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1 제출문 본보고서를 무선설비기술기준에관한연구 과제의최종보고서로제출합니다 연구책임자 : 정삼영 ( 전파연구소 ) 조성태 ( 전파연구소 ) 연구원 : 주은정 ( 전파연구소 ) 조성돈 ( 전파연구소 ) 박종열 ( 전파연구소 ) 이춘호 ( 전파연구소 ) 이정호 ( 전파연구소 ) 송홍종 ( 전파연구소 ) 신영진 ( 전파연구소 )

2 요약문 1. 과제명 : 무선설비기술기준에관한연구 2. 연구기간 : ~ 연구책임자 : 정삼영, 조성태 4. 계획대진도가. 월별추진내용 세부연구내용 연구자 월별추진일정 비고 MHz RFID 기술기준제정 o 국제표준및규제동향분석 o RFID 시스템분석 o 선진외국규제동향분석 o 기술기준 ( 안 ) 마련 o 연구보고서작성 2. 차량용레이다기술기준제정 o 국제표준및규제동향분석 o 차량용레이다시스템분석 o 선진외국규제동향분석 o 기술기준 ( 안 ) 마련 o 연구보고서작성 3. 디지털선택호출장치기술기준개정 o 국제표준및규제동향분석 o 디지털선택호출시스템분석 o 선진외국규제동향분석 o 기술기준 ( 안 ) 마련 o 연구보고서작성 신영진조성돈 이정호주은정 이춘호송홍종 4. 시각장애인용유도신호용기술기준개정 o 시각장애용유도신호용기기관련현황분석 o 기술기준 ( 안 ) 마련 o 연구보고서작성 신영진박종열 분기별수행진도 (%)

3 나. 세부과제별추진사항 1) 국내 외표준화동향조사 분석 o 국제전기통신연합 (ITU) 의전파규칙및관련권고문 o ISO/IEC, ETSI, IEEE 등의국제표준및동향분석 2) 선진외국의규제동향조사 분석 o 미국 FCC의정책동향및기술기준 o 유럽 CEPT의정책동향및기술기준 o 일본총무성등아시아국가의정책동향및기술기준등 3) 기술기준제 개정을위한연구반운영 o 산 학 연등관련분야의전문가로연구반구성 o 국내 외표준및규제동향과우리나라전파환경을분석하여기술기준 ( 안 ) 마련 4) 기술기준제 개정및고시 o 관련산업체, 연구소, 학계등을대상으로의견수렴실시 o 기술기준심의회를운영하여기술기준확정및고시 5. 연구결과 가 MHz RFID용무선설비의기술기준제정 o 출력상향조정요구에대한산업적측면과관련기술동향조사 분석 o 해외주요국가의사례및국내기술기준을분석 o 분석결과와시험검증등을통한국내에적합한기술기준마련 나. 차량충돌방지용레이더무선설비의기술기준제정 o 첨단차량 도로시스템을구축하기위한 ITS 기본계획 21 에따라차량레이더는차량에탑재된밀리미터파를이용, 전후방및측방의주변환경에관한정보를감지하여운전자의안전주행을돕는안전관련핵심기술 o 전방충돌방지용 77GHz 차량레이더의기술동향조사 분석 o 국내 외기술기준과조화를이루고동시에국내업체의기술개발을장려하기위한최소한의요건만을제시하는것을기본으로기술기준마련

4 다. 디지털선택호출장치무선설비의기술기준개정 o 디지털선택호출장치 (DSC) 를국제항행선박에만의무화하였던것을연근해지역을운항하는선박의해상안전을위해 2007년 1월부터연근해항행선박에도 VHF DSC를의무적으로설치하도록함 o 국내기술기준은국제항행용 DSC에대한규정이므로국내연근해용선박들은고가의국제항행용 DSC를탑재해야하는경제적부담이있음 o 고가의국제항해용 DSC 대신저렴한연근해용 DSC를사용할수있도록연근해용 DSC의성능규정을국내기술기준에반영 라. 시각장애인유도신호용무선설비의기술기준개정 o 시각장애인유도신호용의휴대장치및고정장치 ( 송신기 ) 는신고하지아니하고사용할수있는특정소출력기기에해당되며형식등록을받지만, 고정장치 ( 수신기 ) 는전파를발사하지않는수신기로형식등록을받지않고사용 o 현재, 고정장치 ( 수신기 ) 는민간단체에서자율인증을하고있어품질을확보하는데어려움이있고시각장애인의안전및편익에저해요인이됨 o 따라서국내시각장애인유도신호용무선설비에대한현황을분석하여고정장치 ( 수신기 ) 에대한기술기준마련 6. 기대효과 o RFID 기술기준마련을통한유비쿼터스센서네트워크기반조성 o 차량충돌방지용레이더기술기준마련을통한첨단교통정보시스템 (ITS) 시스템구축기반조성 o 연근해용영세선박에대한경제적부담해소 o 시각장애인유도신호용무선설비에대한기술기준마련을통한소외계층복리및편익증진 o 전파통신발전에부합하는관련기술기준을적시에마련하여국내정보통신산업의활성화및국제경쟁력확보

5 SUMMARY The purpose of technical requirements on radio devices is to promote an application of the limited frequency resource and guarantee the quality of radio devices. Radio technical requirements help radio devices to be produced and sold at markets. Technical requirements require minimum specifications of transmitter power, frequency error, and something else for radio devices. The works for establishment and revision of the technical regulations are launched by the voices of industrial area and administration policies. The work process includes an analysis of international radio standards or regulations. A study group was organized and performed an important role analyzing related reference materials as well as testing radio devices according to the technical requirements. RRL established final draft technical requirements on the four species of radio devices, noticed it publically and filed it on the government archives. This report is on the technical requirements for the 13.56MHz RFID, Radar using on the vehicles and DSC(Digital Selective Calling) devices. This report also describes the technical requirements on radio devices developed for a visually handicapped person o Radio technical requirement on the 13.56MHz RFID (Radio Frequency Identification) devices - Study on the industrial and technical effects by increasing RFID devices power. - Study on domestic and other countries technical requirements and standards. - Establishment final draft technical requirements based on the above mentioned studies, notification and filing them on the government archives

6 o Radio technical requirement on the radar using on vehicles - Study on a domestic and international technology trend about radar using on vehicles in the frequency of 77GHz - Establishment final draft technical requirements based on the above mentioned studies, notification and filing them on the government archives. o Radio technical requirement on DSC (Digital Selective Calling) devices - Ships running on coastal waters should install VHF DSC for maritime safety from January Revision of the current radio technical requirements on DSC to be used for class D DSC o Radio technical requirement on radio devices for a visually handicapped person - To keep the performance safe of the radio devices which are used for a visually handicapped person. - Revision of the current radio technical requirements on the radio devices for a handicapped person, notification and filing them on the government archives

7 목차 표목차 91 그림목차 93 제 1 장서론 95 제 2 장 MHz RFID용무선설비의기술기준 96 제 1 절 개 요 96 제 2 절 MHz RFID 표준화및산업동향 98 제 3 절 MHz RFID 기술기준동향 111 제 4 절 국내 MHz RFID 기술기준분석 121 제 5 절 결 론 141 제 3 장차량충돌방지용레이더의기술기준 143 제 1 절 개 요 143 제 2 절 밀리미터파대역에서의전파특성및 레이더의종류 145 제 3 절 차량레이더국제표준화동향 158 제 4 절 차량레이더의법규동향 161 제 5 절 차량레이더기술개발동향 165 제 6 절 차량레이더기술기준의제정방향및기술기준 ( 안 ) 182 제 4 장디지털선택호출장치의기술기준 188 제 1 절개 요 188 제 2 절디지털선택호출장치시스템 189 제 3 절디지털선택호출장치국내ㆍ외기술기준현황 201 제 4 절디지털선택호출장치기술기준주요개정내용 207 제 5 절디지털선택호출장치기술기준

8 제 5 장시각장애인유도신호용무선설비의기술기준 215 제 1 절개 요 215 제 2 절시각장애인유도신호용무선설비관련현황 216 제 3 절시각장애인유도신호용무선설비기술기준주요개정내용 220 제 4 절시각장애인유도신호용무선설비기술기준 224 제 6 장결론

9 표목차 표 2-1 IC카드의국제표준화 99 표 2-2 에어인터페이스국제표준 100 표 MHz ISO 표준및기술기준 101 표 2-4 ISO/IEC (13.56MHz ) 의에어인터페이스 102 표 2-5 EPCglobal의태그표준화범위 103 표 2-6 EPC-96의코드형식 104 표 2-7 EPCglobal의표준목록 104 표 년국가표준 (KS) 제정 105 표 2-9 RFID 관련매출액연도별추이 107 표 MHz RFID 리더분야매출액추이 109 표 2-11 공정처리자동화시스템내역 109 표 2-12 일본총무성의 13.56MHz RFID 전계강도기준치 112 표 2-13 의도방사체의방사한도 (FCC 47CFR ) 113 표 2-14 FCC의 13.56MHz방사마스크기준 114 표 2-15 유럽의 13,56MHz방사마스크 115 표 2-16 무선근접카드용무선기기 ( 정통부고시제 호 ) 118 표 2-17 특정소출력무선기기 (RFID/USN용)( 정통부고시제 호 ) 118 표 2-18 특정소출력무선기기 (RFID/USN용)( 정통부고시제2006-8호 ) 119 표 MHz대역의국가기술기준국내외규격비교 120 표 2-20 각국의전계강도및방사마스크비교 123 표 2-21 ITU-R SM Spurious 발사강도측정범위 124 표 2-22 ITU-R SM Category B Spurious 발사강도 기준치 (30MHz이하) 125 표 2-23 ITU-R SM 의전자파장해기준 126 표 2-24 시험계획논의 128 표 2-25 시험업체 129 표 2-26 측정장비 129 표 2-27 안테나인자 130 표 2-28 시험기준안

