folded).

도 12c를 참조하면, 유전체 기판과 캐비티는 서로 접촉하여 하나의 안테나로 구현되며, 유전체 기판의 상면에는 방사체 및 상기 방사체에 급전하기 위한 급전선로(마이크로스트립 피드(microstrip feed))가 배치된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이러한 급전선로를 포함하는 상부면은 유전체 기판(제 1 기판)과 별개의 제 2 기판으로 제작될 수 있다. 이때, 방사체는 상기 제 2 기판의 상부에, 급전선로는 상기 제 2 기판의 하부에 배치될 수 있다. 그리고 비아 홀을 통해 급전이 이루어질 수 있다.

또한, 캐비티는 폴딩된 도파관 공진기(FRW: Folded Waveguide Resonator)가 실장된 형태를 갖는다. 특히, 신용카드 두께(최대 2mm)를 고려하여 안테나의 두께를 소형화할 필요가 있기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는 기판 집적 도파로 캐비티 형상(단층 비아홀)의 개구면 안테나로 구현하는 것이 바람직하다.

도 12d를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치는 유전체 하부면(접지면)에 슬롯 개구를 포함하고, 슬롯 개구면에 대응되는 하부 영역에 중심 필러(1230: center piller)가 캐비티 내에 존재할 수 있다. 또한, 캐비티의 외벽과 접촉하지 않고, 중심영역에 배치되는 제 1 평판(1210)과 캐비티의 중심필러(1230)와 접촉하지 않고 외벽에 접촉하여 배치되는 제 2 평판(1220)을 포함하며, 제 1 평판(1210)과 제 2 평판(1220)의 개수는 사용환경을 고려하여 복수 개 이상 배치되어도 무방하다. 이때, 제 1 평판(1210)과 제 2 평판(1220) 사이의 간격(g_a, g_b)은 일정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 평면도를 나타내는 도 12e를 참조하면, 장치는 L_s 길이의 슬롯 개구면을 포함하고, L_f 길이의 급전선로 길이를 갖는 급전선로를 포함한다. 또한, 급전선로는 직사각형의 기판의 일 측면으로부터 L_p 만큼 떨어져서 시작되어 "L"자 형으로 형성될 수 있다. 실제 위와 같은 특징을 갖도록 구비된 안테나가 도 12f에 도시되어 있다.

도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 일 실시예에 따른 정사각형 기판 직접 도파로 캐비티 받침 형태의 개구면 안테나의 평면도 및 그와 관련된 안테나 특성을 도시한 도면이다.

도 13a를 참조하면, 개구면 안테나의 유전체 기판의 상부면에는 방사체가 배치된다. 이때, 유전체 기판은 정사각형으로 형성될 수 있고, 정사각형 기판의 외주면에는 비아홀(1320)이 촘촘히 형성되어 있다. 이때, 유전체 기판의 하부면(접지면)에는 슬롯(1330)이 W_s의 폭과 L_s의 길이를 가지고 유전체 기판의 중심영역에 근접하게 배치되어 있고, 슬롯 방향과 수직되는 방향으로 방사체(1310-1, 1310-2)가 유전체 기판의 상부면에 형성되어 있다. 이때, 방사체는 서로 마주하는 형태로 대칭되게 형성된 복수 개의 방사체(1310-1, 1310-2)를 포함하고, 상기 방사체의 길이(L_cpw)는 정사각형의 한 모서리의 길이의 반보다는 길 수 있다. 따라서, 슬롯(1330)이 위치하는 지점보다 길게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 축소된 안테나 높이에서 방사성능 향상을 위해 도파로 캐비티 구조는 TE120 모드로 구동되는 것이 바람직하다.

도 13b를 참조하면, 동작주파수는 10GHz로 가정할 때, 전기장은 슬롯을 기준으로 대칭되는 형태로 형성될 수 있고, 방사체 사이 공간에도 일부 전기장이 생성되는 형태를 보일 수 있다.

또한, 도 13c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치에서, 기판의 높이를 0.25mm, 0.5mm 및 1.00mm로 설정함에 따라 반사 계수가 달라진다. 특히, 캐비티(기판)의 높이의 영향으로, 대역폭을 조절하는 것이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, VSWR 2:1 기준으로 2.8%의 대역폭을 가지며, 이때, 안테나 크기는 0.8 X 0.66 X 0.017λ₀ ³을 가질 수 있다. 또한, 이득은 5.3dBi의 값을 얻을 수 있다.

도 13d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치에 따르면, 정사각형 기판 집적 도파관 캐비티 받침 형태의 개구면 안테나의 방사패턴은 특정 방향으로의 지향성을 갖는다. 이때의 방사효율은 86%를 가질 수 있다. 상기와 같은 특징을 갖도록 구비된 실제 안테나의 모습이 도 13e에 도시되어 있다.

도 14a 내지 도 14f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직사각형 기판 직접 도파로 캐비티 받침 형태의 개구면 안테나의 평면도 및 그와 관련된 안테나 특성을 도시한 도면이다.

도 14a를 참조하면, 개구면 안테나의 유전체 기판의 상부 면에는 방사체가 배치된다. 이때, 유전체 기판은 직사각형으로 형성될 수 있고, 도 13a의 정사각형 기판과 마찬가지로, 직사각형 기판의 외주면에도 비아홀(1420)이 촘촘히 형성되어 있다. 이때, 유전체 기판의 하부면(접지면)에는 슬롯(1430)이 W_s의 폭과 L_s의 길이를 가지고 유전체 기판의 중심영역에 근접하게 배치되어 있고, 슬롯 방향과 수직되는 방향으로 방사체(1410-1, 1410-2)가 유전체 기판의 상부면에 형성되어 있다. 이때, 슬롯(1430)은 직사각형의 장축과 평행하게 형성되며, 중심부에 배치된다. 방사체는 서로 마주하는 형태로 대칭되게 형성된 복수 개의 방사체(1410-1, 1410-2)를 포함하고, 이는 직사각형의 장축에 슬롯(1430)과 수직되는 방향으로 형성될 수 있다. 상기 방사체의 길이(L_cpw)는 직사각형의 단축의 길이의 반(1/2)의 길이보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 슬롯(1430)이 위치하는 지점까지 도달하지 않는 길이를 가질 수 있다.

도 14b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 있어서, 축소된 안테나 높이에서 방사성능 향상을 위해 도파로 캐비티 구조는 TE₁₂₀ 모드와 TE₁₁₀ 모드가 공존하는 다중 모드로 구동되는 것이 바람직하다. 예컨대, 저주파수(9.84GHz 대역)에서 슬롯 내에 오드 모드(odd mode)로 TE₁₂₀과 TE₁₁₀을 조합한 형태로 다중모드 공진이 수행될 수 있다. 또는, 고주파수(10.27GHz 대역)에서 슬롯 내에 이븐 모드(even mode)로 TE₁₁₀과 TE₁₂₀이 공존하는 다중모드 공진이 수행될 수 있다. 이러한 각 주파수 대역에 적합한 다중 공진 모드를 합산(TE110, TE120)을 통해, 광대역 특성을 확보할 수 있다.

도 14c 및 도14d를 참조하면, 도파로 크기 및 개구면 사이즈를 조절하여 공진주파수를 천이시킬 수 있고(10GHz에서 9.6~9.8 또는 10.2~10.4GHz로), 그리고 임피던스 정합 대역폭을 변화시킬 수 있다.

또한, 도 14e를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 직사각형 기판 집적 도파로 캐비티 받침 형태의 개구면 안테나는 종래 안테나 대비 기판의 높이를 변화시킴에 따라 임피던스 대역폭을 조절할 수 있는 성능이 개선된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치는, VSWR 2:1 기준으로 6.3%의 대역폭을 가지며, 이때, 안테나 크기는 0.59 X 0.41 X 0.017λ₀ ³을 가질 수 있다. 또한, 동작주파수 10GHz에서 안테나 이득 값으로 6.0dBi의 값을 얻을 수 있다.

도 14f를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치에 따르면, 직사각형 기판 집적 도파관 캐비티 받침 형태의 개구면 안테나의 방사패턴은 지향성을 갖는다. 이때의 방사효율은 86%를 가질 수 있다.

도 15a 내지 도 15j는 정사각형 및 직사각형 도파로 캐비티 받침의 I-형상 개구면 안테나의 평면도 및 안테나 특성을 나타낸 도면이다.

도 15a의 좌측 도면을 참조하면, 정사각형 도파로 캐비티 받침의 I 형상 개구면 안테나의 유전체 기판의 상부의 급전층의 상부면은 I 형상의 방사체(1510)를 포함한다. 이때, 정사각형 기판의 외주면에는 비아홀(1520)이 촘촘하게 배치될 수 있다. 상기 상부면에 배치된 I 형상의 방사체(1510)는 yz 평면 상에서 좌우로 서로 대칭되는 형상을 갖는다. 또한, I 형상 방사체의 장축부분의 중심으로부터 좌측 또는 우측에 치우쳐져 급전이 이루어지는 급전부분(1530)이 존재한다.

도 15a의 우측 도면을 참조하면, 유전체 기판의 상부 급전층의 하부면은 급전선로를 포함한다. 상기 급전선로는 "L"자 형상을 갖는다. 이는 일측 종단에 개방스터브(1540)를 포함한다. 개방스터브(1540)를 포함하는 제 1 라인(1550-1)과 외주면에 연속하여 배치된 비아홀(1520)을 가로질러 시작되는 제 2 라인(1550-2)이 상기 급전선로를 형성한다. 이때, 상기 제 2 라인(1550-2)은 정사각형 기판의 제 1 모서리의 중심부분에서 좌측 또는 우측에 치우쳐져 위치할 수 있다. 이에, 급전 부분(1560)은 제 2 라인(1550-2)의 일부에 존재하며, 급전부분(1560)은 방사체의 급전부분(1530)과 간접적으로 연결되어 급전이 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유전체 기판은 Taconic RF-45 기판을 사용할 수 있다. 이때, 유전율 ε=4.5의 값을 가지고, tanδ=0.004의 값을 갖는다. 안테나 형상은 0.8 X 48 X 48mm³의 크기, 즉, 0.006 X 0.4 X 0.4λ₀ ³의 값을 가질 수 있다.

