정보통신공학과 통신학과, 정보처리기사 등 정보통신시스템 요약정리 123. 전자태그(RFID) 시스템

123. 전자태그(RFID) 시스템

 

가. RFID의 개요
RFID는 전파를 이용해 먼 거리에서 정보를 인식하는 기술을 말하며, 이를 위한
RFID 시스템은 [그림 10-12]와 같이 크게 RFID 태그, RFID 리더 및 RFID 서버로
구성된다. RFID 태그는 사물에 부착되어 관련 데이터를 저장하고 있으며, RFID 리더
는 무선 송수신용 안테나를 내장하고 있어서 데이터에 대한 읽기와 쓰기가 가능하다.
여기서 리더에 있는 안테나는 정의된 주파수와 프로토콜로 태그에 저장된 데이터를 교
환한다. 그리고 RFID 서버는 리더에서 수신된 사물에 대한 정보를 활용하여 응용 처
리를 수행한다.

RFID 시스템의 구성 요소

RFID 시스템의 기본 동작원리는 다음과 같다. 먼저, RFID 리더는 주어진 주파수
대역에 맞게 RF 캐리어 신호와 에너지를 안테나를 통해 RFID 태그에 송신한다.
RFID 태그는 이 RF 캐리어 신호가 자체 안테나를 통해 들어오면, 위상이나 진폭 등
을 변조하여 태그에 저장된 데이터를 리더로 되돌려준다. 그리고, 리더는 되돌려 받은
변조 신호를 복조하여 태그 정보를 해독한 후, 이 정보를 유·무선 통신 방식에 의해
서버(호스트)로 전달한다.

특히, RFID 태그는 각종 제품, 동물 또는 사람에게 부착되는 것으로서, [그림 10-
13]과 같이 무선주파수(RF)를 주고받기 위한 안테나와 패키징으로 구성되어 있으며,
패키징은 적용 분야에 따라 다양한 형태 및 재질로 제작이 가능하다.

RFID 태그

RFID는 비접촉식으로 원거리 인식이 가능하고, 인식 시간이 짧으며 충돌방지 기능
이 있다. 장애물의 투과도 가능하며, 동시에 여러 개를 인식할 수 있고 인식률이 높다.
특히, 태그에 대용량의 데이터를 저장할 수 있고, 반영구적으로 사용이 가능하다. 바
코드에 비해 활용 범위가 넓고 월등히 많은 정보를 저장할 수 있다. 그러나 사용하는
주파수와의 간섭 또는 시장을 점유한 주파수 대역과의 마찰 문제가 생기고, RFID 태
그가 부착되거나 임베디드된 매개체가 액체 또는 금속을 통해 인식하기에는 기술적인
문제가 발생할 수 있다. 특히, 출입 관리 시스템과 발권 등의 분야에서 보안기능이 요
구되고, 프라이버시의 침해 가능성도 고려해야 한다.

나. RFID의 분류 및 동향
RFID 기술은 반도체 기술의 발전과 인터넷의 활성화로 인해 꾸준히 발전해 왔다.
사물에 부착된 태그로부터 전파를 이용하여 사물의 정보 및 주변 환경을 인식하여 각
사물의 정보를 수집, 저장, 가공 및 추적함으로써 사물에 대한 측위, 원격 처리, 관리
및 사물간 정보 교환 등 다양한 서비스를 제공할 수 있어 유통, 물류, 의료, 교육 등 다
양한 분야에 적용되고 있다.
이러한 기술은 기존의 바코드를 대체하여 물품 관리를 네트워크화 및 지능화함으로
써, 유통 및 물품 관리뿐만 아니라 보안, 안전, 환경 관리 등의 혁신을 선도할 것으로
전망되며, 향후 수년 내에 거의 모든 물품에 태그를 부착하게 됨에 따라 유비쿼터스
환경 구축에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
RFID 기술은 저주파(LF), 고주파(HF), 극초단파(UHF) 및 마이크로파(M/W) 대역
의 무선전파를 사용하며, 각 대역의 전파 특성에 따라 동물 추적, 교통카드, 물품관리, 전자화폐 등 다양한 분야에 선택적으로 적용되고 있다. 특히 RFID 기술은 사물의 고
유한 ID를 단순히 인식하는 기능 중심에서 사물의 이력 정보를 관리하는 기능, 그리고
전자태그들이 자신의 고유 정보뿐만 아니라 온도, 습도, 압력 등 주변의 정보까지 감
지하는 센싱 기능을 가지며, 이들 간에 네트워크를 구성하도록 하는 기능을 갖는 USN
으로 발전하고 있다.
RFID는 <표 10-2>와 같이 전원 공급 여부에 따라 능동형(active) 태그와 수동형
(passive) 태그로, 사용 주파수 대역에 따라 저주파 시스템과 고주파 시스템으로,