10 표 2-29 RBW 측정기준치를찾기위한시험결과표 ( 단위 : dbμv ) 135 표 2-30 업체별최종시험결과 ( 단위 : dbμv ) 136 표 2-31 전계강도기준치변경 ( 안 ) 도출내용 ( 측정거리 10m) 137 표 2-32 전계강도기준치 ( 측정거리 : 10m) 140 표 3-1 ITU-R M.1452 시스템요구사양 158 표 3-2 차량레이더기술기준 161 표 3-3 외국의차량레이더기술기준 162 표 3-4 자동차용레이더시스템의개발현황 165 표 3-5 자동차용레이더시스템의사용주파수 166 표 3-6 송수신및 Beam Scan 방식에따른출력과위상잡음 요구조건 167 표 3-7 Beam Scan 방식의장단점비교 167 표 3-8 차량레이더센서와응용 169 표 3-9 ETRI의전력증폭 MMIC의국제경쟁력비교 173 표 3-10 외국차량레이더제조업체의기술개발현황 175 표 3-11 외국자동차제작사별적용차량레이더현황 176 표 3-12 미국내차량레이더제품개발동향 177 표 3-13 일본내차량레이더제품개발동향 178 표 3-14 유럽내차량레이더제품개발동향 179 표 4-1 디지털선택호출장치의 Class별주요기능비교 196 표 4-2 국내해상고시주요개정내용 207 표 5-1 시각장애인유도신호용기술기준 217 표 5-2 무선설비규칙제9조 ( 수신설비 ) 217 표 5-3 휴대장치 ( 송신기 ) MHz RF 기준 ( 국가표준 ) 218 표 5-4 고정장치 ( 수신기 ) MHz RF 기준 ( 국가표준 ) 218 표 5-5 고정장치 ( 송수신기 ) MHz RF 기준 ( 국가표준 ) 218 표 5-6 휴대장치 ( 송신기 ) MHz RF 기준 ( 경찰청 ) 219 표 5-7 고정장치 ( 수신기 ) MHz RF 기준 ( 경찰청 ) 219 표 5-8 고정장치 ( 송수신기 ) MHz RF 기준 ( 경찰청 ) 219 표 5-9 국가표준과고정장치 ( 수신기 ) 기술기준비교

11 그림목차 그림 2-1 부문별국내 RFID 산업수요추정예산액연도별추이 106 그림 2-2 RFID 관련매출액추이 107 그림 2-3 RFID 리더분야주파수대역별매출액추이 108 그림 2-4 심사 ( 전파법시행규칙제46조의2 1항 1호 ) 111 그림 2-5 일본의 13.5MHz RFID대역스펙트럼마스크상세도 ( 전계강도dBμV /m) 112 그림 2-6 FCC의 13.56MHz RFID Spurious 방사측정예 114 그림 2-7 FCC의 13.56MHz RFID Spurious 방사측정예 115 그림 2-8 루프안테나의 coaxial과 coplanar 정의 116 그림 MHz전파의자계세기 117 그림 MHz RFID 출력상향조정에대한정보통신부 고시원문 119 그림 2-11 ITU-R SM 정보기기 B의 Spurious 기준과 Part 기준치비교 127 그림 2-12 테스트장비 ( 스펙트럼아날라이저, EMI TEST SET) 130 그림 2-13 측정안테나와테스트장비 (EMI 연구동 ) 130 그림 2-14 측정장비구성 131 그림 2-15 측정안테나와테스트장비 (EMI 연구동 ) 132 그림 2-16 시험절차 132 그림 2-17 EMI Test SET(ESIB 26) 로 Quasi-peak 측정한데이터 133 그림 kHz ~ 30MHz에서의주변환경노이즈측정데이터 134 그림 2-19 RBW 측정기준치를찾기위한시험결과 135 그림 3-1 밀리미터파충돌방지용레이더센서개념도 144 그림 3-2 공기와수증기에대한주파수에따른손실특성 145 그림 GHz 대역에서의시간당강우량에따른강우감쇠 146 그림 3-4 공기와수증기에대한주파수에따른손실특성 146 그림 3-5 레이더의목표물탐지작동원리 148 그림 3-6 지향성안테나의전자파방사패턴 148 그림 3-7 레이더수신기의출력파형 150 그림 3-8 펄스레이더의일반적구조

12 그림 3-9 펄스레이더의신호파형 154 그림 3-10 연속파레이더의일반적구성도 155 그림 3-11 FMCW 레이더의신호파형 156 그림 3-12 FSK 레이더의신호파형 157 그림 3-13 ITU-R 권고차량레이더구성 158 그림 3-14 신호세기의평균 159 그림 3-15 SRR(Short Range Radar) 의응용 168 그림 3-16 유럽자동차단거리레이더의 패키지솔루션 168 그림 3-17 프리스케일사의차량레이더로드맵 169 그림 3-18 미래안전차량 (ASV) 개념도 171 그림 3-19 자동차충돌방지레이더센서개념도 174 그림 3-20 ETRI 에서개발한 FMCW 레이더의 RF Front-End Module 블록도 174 그림 4-1 GMDSS 구성도 190 그림 4-2 디지털선택호출장치 190 그림 4-3 VHF/MF대역 DSC에의한조난경보수신처리절차 192 그림 4-4 DSC 무선설비 197 그림 5-1 음성유도기 216 그림 5-2 음향유도기 216 그림 5-3 수신감도측정구성도 221 그림 5-4 인접채널선택도측정구성도 222 그림 5-5 수신주파수안정도측정구성도

13 제 1 장서 론 전파통신산업의고도성장과전파이용의증가에따라스펙트럼에대한수요가급증하여주파수의효율적관리및이용을위한정책연구는서비스의보급ㆍ확산과전파분야의기술발전을위하여지속적으로연구되고있으며, 관련규정도전파산업의육성및이용자보호차원에서정비되어야한다. 무선설비의기술기준은한정된전파자원을효율적으로관리하고무선설비의최소한의품질을제도적으로보장해주는강제규정으로다른무선설비의운용에간섭을주지않기위하여무선설비가갖추어야할최소한의운영조건을명시하고있다. 무선설비의기술기준에는무선기기의일반적인사항을규정하는무선설비규칙과일반적인기준외에각각의무선설비의기술적특성을규정하는세부기술기준이있다. 정보통신부는국제표준화동향등전파환경의변화에신속히대응하기위해무선설비규칙에관한업무는정보통신부에서관장하고세부기술기준에관한업무는전파연구소에서관장하도록하고있다. 무선설비의세부기술기준제 개정은신규주파수분배, 국제표준및규제동향분석, 관련산업계요구등기술기준제ㆍ개정수요가발생한경우에이루어지며, 전파연구소는 기술기준제 개정업무처리절차 에따라관련분야의전문가들로기술기준연구반을구성 운영하며, 제기된문제점및이슈에대한분석, 선진외국의관련기술기준의분석등을통해제 개정 ( 안 ) 을마련하고산업체, 학계, 관련기관등이해당사자를대상으로의견수렴을실시하고, 기술기준심의위원회심사, 정보통신부규제심사를통하여기술기준제 개정을확정하여관보에고시한다. 2006년도에전파연구소에서는 13.56MHz대역의 RFID용무선설비, 차량충돌방지용레이더, 디지털선택호출장치및시각장애인유도신호용무선설비등 4건의기술기준을제 개정하기위하여관련분야전문가들로기술기준연구반을구성 운영하여제 개정 ( 안 ) 을마련하여관련기술기준들을고시하였다. 본보고서에서는 2006년도에전파연구소에서수행한연구결과를무선설비별로구분하여구성하였으며, 각장에서는각무선설비에대한기술기준제 개정배경, 국내 외표준화동향, 선진외국의규제동향등을조사ㆍ분석한결과와기술기준 ( 안 ) 에대하여서술하였다

14 제 2 장 MHz RFID 용무선설비의기술기준 제 1 절개 요 기존의바코드를대신하여물류산업에중대한변화를가져올애플리케이션으로서, 유비쿼터스네트워크의센서기능을담당하는핵심기술로서 RFID(Radio Frequency IDentification) 는최근주목을받고있다. 이미 70년대이후부터 RFID 에관한활용성연구를수행해오고있는미국의경우, 정부와학계그리고업체를중심으로컨소시엄을구성하였으며 Auto-ID 센터 를설립하여 RFID의적용가능성에관한활발한논의를진행하고있다. 일본은 1986년학계 / 사업자의발의와정부의지원을통해 유비쿼터스 IT 센터 를설립하여연구에박차를가하고있다. 이와같이해외주요국가에서는정부와학계, 산업체간의컨소시엄을통하여오래전부터 RFID의기술 표준화및산업에미치는영향에관한연구가지속적으로추진되고있다. 우리나라에서도최근에이르러정부기관을중심으로 RFID 활용확산및산업화추진대책 및 'u-센서네트워크계획 을잇달아발표하면서유비쿼터스의센서역할을담당하는요소기술로서의중요성을인식하여국가표준및국제표준화에적극적으로대응하고있다. 현재 RFID 관련국내기술기준은 900MHz및 433MHz대역의 RFID/USN용무선설비로 방송 해상 항공 전기통신사업용외의기타업무용무선설비의기술기준 제8조에제정되어있는반면, 13.56MHz RFID는동기술기준의제7조 ( 특정소출력무선국용무선설비기술기준 ) 에적용되고있다. 정보통신부고시제2006-8호 ( ) 를통해 13.56MHz대역도출력조정과 RFID 용도로재분류됨에따라무선근접카드용에서도서, 물류등의용도까지확대사용하게되었다. 또한출력상향조정으로인한혼신을최소화하기위해별도의