도 15b를 참조하면, 입력정재파비와 축비에서, VSWR 3:1의 관계에서, 2.38 내지 2.48GHz 대역확보 가능하며, 최대이득 4.2dBi의 값을 가질 수 있다. 즉, 2.38 내지 2.48GHz에서 3dBi 이상의 이득을 얻을 수 있다. 또한, 2.28 내지 2.3GHz 대역에서는 원형편파(축비 ≤ 10dB) 형상을 얻을 수 있다.

도 15c를 참조하면, 2.45GHz에서 ZX (E-cut) 패턴에서 우측으로 쏠리는 지향성을 확인할 수 있고, 도 15d를 참조하면, 역시 2.45GHz에서 XY (H-cut) 패턴에서 상부측으로의 지향성을 확인할 수 있다. 도 15e를 참조하면, 안테나 이득 부분에서는, 2.45GHz에서 최대 4.2dBi 이득을 획득할 수 있음을 확인할 수 있다.

도 15f의 좌측 도면을 참조하면, 직사각형 도파로 캐비티 받침의 I 형상 개구면 안테나의 유전체 기판의 상부의 급전층의 상부면은 I 형상의 방사체(1512)를 포함한다. 이때, 직사각형 기판의 외주면에는 비아홀(1522)이 촘촘하게 배치될 수 있다. 상기 상부면에 배치된 I 형상의 방사체(1512)는 yz 평면 상에서 좌우로 서로 대칭되는 형상을 갖는다. 직사각형 기판의 I 형상 방사체(1512)는 정사각형 기판의 I 형상 방사체(1510)보다 전반적으로 작은 체적의 안테나 형상을 갖거나 또는 대역폭 확장이 가능하다. 또한, I 형상 방사체의 장축부분의 중심으로부터 좌측 또는 우측에 치우쳐져 급전이 이루어지는 급전부분(1532)이 존재한다.

도 15f의 우측 도면을 참조하면, 유전체 기판의 상부 급전층의 하부면은 급전선로를 포함한다. 상기 급전선로는 "L"자 형상으로 정사각형 급전선로와 유사한 형상을 갖는다. 이는 일측 종단에 개방스터브(1542)를 포함한다. 개방스터브(1542)를 포함하는 제 1 라인(1552-1)과 외주면에 연속하여 배치된 비아홀(1522)을 가로질러 시작되는 제 2 라인(1552-2)이 상기 급전선로를 형성한다. 이때, 상기 제 2 라인(1552-2)은 직사각형 기판의 장축 모서리의 중심부분에서 좌측 또는 우측에 치우쳐져 위치할 수 있다. 이에, 급전 부분(1562)은 제 2 라인(1552-2)의 일부에 존재하며, 급전부분(1562)은 방사체의 급전부분(1532)과 간접적으로 연결되어 급전이 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유전체 기판은 Taconic RF-45 기판을 사용할 수 있다. 이때, 유전율 ε=4.5의 값을 가지고, tanδ=0.004의 값을 갖는다. 안테나 형상은 0.8 X 48 X 40mm³의 크기, 즉, 0.006 X 0.4 X 0.33λ₀ ³의 값을 가질 수 있다.

도 15g를 참조하면, 입력정재파비와 축비에서, VSWR 3:1의 관계에서, 2.38 내지 2.56GHz 대역 확보 가능하며, 최대이득 3.9dBi의 값을 가질 수 있다. 즉, 2.38 내지 2.56GHz에서 2.5dBi 이상의 이득을 얻을 수 있다. 또한, 2.78 내지 2.8GHz 대역에서는 원형편파(축비 ≤ 10dB) 형상을 얻을 수 있다.

도 15h를 참조하면, 2.45GHz에서 ZX (E-cut) 패턴에서 좌측 및 우측으로 쏠리는 지향성을 확인할 수 있고(우측 지향성이 더 강함), 도 15i를 참조하면, 역시 2.45GHz에서 XY (H-cut) 패턴에서 상부 및 하부측으로의 지향성을 확인할 수 있다(상부 지향성이 더 강함). 도 15j를 참조하면, 안테나 이득 부분에서는, 2.45GHz에서 최대 3.9dBi 이득을 획득할 수 있음을 확인할 수 있다.

다만, 직사각형 도파로 캐비티 받침의 개구면 안테나보다 정사각형 도파로 캐비티 받침의 개구면 안테나는 적은 체적 및 넓은 대역폭 확보는 가능하나 지향성과 전후방비가 적어지는 단점이 있다.

초소형 안테나 장치의 구현 2(메타재료 기반)

도 16a 내지 도 16j는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 껍질 형태 메타표면으로 쌓여진 전기적-소형 안테나 장치를 설명하기 위한 도면이다.

일반적인 안테나에서, 임피던스 매칭을 위해서는, 급전부, λ/4 파장 변환기, 인덕터가 요구된다. 이러한 시스템(예컨대, 전기적 다이폴 안테나 시스템)에서, 0의 입력 리액턴스를 생성하기 위해 인덕터를 적응시키고, 급전부의 저항값에 입력 저항값을 매칭하기 위해 λ/4 파장 변환기를 적응시키는 과정이 요구된다. 따라서, 이보다 더 효율적인 매칭이 가능한 EESA(Efficient Electrically-Small Antenna)가 본 발명의 신용카드 장치에 사용되는 것을 고려할 수 있다. 이는 급전부, 메타재료 기반 매칭요소 및 변형된 방사체를 포함한다. 변형된 방사체는 라디안 구(radiansphere)보다 작은 반지름 a의 구 내에 포함된 방사체이다.

도 16a를 참조하면, 캐패시터 요소와 인덕티브 요소를 합쳐 LC 공진기를 생성함에 있어서, 인덕티브 요소에 메타재료 기반의 셀(cell)을 적용하는 디자인을 고려할 수 있다. 즉, 전기적 소형 안테나를 구현하되, 껍질 형태의 메타표면 구조체를 활용하는 것이 고려될 수 있다. 이는 방사체 크기가 파장 이하의 구조체임에도 불구하고, 껍질형태 메타재료 구조체와 합성되는 효과에 의해 구조적 공진현상이 발생되는 것을 이용한다.

이러한 안테나는 2차원 및/또는 3차원 혹은, 평면/평판형의 각기 다른 체적 조건의 안테나로 구현될 수 있다. 또한, 전계 기반의 안테나 시스템과 자계 기반의 안테나 시스템으로 구현되는 것이 가능하다. 이러한 안테나 시스템은 접지면을 통해 급전선로를 매개로 전력원으로부터 급전되는 방사체를 포함하며, 안테나의 입력 임피던스와 매칭하기 위해 적용되는 메타재료 기반의, 전기적으로 매우 작은 원-유닛(one-unit) 셀을 포함할 수 있다.

도 16b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나는 평판형 2차원 전계 기반의 전기적 소형 안테나로써, 인덕턴스 나선 형태가 포함된 메타표면 구조체를 포함한다.

3차원 전계 기반 안테나 시스템은 평판형 2차원 안테나로 구현될 때, 보다 소형화될 수 있다. 이러한 평판형 2차원 안테나 장치는, 전기적 소형, 인쇄된 모노폴 안테나(1672), 및 라미네이트 구조체(1673) 상의 민더라인(meander line) 구조체(1675)를 포함할 수 있다. 도 16b에 도시된 바와 같이, 모노폴 안테나(1672) 및 민더라인 구조체(1675)는 라미네이트 구조체(1671)의 반대편에 각각 위치한다. 예컨대, 라미네이트(1671)는 0.787mm의 Roger 5880 Duroid 두께의 기판일 수 있고, 민더라인(1675)은 접지면(1676)과 직접 연결된다. 평판형 2차원 전계 기반 안테나의 접지면(1676)은 돌출되는 구조적 특징을 지닌다.

단위 셀(a unit cell)로써, 민더라인 요소(1675)의 독립적인 연산들은 상기 요소(1675)가, 전력원으로 커패시터 모노폴 안테나(1672)를 전력원과 임피던스 매칭시키는 것을 가능 케하고 공진시스템을 달성하는데 필요한 인덕터스를 제공하기 위해 요구되는 ENG(Epsilon negative) 메타재료 매체와 같이 동작하는 것을 보여준다.

민더라인(1675)의 구리 표면은 접지면(1676)을 통해 급전되는 모노폴 안테나(1672)의 전기장 분포에 의해 생성되는 유도전류를 위한 전류통로로써 기능한다. 민더라인(1675)은 모노폴 안테나(1672)와 매우 근접하여 배치된다(예컨대, λ₀/275). 이에 따라, 큰 인덕턴스가 생성되고, 이는 다시 시스템이 RLC 공진기를 형성하는 것을 허용한다.

안테나의 높이가 증가하는 것은 모노폴 안테나(1672)가 민더라인과 공진결합되는 것을 향상시키고, 이는 안테나 시스템의 공진 응답을 향상시킨다. 보다 얇은 기판 두께는 또한, 안테나(1672)와 민더라인(1675) 사이의 공진 결합을 향상시킨다. 안테나 폭은 안테나 시스템의 리액턴스 부분에 영향을 준다.