RFID의 분류 및 특징

분류기준	구분	특징
전원공급	능동형 태그 (Active Tag)	•내장 배터리 사용 •읽기/ 쓰기 •다양한 메모리 사이즈 •최장 10년 사용(온도/전원에 영향) •30~100m 데이터 교환 범위
	수동형 태그 (Passive Tag)	•내/외부로부터 전원 공급 없음 •구조 간단 •저가 •반영구적 수명 •짧은 가독거리 •높은 출력 판독기 필요 •읽기용 태그(32~128비트 데이터)
주파수 대역	저주파 시스템	•30~500KHz 저주파 사용 •짧은 가독거리 •저 시스템 비용 •보안/자산관리/동물식별 등
	고주파 시스템	•850~950MHz또는 2.4~2.5GHz 고주파 사용 •30m 이상 가독거리 •고 시스템 비용 •고속 읽기 •철도·차량 추적/컨테이너 추적/자동 통행료 징수 시스템 등
통신접속	상호 유도 (Inductively Coupled)	•1m 이내 사용 •코일 안테나 사용 •에너지는 판독기가 제공 •수동형
	전자기파 (Electromagnetic Wave)	•중장거리용 •고주파 안테나 사용 •원거리 사용 가능 •능동형

그리고 통신 접속방법에 따라 상호유도형과 전자기파형으로 구분된다. 능동형 태그는
별도의 전원을 자체 공급하며 많은 데이터 정보를 비교적 멀리 전송하고자 할 때 사용
한다. 그리고 수동형 태그는 별도의 자체 전원이 공급되지 않고 대개 짧은 거리에
서 읽기용 태그로만 사용되므로, 구조가 간단하고 저가이며 반영구적으로 사용될 수 있다.
또한, 현재 사용되고 있는 주파수 대역에 따른 RFID의 특성을 정리하면 <표 10-3>
과 같다. 특히 전자기파를 이용하는 극초단파 RFID 기술은 3~5m 이내에서 케이스
등에 부착된 태그를 인식하기에는 적합하지만, 전파 간섭 등의 문제로 개별물품 단위
를 100% 인식하기에는 어려움이 있으며, 이를 해결하기 위해 LF, HF 또는 UHF
Near-field RFID와 같은 전자기적 커플링 기술을 이용한 50㎝ 이내의 근거리 통신
으로 개별물품을 인식하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

<주파수 대역에 따른 RFID의 특성>

주파수	저주파	고주파	극초단파	마이크로파
125.134KHz	13.56MHz	433.92MHz	860~960MHz	2.45GHz
인식 거리	60cm 미만	60cm까지	50~100m	3.5m~10m	~1m 이내
일반 특성	•비교적 고가 •환경에 의한 성능 저하 거 의 없음	•저주파보다 저가 •짧은 인식 거 리와 대중 태 그 인식이 필 요한 응용 분 야에 적합	•긴 인식 거리 •실시간 추적 및 컨테이너 내부 습도, 충격 등 환경 센싱	•IC 기술 발달 로 가장 저가 로 생산 가능 •다중태그 인 식 거리와 성 능이 가장 뛰 어남	•900MHz대역 태그와 유사 한 특성 •환경에 대한 영향을 가장 많이 받음
동작 방식	•수동형	•수동형	•능동형	•능동/수동형	•능동/수동형
적용 분야	•공정자동화 •출입통제/보안 •동물관리	•수화물 관리 •대여물품 관리 •교통카드 •출입통제/보안	•컨테이너 관리 •실시간 위치 추적	•공급망 관리 •자동통행료 징수	•위조 방지
인식 속도	저속 ≶ 고속
환경 영향	강인 ≶ 민감
태그 크기	대형 ≶ 소형

개별 단위의 물품에까지 응용할 수 있는 RFID 기술은 위조 또는 불법 유통에 따른
블랙마켓을 잡을 수 있는 핵심 수단임과 동시에 산업적 성장잠재력이 매우 높아 고수
익을 창출할 수 있으며, 개별 물품에 적용하기 위한 RFID 태그의 응용 연구가 이루어 지면서 저가격 일회성의 태그 개발이 요구되고 있다. 인쇄(printed) RFID는 저렴한
유기 폴리머 소재를 이용하여 저가격, 대량 생산이 가능하고 생산 시 그 수요도 다양
할 것으로 예상된다. 인쇄 RFID 태그 관련 기술은 전 세계적으로 초기 개발단계로서
RFID 태그의 저가격화 대량 생산화를 위해 매우 중요하며, 인쇄 RFID 관련 칩리스
(chipless) RFID 태그 시장은 매우 커질 것으로 예상된다.