15 기술기준이필요함에따라현행 900 MHz및 433 MHz대역의 RFID/USN 과같이 MHz 대역의기술기준이제정되어야한다는필요성이대두되었다. 이에본연구보고서에서는다음과같은내용을담고자한다. 첫째, 13.56MHz RFID의출력상향조정요구에대한산업적측면과 RFID 관련기술및표준화동향을살펴본다. 둘째, 우리보다먼저 RFID에관한연구를진행한해외주요국가의사례및국내기술기준을분석함으로써, 기술기준제 개정방향을제시한다. 셋째, 국 내외사례및실증시험등을통하여우리나라에적합한기술기준 ( 안 ) 을마련한다

16 제 2 절 MHz RFID 표준화및산업동향 1. 표준화동향 가. 개요 RFID 기술은 90년대중반부터일부응용분야에대해국제표준화기구 (ISO) 에서국제표준화가논의되어본격적인실용화의기반이갖추어지기시작했다. 대표적인사례로는식별카드의표준화를추진하는 ISO JTC1/SC17에서비접촉형 IC 카드의표준화가 90년대후반부터논의되어 2000년~2001년관련규격 (ISO/IEC 시리즈 ) 이모두제정되었다. 한편, RFID 시스템은전파를사용해서 Tag/ 리더간통신을하기때문에, 다양한응용분야에서표준없이응용시스템을개발하거나응용별개별적으로표준화가진행되면, 글로벌관점에서의사용및보급에큰장해가될수있다. 이를방지하기위해, ISO의자동인식기술분야 (JTC1/SC31) 에서본격적으로실용주파수별통신조건 (Air Interface), 데이터포맷, 데이터내용, 시험방법등의표준화를추진하게되었다. 나. 국제표준화기구동향 (1) ISO/IEC 비접촉형 IC카드는기술적으로는 RFID 태그와동일하지만사람의식별에이용되기때문에 RFID 태그와는다른분과위원회 (ISO/IEC JEC1/SC17 WB8) 에서심의하였다. 카드용 RFID의규격은물품관리용 RFID 규격과보완관계에있다. 비접촉형 IC카드의국제표준은다음과같다

17 < 표 2-1> IC 카드의국제표준화 형식 접점형 비접촉형 밀착형근접형근방형 표준서번호 ISO/IEC 7816 ISO/IEC ISO/IEC ISO/IEC 통신거리접촉통신 ~ 2 mm ~ 10 cm ~ 70 cm 크로크주파수 3.57 MHz 4.91 MHz MHz MHz 초기통신속도 9.6kb/s ~ 9.6kb/s ~ 106kb/s ~ ~ 26kb/s 파트 1 물리적특성물리적특성물리적특성물리적특성 파트 2 단자의형상과위치 결합영역의치수및위치 전파출력과신호인터페이스 전파인터페이스 파트 3 전기신호와전송프로토콜 전기신호및리셋절차 초기화와충돌방지 충돌방지와전송프로토콜 파트 4 공통코멘트 - 전송프로토콜 - 시험방법 ISO/IEC ISO/IEC 1.3 의부속서 ISO/IEC ISO/IEC ISO/IEC 14443은근접형 (Proximity Integrated Circuit card ; PICC) IC카드로통신거리 10cm이며전송주파수 13.56MHz, 전자유도로통신한다. 타입은타입 A와타입 B의규격이있으며, 리더 / 라이터는두타입모두에대응해야한다. 타입 A 는 CPU가없는간단한구조이고, 타입 B는복합화에대응하여만들어진규격이다. 한편, JR 동일본의 수이카 (Suica)' 카드는일본국내규격인 JIS X 6322, 6305로규격화하였다. 일본은수이카카드를타입 C로제안하였지만, 현재국제표준으로채택되지못하였다. 응용분야로는스마트카드의형태로결제, 다목적인증, 데이터저장등을들수있다. 실용화사례로는, 타입 A는필립스사의제품으로한국의버스카드, NTT의텔레폰카드, 오오사카의 CITY카드등이있다. 타입 B는모로토라사의제품으로미국, 네덜란드, 독일에서적용한사례가있다. 타입 C는소니사의에디제품에적용되었으며, 일본 JR 동일본의수아카카드, 홍콩의옥토푸스카드, 한국의교통카드등이있다

18 ISO/IEC 15963은근방형IC 카드로통신거리 70cm이며전송주파수 MHz전자유도로통신한다. 물품관리등에사용되는비접촉형 RFID 태그를상정하여제안된규격이기때문에 IC카드로서의제품은적다. 응용분야로는인증용출입증, 증명서, 키등을들수있다. ISO/IEC JTC1/SC31 WG4은물품관리용 RFID로서, ISO/IEC JTC1/SC17(IC 카드 ) 이나 ISO TC204( 고도교통시스템 ) 등과보완관계로협조적으로심의를추진하였다. 물품관리용 RFID 태그의에어인터페이스 (ISO/IEC ~7, 무선통신규격 ) 는 (5.8GHz ) 를제외한모두가현재국제표준으로제정되어있으며, 표준화에대한대략적인내용은다음 < 표 2-2> 과같다. ISO/IEC (13.56MHz ) 은 13.56MHz의규격을 < 표 2-3> 와같이제안하고있으며비접촉형 IC 카드와같은주파수대역을사용한다. 무전원을전제한전자유도형으로통신하며통신거리는수 10cm정도이다 MHz RFID 사용에는 2 가지의모드가있다. 모드1 은 IC 카드의규격인 ISO/IEC 의내용이기본이며, Tagsis 사의충돌방지방식을옵션으로채택하고있다. 각모드의특징을 < 표 2-4> 에정리하였다. 모드 1과모드 2는호환성이없다. < 표 2-2> 에어인터페이스국제표준 그룹그룹명 ISO/IEC Project 명현단계비고 Generic Parameters 국제표준 Below 135 khz국제표준 Type 1 & MHz국제표준 Mode 1 & 2 SG3 Air Interface GHz국제표준 Mode 1 & GHz철회 UHF MHz국제표준 Type A, B, C UHF 433 MHz (Active) 국제표준컨테이너 (active)

19 한편, 모드2는리더 / 라이터로부터 RFID 태그로의통신속도가 kbps의고속 (RFID 태그로부터리더 / 라이터는 105.9kbps) 이기때문에, 고속분류등의빠른속도를요구하는분야에효과적이다. 모드2 는규격초안에는규정되어있지않지만, 통신거리를 70cm정도로상정하고있다. 미국 / 유럽 / 일본에서사용가능하며이용자면허가필요없다. 이대역의 RFID 태그는신분증, 승차권등에이용되고있고점차그용도가확대되고있다. < 표 2-3> MHz ISO 표준및기술기준 Parameter 모드 모드 1 모드 2 동작주파수 MHz ± 7 khz 주파수허용오차 ± 100ppm 점유대역폭 MHz ~ 변조방식 최대송신출력 (EIRP) ASK (Amplitude Shift Keying) PJM (Phase Jitter Modulation) 12A/m (150mA/m min.) FCC, ETSI( 각국규정 ) 스퓨리어스방사 FCC, EN 등 ( 각국규정 ) 주요특징 주요용도 인식거리 1m(70 cm) 이내, Mode 1/2 간상호호환불가 도서관리, 교통및 ID 카드 비고 IC카드규격 (ISO/IEC 15693) 에충돌방지방식을 option으로추가한것 428kbps 의빠른통신방식으로고속분류용임

20 < 표 2-4> ISO/IEC (13.56 MHz ) 의에어인터페이스 모드 1 모드 2 제안기업 / 단체 Philips( 네덜란드 ), TI( 미국 ) Magellan( 오스트레일리아 ) 전원 전송주파수 전원없음 MHz ± 7 khz R/W 로부터의발신 AM 변조도 ASK100% 와 10% PJM(Phase Jitter Modulation) 통신속도 26.48kbps, 1.65kbps 424kbps 부호화방식 PPM(Pulse Position Method) DFMFM(Double Frequency Modified Frequency Modulation) 통신방식 부하변조방식 태그로부터의발신 부전송파 통신속도 kHz혹은 kHz & kHz 26.48/6.62kbps 혹은 26.69/6.67kbps 8Ch: 969, 1233, 1507, 1808, 2086, 2465, 2712, 3013 khz 106kbps 8( 실질 848kbps) 변조방식 OOK & FSK BPSK 부호화방식맨체스터 MFM 충돌방지방식타임슬롯 ( 태그 2 64 ) FTDMA( 태그 32,000 개 ) (Frequency and Time Division Multiple Access)

21 (2) EPCglobal 2003년 5월의국제 EAN 협력총회에서 EAN International과 UCC(Uniform Code Council) 가공동으로조직을설계하여그실용화를추진할것을결정하였고, 2003년 9월 10일에개최된국제 EAN협력의임시총회에서 EAN과 UCC가공동으로설치할 EPCglobal Inc. 라는비영리법인을중심으로 RFID 기술과네트워크기술을결합한 EPC(Electronic Product Code, 전자상품코드 ) 시스템의실용화를결정하고 EPCglobal이라는회사를발족하였다. EPCglobal에서는태그를다음과같이분류하여각각에대한표준을발표또는중비중에있다. class 2 ~ 5는아직개발되지않았다. < 표 2-5> EPCglobal 의태그표준화범위 EPC 태그 Class 기능 Class 0 Class 1 Read only, ( 태그생산과정에서 EPC number 가쓰여지고리더는그후태그정보를더이상기록하지못함 ) Read, Write once( 태그생산과정에서는 EPC number 가기록되지않고추후리더에의하여기록됨 ) Class 2 Read, Write Class 3 Class 4 Class 5 Class 2 의기능에더하여, 멀리서도읽혀질수있고추가된기능도보유함 ( 예 : 센서 ) Class 3 의기능에더하여, 능동적인통신기능을보유하여다른태그와도통신을수행함 Class 4 의기능에더하여, 수동형태그와도통신을할수있음 다음은 EPCglobal 에서제정한 96bit 태그의 EPC 코드형식이다