인접한 구리 스트립들(1674) 사이의 상호 커패시턴스는 인접한 구리 스트립들(1674)을 분리시키는 거리에 많은 부분에서 의존한다. 즉, 민더라인(1675) 내의 인접한 구리 스트립들(1674) 사이의 비아 높이(1673)를 증가시키는 것은 상호결합을 감소시킨다. 결론적으로 공진 작용은 높은 주파수를 향해 천이한다. 다만, 비아 높이(1673)가 증가될 때, 공진 효과는 낮은 구리스트립 밀도로 인해 감소된다. 즉, 스트립 밀도가 전기장 분포에 의해 유도된 전류의 양을 결정한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 디자인은 λ₀/4보다 작은 스트립 길이를 가질 수 있다.

도 16c 및 도 16d를 참조하면, 상기와 같은 특징을 갖도록 제작된 2차원 전계 기반 안테나와 배어(bare) 모노폴 안테나 비교를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 수신기로서 성능을 예측하고 측정된 S₁₁ 값과 기준 혼 안테나(송신기)로부터 전력전송으로 수신되어 들어온 수신 안테나의 방사전력이 각각 표시된다. 측정된 상대적인 전체 효율은 1373MHz의 설계 주파수에서 참조 혼 안테나 자체의 그것보다 같거나 약간 더 좋아짐을 확인할 수 있다. 참조 혼 안테나의 효율이 94%이기 때문에, 메타재료 기반의, 2차원 전계기반 안테나 시스템(본 발명의 일 실시예에 따른 안테나)의 측정된 전체 효율은 94%를 상회한다. 특히, 참조 혼과 상대적으로, 배어(bare) 모노폴 안테나의 전체 방사전력 응답이 도 16d에 도시되어 있다. 여기서, 배어 모노폴 안테나는 설계 주파수에서 공진하지 않으며, 전기적 소형 안테나로 접지면에 연장 형성된 민더라인이 없는 동일한 물리적 길이의 모노폴 방사체만을 지닌 안테나를 말한다.

본 발명의 실시예인 평판형 2차원 전계 기반 안테나는 1373MHz에서, 시뮬레이션 및 측정된 S₁₁은 거의 일치하며 완벽한 임피던스 정합이 가능하다. 그리고, 수신되는 전력 비율은 배어 모노폴 안테나보다 35dB 이상 효율적으로 구동한다.

도 16e 및 도 16f를 참조하면, 자계 안테나 시스템의 평판형 2차원 안테나 구현과 관련하여, 2차원 자계 기반 EZ 안테나 시스템(1620)은 Rogers 5880 Duroid와 같은 유전(dielectric) 라미네이트 구조체(1631)를 포함한다. 다만, 유전체 기판(1631)의 사용은 유전적 손실을 야기하고 또한, 이는 안테나 시스템(1620)의 전체 효율을 떨어뜨린다. 더욱이, 저손실 유전 기판(1631)은 설계 비용을 증가시킨다. 따라서, 유전-지지 컨덕터(dielectric-backed conductor)는 메타재료 구조체의 제작을 필요로 한다.

자계 기반 안테나 시스템(1620)의 첫 번째 평판형 2차원 버전은 평면 깍지형 커패시터(1625)를 갖는 3차원 버전의 압출성형된 CLL 요소(1615: Capacitively-loaded loop element)의 제 3 차원을 대체한다. 3차원 메타재료의 자계 기반 안테나 시스템(1620)은 접지면(1626)을 통해 동축으로 급전되는 전기적-소형 직사각형, 세미루프 안테나(1624)의 리액턴스 부분과 정합될 수 있는 자기-공진, 리액티브 평면, 깍지형 CLL 요소(1630)를 포함할 수 있다. 평판형 2차원 자계 기반 안테나의 접지면(1626)은 앞서 언급한 평판형 2차원 전계 기반 안테나의 접지면(1676)과 동일하게 돌출되어 안테나 집적이 어려운 구조적 문제가 있다.

CLL 요소(1630)는 복수의 깍지형 커패시터 핑거들(1621, 1622, 1623)(fingers)을 갖는 깍지형 커패시터(1625)를 포함한다. 커패시터 핑거들의 수, 핑거 길이, 실질적으로 평면인 CLL 요소(1630)와 커패시터 핑거의 자유종단 사이의 수평 갭(gap), 인접 핑거들(1621와 1622, 및 1622와 1623) 사이의 커패시티브 갭(1627, 1628) 각각은 공진 주파수의 튜닝 기능(tuning capability)을 제공한다. 구리 손실들을 줄이기 위해, 시스템 설계는 전체 효율을 높이기 위해 최소한의 핑거들의 수를 포함하도록 하는 것이 좋다.

상대적으로 길고 근접하게 배치된 커패시터 핑거들(1621, 1622, 1623)은 더 낮은 공진주파수들을 획득하는데 사용될 수 있다. 하부 깍지형 커패시터 핑거(1623)와 접지면(1626) 사이의 영역(1629)과 그것을 구동하는 전기적으로-소형 직사각형 세미-루프 안테나(1624)에 의해 생성된 자속을 캡쳐한다.

이러한 공진적으로 큰 자속의 시간들을 갖는 변화들은 CLL 요소(1630)의 표면 상의 유도전류를 생성한다. 유도된 전류들은 커패시티브 갭들(1627, 1728) 내의 깍지형 핑거(1621, 1622, 1623)를 가로지르는 커패시턴스를 생성한다. 유도전류로부터 획득되는 커패시턴스는 전기적으로-소형, 직사각형 세미-루프 안테나(1624)의 인덕터스와, 접지면(1626)에 의해, 그리고, 깍지형 CLL 요소(1630)에 의해 형성된 전류경로로 인한 인덕턴스를 정합하기에는 충분히 크다.

직사각형 세미-루프 안테나(1624)의 길이, 폭, 및 높이는 예컨대, 50-Ω 급전선로(1614)에 그것을 정합하기 위해 매칭/방사 요소(1630)의 저항 및 리액턴스를 맞추는 역할을 한다. 이에 따라 효율적인, 전기적으로-소형 안테나 시스템(1620)을 달성할 수 있다. 예컨대, 2차원 깍지형 CLL 요소(1630)와 구성된 직사각형 세미-루프 안테나(1624)의 공진 결합은 안테나 시스템(1620)의 방사 저항 및 리액턴스 응답을 향상시킨다. CLL 요소(1630)의 길이 및 높이 차원은 이러한 2차원, 자계-기반 안테나 시스템(1620)의 주요 인덕턴스를 제공한다. 핑거 수, 핑거 길이, 핑거 공간 및 핑거 갭(finger gap)은 안테나 시스템(1620)의 주요 커패시턴스를 제공한다.

직사각형, 세미-루프 안테나(1624)의 폭은 인덕턴스에 대해 어느 정도의 영향을 미치지만, 시스템의 튜닝에 대한 그것의 전체 효과는 제한된다. 그러나, 직사각형 세미-루프 안테나(1624)의 폭은 안테나 시스템(1620) 내의 컨덕터 손실을 야기한다. CLL 요소(1630)의 독립적인 연산들은 CLL 요소(1630)가 예측에 동의하는 MNG(Mu-Negative) 매체와 같이 동작하는 것을 나타낸다. 따라서, MNG 메타재료는 인덕티브 직사각형 세미-루프 안테나와 급전부의 임피던스 정합을 가능케하고 공진시스템을 달성하는데 필요한 커패시턴스를 제공하는데 적합하다.

도 16g 및 도 16h를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평판형 2차원 자계 기반 안테나 디자인(1640)은 깍지형 커패시터(1625) 대신 집중성분 커패시터(1645: lumped element capacitor)를 대체한 것에 기반한다. 도 16h에 도시된 바와 같이, 집중성분 커패시터(1645)는 사이에 세라믹 유전체(1634)를 갖는 단자전극들(1632)을 포함한다. 집중성분 커패시터(1645)를 사용할 때의 장점은 컨덕터 손실을 보다 많이 줄일 수 있다는 것이고, 이는 전체적인 안테나 시스템(1640)의 효율을 제고시킨다. 다른 장점은 안테나 시스템(1640)의 공진 주파수를 조절하기 쉽다는 점이다.

또 다른 실시예의 평판형 2차원 자계 기반 안테나(1640)는 집중성분 커패시터(1645)를 포함한다. 예컨대, 집중성분 커패시터(1645)는 1mm, 0.5mm 및 0.5mm의 길이, 폭 및 두께를 가질 수 있다. 선택된 커패시터 사이즈 코드(EIA)는 0402일 수 있다.

하부 매칭/방사 요소(1641)와 접지면(1646) 사이의 영역(1649)은 그것을 구동하는 전기적으로-소형, 직사각형 세미-루프 안테나(1644)에 의해 생성된 자속을 캡쳐한다. 이러한 공진하는 큰 자속의 시간을 갖는 변화들은 커패시터(1645)를 위한 필요전류를 공급하는 매칭/방사 요소(1650)의 두 암들(1642, 1643) 상에서 유도전류를 생성한다. 안테나 시스템(1640) 내의 커패시턴스는 세미-루프 안테나(1644)의 인덕턴스로 인한, 그리고 접지면(1646)과 매칭/방사 요소(1641)에 의해 형성된 전류경로로 인한 인덕턴스를 매칭하기에는 충분히 크다.

세미-루프 안테나(1644)의 길이, 폭, 및 높이는 50Ω 급전선로(1614)에 방사요소의 저항 및 리액턴스를 맞추는 역할을 하고, 또한 EESA 시스템을 달성한다.

도 16i는 집중성분 커패시터를 포함한 평판형 2차원 자계 기반 전기적 소형 안테나의 안테나 입력 임피던스를 나타내고, 도 16j는 상기 안테나의 방사패턴을 나타낸다. 방사패턴은 접지면에 대한 정규분포에 따라 최대값을 갖는 것을 알 수 있다. 이는 안테나가 전기적으로 소형이기 때문에, 원거리-장(far-field) 패턴이 3차원 안테나 시스템과 거의 동일하게 나오는 것으로 해석된다.

