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액티브 RFID로 실현되는 차세대 시스템 구축
2006년 11월 15일 00:00:00 데이터넷 관리자
Tech Guide

RFID

액티브 RFID로 실현되는 차세대 시스템 구축
액티브·패시브 RFID로 분류 … GPS와 결합으로 위치정보시스템 구현

박학준//

한국후지쯔 유비쿼터스사업팀 팀장
hjpark@kr.fujitsu.com

RFID(Radio Frequency Identification)는 정보를 주고 받기 위해 안테나와 메모리를 내장한 칩과 전용의 리더나 라이터로 데이터를 읽고 쓰기를 할 수 있는 구성 형태를 가지고 있으며 기존 바코드에 비해 100배 이상의 데이터를 보존할 뿐만 아니라 비접촉으로 정보로 액세스할 수 있는 기능으로 재고 관리나 유통업무 분야에서 새로운 비즈니스 모델로 각광 받고 있다. 이로서 REID는 정부 공공부문 뿐만 아니라 여러 산업분야에서 실증 실험을 통한 확산사업으로 주목을 끌고 있다. <편집자>


RFID의 문제점과 개선 포인트
RFID는 크게 2 종류로 분류되고 있다.
칩 자신이 전원을 내장하는 ‘Active(액티브)형’과 리더가 전력을 공급하는 ‘패시브(Passive)형’이다. 패시브형은 ISO가 규정한 동작 주파수에 따라 HF, UHF 등이 표준돼 있으며 액티브형에 비해 저렴한 제조원가, 태그 본체를 수 밀리 사이즈로 작게 만들 수 있는 장점으로 유통 분야에서의 이용이 현실화되고 있다.
또한 이용 환경에 따라 형태도 카드형이나 태그형, 코인형, 씰 타입 등 각 산업별 용도에 맞게 풍부하게 이뤄지고 있는 것이 특징이다. 그러나, 패시브형에는 문제점이 적지 않게 나타나고 있는 게 현실이다. 비교적 염가라고는 하나 아직도 태그 1개 당 단가는 수백~수천원에 달해 상품 단가가 1천원 정도하는 상품 관리에 이용하는 것은 비용측면에서 만만치 않다.
또 염가의 태그를 만들다 보니 통신 거리가 짧다. 태그의 읽고 쓰기 시 리더/라이터와 접촉할 만큼 접근된다면 비접촉형이라는 장점의 RFID를 채용하는 의미가 줄어들게 된다.
게다가 패시브형은 리더로부터 전력의 공급을 받아 태그내의 정보를 리더에게 발신하기 때문에 한 번에 대량의 태그를 검지하려고 하면 콜리전(collision)이 발생하고 일부의 태그를 검지할 수 없을 가능성이 있으며 금속에 극단적으로 약한 점도 패시브형의 단점이다. 즉, 리더와 태그의 사이에 알루미늄 박막을 둔 것만으로도 통신이 불가능하다.


액티브 RFID의 적용 분야
RFID의 적용은 유통·재고 관리로 한정할 수 있는 것은 아니다.
RFID의 이용 분야를 보면 반드시 태그 본체의 코스트나 크기는 치명적인 문제가 되지 않는다. 이는 액티브 RFID가 등장하게 되는 중요한 요소가 되고 있다. 액티브형은 자기 부담으로 전원을 가지기 때문에 패시브형에 비하면 비교적 비싸고 사이즈도 크다. 그러나 액티브형의 통신 거리는 수십 미터로 패시브형보다 훨씬 길며 스스로 몇 초 간격으로 전파를 발신하는 특성상 통신의 경합이 일어나기 어렵다.
장애물이 있어도 전파가 돌아가기 때문에 통신의 안정성이라고 하는 의미에서도 패시브형보다 우수하다.
<표 1>과 같은 이용 분야에서는 액티브 RFID를 채용함으로써 많이 의미가 있다.

액티브 RFID에 의한 위치 정보 시스템의 실현
한국후지쯔는 향후 RFID의 도입은 대부분 액티브형으로 진행될 것으로 예측하고 있다. 우선 사람을 대상으로 한 업무 분야에 RFID의 도입을 추진하고, 사업을 도모한다는 것이 한국후지쯔의 전략이다. 
그러면 한국후지쯔가 제공하는 액티브 RFID에 의한 LPS(Local Positioning System:위치 정보 시스템) 솔루션을 살펴보자.
지금의 위치 정보 시스템에는 다음과 같은 문제가 발생하고 있다.


◆ 고가의 도입 비용
종래는 RS-232C대응의 무선 수신기가 주류였기 때문에 수신기의 대수만큼의 콘트롤 단말(PC)이 필요하다.

