제너럴 일렉트릭사의 부분인 GE 글로벌 리서치의 과학자들은 다수의 센서로서 기능을 갖춘 안테나를 포함한 고주파(high-frequency (HF)) 13.56MHz 수동형 RFID를 개발했다.

분석화학자, 중합체 과학자들, 그리고 RF와 미세 제조 기술자들로 구성된 이 연구 그룹은 다양한 애플리케이션들을 위해 RFID 멀티센서의 몇몇 초도품들을 만들었다.

이 연구원들은 RFID 리더를 이용하여 태그들과 그 센서들의 데이터를 읽는데 성공하였다. 새로운 장치는 약 2년 정도면 시판될 수 있을 것이고, 공기, 식품 위생 또는 수상안전의 모니터링과 주변 대기 또는 주변부 또는 용기 내부에 있는 화학적 또는 생물학적 오염물질의 존재를 추적하는데 사용될 수 있다.

GE의 배터리 없는 무선 멀티센서는 최초의 것이라고 무선 센서 개발 팀의 리더이자 GE 글로벌 리서치의 수석 과학자인 Radislav Potyrailo는 말한다. GE의 태그는 배터리가 필요 없고 단일 RFID 칩에 다중 센서 역량이 통합될 수 있기 때문에, 그것은 작은 동전보다도 더 작다.

Potyrailo는 센서 태그는 화학용 또는 생물학 위협을 발견하기 위하여 안전, 식품포장, 물처리, 임직원 사원증 그리고 오염 방지뿐만 아니라 건강관리 업계에 의해 사용될 수 있다고 말한다. 예를 들어 그것은 음식들 또는 음료들에서 박테리아의 존재를 측정하거나, 또는 휴대용 백신과 같은 물질에 존재할 수 있었던 다른 독소들의 존재를 측정하는데 사용될 수 있다.

다중 센서 능력을 갖춘 배터리 기반 RFID 태크들은 이미 존재한다. 일반적으로 그러한 태그는 각각 RFID 칩에 연결되어 수집된 데이터를 리더에게 전송하는 몇 개의 독립된 센서들을 필요로 한다. 대조적으로, GE의 멀티센싱 태그는 화학적으로 또는 생물학적으로 민감한 필름으로 코딩된 안테나를 가진 수동형 HF 13.65MHz RFID 칩(ISO 14443 and 15693 표준 호환)으로 구성되어 있다.

“우리들의 접근 방식은 태그 자체가 센싱을 하는 방식이다. 따라서, 태그가 고유한 디지털 고유한 ID를 전송하면서도 센서의 역할을 수행할 수 있다"” Potyrailo는 말한다. 예를 들어 그것을 가스 센서로 만들기 위하여, “연구원들은 태그 안테나 위에 감지영 필름을 붙힌다고 설명한다. 설치된 감지 필름을 이용하여 원하는 가스 성분에 매우 민감한 안테나가 된다”고 설명한다.

이러한 센서의 RFID 리더는 예를 들어 몇몇 독성 가스 또는 몇몇 휘발성 유기체 혼합물과 같이 센서로부터 몇 개의 변형된 반응을 얻게 된다. 이를 통해 사용자는 각각의 화학물질들이 다른 혼합 및 다양한 조건에서 존재하는가와 얼마나 존재하는가를 식별할 수 있다. 이렇게 가변하는 조건들은 온도 변동 또는 습도 변화들을 포함할 수 있다.

“안테나 위치와 안테나 위에 센싱 물질을 적절하게 조합하여 10억 개의 집합물질 중 약 100개 수준으로 유독 가스 검출한계를 낮출 수 있었다”고 Potyrailo는 말한다. 일반적으로 이런 종류의 센서 칩들은 오직 정해진 값이 초과되었는지 여부를 알려줄 뿐 어떠한 독소 또는 박테리아들이 얼마나 많이 측정되었는지에 대한 정보를 제공하지는 않는다고 그는 말한다.

“지능형 센서를 위해서는 칩과 이를 읽을 수 있는 리더만 있으면 된다”고 그는 말한다. 연구원들이 이러한 HF RFID 태그를 사용할 수 있는 시스템을 원하였기 때문에, 그들은 RFID칩에 의해 보내진 데이터를 읽을 수 있도록 기성 리더기용 소프트웨어를 개발하였다. “RFID의 미학은 모든 인프라가 이미 설치되었다는 것과 이러한 상황을 새로운 리더 모델과 특별한 RFID 칩을 가진 태그들을 이용하여 우리가 방해하지 않는다는 것”이라고 그는 말한다.

수동적인 HF RFID 기술을 채택함으로써, 연구원들은 낮은 전력과 매우 단거리 내에서 태그를 읽을 수 있는 매우 작은 안테나를 가지고 있는 센서 태그를 만들 수 있었다. 이를 통해 예를 들어 인지하지 못한 채 자신의 사원증이 읽힐지도 모른다는 걱정을 하는 것과 같은 일이 없도록 사용자에게 사적인 자유를 제공한다.

이 기술의 또 다른 응용 분야는 센서 태그를 우유팩의 외부에 있는 판지에 부착하여 팩의 외벽을 통해 오염상태를 측정하는 것이다. 태그가 수정된 리더에 의해 자극을 받으면, 태그는 우유에 있는 박테리아의 수준과 같은 정보를 전송함으로써 판지를 통해 측정할 수 있다. 이러한 데이터는 우유가 부패되었는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다.

센서 태그의 가격은 일회용 물품 정도 수준으로 충분히 저렴할 것으로 기대하고 있다. 이러한 센서들은 GE 또는 다른 회사에 의해 판매되거나 GE 제품으로 만들어질 수 있을 것이라고 Potyrailo는 밝혔다.

팀은 지금 운영 중 장시간 안정성과 다른 환경 조건이 센서 성능에 주는 영향뿐만 아니라 RFID 센서들의 저장 수명을 평가하고 있다.

홍순우 기자/ kip@packnet.co.kr