특히, 깍지형 커패시터 요소를 통해 달성되는 평판형 2차원 자계 기반 안테나는 임의의 원하는 주파수에 대해 선형적으로 변조 가능하다. 변조되는 안테나 성능치는 주파수 및 컴포넌트 차원 비율에서 나타난다.

도 17a 내지 도 17j는 평면형 2차원 전계 기반 전기적-소형 안테나, 평면형 2차원 자계 기반 전기적-소형 안테나의 평면도 및 각각의 안테나 특성을 나타낸 도면이다.

도 17a를 참조하면, 전계기반 전기적-소형 안테나의 유전체 기판의 상부면은 모노폴 방사체(1710)를 포함한다. 이때, 모노폴 방사체(1710)는 기판 영역보다 더 길게 형성될 수 있고, 이에, 접지면층(1720)의 클리어런스(clearance)에 로딩된 "ㄹ"자 형상의 메타표면 부분(1730)과 대향하는 부분을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유전체 기판은 FR-4 기판을 사용할 수 있다. 이때, 유전율 ε=4.4의 값을 가지고, tanδ=0.02의 값을 갖는다. 안테나 형상은 0.4 X 20 X 26mm³의 크기, 즉, 0.003 X 0.17 X 0.22λ₀ ³의 값을 가질 수 있다.

도 17b를 참조하면, 입력정재파비에서, VSWR 3:1의 관계에서, 2.38 내지 2.47GHz 대역 확보 가능하며 최대이득 1.1dBi의 값을 가질 수 있다. 즉, 2.33 내지 2.56GHz에서 -3dBi 이상의 이득을 얻을 수 있다.

도 17c를 참조하면, 2.43GHz에서 ZX (E-cut) 패턴에서 좌측 및 우측으로 쏠리는 약간의 지향성을 확인할 수 있고, 도 17d를 참조하면, 역시 2.43GHz에서 XY (H-cut) 패턴에서 전방향성을 갖는 것이 확인된다. 도 17e를 참조하면, 안테나 이득 부분에서는, 2.43GHz에서 최대 1.3dBi 이상의 이득을 획득할 수 있음을 확인할 수 있다.

도 17f를 참조하면, 평면형 2차원 자계 기반 전기적-소형 안테나의 유전체 기판의 상부면은 루프 방사체(1712)를 포함한다. 루프 방사체는 50-Ω 급전부로부터 급전될 수 있고, 루프방사체(1712)의 장축은 직사각형 기판의 제 1 모서리의 중심으로부터 약간 좌측 또는 우측에 배치될 수 있다. 이러한 형성된 루프방사체(1712)의 장축은 기판의 제 2 모서리(단축)보다 길어 기판을 벗어나는 곳까지 뻗어있을 수 있다. 장축의 종단에서 수직으로 꺾인 부분에 루프가 형성되어 다시 기판의 일부분으로 돌아오는 형태로 루프방사체(1712)가 형성된다. 이때, 커패시터(1742)가 접지면(1722)의 클리어런스(clearance)에 로딩된 루프 구조체(1732)가 루프 방사체(1712)의 루프와 대응되는 형태로 형성된다

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유전체 기판은 FR-4 기판을 사용할 수 있다. 이때, 유전율 ε=4.4의 값을 가지고, tanδ=0.02의 값을 갖는다. 안테나 형상은 0.4 X 20 X 26mm³의 크기, 즉, 0.003 X 0.17 X 0.22λ₀ ³의 값을 가질 수 있다.

도 17g를 참조하면, 입력정재파비에서, VSWR 3:1의 관계에서, 2.4 내지 2.48GHz에서 대역 확보 가능하며 최대이득 -3.7dBi의 값을 가질 수 있다. 즉, 2.38 내지 2.5GHz에서 -6.0dBi 이상의 이득을 얻을 수 있다.

도 17h를 참조하면, 2.44GHz에서 ZX (E-cut) 패턴에서 상부 및 하부로 약간 쏠리는 지향성을 확인할 수 있다. 도 17j를 참조하면, 안테나 이득 부분에서는, 2.44GHz에서 최대 -3.73dBi 이상의 이득을 획득할 수 있음을 확인할 수 있다. 특히, Gain_phi가 주편파이고, 이것은 카드 집적시 Null 방향으로 안테나의 방사가 됨을 나타낸다. 약간은 낮은 안테나 효율(≤25%)을 갖는 것을 확인할 수 있다.

즉, 이러한 메타표면 기반의 안테나는 플라스틱 재질과 함께 동작할 때 유용하기 때문에, 신용카드 장치의 케이스가 플라스틱 재료로 이루어진 경우, 상기 전계/자계 기반의 메타표면 기반의 안테나를 사용하는 것이 바람직하다.

도 18a 내지 도 18e는 메타표면 구조체를 포함하는 전기적 소형 안테나의 여러가지 예시적인 형상 및 그에 따른 안테나 특성을 나타낸 도면이다.

도 18a를 참조하면, 본 발명의 메타표면 구조체를 포함하는 안테나는, 방사체(1810: 역-L 요소(inverted-L element))에 분할고리 공진기(1820: SRR(Split Ring Resonator))가 합성된 형태를 고려할 수 있다. 이는 전계 기반 안테나에 적용가능하다. 여기서, 메타표면 구조체는 분할고리 공진기(1820)로 제작될 수 있다. 이는 모노폴 안테나에 적용가능하다. 결과적으로, 방사체 크기가 파장 이하의 구조체임에도 불구하고, 로딩된 분할고리 공진기 구조체와 함성되는 효과에 의해 구조적 공진현상을 발생시킨다. 이를 통해, 전기적으로 소형 구 안의 방사체 크기(λ/8 이하)에도 불구하고, 안테나 효율(≥40%)을 향상시킬 수 있다.

도 18b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 모노폴 안테나에 분할고리 공진기 구조체가 포함된 형태를 고려할 수 있다. 접지면(1832) 상에, 급전부와 연결된 내부 모노폴 방사체(1850)가 존재하고, 상기 모노폴 방사체(1850)는 PCB 기판(1840)위에 형성된다. 그리고, 기판 상에, 서로 다른 꼭지를 갖는 스플릿 갭(split gap)을 포함하는 두 개의 원형 분할고리 공진기 구조체가 모노폴 방사체와 이격되어 배열될 수 있다. 내부 반원은 윗쪽에 스플릿 갭을 갖고, 외부반원은 아랫쪽에 스플릿 갭을 가질 수 있다.

도 18c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메타표면 기반의 소형 안테나는, 톱니모양의 분할고리 공진기 구조체를 안테나에 적용하여 소형화를 시키는 모델을 고려할 수 있다.

도 18d 및 도 18e를 참조하면, 상기 톱니모양의 분할고리 공진기 구조체를 포함하는 모노폴 안테나의 방사패턴은 E 평면 상에서는 거의 전방향성을 띄고, H 평면 상에서는, 상부측으로의 지향성을 나타내는 전파 트랩 기능을 확인할 수 있다.

도 19a 내지 도 19e는 메타표면 구조체로 전기적-소형 안테나의 파면 제어가 가능한 안테나의 형상 및 그에 따른 안테나 특성을 나타낸 도면이다.

도 19a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 메타표면 구조체가 포함된 전기적 소형 안테나는, 복수의 평면 안테나(1910-1, 1910-2)가 1차원 EBG(1950)와 분할고리 공진기 구조체(1930, 1940)가 결합된 형태를 고려할 수 있다.

복수의 평면 안테나(1910-1, 1910-2)는 모노폴 안테나일 수 있고, 이는 접지면(1920) 상부에 약간의 간격(예컨대, 22mm, 0.19λ₀)을 두고 이격되어 배치된다. 안테나의 동작주파수는 2.46GHz가 적합할 수 있다.

그리고, 모노폴 안테나 소자 사이에, 1차원 EBG(1950) 및 분할고리 공진기(1940)가 배치된다. 1차원 EBG는 두 개의 외벽(1950)을 포함하며, 반사기로써의 기능을 수행한다. 분할고리 공진기는 중앙에 와이어(1930)와 상기 와이어(1940)와 결합된 형태로, 두 개의 스플릿 갭을 포함하는 사각형(1940)으로 구현이 될 수 있으며, 전파 트랩(wave trap)으로써의 역할을 수행할 수 있다. 이러한 두 구성요소(EBG 및 분할고리 공진기)의 존재로 인해, 두 안테나 간의 상호 결합은 현저하게 줄어든다.

도 19b 및 도 19c를 참조하면, 상호결합이 42dB 이상 감소하는 것을 확인할 수 있고, 백 로브(back lobes) 또한 6dB 정도 감소하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도19d 및 도19e를 참조하면, EBG와 분할고리 공진기의 존재로 인해, 방사패턴이 보다 지향성을 가질 수 있도록 지원하며, 상관계수가 기준 안테나만 존재할 때는 0.138이었지만, EBG와 분할고리 공진기의 존재로 인해, 0.002까지 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이에, 전체적인 방사효율은 약 9% 이상의 상승효과(73%에서 82%로 증가)가 있음을 확인할 수 있다.

신용카드 장치와 이와 연동하는 무선통신단말의 분실방지 방법

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신용카드 장치는 제 1 통신모듈(2210), 제 2 통신모듈(2220), 제 3 통신모듈(2230), 스위치(2240) 및 배터리(2250)를 포함할 수 있다.

