미국에서는 2005년 1월부터 물류분야에서 UHF(극초단파)대 주파수를 RFID태그에 본격적으로 할당하기 시작하였다. 또한 관련 규격도 정비되어가고 있어 2005년은 「미국의 물류 RFID태그 원년」이라 말할 수 있을 것이다.

일본도 이러한 움직임에 맞추어 2005년 4월에 총무성이 UHF의 950MHz~956MHz를 RFID태그용으로 할당하였다(KDDI가 사용하고 있던 휴대전화용 주파수대를 총무성에 반환하면서 이것이 가능하였다).

이러한 UHF 주파수의 할당을 조속히 받아들여 일본 HP社가 이 UHF대 RFID태그의 검증시설을 오픈 시키는 등의 움직임도 나오고 있다. 이 같이 2006년 UHF대 주파수의 도입을 목표로 하고 있는 일본에서는 각 기업에서 UHF대역의 RFID태그의 판매체제도 정비하고 있으며, 사용 기업에서도 올해부터 빠르게 물류용 RFID태그의 테스트와 도입이 진행되고 있어 2006년이 「일본의 물류 RFID태그 원년」이 될 가능성이 높게 나타나고 있다.

내년에는 수출기업은 해외의 월마트스토어社 및 기타 관련 기업에 UHF·RFID태그를 수송박스, 제품 포장박스에 부착해서 출하할 수밖에 없어 RFID태그의 사용은 더욱 늘어날 수밖에 없다. 이를 통해 미국이나 일본은 물론 국내의 물류업체가 크게 자극받는 해가 될 것으로 전망되고 있다. 이러한 것은 아래의 인용 기사를 통해서도 살펴볼 수 있다.

[미국에서는 물류합리화, 의약품의 안전대책을 위해서 뿐 아니라, 모조품 대책에도 RFID태그를 이용하려 하고 있다. 의약품 메이커인 파이저社는 가장 먼저 비아그라의 용기에 RFID태그를 붙여 유통 단계에서 모조품이 들어올 수 없도록, 공장에서 약국까지 관리하기로 결정하였다. 2005년 2월 14일호 NIKKEI Business]

인쇄전지 부착 RFID 태그

RFID태그는 규격 변경에 의해 클래스0부터 클래스5로 분류된다. 클래스0~클래스2는 전지 없는 패시브형, 클래스3은 전지 부착 세미 패시브형, 클래스4~5는 전지 부착 액티브형으로 크게 나뉜다. 통상적으로 여기에서 말하는 전지라는 것은, 두께가 꽤 있는 수은전지와 같은 코인형 전지를 말한다.

이를 전원으로 도입한 세미 패시브형과 액티브형 RFID태그는 플라스틱에 전지를 봉입하는 스틱 타입으로 이용되며, 나사못 등으로 플라스틱 용기 또는 파렛트에 고정된다. 즉, 이러한 RFID는 패시브 형의 RFID태그와 같은 라벨로 취급될 수 없으며 가격도 높아진다.

기존의 물류분야에 있어 수요자는 패시브형과 액티브형의 어느 한 쪽을 선택할 수밖에 없는 상황이었으나, 제3의 물류용 RFID태그가 양자의 장점을 모두 가지는 세미 패시브형*으로 등장하여 주목받고 있다. 이 제3의 세미 패시브형 RFID 태그는 EPC글로벌(규격단체)의 규격에 들어있지 않았으나 규격 개정을 통해 클래스3에 속하게 되었다.

이러한 세미 패시브형 RFID태그의 대표적인 것은 두께 0.5mm의 ‘파워 ID(파워 페이퍼社의 상품명)’이다. 이 ‘파워 ID’의 특징은 「패시브형 태그와 비슷한 가격으로 액티브 형 태그의 성능을 발휘」하는 것이다.

* : 세미 패시브형 RFID태그의 정의는 다음과 같다. 「RFID를 움직이는 데에 태그 내의 전원을 이용하여, 리더·라이터(Reader·Writer)로부터 지시되어 교신하는 태그」이다. 즉, 어디까지나 수신(패시브)을 위한 것으로, RFID태그 쪽에서 자발적이고 적극적으로 정보를 리더·라이터에 보내는 것은 아니다. 또한, 이 RFID태그는 리더·라이터로부터 지시되는 전파를 받는 단계에서 에너지를 받아들이기 때문에, 이 RFID 태그 내의 전원은 보조적으로 작동한다고 할 수 있다.

기술배경

1997년에 인쇄전지 식(式)의 Power Paper를 생산·판매하는 Power Paper社가 이스트럴에 설립되었다. (관련특허는 국제특허로 50건 이상을 취득이 끝났음) 이 기술을 기본으로 ‘Power ID’가 개발되었다. 2004년에 미국 모토로라社에서 이 RFID태그·라벨에 대한 기술을 도입하고 있다.

파워 ID란?

라벨로서의 사용편이와 전지부착 RFID태그(액티브형)의 성능을 혼합한 타입이다. 일반적으로 전지가 없는 패시브 형 RFID태그는 1mm 각 이하의 사이즈 RFID칩과 인쇄에서 형성하는 안테나부를 탑재한 인렛트(시트 상)를 얇은 시트에서 래미네이트하여 라벨에 마무리한 것이다. 이에 반해, 파워 ID는 중간층에 있는 인렛트에 인쇄로 전지를 형성한 것이다.

RFID태그는 전파를 발신하기 위해서는 그 기전력 레벨까지 에너지를 축적해야만 하나, 세미·패시브형의 보조전원부착의 RFID태그는 외부에서는 매우 작은 에너지밖에 필요로 하지 않는다. 따라서, 빠르게 리더에 전파를 송신할 수 있는 특징이 있다.

