여러 가지 소재에 장착 가능한 소형 박형 RFID 태그 개발

- 금속이나 인체 등 여러 가지 소재에 장착 가능한 소형 박형 RFID 태그 개발 -

ID 카드나 웨어러블 기기, 금속 부품 등 전파의 제한을 받고 있던 소재에 장착하여 이용 가능한 소형 박형 RFID 태그를 일본 주식회사 후지쯔(Fujitsu) 연구소가 개발하였다.

지금까지 전파를 보내기 어렵게 하는 성질을 가지고 있는 금속이나 몸에 부착하는 ID 카드로 RFID 태그를 실장하여 예를 들면 2m의 통신 거리를 확보하는 경우 전파 파장의 제약으로부터 75mm 이상의 길이로 하는지, 5mm 정도의 두께가 필요하여 소형과 박형의 양립이 곤란하였다.

이번에 RFID 태그를 얇은 수지에 감아 루프 모양으로 하는 새로운 구조로 전파를 방사하는 기술을 개발하여 여러 가지 대상에 부착 가능하고 길이 30mm, 두께 0.5mm의 세계 최소 박형 RFID 태그를 실현하였다.

본 기술에 의해 기계 부품의 관리나 몸에 부착한 ID 카드에 의한 입퇴실 관리 등 여러 가지 장면에 있어서의 RFID의 이용이 가능하게 된다.

개발의 배경으로는 최근 여러 가지 부품이나 상품에 태그를 부착하여 전파로 개별 정보를 판독하는 것으로 부품 관리나 상품의 재고정리 업무의 효율화를 실시하는 RFID 시스템이 보급되고 있다. 통신 가능한 거리는 전파의 종류에 따라서 다르지만 TV나 휴대전화로 비교적 주파수가 가까운 UHF대 전파를 이용한 방식은 통신 거리가 수 m로 길고 RFID 시스템으로 폭넓게 이용되고 있다.

RFID 태그는 설치 물체의 종류를 선택하지 않으면서 설치 장소의 대상을 폭넓게 할 수 있도록 소형 박형인 것이 요구되고 있다. 그러나 금속이나 인체는 전파를 전달하기 어렵게 하는 성질이 있기 때문에 RFID 태그를 부착하는 대상이 금속이나 몸에 부착하는 ID 카드 등의 경우 직접 부착하면 전파가 전달되지 않고 통신할 수 없다는 과제가 있었다. 따라서 기존에는 RFID 태그와 설치 대상 사이에 공간을 확보하기 위한 부재(spacer)를 넣어 일정한 두께를 확보하고 금속이나 인체의 영향을 저감시키는 것으로 수 m라는 통신 거리를 실현하고 있었다. 예를 들면 부재의 두께를 1 mm로서 통신 거리를 2m 이상으로 하기 위해서는 전파 파장의 제약으로 RFID 태그의 길이를 75mm(전파 파장인 약 300 mm의 4분의 1) 이상으로 할 필요가 있었다.

한편 같은 통신 거리로 RFID 태그의 길이를 그 반의 33mm(파장의 8분의 1)로 소형으로 하는 것도 가능하지만 이러한 경우 부재의 두께를 5mm 이상으로 할 필요가 있었다. 즉 기존의 RFID 태그는 태그의 길이와 부재 두께 사이에 트레이드 오프(trade-off)의 관계가 있으면서 전파의 파장에 의존한다는 제약이 있기 때문에 소형과 박형 양립이 곤란하였다.

이번에 개발한 기술은 RFID 태그를 고무나 플라스틱 등 얇은 수지에 감아 양단을 중첩한 루프 모양으로 하는 새로운 구조로 전파를 방사하는 기술을 개발하여 파장의 제약을 없애는 것에 성공하였다고 한다.

개발한 태그를 금속에 직접 부착한 경우 루프 형상에 따른 형태로 큰 전류(루프 전류)가 흐르게 되어 그 전류의 일부가 부착된 금속 측에 흐르게 된다. 루프 전류로부터 발생하는 본래의 전파와 부착된 금속에 흐르는 전류로부터 발생하는 새로운 전파 2개가 합성되어 금속의 위쪽으로 방사된다. 또한 목표로 하는 태그의 크기에 따라 RFID 태그 양단이 겹치는 부분의 길이와 두께를 적당히 조정하는 것으로 흐르는 전류의 정도(합성된 전파의 밸런스)를 최적화할 수 있어 통신 거리를 최대화시킬 수 있다. 즉 부착된 금속을 안테나의 일부로서 기능시키는 것으로 수 m라는 거리의 통신이 가능하게 된다.

한편, 금속이 아닌 플라스틱 제품의 ID 카드나 골판지 등에 부착할 때는 루프 전류로부터 발생하는 전파만으로 동작하여 RFID 태그의 주위에는 전파의 방사를 방해하는 금속 물체가 없기 때문에 전파가 루프 모양에 효율좋게 전달되기 때문에 금속과 동일한 통신이 가능하게 된다.

또한 인체에는 수분이 많이 포함되어 있어 전기를 흐르기 쉬운 구조이므로 금속과 같게 취급할 수 있다. 태그를 내장한 ID 카드를 몸에 부착한 때는 금속에 부착한 것과 동일한 동작을 하는 것으로 인체에 부착한 영향을 경감할 수 있다.

본 기술에 의해 전파의 제약을 없애는 것으로 부착하는 소재를 선택하지 않고 어디에라도 장착 가능한 길이 30mm, 두께 0.5mm의 세계 최소의 박형 RFID 태그를 실현할 수 있다. 이것에 의해 장착 가능한 대상이 다양하게 되어 예를 들면, 기계 부품의 관리나 몸에 부착된 ID 카드에 의한 입퇴실 관리 등 여러 가지 응용 면에 있어서의 RFID 이용이 가능하게 된다.

향후 본 기술에 관해서 보다 양산이 용이하게 되는 방식의 개발을 진행시켜 2015년도 실용화를 목표로 할 것이라고 한다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 여러 가지 소재에 장착 가능한 소형 박형 RFID 태그 개발