도 20을 참조하면, 제 1 통신모듈(2210)은 근거리 통신을 수행하는 모듈이다. 제 1 통신모듈(2210)이 수행하는 근거리 통신방식에는 블루투스(bluetooth), 지그비(zigbee), NFC(Near-Field Communication), 센서네트워크 등 다양한 방식이 존재할 수 있다. 제 1 통신모듈(2210)은 기본적으로 배터리(2250)의 수명동안 계속 동작하며, 기 페어링된 무선통신단말과 주기적으로 신호를 주고받을 수 있다. 상기 무선통신단말로부터의 호출신호에 대응하여 응답신호를 제공할 수 있고, 또는 자체적으로 일정주기에 맞게 상태신호를 무선통신단말로 제공할 수 있다. 상태신호는 특별한 상태정보를 포함하지 않을 수 있고, 무선통신단말이 신호세기 및 도달시간 등을 체크하도록 하기 위한 신호일 수 있다. 제 1 통신모듈(2210)은 제어를 위한 기능을 함께 수행할 수 있다. 즉, 별도의 프로세서를 통해 제어부 역할을 수행할 수도 있지만, 제 1 통신모듈(2210)이 하드웨어 프로세서로 구현되고, 해당 프로세서가 통신 신호처리뿐만 아니라, 스위치 제어 등의 동작까지 수행하도록 코딩되어, 실질적으로 콘트롤러로써의 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 제 2 통신모듈(2220)과 제 3 통신모듈(2230)과 연결된 스위치(2240)를 평소에는 비활성화시켜 소모전력을 최소화하다가, 분실신호 생성시, 스위치(2240)를 턴온하기 위한 GPIO Enable 신호를 생성하여 스위치(2240)를 활성화시킬 수 있다. 스위치(2240)의 활성화에 따라 제 2 통신모듈(2220)과 제 3 통신모듈(2230)이 활성화되어 신용카드의 위치 정보를 획득하고 원거리 통신을 통해 위치정보를 기페어링된 무선통신단말로 제공할 수 있다.

제 2 통신모듈(2220)은 원거리 통신을 수행하는 모듈이다. 제 2 통신모듈(2220)이 수행하는 통신방식에는, 3G, 4G, 5G 통신방식이 존재하면, 여기에는, LoRa, WAN(Wide Area Network), LTE, LTE-A 등이 포함될 수 있다. 제 2 통신모듈(2220)은 평소에는 비활성화되어 있다가 분실 상태 감지시, 제 1 통신모듈(2210)로부터의 스위치(2240) 활성화에 대응하여, 활성화될 수 있다.

제 3 통신모듈(2230)은 GPS 모듈을 포함할 수 있다. 제 3 통신모듈(2230)은 비활성화 상태로 있다가 스위치(2240)의 턴온에 기반하여 활성화된다. 활성화되면, 제 3 통신모듈(2230)은 자신의 현재 GPS 위치 정보를 획득하고, 획득된 정보를 제 1 통신모듈(2210) 및/또는 제 2 통신모듈(2220)을 통해 무선통신단말로 제공한다.

스위치(2240)는 로드 스위치(Load Switch)를 포함할 수 있다. 스위치(2240)는 제 1 통신모듈(2210)로부터의 인에이블 신호에 응답하여 오프 상태에서 턴온(turn on)할 수 있다. 이를 통해 제 2 통신모듈(2220) 및 제 3 통신모듈(2230)을 활성화시킨다.

배터리(2250)는 평면형 배터리를 포함할 수 있다. 배터리(2250)는 기본적으로는, 제 1 통신모듈(2210)에만 전원을 공급할 수 있다. 그러다가, 스위치(2240)의 턴온에 따라 제 2 통신모듈(2220) 및 제 3 통신모듈(2230)에도 전원이 공급될 수 있다. 배터리(2250)에는 선형레귤레이터(2202: LDO(Low Drop Out Linear Regulator)가 연결되어 원하는 전압/전류 특성이 나올 수 있도록 유도할 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 신용카드 장치는, 위와 같은 방식으로, 블루투스를 활용하여 지오펜싱(geo-fencing)기능을 구현할 수 있다. 이를 통해 신용카드와 카드 주인의 스마트폰의 거리가 일정거리를 벗어나면 알림기능을 활성화할 수 있도록 구현된다.

또한, 카드를 도난당했을 시, 카드에 내장된 GPS의 좌표를 실시간으로 LoRa IoT 전국망을 통해 주인에게 전송할 수 있다. 즉, 이러한 기능을 통해 신용카드를 지갑에 넓고 다닐 경우, 지갑분식 방지 및 지갑찾기가 가능해진다.

이를 명확히 하기 위해서는, 분실의 개념을 명확히 정의하는 것이 요구될 수 있다. 예컨대, 먼저, 주인의 스마트폰과의 상호거리가 임계값 이상 멀어졌을 때를 분실로 정의할 수 있다. 이는 블루투스 신호 세기를 기반으로 판단할 수 있다. 또한, 블루투스 신호 미달 경과 시간을 기반으로 분실을 판단할 수 있다. 또한, 알람이 리셋(reset)되는 시간 간격을 기반으로 분실을 판단할 수 있다.

위치 추적과 관련하여, 분실 발생시, 신용카드 장치는 GPS 좌표를 광대역 통신 수단을 통해 기 페어링된(pairing) 주인의 스마트폰으로 전송한다. 그리고, 분실 발생시 신용카드의 기능을 정지하도록 제어할 수 있다. 분실을 인지하고 위치추적을 하는 다양한 시나리오와 관련된 실시예들은 이하 도 22 내지 도 26을 참고하여 보다 상세히 설명한다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치와 상기 신용카드 장치와 연동하는 무선통신단말의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신단말(2100)은 신용카드 장치(2150)와 상호 연동한다.

도 21을 참조하면, 무선통신단말(2100)은 통신부(2110), 제어부(2120) 및 메모리(2130)를 포함할 수 있다.

통신부(2110)는 제 1 통신모듈(2112) 및 제 2 통신모듈(2114)을 포함하며, 제 1 통신모듈(2112)은 근거리 통신을, 제 2 통신모듈(2114)은 원거리 통신을 담당한다. 제 1 통신모듈(2112) 내지 제 2 통신모듈(2114)은 복수 개의 안테나 장치로 서로 다른 대역의 주파수로 통신할 수 있다. 경우에 따라서는, 하나의 멀티-밴드 안테나 장치를 이용하여 적어도 2개의 대역의 통신을 구현할 수 있다.

제 1 통신모듈(2112)은 주기적으로 신용카드 장치(2150)의 제 1 통신모듈(2162)과 신호를 주고받을 수 있다. 예컨대, 10초 주기로 제 1 통신모듈(2112)이 호출신호를 전송하고, 이를 수신한 신용카드 장치(2150)의 제 1 통신모듈(2162)이 응답신호를 전송하는 방식을 사용할 수 있다. 또는, 일방적으로 신용카드 장치(2150)의 제 1 통신모듈(2162)로부터 주기적인 상태신호를 수신하는 방식을 채택할 수도 있다.

제어부(2120)는 제 1 통신모듈(2112) 및 제 2 통신모듈(2114)과 연동하면서, 제 1 통신모듈(2112) 및 제 2 통신모듈(2114)의 동작을 제어하는 구성요소이다. 이는 하드웨어 프로세서로 구현될 수 있고, 메모리(2130)에 저장된 명령어에 의해 동작할 수 있다. 제어부(2120)는 제 1 통신모듈(2112)을 통해 수신되는 응답신호의 크기 및/또는 도달시간을 이용하여 신용카드 장치(2150)까지의 거리를 산출할 수 있다. 그리고는, 산출된 거리를 기설정된 임계거리(메모리(2130)에 저장되어 있을 수 있음)와 비교하여, 임계거리보다 멀리 떨어진 경우, 분실을 감지할 수 있다.

제어부(2120)는 분실을 감지한 경우, 자체적으로 경고신호를 생성한다. 경고신호 생성에 따라 무선통신단말(2100)은 시각적 및/또는 청각적으로 경고를 표출한다. 예컨대, 디스플레이 화면에 "분실 발생"이라는 메시지를 표시할 수 있다. 또는, 스피커를 통해 분실과 관련된 음성을 출력할 수도 있다. 또는, 진동 등의 출력을 통해 사용자에게 분실 상황을 알릴 수 있다. 이는 사용자가 기 설정된 방식을 통해 이루어질 수 있다.

제어부(2120)는 자체적으로 사용자에게 분실상태를 알림과 동시에, 신용카드 장치(2150)로 분실경고 신호를 제공할 수 있다. 이를 통해 신용카드 장치(2150)가 현재 분실상태를 인지하게 하고, 분실상태에 대응되는 프로토콜대로 동작할 것을 주문할 수 있다. 분실경고 신호의 전송은 제 1 통신모듈(2112) 및/또는 제 2 통신모듈(2114)을 통해 이루어질 수 있다. 제 1 통신모듈(2112)의 통신범위 내에서 분실이 이루어진 경우, 제 1 통신모듈(2112)을 이용하여 분실경고 신호를 전송할 수 있다. 다만, 산출된 거리가 제 1 통신모듈(2112)의 통신범위 밖이거나, 또는 신호의 미수신에 따라 분실상태를 인지한 경우, 제 2 통신모듈(2114)을 사용하는 것이 바람직하다.

분실경고 신호를 수신한 신용카드 장치(2150)는 위치추척이 가능한 제 3 통신모듈(2160)을 활성화시키고, 제 3 통신모듈(2160)을 통해 획득한 현재 자신의 위치정보를 제 1 통신모듈(2162) 및/또는 제 2 통신모듈(2164)을 통해 무선통신단말(2100)로 전송한다. 위치 정보를 수신한 무선통신단말(2100)은 이를 디스플레이 장치를 통해 표시할 수 있고, 이를 통해 현재 지갑이 분실된 위치를 확인할 수 있다. 그리고는, 사용자의 입력에 의해 신용카드와 관련된 서비스를 정지하는 등의 조치를 취할 수 있다.

제 2 통신모듈(2112)은 원거리 통신을 수행하는 모듈이다. 제 2 통신모듈(2112)은 제어부(2120)에서의 분실인지 상태에 대응한 조치에 의해 동작할 수 있다. 즉, 분실이 아닌 상태에서는 특별히 신용카드 장치(2150)와 함께 동작하지 않을 수 있다. 그러다가 분실상황이 발생하면, 제어부(2120)의 명령에 의해 분실경고 신호를 전송하는 등의 동작을 수행한다.