22 < 표 2-6> EPC-96 의코드형식 요소헤더 Manager Object 일련번호 Bit 수 십진수값 , 179, 869, , 048, , 179, 869, 183 PML에대한 spec은준비중이다. 다음은 EPCglobal에서표준화를추진하고있는사항이다. < 표 2-7> EPCglobal 의표준목록 표준번호표준이름비고 EPCglobal 1 EPC Tag Date Specification SAG-Version 1.24 EPCglobal 2 EPCglobal 3 EPCglobal 4 EPCglobal MHz Radio Frequency Identification Tag Specification(Class 0) - Candidate recommendation MHz ISM band Class 1 Radio Frequency Identification Tag Interface Specification(Class 1) 860 MHz -960 MHz Class 1 Radio Frequency Identification Tag Radio Frequency & Logical Communication Interface Specification(Class 1 Version 1) Radio Frequency Identity Protocols-generation 2 Identity Tag(Class 1) : Protocol for Communication at 860 MHz -960 MHz (Generation 2) Candidate recommendation Candidate recommendation Candidate recommendation HAG - Candidate recommendation EPCglobal 6 Reader Protocol SAG EPCglobal 7 Savant Specification SAG EPCglobal 8 Physical Markup Language(PML) Core Specification, XML Schema and Instance Files SAG EPCglobal 9 Object Name Service(ONS) Specification SAG

23 다. 국내표준화동향 국내의경우산자부, 정통부, 기술표준원, KSA, TTA, NCA, GS1 Korea, RFID/USN 협회, KCALS, NIDA, ETRI, 글로벌 ID 연구조합등으로구성된 RFID 표준화통합협의회를중심으로 05년국가표준 (KS) 으로 [ 표 2-8] 과같이기반 12종, 응용 2종을제정하였으며, 06년 14종 (9월전망 ) 제정및 08년까지 60종이상의 KS를제정, 보급할예정이다. 2006년 5월현재, 각주파수별기본기능태그의내장기능정의및 13.56MHz태그의기본기능 (mode 1, mode 2) 의내용을담고있는 ISO/IEC 24710의번역을완료하여 2006년상반기국가표준 (KS) 으로기술표준원이상정할예정이다. < 표 2-8> 05년국가표준 (KS) 제정 No 규격명 ( 가칭 ) 관련국제표준 1 용어 - AIDC ISO/IEC 용어 - RFID ISO/IEC 데이터프로토콜응용인터페이스 ISO/IEC 데이터프로토콜부호화규칙 ISO/IEC 무선인식태그의고유식별 ISO/IEC 에어인터페이스 - 일반파라미터 ISO/IEC 에어인터페이스 - Below 135kHz ISO/IEC 에어인터페이스 MHz ISO/IEC 에어인터페이스 GHz ISO/IEC 에어인터페이스 - UHF MHz ISO/IEC 에어인터페이스 - UHF 433MHz ISO/IEC 응용요구조건 (ARP) ISO/IEC

24 2. 산업동향 가. 국내 RFID 산업수요예측 국내 RFID 산업수요추정예산액을부분별로살펴보면, 공공부문과민간부문모두에게추정예산액이증가할것으로나타났으며, 증가율은민간부문에비해공공부문이상대적으로높을것으로나타났다. ( 그림 2-1) 는이러한부문별국내 RFID 산업수요추정예산액연도별추이를나타낸다. (N=528, 억원 ) 전체민간부문공공부문 년도 2006 년도 2007 년도 ( 그림 2-1) 부문별국내 RFID 산업수요추정예산액연도별추이 [ 출처 ] USN 기반응용서비스산업실태조사에관한연구, RFID/USN 협회, 나. RFID 관련매출액 한국 RFID/USN 협회 USN 기반응용서비스산업실태조사에관한연구에따르면전체 252개공급기업의 RFID 관련매출액조사결과, 2004년도매출액은약 1,236억원, 2005년도추정매출액은약 2,902억원, 2006년예상매출액은약 5,243 억원으로나타나향후 RFID 관련매출이급격히상승할것으로전망하고있는것으로나타났다. ( 그림 2-2) 와 < 표 2-9> 는이러한연도별추이를나타낸다

25 ( 단위 : 백만원 ) 600, ,000 RFID 관련사업매출액 RFID 관련사업평균매출액 524,258 3,799 4,000 3,500 3, , , ,155 2,249 2,500 2, , , ,585 1,670 1,500 1, 년 2005 년 2006 년 0 ( 그림 2-2) RFID 관련매출액추이 [ 출처 ] USN 기반응용서비스산업실태조사에관한연구, RFID/USN 협회, RFID 매출발생기업수는 2004년도에 74개로 RFID 관련기업별평균매출액은약 16억 7천만원으로조사되었고, 2005년도는 130개기업, 약 22억 5천만원, 2006 년도는 138개기업, 약 38억원으로예상되어대부분의공급기업에서향후급격한매출신장을예상하고있는것으로나타났다. < 표 2-9> RFID 관련매출액연도별추이 ( 단위 : 개, 백만원 ) 년도 매출액 매출발생기업수총매출액합계기업별평균매출액 2004 년 ,585 1, 년 , 년 ,258 2, (34.7%P ) 3, (68.9%P ) [ 출처 ] USN 기반응용서비스산업실태조사에관한연구, RFID/USN 협회,

26 (1) 주파수대역별 RFID 리더분야매출액 주파수대역별로리더분야의 RFID 관련매출액을살펴보면 2004년에는 MHz, 135kHz이하, 900MHz순으로매출액이높았으나 2005년 900MHz주파수대역에서매출액이 2004년 20억원에서 2005년 139억원, 2006년 34억원으로급격히성장할것으로추정되며 2005년이후로는 13.56MHz, 900MHz, 135kHz이하순으로매출액이높을것으로나타났다. 또한 900MHz대역은 2006년에도약 340억원으로급격하게성장을할것으로나타났다. 또한, 433MHz주파수대역에서는 2005년에 2억원에서 2006년에는 25억원의매출이발생할것으로예상되는등 135kHz이하주파수대역을제외한모든주파수대여에서리더분야의급격한성장을보일것으로나타났다. ( 그림 2-3) 는이러한추이를나타내며, < 표 2-10> 는 13.56MHz RFID 리더분야의매출액추이를나타낸다. 135KHz 이하 4,411 6,085 5, MHz 8,750 25,718 40, MHz , MHz 2,058 13,873 33, GHz 미분류 ,846 19,120 28, 년 2005 년 2006 년 ( 그림 2-3) RFID 리더분야주파수대역별매출액추이 ( 단위 : 백만원 ) [ 출처 ] USN 기반응용서비스산업실태조사에관한연구, RFID/USN 협회,

27 < 표 2-10> MHz RFID 리더분야매출액추이 ( 단위 : 백만원 ) 구 분 총매출액합계 2004 년 2005 년 2006 년 기업별평균매출액 총매출액합계 기업별평균매출액 총매출액합계 기업별평균매출액 MHz 8, , , [ 출처 ] USN 기반응용서비스산업실태조사에관한연구, RFID/USN 협회, 다. 국내외산업동향 현재 RFID를이용한다양한공정처리자동화가이뤄지고있다. Toyota(South Africa) 는제조과정중에제작과정에대한정보나아이템의위치그리고제조상의문제점, 문제원인분석을위해부품단위로 RFID 태그를사용하고있다. 또한 Johnson Controls(USA) 社와 Automotive Paint Oven은자동차시트제작과정의효율성및자동차도장공정의효율적인관리를위해서각각 Passive RFID 태그를도입하였고, 그에대한시스템내역은다음표와같다. < 표 2-11> 공정처리자동화시스템내역 Inc. Char. Active/ Passive Read/ Write Tag Shape Tagged Material Tag Layer Benefits Sought Tag Frequency Toyota Passive Read/Write button Vehicle part layer 5 - Movement Vehicle Error prevention/ Cost reduction/ Speed HF(13.56 MHz ) Johnson Controls Passive Read/Write Pallet layer 3 - Pallet Efficiency, Speed 125 khz, MHz Automotive Paint Oven Passive Read/ Write (High- Temperature RFID Tags) vehicle layer 5 - Movement Vehicle Efficiency, Speed MHz

28 이처럼 HF(13.56MHz ) 대역의 RFID는 ID & 스미트카드등 short range에서그용도가물류용으로점차확대되고있다. 그에따라 Sensing 거리또한기존 14443형 (10cm) 에서 (1m 전후 ) 로확장되었다. 국내또한교통카드, 휴대폰결제등최근거리무선인식용도로한정되어사용되던 13.56MHz대역 RFID의활용분야가도서관이나물류 유통산업으로확대되었다. 이에따라정보통신부는최대인식거리가 50cm정도여서물류관리용으로이용하기에부적합한 13.56MHz대역의 RFID용전파출력 ( 전계강도 ) 을최대 80cm까지상향조정하였다. 이로써국내에서도산업및실생활에서의활용도를높여 RFID 산업의실질적인영역확대를꾀할수있게되었다. 현재국내에는 13.56MHz관련 RFID리더기및세트제조업체는약100여개업체로추산되며, 13.56MHz대역은지난해 RFID/USN용으로함께고시된다른대역들 (400 MHz대역, 900MHz대역 ) 에비하여가격이저렴하고인식률이높으며국제적으로널리이용되는등많은장점을가지고있어저주파대역을사용하는국내 RFID 산업의활성화는물론저주파 RFID 기술의해외수출에활력을더해주는계기가될것으로기대되고있다