◆ 지하에서나 옥내는 위치 측정 불능(GPS)
대표적인 위치 검출 방식으로서 GPS(Global Positioning System)가 있지만, 이것으로는 지하나 옥내에서의 위치 측정을 할 수 없다. 또 수 미터 단위의 정도로 검출이 곤란하다.

◆ 데드 포인트(Dead Point) 발생(Active RFID)
송신기와 수신기의 거리에 따라서는 전혀 데이터를 받을 수 없는 장소(Dead Point) 가 발생한다. 이것은 전파가 장애물로 인하여 반사·굴절돼 같은 전파로 서로 상쇄해 생기는 문제다. 무선 기술에 있어서 이러한 데드 포인트의 발생은 피할 수 없는 과제중의 하나다.
이러한 문제점에 대해 하드웨어와 소프트웨어의 솔루션으로 대처할 방법은 있다.
◆ 수신기에 무선·유선 랜을 지원
수신기에 이더넷(Ethernet) 포트를 탑재해 서버와 수신기가 직접 네트워크를 이루도록 개발했으며 LPS가 자동적으로 IP주소를 할당하기 때문에 기기의 도입·확장이 용이하다.
전파 상황에 따라 수신기의 감지 강도를 검증하여 배치 위치·간격을 유연하게 튜닝하는 것이 가능하다.

◆ 새로운 위치 검출 모델의 확립
복수의 수신기로부터 패킷을 검출함으로써 패킷의 안정적인 수신을 실현하고 있다.
수신기는 각각의 좌표 정보로 ri=(xi, yi, zi)를 가지고 패킷을 수신한 수신기의 좌표 집합(전파의 반사등 영향을 받은 수신기는 미리 제외)에 ‘가까움’에 의한 가중치를 주어 중심을 산출함으로써 대상물의 위치 정보를 보다 정밀하게 구할 수 있다. 여기서 말하는 가까움이란, 각 수신기가 일정시간에 수신한 패킷의 확률로부터 구한다.
물론, 이 경우도 데드 포인트 발생은 피할 수 없으나 복수의 수신기가 패킷을 수신하고 있기 때문에 치명적인 패킷 로스를 막을 수 있는 것이 특징이다.

구축 사례
2003년 12월부터 3년간 3차에 걸쳐 실시된 일본 오오사까의 번화가인 ‘오스 상가에서 원 투 원(One to One) 마케팅 실험’에 대해 소개한다. 이 실증 실험은 총무성 TAO(통신·방송 기구)의 위탁연구로서 후지쯔 및 큐슈대학과 오스상가연맹 등의 협력으로 실시됐다.
이번 실험의 목적은 액티브 RFID를 이용해 상가를 방문한 손님에게 시간, 장소, 속성에 따른 정보를 전하는 ‘핀 포인트 정보 전달 시스템’의 실현이다.


실증 실험 순서
? 실험 참가자는 미리 자신의 좋아하는 것과 휴대전화 번호를 등록했으며, 실험 참가자에게 전용의 무선 태그를 배포했다.
? 실험 참가자 상가 안을 자유스럽게 돌아 보다가 상가의 실험 참가 상점에 가까워지면 입력된 개인정보에 따라 쇼핑의 유익한 정보를 휴대 전화로 전달하는 핀 포인트 정보 전달 시스템이 실험됐다. 물론 개인정보는 휴대 전화로부터 변경 가능하다.

실험의 주요 결과
● 수신기의 설치는 약 2시간 내 종료
네트워크를 무선에 의한 애드혹과 라우팅구성으로 1년 전 동일 실증 실험시 설치 작업에 철야를 포함해 꼬박 2일간을 걸렸던 수신기의 설치, 튜닝 공수를 대폭적으로 삭감했다.
● 비공개 고객 정보를 보호하면서 정보 공유
중앙서버 없이 데이터 마이닝(data mining) 점포(개인)가 보유한 비공개 고객 정보를 보호하면서 상점가로서 통합해 중앙 서버 없이 데이터 마이닝 됨으로써 빠르게 정보가 전달되는 반면, 중앙 서버에 데이터가 저장되지 않음으로 비공개 고객 정보를 보호할 수 있다. 고객 선호도에 따른 적절한 정보 전달은 점포간 정보 공유를 통해 신속하고 정확하게 전달된다.
고객 정보의 통합에 있어서는 멀티 에이전트로 권한을 분산해 있는 것이 특징이다. 큐슈 대학의 코다마(KODAMA)와 후지쯔 연구소의 VPC에 의해 구성된 멀티 에이전트 기능은 시큐리티(프라이버시)를 보호하면서 고객의 기호를 정확하게 파악할 수 있다.