신용카드 장치(2150)는 통신부(2160), 제어부(2150)를 포함할 수 있고, 통신부(2160)는 제 1 통신모듈(2162), 제 2 통신모듈(2164) 및 제 3 통신모듈(2166)을 포함할 수 있다. 제 1 통신모듈(2162)은 근거리 통신을 담당하고, 제 2 통신모듈(2164)은 원거리 통신을 담당하며, 제 3 통신모듈(2166)은 GPS 좌표 정보를 획득한다.

제어부(2170)는 제 1 통신모듈(2162), 제 2 통신모듈(2164) 및 제 3 통신모듈(2166)과 연동하면서, 제 1 통신모듈(2162), 제 2 통신모듈(2164) 및 제 3 통신모듈(2166)의 동작을 제어하는 구성요소이다. 이는 하드웨어 프로세서로 구현될 수 있다. 제어부(2170)는 제 1 통신모듈(2162)에 명령하여, 무선통신단말(2100)로부터 수신되는 호출신호에 응답하도록 할 수 있다. 또는 무선통신단말(2100)로 주기적으로 신호를 송출하도록 지시할 수 있다.

신용카드 장치의 제어부(2170)는 제 1 통신모듈(2162) 및/또는 제 2 통신모듈(2164)을 통해 분실경고 신호를 무선통신단말(2100)로부터 수신할 수 있다. 이에, 제어부(2170)는 분실상태에 적합한 프로토콜대로 각 모듈들(2162, 2164, 2166)이 동작하도록 제어한다. 분실상태가 감지되면, 제어부(2170)는 제 3 통신모듈(2166)을 활성화시켜서, 현재 자신의 위치를 확인한다. 그리고는, 획득된 GPS 위치정보를 무선통신단말(2100)로 전송한다. 상기 GPS 위치정보의 전송은 제 1 통신모듈(2162) 및/또는 제 2 통신모듈(2164)을 통해 이루어질 수 있다. 분실경고신호가 제 1 통신모듈(2162)을 통해 획득된 경우, 근거리 통신 동작 범위 내에 존재하는 것으로 판단하여, 제 1 통신모듈(2162)을 통해 위치정보를 전송할 수 있다. 반대로, 분실경고신호가 제 2 통신모듈(2164)을 통해 획득된 경우, 근거리 통신 동작 범위 밖에 있는 것으로 판단하여, 제 2 통신모듈(2164)을 통해 위치정보를 전송할 수 있다.

경우에 따라, 제어부(2170)는 자신의 배터리 잔량과 관련된 정보를 획득하여 무선통신단말(2100)로 전송할 수 있다. 이를 통해 완전히 배터리가 소모되기 전에 신용카드 장치(2150)의 적절한 교체가 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

또한, 무선통신단말(2100) 또는 무선통신단말(2100)과 연관된 서버(미도시)로부터 신용카드 서비스의 정지와 관련된 신호를 수신한 경우, 신용카드 기능이 동작하지 않도록 제어할 수 있다.

도 22는 본 발명의 제1실시예에 따라 무선통신단말이 분실상태 판단에 따라 위치정보를 취득하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 22를 참조하면, 먼저, 무선통신단말(2200)은 신용카드 장치(2205)로 호출신호를 전송한다(S2210). 이는 근거리 통신을 통해 이루어질 수 있고, 신용카드 장치에서도 근거리 통신모듈을 통해 이를 수신할 수 있다. 호출신호는 기설정된 주기로 신용카드 장치(2205)에 전송되는 것이 바람직하다. 신용카드 장치의 배터리 용량 등을 고려하여 적절한 주기를 설정하는 것이 중요하다. 주기적으로 수신되는 호출신호에 대해 신용카드 장치(2205)는 응답신호를 전송한다(S2220). 그리고는, 무선통신단말(2200)의 제어부(프로세서)는 응답신호의 특성을 분석한다(S2230). 그리고는, 분석결과를 기반으로 분실 여부를 판단할 수 있다(S2240). 분실 여부의 판단과 관련하여서는 도 23을 통해 보다 상세히 설명한다.

도 23은 분실여부 판단 과정을 구체적으로 나타낸 상세흐름도이다.

도 23을 참조하면, 무선통신단말이 응답신호를 수신하고 나면(S2310), 무선통신단말은 응답신호의 세기 및/또는 도달시간을 분석한다(S2320). 그리고는, 분석결과를 가지고 신용카드 장치까지의 거리를 산출한다(S2330). 예컨대, 블루투스 신호의 세기를 통해 어느정도 거리에 신용카드 장치가 존재하는지 판단할 수 있다. 또한, 호출신호가 전송된 시각으로부터 이에 대한 응답신호의 수신시각을 기반으로 신용카드 장치까지의 거리를 산출할 수 있다. 응답신호의 세기와 도달시간이 함께 거리계산에 활용될 수 있고, 응답신호의 세기 및 도달시간 중 하나만이 거리계산에 활용될 수 잇다. 계산의 정확도를 위해서는 두 팩터를 함께 사용하는 것이 바람직하다.

두 장치간의 거리가 산출되고 나면, 단말은 산출된 거리를 기저장된 임계값과 비교한다(S2340). 임계값은 분실을 정의하기 위해 단말에 기저장된 값으로, 지갑이 사람의 인체로부터 벗어나 읽어버렸음을 판단하기 위한 기준값이다. 이는 적절한 거리, 약 10m 내지 20m의 거리로 설정하는 것이 바람직하다. 또는, 12m 내지 15m의 거리고 설정하는 것이 바람직할 수 있다.

산출된 거리가 임계값을 벗어났다고 판단되는 경우, 분실상태라고 판단하고(S2350), 그에 상응하는 조치를 취할 수 있다.

다시 도 22로 돌아가서, 무선통신단말(2200)은 현재상황을 분실상태라고 판단하면, 분실에 따른 조치를 취하는데, 그 중 하나는 분실경고신호를 신용카드 장치(2205)로 전송하는 것이다(S2250). 이때, 분실경고신호의 전송은 근거리 통신모듈을 사용하여 할지, 원거리 통신모듈을 사용하여 할지를 결정할 수 있다. 신용카드 장치(2205)에서 근거리 통신모듈은 거의 모든 시간대에 활성화되어 있지만, 원거리 통신모듈의 경우, 배터리 절전정책에 의해 비활성화되어 있을 수 있기 때문이다. 따라서, 근거리 통신모듈이 사용되는 거리 내에 있다면, 근거리 통신모듈을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 응답신호를 전송받은 경우, 근거리 통신범위 내에 존재할 가능성이 높기 때문에, 응답신호의 미수신 경우와 다르게, 근거리 통시모듈을 사용하는 것이 효율적일 수 있다. 다만, 산출된 거리가 근거리 통신 가능최대 거리에 가까운 경우, 또는 연속적인 응답신호의 분석결과, 점진적으로 무선통신단말(2200)과 신용카드 장치(2205) 간의 거리가 멀어지고 있는 경우, 응답신호의 수신 이후, 근거리 통신가능 영역을 벗어남을 감지할 수 있다. 이는 연속된 응답신호에 따른 거리값의 차분값을 통해 무선통신단말(2200)에서 충분히 확인할 수 있다. 이러한 경우, 원거리 통신모듈을 활용하여 분실경고신호를 전송하는 것이 바람직하다. 다만, 신용카드 장치(2205) 내의 원거리 통신모듈의 비활성화 상황을 고려하여, 분실경고신호를 일정 시간동안 주기적으로 송출하는 것이 바람직할 수 있다.

신용카드 장치(2205)는 기본적으로 근거리 통신모듈을 항상 켜놓기 때문에, 근거리통신을 통해 송출된 분실경고신호는 수신하기 쉽다. 다만, 원거리 통신을 통하 분실경고신호를 정상상태의 경우, 수신하지 못할 수 있다. 이때, 신용카드 장치는 일정시간(기설정된 임계시간) 동안 무선통신단말(2200)로부터의 호출신호가 수신되지 않는 경우, 자체적으로 분실상황을 의심하여 원거리 통신모듈을 활성화시키도록 제어할 수 있다. 이러한 기능 및 임계시간은 사용자 설정을 통해 설정가능하다.

신용카드 장치(2205)가 근거리 통신모듈 및/또는 원거리 통신모듈을 이용하여 분실경고신호(S2250)를 수신하는 경우, GPS 모듈을 활성화시키고(S2260), 이를 이용하여 자신의 현재 위치정보를 획득한다(S2270). 그리고는, 분실경고신호를 수신했던 통신모듈과 동일한 통신모듈을 사용하여 위치정보를 무선통신단말(2200)로 전송할 수 있다(S2280).

도 24는 본 발명의 제2실시예에 따라 무선통신단말이 분실상태 판단에 따라 위치정보를 취득하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 24를 참조하면, 무선통신단말(2400)은 신용카드 장치(2405)로 호출신호를 전송한다(S2410). 이때, 호출신호의 전송은 블루투스 등 근거리 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 사용하는 것이 바람직하다. 호출신호에 대응하여 신용카드 장치(2405)는 응답신호를 보내야 하는데, 임계시간동안 응답신호의 수신이 없는 경우, 무선통신단말(2400)은 이를 확인할 수 있다(S2412). 기설정된 임계시간동안 응답신호가 없는 경우, 무선통신단말은 근거리 통신에 의한 호출신호를 수신할 수 없는 위치에 신용카드 장치(2405)가 존재한다고 판단하고, 분실경고신호를 전송한다(S2414). 이는 근거리 통신이 안 되는 경우이기 때문에 원거리 통신에 적합한 제 2 통신모듈을 사용하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 분실경고 신호 전송 전에 분실상태를 보다 명확히 파악하기 위해, 제 1 통신모듈에서 원거리 통신에 적합한 제 2 통신모듈로 호출신호의 전송 주체를 전환할 수 있다. 그리고는, 제 2 통신모듈을 통한 호출신호를 신용카드 장치로 전송하고, 그에 대한 응답신호를 신용카드 장치로부터 수신할 수 있다. 그리고는, 제 2 통신모듈을 기반으로 한 응답신호를 분석하여 분실여부를 보다 구체적으로 판단할 수 있다.