29 제 3 절 MHz RFID 기술기준동향 1. 주요국가별기술기준동향 가. 일본 우리나라의전파법시행령제30조와동일한것으로일본의전파법시행규칙제6조 ( 면허를필요로하지않는무선국 ) 가있었으나, 2002년 9월전파법시행규칙개정 ( 제44조제1항 3호 ) 으로기존의미약전파기술기준외에별도로 유도식읽기쓰기통신설비 (13.56MHz의주파수의유도전파를사용하고기록매체의정보를읽고쓰는설비를말한다 ) 를추가하였다. 또한전파법시행규칙제46조2 1항 1호 [10m에서 mv /m(93.5 dbμv /m)] 를추가하여개정함으로전파의전계강도를유럽과같은수준으로증가시켜주는대신별도의형식지정을받기위한심사사항을다음 ( 그림 2-4) 과같이상세하게고시하였다. 일본에서정한기술기준에단위를mV /m 에서dBμV /m 로바꿔스펙트럼마스크를 ( 그림 2-5) 와같이정리하였다 MHz (±7kHz) 기본파영역에서는 93.5dBμV /m 이하이고 13.56MHz (±150kHz) 영역까지는출력상항조정으로인해상승하는불요파를감안해서 60.5dBμV /m로정해놓았으며 13.56MHz (±450kHz) 까지는 43.5dBμV /m로기본파보다 50dBc정도차이를갖는다. 이에따라일본총무성은 13.56MHz RFID를전파응용설비로분류하여 < 표 2-12> 과같은방사마스크를적용하고있다. 여기서주파수허용편차는 50ppm이하로하고 Spurious 발사강도허용치는 50μW이하이고, 점유주파수대폭은특별히정하지않았다. 심사 ( 전파법시행규칙제 46 조의 2 1 항 1 호 ) 신청서가제출되면, 총무성장관은다음조건에적합하고있는가의여부를심사한다. o 반송파의주파수가 MHz일것 o 반송파의주파수의허용편차는 100 만분의 50 이하일것 o 누설전계강도가당해설비로부터 10m 의거리에서다음값이하일것 : ( 그림 3-2) 참조 MHz이상 MHz이하의주파수에서 mv /m ( MHz ±7 khz ) MHz이상 MHz미만그리고 MHz초과 MHz이하의주파수에서 mv /m ( MHz ±150 khz ) MHz이상 MHz미만그리고 MHz초과 MHz이하의주파수에서 316 μv /m ( MHz ±450 khz ) - 상기주파수이외의주파수 ( 고조파및저조파에관계되는것은제외 ) 에서 150 μv /m - 고조파및저조파에의한고주파출력은 50 μw이하일것 o 설비는통상의상태에서인체에노출되는 6 분간평균에서의전파의강도가, 다음값을넘지않도록조치되어있을것 ( 이부분은다른국가에서는볼수없는기준임 ) - 전계강도가 60.77V/m, 자계강도가 0.16A/m o 설비조작에수반해서인체의위해를미치는, 또는물건에손상을미칠우려가없을것 ( 그림 2-4) 심사 ( 전파법시행규칙제 46 조의 2 1 항 1 호 )

30 레벨 (dbuv /m) 일본 RFID 스펙트럼마스크 (10m 거리 ) 저조파 (- 0.5dB) 기본파영역 93.5 dbuv/m 고조파 ( dbuv/m (-33 db) 60.5 dbuv/m ( dbuv/m (- 43 5dB) 50 dbuv/m (- 43 5dB) MHz dbuv/m (-50dB) MHz +/ /- 7 khz 43.5 dbuv/m (-50dB) MHz +/- 450 주파수 (khz) ( 그림 2-5) 일본의 13.5 MHz RFID 대역스펙트럼마스크상세도 ( 전계강도dBμV /m) < 표 2-12> 일본총무성의 MHz RFID 전계강도기준치 주파수범위 ( MHz ) 전계강도 ( μv /m) 전계강도dB ( μv /m) ~ 대역안좌측 : ~ 우측 : ~ 좌측 : ~ 우측 : ~ ~ 대역밖

31 나. 미국 미국의적용규격 (FCC Part 15 Subpart C (FCC 47 CFR )) 의전계강도는 10,000μV /m@30m 이하 (89.6 dbμv /m@10m) 이고불요방사는 < 표 2-13> 에서처럼의도방사체의방사한도 (FCC 47 CFR ) 를만족해야한다. < 표 2-13> 에서는 FCC에서정한측정거리중 0.490~30.0MHz는 30m에서측정하고 30MHz이상에서는 3m거리에서측정하게규정되어있으며이규정을국내규격과쉽게비교하기위해 10m 거리일때의값으로환산하였다. < 표 2-13> 의도방사체의방사한도 (FCC 47CFR ) 주파수 ( MHz ) 전계강도 ( μv /m) 측정거리 3m 로환산 10m ( dbμv /m) ~ /F( khz ) 300 계산식적용계산식적용 ~ /F( khz ) 30 계산식적용계산식적용 ~ ~ ~ ~ 이상 μv /m (49.5 dbμv /m) 100 μv /m (40.0 dbμv /m) 150 μv /m (43.5 dbμv /m) 200 μv /m (46.0 dbμv /m) 500 μv /m (54.0 dbμv /m) 반송파신호주파수에대한허용편차는정규공급전압에서온도가 - 20 에서 + 50 까지다양하게변할때, 그리고 + 20 에서 1차공급전압이정격공급전압의 85% 에서 115% 까지다양하게변할때운용주파수의 ±0.01% 이내로유지되어야한다. 배터리로작동하는장비일경우, 새배터리를사용하여장비에대한시험을수행하여야한다. 방사마스크는측정거리 30m에서정한 < 표 2-14> 와같은기준치에의해서규정되고, ~14.010MHz밖의주파수에서는 < 표 2-13> 의일반적인 Spurious 발사기준치를적용한다

32 < 표 2-14> FCC 의 MHz방사마스크기준 주파수범위 ( MHz ) 전계강도 ( μv /m) 전계강도dB ( μv /m) ~ 대역안좌측 : ~ 우측 : ~ 좌측 : ~ 우측 : ~ ~ 대역밖 15, Part * 측정거리 30m < 표 2-13> 과 < 표 2-14> 에서정한방사마스크와불요발사의전계강도기준치에의한 13.56MHz RFID의실제측정예는 ( 그림 2-6) 과 ( 그림 2-7) 와같다. ( 그림 2-6) 에서는 13.56MHz인접채널에서의불요파발사에대한측정을하였고, ( 그림 2-7) 는약 100MHz까지 FCC에서정한각주파수별불요파발사기준에따른마스크에서측정을하였다. ( 그림 2-6) FCC 의 MHz RFID Spurious 방사측정예

33 유럽연합 (EU) 은 MHz RFID 를근거리무선기기 (Short range device) 중자계를 ( 그림 2-7) FCC 의 MHz RFID Spurious 방사측정예 이용한기기로주파수허용편차에대해서는 FCC 47 CFR 에서정한기준치인 +/-0.01% (100ppm) 로 ITU-R SM 주파수허용편차권고에서규정한육상이동국 40ppm과육상기지국 20ppm보다는완화된값으로되어있다. 다. 유럽 분류하여복사신호세기를자계로규정하고있다. < 표 2-15> 유럽의 13,56 MHz방사마스크 주파수범위 ( MHz ) 자계강도dB ( μa /m) 전계강도dB ( μv /m) ~ 대역안좌측 : ~ 우측 : ~ 좌측 : ~ 우측 : ~ 좌측 : ~ 우측 : ~ ~ 대역밖 일반용도 : 42 (RFID: 60) 일반용도 : 93.5 (RFID: 111.5) * 측정거리 = 10m

34 유럽연합은 < 표 2-15> 에서알수있듯이 13.56MHz대역을일반용도의근거리무선기기용과 RFID 기기용으로활용하고있는데, RFID용자계기준이일반용도기준보다 22dB정도높게되어있다. 유럽연합은 13.56MHz대역을미국 FCC의 30미터전계강도기준치를이용한복사신호세기규정과는다르게측정거리 10미터에서자계기준으로하고있다. 30MHz이하의복사신호세기는루프안테나를이용하여자계를측정한후전계로환산하는데, 루프안테나는 90도방향각도에따라 ( 그림 2-8) 와같이 coaxial과 coplanar로구분한다. ( 그림 2-8) 루프안테나의 coaxial 과 coplanar 정의 전계와자계환산dB ( μa /m) = db ( μv /m) MHz전파의세기를루프안테나의 coaxial과 coplanar 방향에따라거리별로측정하면, 측정거리 10m에서 ( 그림 2-9) 와같이 coaxial과 coplanar 세기는동일하다

35 ( 그림 2-9) MHz전파의자계세기 2. 국내기술기준현황 ~13.568MHz에대한국내법규로는허가 신고없이사용하는무선국의용도, 전파형식과주파수에관한체신부고시제 호 ( ) 를시작으로완구용조정기, 무선도난, 경보기, 원격조정장치등의용도로만분류되어있었다. 그러나신고없이사용하는무선기기용으로정보통신부고시제 호 ( ) 에서는 < 표 2-16> 과같이무선근접카드용무선기기용도로재 개정되어교통카드등가까운거리의무선인식용도로활용가능하게되었다