LPS 솔루션 소개
● LPS개요
위치정보시스템 LPS는 무선신호를 발신하는 액티브 태그를 위치검지 영역 내에 설치한 수신기에서 검지하는 것으로 태그를 가진 사람이나 사물의 위치를 파악해 다양한 서비스를 실현 가능하게 하는 솔루션이다.
액티브 태그는 스스로 전파를 발신하기 때문에 이용자가 의식적으로 수신기에 태그를 접근할 필요가 없으며, 수신기의 전파수신 감도를 조정하는 것만으로 간단하게 검지 정도의 변경이 가능하다. GPS나 CDMA방식으로 실현할 수 없는 근거리의 위치정보, 지하상가나 옥내의 위치검지에 적용된다.

● LPS 구성 및 특징
LPS는 하드웨어인 액티브 태그, 액티브 리더(수신기) 그리고 미들웨어인 태그로케이터(TagLocator)로 구성돼 있다. 액티브 태그는 전파를 발신하여 자신의 위치를 능동적으로 알리고 액티브 리더는 태그로부터 발신된 전파를 수신해 태그의 위치를 검지한다.
이렇게 검지된 태그 정보는 미들웨어인 태그로케이터가 수신해 위치분석을 통해 위치정보를 생성한다.
미들웨어인 태그로케이터는 LPS 구축에 필요한 에어리어(Area) 등록 유틸리티, 애플리케이션 개발키트(API)를 제공한다.
액티브 리더는 태그가 발신하는 전파를 수신하고 태그로케이터에 정보를 송신한다. 수신감도의 조정에 의해 위치검지의 정확도를 변경할 수 있어서 용도에 맞는 시스템 구축이 가능하다. 유선랜뿐만 아니라 무선랜 리더도 제공해 다수의 수신기를 일괄 관리하는 것은 물론 설치장소의 자유도가 향상되고 보다 넓은 지역에서 정확도 높은 위치검지를 실현하게 됐다.

LPS 발전방향
◆ GPS와 RFID 태그가 융합
후지쯔는 ‘위치 검지 시스템 LPS’를 2006년 가을부터 출하 예정으로 다음과 같은 기능을 개발해 제공할 예정이다.

◆ GPS 태그를 신규로 지원하는 ‘일본 최초’의 광역 위치 검지를 실현
옥외의 넓은 지역에서 액티브 태그의 위치 검지 기술을 사용하는 경우 많은 리더가 필요하며 설치비용과 설치 장소의 확보에 어려움이 많다.
GPS 태그에서는 광역의 위치검지를 GPS에 맡기고 또 리더·태그간의 통신에 특정 소전력 무선·작은 영역의 무선을 사용하기 때문에 1개의 리더로 수백 미터 이상의 지역을 커버할 수 있어 큰 폭으로 리더기의 수를 줄일 수 있게 됐다. 나아가 독자적인 기술 개발로 성전력화를 실현하여 GPS의 전지로 운용할 수 있으며 적용 분야로서는 주차장에서의 차량관리, 공항에서의 각종설비관리, 컨테이너의 관리 등의 최적화에 응용할 수 있는 분야다.

◆ 액티브 태그 리더의 수신 감도 자동조정 기능 지원
액티브 태그 리더의 감도를 주변 환경의 변화에 대응해 자동 조정하는 기능을 구현해 옵션기능으로 서비스할 예정이다.
이는 LPS의 액티브 태그에서 이용하는 300MHz대의 미약 무선의 수신 거리는 습도나 온도의 영향을 받기 쉬운 특성이 있고, 특히 공장 등 옥외의 열린 환경에서는 습도, 온도의 변동이 크면 위치 정보가 불안정한데, 이를 감도 자동조정 기능으로 극복하게 된 것이다.
액티브 태그를 이용한 LPS는 향후 센서와 타 시스템과 연동하면서 더욱 강력하고 효용 가치가 있는 솔루션으로 발전해 나가고 있으며 또한 GPS와의 연동을 통해서 지금까지 상상하지 못했던 광범위한 지역에서의 GPS+LPS를 활용할 수 있는 첨단 인프라로의 서비스로 RFID 액티브 태그의 활성화가 예상되고 있다.
이러한 유비쿼터스 기술은 사회 문제의 해결 및 기업 내 시큐리티 확보, 사물의 위치관리 등 수 많은 업무 영역에 적용돼 우리의 삶의 질 향상에 많은 기여를 할 것으로 보인다.
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