제 2 통신모듈을 통해 분실결고신호가 전송되면, 신용카드 장치(2405)는 이를 수신한다. 신용카드 장치가 근거리 통신과 관련된 제 1 통신모듈과 원거리 통신과 관련된 제 2 통신모듈이 항시적으로 활성화하는 경우, 이를 수신하는 것은 문제가 없다. 다만, 배터리 절약 정책에 의해 평상시에는, 제 1 통신모듈만 활성화되는 경우, 이러한 원거리 통신을 통한 신호는 수신하지 못할 수 있다. 이때, 신용카드 장치도 기설정된 임계시간동안 주기적으로 수신되던 호출신호가 수신되지 않음을 감지하면, 이후에는 제 2 통신모듈을 활성화하는 제어가 수행될 수 있다. 이러한 메카니즘을 통해 분실경고신호를 수신하면, 신용카드 장치(2405)는 GPS 모듈을 활성화한다(S2416). 그리고는, 위치 정보를 획득하여(S2418), 이를 제 2 통신모듈을 이용하여 무선통신단말(2400)로 전송한다(S2420).

도 25는 본 발명의 제3실시예에 따라 무선통신단말이 분실상태를 판단하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 25를 참조하면, 신용카드 장치(2502)는 호출신호 없이 무선통신단말(2500)로 주기적인 상태신호를 전송할 수 있다. 예컨대, 10초 단위로 상태신호를 전송하여, 현재 근거리 통신이 가능한 지근거리에 신용카드가 위치하고 있음을 실시간으로 알려줄 수 있다. 이러한 주기적인 상태 신호를 전송하면(S2510~S2516), 무선통신단말(2500)은 수신되는 상태신호를 분석한다(S2518). 그리고는, 상기 상태신호를 분실여부를 판단한다(S2520). 상태신호의 분석은 상태신호의 도달시간 및 상태신호의 세기를 기반으로 이루어질 수 있다. 신호가 100 정도의 세기로 계속 수신되다가, 제 1 시점에는 80의 세기로, 제 2 시점에는 60의 세기로, 제 3 시점에 40의 세기로 수신된다면, 현재 신용카드 장치(2502)는 무선통신단말(2500)로부터 점진적으로 멀어지고 있다는 의미로 해석될 수 있다. 이 경우, 시점 간의 차이값의 연속성에 근거하여 신용카드 장치(2502)의 분실을 판단할 수 있다. 또한, 도달시간을 기반으로 분실을 판단하는 방법은 도 26을 통해 보다 상세히 설명한다.

도 26은 도 25의 분실상태 판단 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 26을 참조하면, 무선통신단말은 주기적으로 발송되는 신용카드 장치로부터의 상태신호의 발송시점을 예측할 수 있다. 그리고, 하나의 상태신호에 대해 발송시점과 수신시점을 감지할 수 있다. 이는 상태신호 패킷의 타임스탬프 또는 무선통신단말의 자체시각을 보고 체크할 수 있다. 그리고는 제 1 상태신호의 발송시점부터 수신시점까지의 시간차를 확인할 수 있다. 이 시간차는 신용카드 장치까지의 거리와 연관성이 높다. 따라서, 제 2 상태신호, 제 3 상태신호 등 설정된 주기에 따라 연속적으로 발송되는 상태신호들의 발송-수신 시간차를 순차적으로 분석한다. 이때, 특정 상태신호의 발송-수신 시간차를 기반으로 신용카드 장치까지의 거리를 산출할 수 있고, 이때, 산출된 거리가 기설정된 임계거리보다 멀다고 판단되면, 분실발생이라고 결정할 수 있다.

또 다른 방법으로는, 제 1 상태신호의 발송-수신 시간차를 제 1 시간차로, 제 2 상태신호의 발송-수신 시간차를 제 2 시간차라고 정의하고, 상태신호의 인덱스가 증가할수록 그에 대응되는 시간차도 함께 증가할 경우, 시간차간의 차이값을 기반으로 분실발생 상태를 결정할 수 있다. 즉, 제 1 시간차는 0.5초인데 반해, 제 2 시간차는 0.6초이고, 제 3 시간차는 0.8초, 제 4 시간차는 0.9초인 경우, 각 시간차간의 차이값이 0.1 내지 0.2로 계속 유지되고 있고, 이러한 차이값은 시간에 따라 신용카드 장치의 위치가 무선통신 단말로부터 점차 멀어지고 있다는 것을 의미하기 때문에, 일정시점에 임계거리를 벗어날 것을 미리 예측할 수 있다. 따라서, 이와 같이, 시간차의 차이값(미분값)에 의해 임계거리를 벗어날 것이 예측되는 상황에서 무선통신단말은 분실상태임을 판단하고, 분실경고신호를 발송하도록 결정할 수 있다.

다시 도 25로 돌아가서, 위와 같은 방식으로 분실여부를 판단하고 난 후, 분실임이 확인되면, 무선통신단말(2500)은 신용카드 장치(2502)로 분실경고신호를 전송한다(S2522).

도 27은 신용카드 장치에 복수 개의 무선통신단말이 연동되는 시스템을 나타낸 도면이다.

도 27을 참조하면, 신용카드 장치(2710)는 제 1 단말(2720)과 기본적으로 연동하며, 제 2 단말(2730)은 제 1 단말(2720)의 백업용으로 동작한다. 즉, 제 1 단말(2720)과 신용카드 장치(2710)는 일차적으로 페어링되어 근거리 통신을 기반으로 분실여부 판단을 수행한다고 볼 수 있다. 특수한 경우에, 단말(2720)과 신용카드 장치(2710)가 같은 가방을 통해, 아니면 동일한 공간에서 분실이 되는 경우, 서로 근접한 공간에 있기에, 분실상태를 판단하기 쉽지않다. 이러한 경우를 대비하기 위해, 신용카드 장치(2710)는 백업용으로 제 2 단말(2730)에 대한 정보를 확보하고 있다가, 롱-텀(long-term)으로 자신의 위치정보를 제 2 단말(2730)로 전송할 수 있다. 여기서의 롱-텀은 약 하루 간격, 이틀 간격 또는 5일 간격일 수 있다. 또는 다른 시간간격이어도 무방하다. 이러한 롱-텀 주기는 배터리 소모를 고려하여 적절히 설정할 수 있다. 또한, 제 2 단말(2730)은 무선통신 기능을 구비한 어떠한 형태의 장치도 무방하다. 예컨대, 이러한 분실서비스를 제공하는 서버일 수도 있고, 특정 개인의 셀룰러 폰, 태블릿 PC 등의 개인장비여도 무방하다.

도 28은 신용카드 분실 방지 애플리케이션을 실행하는 무선통신단말의 디스플레이 화면의 모습을 도시한 도면이다.

도 28을 참조하면, 무선통신단말(2800)이 복수 개의 신용카드 장치(2802, 2804)와 연동할 수 있다. 즉, 각 신용카드 장치(2802, 2804)의 식별정보를 기반으로 근거리 통신을 통해 각각 연결되어 있을 수 있다.

신용카드 분실 관련 애플리케이션을 실행하면, 무선통신단말(2800)의 화면에 관련 그래픽이 표시된다. 여기에는, 현재 태깅(tagging)되어 있는 신용카드 장치가 표시될 수 있다. 도 28의 실시예에서는 xx 카드(2810)와 yy 카드(2820)이 현재 태깅되어 있다. 그리고, 각 카드(2810, 2820)들에 대한 배터리 상태를 나타내는 아이콘(2830), 위치정보와 연관된 아이콘(2832) 및 근거리 통신을 통해 연결되어 있음을 나타내는 아이콘(2834)이 함께 표시될 수 있다.

배터리 상태 표시를 위해, 신용카드 장치의 제어부는 자신의 배터리 잔량과 관련된 정보를 페어링된 무선통신단말로 전송할 수 있다. 무선통신단말(2800)을 이를 기반으로 해당 신용카드 정보에 배터리 정보를 함께 표시할 수 있다. 배터리가 임계값 이하로 많이 소모되면 이에 대한 경고메시지를 함께 표시할 수 있다.

아이콘(2832)은 위치정보를 요구하는 아이콘이다. 사용자로부터 해당 아이콘(2832)에 대한 입력이 있으면, 단말(2800)은 분실여부 판단과 관계없이 페어링된 신용카드 장치(2804)로 위치정보를 요구하는 위치 요청신호를 전송한다. 위치 요청신호를 수신한 신용카드 장치(2804)는 GPS 모듈을 이용하여 자신의 위치정보를 획득하고 이를 무선통신단말(2800)로 반환한다. 그러면, 무선통신단말(2800)은 반환된 위치정보를 디스플레이 화면에 표시할 수 있다.

아이콘(2834)은 현재 근거리 통신과 연관된 페어링 상태를 나타낸다. 페어링이 정상적으로 되어 잇으면, 정상상태를 표시하는 색상 또는 형상으로 해당 아이콘(2834)을 표시할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 비정상상태를 표시하는 색상 및 형상으로 해당 아이콘(2834)을 표시할 수 있다. 비정상상태의 아이콘 표시에 대응하여 사용자로부터 해당 아이콘(2834)에 대한 입력이 있는 경우, 무선통신단말(2800)은 해당 신용카드 장치(2804)로 근거리 통신 페어링을 시도할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 이러한 분실방지 애플리케이션의 실행 여부를 선택하는 설정입력 기능이 존재할 수 있다. 상기 애플리케이션을 실행하지 않는 경우, 분실과 관련된 무선통신단말의 동작이 실행중단된다. 그리고, 실행중단과 관련된 신호를 신용카드 장치로 전송하여 신용카드 장치도 실행중단 동안에는 전원이 오프될 수 있도록 제어할 수 있다. 즉, 슬립모드로 동작하도록 명령할 수 있다. 이는 선택적으로 가능하다. 신용카드 장치는 애플리케이션의 실행여부와 관련없이 별도의 전원 온-오프를 하지 않도록 설정할 수도 있다.