36 < 표 2-16> 무선근접카드용무선기기 ( 정통부고시제 호 ) 전파형식주파수 ( MHz ) 비고 A1A, A1B, A1D A2A, A2B, A2D F1A, F1B, F1D F2A, F2B, F2D G1A, G1B, G1D G2A, G2B, G2D ~ 점유주파수대폭은주파수대역의범위이내일것 이후 < 표 2-17> 과같이정보통신부고시 호 ( ) 에서는신고하지아니하고개설할수있는무선국용무선기기로서 13.56MHz대역을특정소출력무선기기에 RFID/USN용무선기기로분류하였다. RFID/USN 무선기기특성상방사성에의한측정시험이요구됨에따라 10미터거리에서측정한전계강도, 공중선전력또는공중선전력밀도의허용치중하나를만족하는무선기기로재고시하였다. < 표 2-17> 특정소출력무선기기 (RFID/USN 용 )( 정통부고시제 호 ) 주파수 ( MHz ) 전계강도또는공중선전력 ~ mv /m@10m 이하 ~ mw이하 ~ W 이하 교통카드, 휴대폰결제등최근거리무선인식용도로한정되어사용되던 13.56MHz대역 RFID가도서관리나물류 유통산업등으로까지그활용분야가확대할필요성으로전파출력을상향조정이요구되었다. 이에따라정보통신부는최대인식거리가 50cm정도여서물류관리용에이용하기에부적합한 13.56MHz대역의 RFID용전파출력 ( 전계강도 ) 을최대 80cm까지인식할수있도록상향조정함으로써산업및실생활에서의활용도를높여 RFID 산업의실질적인영역확대를꾀할수있도록지원키로했다. 정보통신부고시제2006-8호 ( ) 에서는 RFID/USN용무선기기로 < 표 2-18> 와같이전계강도를 10미터거리의기존 10mV /m에서 mV /m로상향조정하였다 MHz대역은지난해 RFID/USN용으로함께고시된다른대역들 (400 MHz대역, 900MHz대역 ) 에비하여가격이저렴하고, 장애물이있어도인식률이높으

37 며, 국제적으로널리이용되는등많은장점을가지고있다. ( 그림 2-10) 은정보통신부고시제2006-8호의원문내용이다. < 표 2-18> 특정소출력무선기기 (RFID/USN 용 )( 정통부고시제 호 ) 주파수 ( MHz ) 전계강도또는공중선전력 ~ mv /m@10m 이하 ~ mw이하 ~ W 이하 정보통신부고시제2006-8호전파법시행령제30조제9호의규정에의하여신고하지아니하고개설할수있는무선국용무선기기 ( 정보통신부고시제 호, ) 를다음과같이개정 고시합니다. 2006년 2월 28일정보통신부장관 신고하지아니하고개설할수있는무선국용무선기기일부개정 신고하지아니하고개설할수있는무선국용무선기기일부를다음과같이개정한다. 제5조표중 ~ 란을다음과같이한다 ~ mV /m@10m 이하 부 칙 이고시는고시한날부터시행한다. ( 그림 2-10) MHz RFID 출력상향조정에대한정보통신부고시원문

38 3. 국가별기술기준비교 < 표 2-19> 은국가별 13.56MHz RFID 기술기준규격을비교한표이다. 각나라별기술기준이서로상이하므로쉽게비교 분석하기위하여 3, 10, 30m 거리와전계, 자계강도를 10m 법의전계강도로환산하였다. 한국을기준으로외국의상대값 ( db ) 을비교하면일본과유럽은동일 (0dB차이 ) 하고, 미국은 -3.9dB낮음을확인할수있다. 국가별 MHz RFID 기술기준을비교하면다음 < 표 2-18> 와같다. < 표 2-19> MHz대역의국가기술기준국내외규격비교 구분 한국전파법시행령제 30 조제 9 호 일본전파법시행규칙 : 월개정 미국 47 CFR 유럽 CEPT 기술기준 ( 이하 ) 47,544 μv 44 조 1 항 3 호 (2) 500 μv /m@3m 46 조의 2 1 항 1 호추가 47,544 μv /m@10m 10,000 μv /m@30m 42 db μa /m@10m 3m 환산 μv /m 158,513 μv /m 500 μv /m 158,513 μv /m 100,000 μv / m db μv /m db μv /m dbμv /m dbμv /m 100 dbμv /m 156,675 μv /m db μv /m 10m 환산 dbμv /m (10.4 db 감소 ) 한국을기준으로외국의상대값 (db) 93.5 db μv /m 43.6 db μv /m 93.5 db μv /m 89.6 db μv /m 93.5 db μv /m 0 db db 0 db db 0 db 주파수대 ~ MHz MHz 용도 비고 RFID/USN 무선기기 ( 정통부고시 호 : ) ~ MHz ~ MHz ~ MHz 유도식읽기쓰기통신설비불특정 SRD SRD 일반적인형식등록 별도의심사기준이있음 * SRD(Short-Range Device) : 근거리통신기기 [ 주 ] RR S5.150에서는 ISM대역사용으로지정되어있으며, 대부분의국가에서도용도를지정하지않고있음

39 제 4 절국내 MHz RFID 기술기준분석 1. 기술기준도입배경 가. 배경 13.56MHz을활용한 RFID/USN 서비스는 1996년부터교통카드에사용되고있으며, 2001년이후부터는휴대폰에결재수단을결합해본격적으로사용되면서 RFID/USN관련매출의 70% 이상을차지는가장큰시장규모를형성하고있다. 그러나 13.56MHz무선기기에대한국내기술기준은인식거리가 10cm내외의무선근접카드등만사용할수있도록기술기준이마련되어있다. 또한다양한응용서비스를제공하기어려운상태로 ISO/IEC 18000에기초해기술기준을정비하여인식거리가 1m까지가능한경쟁상대국에비해열악한환경에처해있는상태였다 MHz관련국내기술기준은 10cm내외의근접환경에서사용가능한서비스에한정되어마련된기준으로써 RFID/USN산업활성화를위해서는동대역특성에맞는응용서비스를제공할수있는수준으로기술기준개정이필요하였다. 이를위해한국 RFID/USN 협회는 13.56MHz주파수대역무선기기의기술기준을국제표준기구권고수준인 ISO/IEC 기준에적합하도록정비하고전계강도 ( 전파출력 ) 를유럽, 일본수준으로최소 13.5dB (47mV/m@10m) 이상상향해줄것을요청하였다. 국내비신고무선국분류체계가정보통신부고시제 호를통하여개편됨에따라 13.56MHz무선근접카드용비신고무선기기가 RFID 용도로확대되었다. 또한, 교통카드중심의무선근접카드용에서도서, 물류등의 RFID 용도로확대됨에따라정보통신부에서는 10mV /m@10m 전계강도기준치를미국, 유럽, 일본등의수준인 mV /m@10m로정통부고시제2006-8호를통해상향조정하였다. 무선근접카드용도기기가 RFID 용도기기로확대되면서출력상승에따른전계강도시험항목에점유주파수대폭과불요발사기술기준항목을검토하여야한다. 현행 900MHz및 433MHz대역의 RFID/USN용무선설비는별도의기술기준이제8조에제정되어있는반면 13.56MHz RFID는 방송 해상 항공 전기통신사업용외의기타업무용무선설비의기술기준 의특정소출력무선국용무선설비기술기준이적용되고있다. 2006년 2월 28일 13.56MHz대역 RFID/USN용무선기기개발촉진및관련산업육성을위해현행전계강도기준치를전계강도기준치를상향조정 (10mV/m@10m 이하 mV /m@10m 이하 ) 하였고출력상승에따른전파품질향상을위해별도의기술기준 ( 전파연구소장고시 ) 마련이필요함에따라현행 900MHz및 433MHz

40 대역의 RFID/USN 과같이 MHz대역의기술기준제정이요구된다. 나. 연구반구성및활동내용 13.56MHz RFID 출력상승에따른세부기술기준의필요성으로인해산 학 연 관으로연구반을구성하였다. 2006년 3월 2일 Kick-off 회의에서 13.56MHz RFID 기술기준 ( 안 ) 마련을위한검토사항및연구반운영방법논의를시작으로총 4차례의회의및실증시험을실시하였다. 3월 17일 2차회의에서는 13.56MHz RFID 기술기준 ( 안 ) 을발표하였고그에따른세부사항을논의하였다. 4월 6일 ~ 7일에는실증시험을통해실제무선기기에대한전계강도및방사마스크측정을통하여기술기준제정 ( 안 ) 수립을위한기초자료를도출하였고 3차회의에서시험결과를통해기술기준 ( 안 ) 을논의하였다. 본연구반에서는국내업체의의견과미국, 일본, 유럽의기술기준을분석하여국내환경과법규에적합한기술기준을마련하고, 이를토대로실증시험을통해기준 ( 안 ) 을증명하여최종기준안을도출하였다. 2. 주요항목에대한실험및고찰 가. 기술기준분석 (1) 전계강도와방사마스크 국외전계강도기준추세와국내업계의도서및물류용 13.56MHz RFID의국제경쟁력확보를위해서는현행전계강도기준치상승이필요하다. 본보고서에서는측정거리 10m에서의전계강도를기준으로각국의 13.56MHz RFID 신호세기를비교한다. 원장영역조건에서측정거리 30m의전계강도 E 30 을다음과같은환산식을이용하여측정거리 10m의전계강도 E 10 으로변환한다. 30m 10m 변환식 E 10 [ db ( μv /m)] = E 30 [ db ( μv /m)] + 20(log ) < 풀이 > 원장영역이론에의해서 e 10 ( μv /m) 10 = e 30 ( μv /m)