종래의 패시브형 RFID태그는 싼 가격에 입수할 수 있는 실용 면에 있어서 다음과 같은 문제가 있었다. 이들 문제를 해결할 수 있는 새로운 RFID태그로서 파워 ID가 주목받고 있다.

문제점

- 전파에 대한 반응(반사)이 약하고, 통신·응답범위가 좁아진다.

- 라벨끼리 겹쳐지면 읽어내기 어렵다.

- 주위의 금속·물의 영향으로 전파의 간섭이 일어나거나, 리더·라이터로부터의 신호를 받아들이기 어렵다.

① 구조 : 인쇄에서 전지를 형성하고, 기존과 같은 방식을 통해 인쇄로 형성하는 안테나부와 연결하고 있다. 따라서 패시브형은 RFID태그·라벨로 하기 위한 가공법인 롤·투·롤(Roll-to-Roll) 가공과 같은 방식의 가공법으로 진행할 수 있다.

안테나부와 RFID칩을 장착한 필름 위에 전원을 인쇄하게 되어, 안테나의 인쇄 시에 추가 인쇄를 하게됨으로써 이러한 구성의 RFID태그를 제조할 수 있다. 아연(亞鉛)으로 음극을 형성하고, 망간산화물에서 음극을 형성하는 층구조를 기본으로 하여, 폴리머 잉크의 필름으로 플러스와 마이너스의 전극을 커버하여, 1.5볼트의 전지가 된다.
※ 이 기술은 폴리머 디스플레이, 인쇄에 의한 집적회로형성에도 관련되는 기술이다.

보통, 리더·라이터로부터 전파를 받아 RFID를 장착시키는 데에는 안테나에서 1.2볼트까지 에너지를 집적시켜야만 한다.(RFID태그로 데이터의 기입이 이루어지기 위해서는, 안테나에서 2.2볼트까지 에너지가 축적되어야만 한다.)

또한, RFID태그는 데이터를 리더·라이터에 전송하기 위해서 더욱더 필요한 기전력 레벨까지 에너지를 축적해야만 한다. 이에 반해, 세미·패시브형의 파워 ID는 라벨 내에 1.5볼트(15mAh)의 보조 전지를 가지고 있기 위해, 받아들이는 전파 에너지는 적어도 되며 이를 통해 패시브형 RFID태그에서는 기동하지 않는 약한 전파에 대해서도 대응할 수 있다.

② 장점

● 계속되는 신뢰성

- RFID태그가 놓여지는 환경 중에서 가장 곤란한 금속(예: 플라그런스 들이 금속캔, 알루미늄 래미네이트 박스, 식품캔 등), 포일, 물이 가까이에 있는 경우에도 읽기가 가능하다(100% 읽기가 가능하다는 뜻임). 또한 이러한 환경에서 다량의 라벨을 동시에 읽어낼 수 있다.

- 라벨이 제품 및 용기의 어딘가에 붙여져 있어도 읽어낼 수 있다. 즉, 라벨의 부착 위치에 따른 트러블 요인을 제거할 수 있다.

- 라벨이 대형용기 사이에 끼어 있어도 읽어낼 수 있다.

● 통신거리

차폐물이 없는 환경에서, 파워 ID는 일반적인 내용물의 적재환경에서 18m(20m라는 표현도 있음)의 거리에서 읽어낼 수 있다. 용기가 금속인 경우, 알루미늄 포일이 사용되고 있는 경우 등의 전파간섭이 있는 경우에는 통신거리는 3m로 저하한다.

이들이 가능해지는 것은 장거리에서의 통신 혹은 어려운 수신환경에서의 통신에 필요한 안정전압을 인쇄전원이 공급할 수 있기 때문이다.
※ 라벨 내에 전원을 끼워 넣음으로써, 안테나 설계는 수신과 발신의 양방향에서 똑같이 나누는 배려를 할 필요가 없이, 발신에 적합한 안테나 설계를 할 수 있다. 이 설계변경에 의한 효과만큼 통신거리가 늘어난다.

● 도입의 용이함

이미 파워 ID용의 라벨과 리더의 개발이 끝났으며, 안테나는 넓은 UHF 대역에 대응할 수 있게 되어 있다. 1개의 라벨로 미국과 EU의 규격 주파수대에 대응할 수 있다.

● 시장성

- 리서치회사인 벤처·디벨롭먼트·코프는 RFID태그 시장에 대해 2007년까지 47억 달러(약 5조원)에 달한다고 예상하고 있다. 전원 없는 라벨은 이 시장이 적어도 33%에 달하는 16억달러(약 1조6천억원)의 시장점유율을 가지리라 예측하고 있다.

- IDTechEX社의 예측으로는 2015년까지 RFID태그시장은 성장을 계속해 2015년에는 2005년 11배 시장규모에 달할 것이라 예상된다.

● 환경문제

수은, 납 등의 중금속을 포함하고 있지 않다. 사용하는 재료는 미국연방정부가 비위험물질이라고 인정한 것을 사용하고 있기 때문에, 보통 산업폐기물로서 폐기할 수 있다(국제적 안전규격에도 합격임).
※ 과열(過熱)도 없으며, 감전도 없다.

③ 양식(월간포장 2005년 10월호 110페이지 표2 참조)

④ RFID태그 시험
한 개의 안테나를 사용하여, 금속용기에 RFID태그가 부착되어 있는 등의 경우의 테스트에서도, 읽어내는 정도(精度)가 거의 100%까지 높아진다고 표시되어 있다.

⑤ 적용 상황
EGS 테그놀로지社(영국, 공구(工具)), PHI社(베네룩스, IT), Plefo社(스톡홀름, 항공계측기), KOSAN IT(한국, 네트워크 기기)


(다음에 RFID태그의 부착방법에 대한 기사 이어집니다.)