신용카드 장치 배터리 방전 방지

도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 기능을 구비한 신용카드 장치의 배터리 방전 방지를 위한 구성을 나타낸 블록도이다.

도 29를 참조하면, 유통과정에서 배터리의 방전을 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 신용카드 장치의 회로와 배터리 부분의 접촉단자 사이에 매우 얇은 절연층(2910: 예컨대, 종이 또는 테이프 등)을 삽입하여 최종 사용자가 수령 후, 상기 절연층(2910)을 제거하는 방식으로 배터리가 회로부에 전력이 인가될 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

이상에서 설명된 시스템 또는 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 시스템, 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예들에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (22)

1. 무선통신기능이 구비된 신용카드 장치와 연동하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법에 있어서,
   제 1 대역 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 이용하여 기 페어링(pairing)된 상기 신용카드 장치로부터의 수신신호를 수신하는 단계;
   상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 수신신호에 대한 분석결과를 기반으로 상기 제 1 통신모듈 및 제 2 대역 통신과 연관된 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 신용카드 분실에 대응한 상기 신용카드의 위치정보를 획득하는 단계를 포함하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계는,
   상기 수신신호의 세기 및 도달시간 중 적어도 하나를 기반으로 신용카드 장치까지의 거리를 산출하는 단계;
   상기 산출된 거리와 기설정된 임계거리를 비교하는 단계; 및
   비교 결과에 기반하여 신용카드 분실여부를 판단하는 단계를 포함하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 통신모듈을 이용하여 상기 신용카드 장치를 호출하는 단계를 더 포함하고,
   상기 수신신호는 호출신호에 대한 응답신호인 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계는,
   상기 제 1 호출신호에 따른 제 1 수신신호를 기반으로 상기 신용카드 장치까지의 제 1 거리를 산출하는 단계;
   와 상기 제 1 호출신호에 후속하는 제 2 호출신호에 대한 제 2 수신신호를 기반으로 상기 신용카드 장치까지의 제 2 거리를 산출하는 단계;
   상기 산출된 제 1 거리와 상기 제 2 거리를 비교하는 단계; 및
   비교 결과에 기반하여 신용카드 분실여부를 판단하는 단계를 포함하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 2 거리가 상기 제 1 거리보다 임계값 이상 크다는 판단에 따라 신용카드를 분실했다고 판단하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계는,
   임계시간 동안, 제 1 호출신호에 응답한 제 1 수신신호의 무응답 상태에 기반하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계를 포함하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 제 1 호출신호에 응답한 제 1 수신신호의 무응답 상태에 기반하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계는,
   상기 임계시간 동안의 무응답 상태에 대응하여 호출신호 전송을 위한 통신모듈을 상기 제 2 통신모듈로 전환하는 단계;
   상기 제 2 통신모듈을 이용하여 상기 신용카드 장치로 제 2 호출신호를 전송하는 단계;
   상기 제 2 호출신호에 응답한 제 2 수신신호를 제 2 통신모듈을 이용하여 수신하는 단계; 및
   상기 제 2 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계를 포함하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계는,
   기 설정된 수신신호의 발송주기를 기반으로 상기 신용카드 장치에서 상기 수신신호가 발송되는 시점을 산출하는 단계;
   상기 산출된 발송시점과 상기 수신신호의 수신시점을 기반으로 상기 신용카드 장치까지의 거리를 산출하는 단계; 및
   상기 산출된 거리를 임계값과 비교하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 단계를 포함하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   신용카드 분실이라는 판단에 대응하여, 분실경고신호를 상기 신용카드 장치로 전송하는 단계를 더 포함하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 분실경고신호는 상기 제 2 통신모듈을 이용하여 전송되는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분실경고신호에 대응하여 생성된 상기 신용카드 장치의 위치 정보 신호를 수신하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    신용카드 분실이라는 판단에 대응하여, 상기 신용카드 장치와 연관된 서비스를 정지시키기 위한 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 무선통신단말의 신용카드 분실방지 방법.
13. 무선통신기능이 구비된 신용카드 장치와 연동하는 무선통신 장치에 있어서,
    제 1 대역 통신과 연관된 신호를 송수신하는 제 1 통신모듈;
    제 2 대역 통신과 연관된 신호를 송수신하는 제 2 통신모듈; 및
    상기 제 1 통신모듈 및 상기 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 기 기 페어링(pairing)된 상기 신용카드 장치로부터의 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하는 제어부를 포함하되,
    상기 수신신호에 대한 분석결과를 기반으로 상기 제 1 통신모듈 및 상기 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 신용카드 분실에 대응한 상기 신용카드의 위치정보를 획득하는 무선통신기능이 구비된 신용카드 장치와 연동하는 무선통신 장치.
14. 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치의 동작 방법에 있어서,
    기 페어링된 무선통신 단말로 상태신호를 제 1 대역 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 이용하여 제공하는 단계;
    상기 제공된 상태신호에 기반하여 발생된 분실경고신호를 상기 무선통신 단말로부터 수신하는 단계;
    상기 분실경고신호에 응답하여 상기 신용카드 장치의 위치 인식을 위한 제 3 통신모듈을 통해 현재 신용카드 장치의 위치정보를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 위치정보를 상기 제 1 통신모듈 및 제 2 대역통신과 연관된 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 상기 무선통신단말로 전송하는 단계를 포함하는 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치의 동작 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 통신모듈은 블루투스 모듈을 포함하고,
    상기 제 2 통신모듈은 LoRa(Long Range) 모듈을 포함하며,
    상기 제 3 통신모듈은 GPS(Global Positioning System) 모듈을 포함하는 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치의 동작 방법.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 통신모듈 및 상기 제 3 통신모듈은 정상상태에는 비활성화되어 있다가 상기 분실경고신호에 응답하여 활성화되는 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치의 동작 방법.
17. 제 14 항에 있어서,
    페어링된 무선통신 단말로부터 호출신호를 상기 제 1 통신모듈을 이용하여 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 상태신호는 상기 호출신호에 응답하여 생성되는 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치의 동작 방법.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 호출신호는 제 1 주기로 수신되되,
    임계시간 동안 상기 호출신호가 상기 무선통신단말로부터 수신되지 않는 때, 분실경고신호의 수신과 관계없이 상기 위치정보를 획득하여 상기 무선통신단말로 제공하는 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치의 동작 방법.
19. 제 14 항에 있어서,
    상기 기 페어링된 무선통신 단말로 상태신호를 제 1 대역 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 이용하여 제공하는 단계는, 기설정된 주기에 따라 상기 상태신호를 상기 무선통신단말로 제공하는 단계를 포함하는 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치의 동작 방법.
20. 제 14 항에 있어서,
    상기 기페어링된 무선통신단말은 제 1 무선통신단말로, 상기 제 1 무선통신단말과는 상기 상태신호를 기반으로 연동하되,
    제 2 주기에 따른 시점에는 제 2 무선통신단말로 상기 위치정보를 전송하는 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치의 동작 방법.
21. 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치에 있어서,
    제 1 대역 통신과 연관된 신호를 송수신하는 제 1 통신모듈;
    제 2 대역 통신과 연관된 신호를 송수신하는 제 2 통신모듈;
    위치정보와 연관된 신호를 송수신하는 제 3 통신모듈; 및
    상기 제 1 통신모듈, 상기 제 2 통신모듈 및 상기 제 3 통신모듈을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는,
    기 페어링된 무선통신 단말로 상태신호를 제 1 대역 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 이용하여 제공하도록 제어하고, 상기 제공된 상태신호에 기반하여 발생된 분실경고신호를 상기 무선통신 단말로부터 수신하도록 제어하며, 상기 분실경고신호에 응답하여 상기 신용카드 장치의 위치 인식을 위한 제 3 통신모듈을 통해 현재 신용카드 장치의 위치정보를 획득하도록 제어하고, 상기 획득된 위치정보를 상기 제 1 통신모듈 및 제 2 대역통신과 연관된 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 상기 무선통신단말로 전송하도록 제어하는 무선통신 기능이 내장된 신용카드 장치.
22. 제 1 대역 통신과 연관된 제 1 통신모듈을 이용하여 기 페어링(pairing)된 상기 신용카드 장치로부터의 수신신호를 수신하고, 상기 수신신호를 분석하여 신용카드 분실 여부를 판단하며, 상기 수신신호에 대한 분석결과를 기반으로 상기 제 1 통신모듈 및 제 2 대역 통신과 연관된 제 2 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 신용카드 분실에 대응한 상기 신용카드의 위치정보를 획득하는 무선통신단말; 및
    상기 기 페어링된 무선통신 단말로 상기 수신신호를 상기 제 1 대역 통신과 연관된 제 3 통신모듈을 이용하여 제공하고, 상기 제공된 수신신호에 기반하여 발생된 분실경고신호를 상기 무선통신 단말로부터 수신하며, 상기 분실경고신호에 응답하여 상기 신용카드 장치의 위치 인식을 위한 제 5 통신모듈을 통해 현재 신용카드 장치의 위치정보를 획득하고, 상기 획득된 위치정보를 상기 제 3 통신모듈 및 상기 제 2 대역 통신과 연관된 제 4 통신모듈 중 적어도 하나를 이용하여 상기 무선통신단말로 전송하는 신용카드 장치를 포함하는 신용카드 분실방지 시스템.
    
    
    
    
    
    
    
    

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