41 에양변로그 (20log) 를취한후식을정리하면변환식을구할수있다. < 표 2-20> 는각국의 13.56MHz RFID 신호세기를측정거리 10m와전계강도를기준으로비교한것이다. < 표 2-20> 각국의전계강도및방사마스크비교 주파수범위 ( MHz ) 유럽미국일본 ~ 대역안 일반용도 : 93.5 (RFID: 111.5) 좌측 : ~ 우측 : ~ 좌측 : ~ 우측 : ~ 좌측 : ~ 우측 : ~ ~ 대역밖 41.5 Part ( ~ MHz대역밖 ) ( ~ MHz대역밖 ) 미국의기술기준을국내에적용하기에는어렵다. 왜냐하면, 국내에 Part 와같이전체주파수대역에걸쳐일반적인 Spurious 발사강도허용치가마련되어있지않기때문이다. 유럽연합은 13.56MHz RFID 기술기준을유도응용기기의기술기준틀안에서다루고있는데, 국내에서는자계를이용한유도응용기기에관한통일된기술기준이없다. 현실적으로일본의기술기준이국내법규에제일적합한것으로판단되는데, 본규정은국제규격 ISO와도정합성을가지고있다. 결론적으로본보고서에서는국내 13.56MHz RFID용전계강도및방사마스크기술기준치로일본기술기준치를준용할것을권고한다

42 (2) 점유주파수대역폭 송신스펙트럼의대역폭은퍼센트대역폭과 XdB대역폭으로구분되는데, 본보고서에서는방사마스크로기술기준을정하므로, 일본기술기준의경우와같이별도로점유주파수대폭을규정하지않는다. (3) 불요발사 일본기술기준의 Spurious 발사강도허용치는전도성 50μW이하로되어있는데, 본보고서에서는 13.56MHz RFID 시험방법의일관성을위하여복사전계강도로 Spurious 발사강도허용치를규정한다. 권고 ITU-R SM Unwanted emissions in the spurious domain에있는 < 표 2-21> 은 Spurious 발사강도측정범위를나타내고있다. < 표 2-21> ITU-R SM Spurious 발사강도측정범위 Fundamental Frequency range Lower limit Frequency range for measurements Upper limit (The test should include the entire harmonic band and not be truncated at the precise upper frequency limit stated) 9 khz ~ 100 MHz 9 khz 1 GHz 100 MHz ~ 300 MHz 9 khz 10th harmonic 300 MHz ~ 600 MHz 30 MHz 3 GHz 600 MHz ~ 5.2 GHz 30 MHz 5th harmonic 5.2 GHz ~ 13 GHz 30 MHz 26 GHz 13 GHz ~ 150 GHz 30 MHz 2nd harmonic 150 GHz ~ 300 GHz 30 MHz 300 GHz < 표 2-21> 에의하면, 13.56MHz RFID의 Spurious 발사강도측정범위는 9kHz ~ 1GHz이다. 특히, 낮은주파수대역에서는측정기의내부잡음으로잡음레벨이상승한다. ITU-R SM 권고내용 Category B에서는 30MHz이하의무선기기에관한 Spurious 발사강도기준치를 9kHz~10MHz권고치 29-10log(f( khz )/9) db ( μa /m)@10m로정하고있는데, 만약 9kHz부터측정하게될경우 29dB ( μa /m) 즉 80.5dB ( μv /m) 로높

43 은불요파로측정되는문제가발생하므로국내법규에부합되는문제가있고낮은주파수대역에서는측정기내부잡음증가등에의한신뢰성문제로인해 1MHz이하는측정하지않을것을제안한다. < 표 2-21> 에서규정한 -1dB( μa /m) = 50.5dB ( μv /m) 규정은 < 표 2-19> 의 ~ MHz대역과 ~ MHz대역에서정한미국과일본의기준치 50dB ( μv /m) 과비슷하다. < 표 2-22> ITU-R SM Category B Spurious 발사강도기준치 (30 MHz이하 ) Type of equipment Limits short range devices operating below 30 MHz 29-10log(f( khz /9) db ( μa /m) at 10m for 9kHz <f<10mhz -1dB( μa /m) at 10m for 10MHz <f<30mhz -36dBm for 30MHz except frequency below<1ghz -54dBm for f within the bands 47-74MHz, MHz, MHz, MHz -30dBm for 1GHz f<(see recommends 2.5) Short range device above 30 MHz, Radio local area networks, Citizens band(cb), cordless telephones, and radio microphones -36 db m for 9 khz except frequency below<1 GHz -54 db m for f within the bands MHz, MHz, MHz, MHz -30 db m for 1 GHz f<(see recommends 2.5) 본보고서에서는 30MHz ~ 1GHz주파수에존재하는 Spurious 발사강도허용치로 < 표 2-23> 와같이 ITU-R SM 에서권고하는정보기기 B에적용되는전자파장해기준을권고한다. 왜냐하면, 현재국내기술기준에는 47CFR Part 규정과같이전주파수대역에관한복사 Spurious 발사강도허용치의역할을하는기준치가없고, 미국에서 47CFR Part 규정은 30MHz이상에서는전자파장해기준의역할을하기때문이다

44 < 표 2-23> ITU-R SM 의전자파장해기준 Frequency ( MHz ) E max ( db ( μv /m)) Distance of measurement (m) corresponding e.i.r.p. ( db m) Class A : applicable to ITE intended for industrial environment Class B : applicable to ITE intended for a domestic environment < 표 2-23> 의기준치는측정거리 10m로마련된것이므로다음과같은변환식이필요하다. 10m 3m 변환식 E 3 [ db ( μv /m)] = E 10 [ db ( μv /m)] + 20(1-log 10 3) ( 그림 4-1) 은 3미터전계강도변환식을이용하여 < 표 2-23> 의 ITU-R SM 의전자파장해기준의기준치와 FCC의 47CFR Part 를비교한것으로 88 ~ 230MHz주파수에서약 7dB차이를보이고다른주파수대역은거의비슷함을알수있다. 국내에서는 CISPR 측정방법을통한전자파시험이이루어지고있으므로, 30MHz ~ 1GHz주파수에서 Spurious 발사강도허용치로 < 표 2-23> 의정보기기 B 기준치를준용할것을권고한다

45 ITE B by CISPR ( 그림 2-11) ITU-R SM 정보기기 B 의 Spurious 기준과 Part 기준치비교 나. 시험및고찰 (1). 측정시험및계획논의 측정시험은 2006년 4월 6일 ( 목 ) 과 4월 7일 ( 금 ) 양일간에걸쳐전파연구소이천분소에서실시하였다. 시험이전에테스트항목및방법등기타사항들이논의되었으며구체적인내용은 < 표 2-24> 와같다

46 < 표 2-24> 시험계획논의 테스트항목에관한논의테스트방법에관한논의 - 기술기준초안을기초로하여대역에맞는전계강도를측정 - 방사마스크대역외부분에대한측정기준치마련 - 자계강도는측정장비부재로측정을하지않음 - 필요에따라전도성실험도할수있도록준비 - 스펙트럼아날라이저의경우분해능가변이가능하나 EMI TEST 장비분해능이제한되어있으므로 (120kHz,9kHz,200Hz) 이를감안해서 TEST진행하기로함 - 미국 (FCC) 과유럽 (ETSI) 기준을비교해서현장실험을진행키로함 기타논의사항 - FCC에인증받을수있을정도의기술기준안이마련되길바람 - 전파연구소이천분소시험장이 30MHz이상에대해서는검증을받았지만 30MHz이하에서는검증되지않았는데이에대한신뢰성에대한의견제시 - 국내에 30MHz이하주파수를시험할수있는무반사실이없으므로전파연구소이천분소가그래도가장측정환경이좋은편이며아주정확한데이터를뽑지는못해도시험을통해 RFID 무선설비기준안마련하는데문제없을것으로판단됨 (2) 측정 ( 가 ) 시험장비 공정한시험이될수있도록한국 RFID/USN 협회측에시험에필요한장비를요청하였다. 이에전계강도시험을위해서변조된신호가연속송출될수있게시험준비를요청하였고, 주파수허용편차시험을위해서무변조반송파로전도성시험이가능하게준비를각업체에요청하였다. 위요청에측정가능한시험업체는다음 < 표 2-25> 과같이 5개사이며이중 3개사는외부측정이가능하게되어있으며 2개사는외부측정이불가하게되어있다

47 < 표 2-25> 시험업체 업체명용도외부측정가능여부 A. 가능 MHz RFID 리더 B. 가능 C. 가능 D. 불가 E. 불가 ( 나 ) 측정장비 측정을위해서 < 표 2-26> 과같은장비를사용하였고, 각장비에모델명및사용주파수범위는아래표와같다. 장비의사진은 ( 그림 2-12) 에첨부하였다. < 표 2-26> 측정장비 장비명모델명사용주파수범위 안테나루프안테나 HFH2-Z2 9k ~ 30 MHz 계측기 스펙트럼아날라이저 E Hz ~ 26.5 GHz EMI Test 장비 ESIB Hz ~ 26.5 GHz 측정장비중계측기의경우, 기존전계강도테스트는모두 EMI Test (ESIB 26) 로측정했으므로 EMI Test 장비로측정하는것이맞으나, 측정시 Quasi-peak로측정을하기때문에한번측정시상당한시간이걸리는문제가있고 RBW가 0.2, 9, 120kHz밖에측정이불가하여측정시간을단축시킬수있는스펙트럼아날라이저로 Max Hold시켜측정을하기로하였다 (EMI TEST 장비와 Gain 편차 1 ~ 2 db이내 ). 여기서 ESIB 26는전계강도를측정 분석하는장비이다. ( 제조사 : ROHDE&SCHWARZ, 측정범위 : 20 ~ 26.5GHz )

48 ( 그림 2-12) 테스트장비 ( 스펙트럼아날라이저, EMI TEST SET) 안테나는 ( 그림 2-13) 과같이 R&S/H로2-Z2라는 Loop 안테나를사용해서측정하였다. 사용주파수대역은 < 표 2-26> 과같이 9k ~ 30MHz사이에서측정이가능한안테나로주파수에따른안테나인자는 < 표 2-27> 과같다. ( 그림 2-13) 측정안테나와테스트장비 (EMI 연구동 ) 주파수 ( MHz ) 안테나인자 ( db /m) < 표 2-27> 안테나인자

49 ( 다 ) 측정구성 유럽의경우자계강도에의한데이터를기준으로기술기준안이제정되어있다. 국내에서는전계강도에대한시험만을하므로자계에서전계로변환하는공식을적용하는것이부정확할수있다. 업체측에서는자계강도도같이측정할것을요구했으나국내에서는측정가능한테스트장비및안테나가없어자계강도시험은진행하지못하였다. 따라서본시험에서는전계강도시험만을실시하였고, 루프안테나와 RFID 시료와의거리 10m에서전파환경노이즈를측정하고 RFID 시료에전원을인가했을때변화된파형을측정하였다. ( 그림 2-14) 에측정장비의구성을도시하였다. Loop 안테나 Spectrum Analyzer 전원 10m ( 그림 2-14) 측정장비구성 ( 라 ) 측정방법 시험은전파연구소이천분소 EMI 연구동에서실시를하였으며실외시험장에서시험장비와안테나사이의거리는 10미터를띄우고계측기는 ( 그림 2-15) 과같이안테나로부터 5~6미터떨어진곳에계측기를놓고시험을실시하였다

50 ( 그림 2-15) 측정안테나와테스트장비 (EMI 연구동 ) 그에따른시험절차는 ( 그림 2-16) 과같다. - RFID안테나와수신 Loop 안테나를 10m 이격 - Loop 안테나와스펙트럼아날라이저를연결시킴 - 스펙트럼아날라이저로전파환경노이즈측정 - RFID Reader에전원 On - 중심주파수대역 (13.553~13.567MHz) 전계강도측정 (9kHz) - 각방사마스크주파수대역별불요방사측정 ( 그림 2-16) 시험절차 국내에는 10m이상의거리를간섭없이측정할수있는시험장소가없으므로공간잡음과방송신호를동반해서측정할수밖에없었다. 시험은 EMI Test(ESIB 26) Set로 ( 그림 2-17) 와같이 Quasi-peak로측정을실시하였다. 이그림에서보면 2개그래프중낮게표시된그래프는공간잡음을측정한데이터로공간노이즈와방송신호에대한그래프이며이를기준으로다른그래프를비교하는방식으로측정을실시하였다. EMI Test(ESIB 26) Set로 Quasi-peak를측정할경우 1회측정시상당한시간이걸리는문제가발생이되어 Agilent사의 E4440A 스펙트럼아날라이저와시험

51 결과를비교검토하여측정오차가 1~2dB이내임을확인하여빠르게측정할수있게장비를바꿔시험하였다. < 표 2-28> 는시험실시직전에설정한시험기준안으로분해능에대한사전설정이필요하여시험참가자들과의견조율을통해설정된초기안이다. 이안을기초로하여시험을실시하고국외기준을비교하여국내기준에적합한분해능을설정하기로하였다. ( 그림 2-17) EMI Test SET(ESIB 26) 로 Quasi-peak 측정한데이터 < 표 2-28> 시험기준안 주파수 RBW( 분해능 ) 전계강도 ( dbμv /m) 9k ~ kHz로측정 ~ kHz ~ kHz ~ Hz ~ kHz ~ 30MHz 9kHz ~ 300MHz 120kHz

52 ( 마 ) 시험결과및분석 루프안테나와스펙트럼아날라이저만연결시켜 150kHz ~ 30MHz까지환경노이즈를측정해본결과 ( 그림 2-18) 와같이측정하는장소가외부환경에노출되어있어단파방송및기타주파수의노이즈레벨이상당히높게나타났다. 그러나국내에는단파대 ( Hz ) 를측정할수있는크기의무반사실이없기때문에외부노이즈를동반해서실외에서측정을할수없다. 따라서 13.56MHz RFID 측정시에는환경노이즈를빼고이외발생하는불요파를측정하여시험을진행하였다. ( 그림 2-18) 150 khz ~ 30 MHz에서의주변환경노이즈측정데이터 A사장비는 RBW 기준을정하기전에시험해본자료라타회사처럼 RBW를달리비교를할수없기에측정참고자료로만뒤에첨부하였다. FCC규격에서는 30MHz이하대역에서측정을 RBW가 9kHz로되어있으나국내장비의특성을감안해서기준안으로마련해놓았던방사마스크이내로들어갈수있는 RBW를별도조사하였다. RBW 1kHz, 200Hz, 100Hz일때의기준마스크이내로오는지를시험을통해확인하였으며, ~ MHz, ~ MHz대역에서는변조신호레벨이가장크므로업체의견을충분히반영해서 RBW를 100Hz로설정해서측정하기로정하였다. 그외대역은 FCC 측정규격을따라 RBW 9kHz로측정하는것으로정하였다

53 ( 그림 2-19) RBW 측정기준치를찾기위한시험결과 ( 그림 2-19) 는 3가지특성을시험한그림으로제일먼저환경노이즈에대한측정을하고두번째로대략 1W정도의저출력일때를측정하였고세번째로는약 5W정도의높은출력인상태에서측정을하였다. 이때 13.56MHz에서는약 70dBμV /m 의값이나왔으며 MHz에서불요파방사전력은 49.86dBμV /m로측정되었다. < 표 2-29> RBW 측정기준치를찾기위한시험결과표 ( 단위 : dbμv ) 주파수대 전계강도측정기준치 B 사 RBW(1 khz ) (RBW : 200 Hz ) (RBW : 100 Hz ) ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 30M

54 < 표 2-30> 업체별최종시험결과 ( 단위 : dbμv ) 주파수대 RBW( khz ) 전계강도측정기준치 B 사 C 사 D 사 E 사 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 30M 측정결과는안테나인자가포함되지않은값이므로dBμV로나타냈으며실측값은해당되는주파수대역의안테나인자를포함해서계산해야한다. 안테나인자 ( db /m) = 15MHz에서 17.56dB/m 적용실측정값 = 시험결과 + 안테나인자 ( db /m) 1차시험을통해중심주파수대역과인접한대역 ( ~ MHz ) 은장비업체의견을반영하여측정조건을도출하고방사마스크를결정하였다. 대역외주파수 (13.410MHz이하, MHz이상 ) 에서는불요방사기준치를 54dBμV /m로상향조정하려했으나이는시험시임의로정한값이므로타당한근거가없어 10m일때의값인 50dBμV /m 기존기준안대로설정하기로하였다. 첨부된연구반회의자료참조

55 < 표 2-31> 전계강도기준치변경 ( 안 ) 도출내용 ( 측정거리 10m) 주파수대 ( MHz ) 전계강도기준치dB ( μv /m) 기준 ( 안 ) 변경 ( 안 ) 분해능 ~ ~ khz ~ Hz ~ khz ~ Hz ~ ~ khz 2차시험은전도성시험으로 1차시험의확인시험차원에서실시하였고참석한업체는 1차시험에참석했던회사중 3개사가시험에참석하였고이시험을통해전계강도로시험했던데이터와전도성시험의출력특성에대한불요파를측정비교하였다. 측정결과로는기준파신호레벨대비불요파에대한상대비교치는큰차이가없음을확인했으며 1차시험결과가신뢰성이있음을전도성시험을통해확인하였다

56 3. 기술기준제안 13.56MHz RFID 기술기준에대하여기타업무용무선설비기술기준제8조 (RFID/USN용무선설비 ) 의 3항으로다음과같이제안한다. o ~13.568MHz주파수의전파를사용하는 RFID용무선설비의기술기준은다음각호와같다. - 주파수허용편차는 ± 이하일것 - 점유주파수대폭은지정된주파수범위이내일것 MHz RFID로부터방사된전계강도는측정거리 10미터에서 93.5dBμV /m(47.544mv/m) 이하이고, 주파수별로다음의전계강도보다작을것 주파수 ( MHz ) 분해능 ( khz ) 전계강도기준치 ( dbμv /m) ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

57 4. 세부항목별기준치규정배경 가. 전파형식 13.56MHz에서사용하는전파형식으로는미국, 유럽등에서 ASK방식을사용하고있으나, 전파형식에구애받지않고활용하기위해별도규정은하지않을것을제안한다. 나. 주파수허용편차 미국의경우 FCC 47CFR 에정한주파수허용편차기준치 ±0.01% (100ppm) 으로되어있으며일본의경우주파수허용편차를 50ppm이하로규정하고있다. 국내의경우고정국용기기의주파수허용편차는 ± , 이동국용기기의주파수허용편차는 ± 이며본규정에대하여국내의경우고정국용기기의주파수허용편차인 을적용할것을제안한다. 다. 점유주파수대역폭 외국의경우방사마스크로기술기준을정하므로일본기술기준의경우와같이별도로점유주파수대역폭을규정하지않고분배고시된대로 ~ MHz ( 지정주파수범위 ) 이내일것을제안한다. 라. 전계강도기준치 ( 측정거리 10m) 전계강도시험시에정했던방사마스크기준치중 ~ , ~ MHz에서 54dB ( μv /m) 는명확한근거가없으므로기존미국, 일본의규정치인 50dB ( μv /m) 로정하였고, 9kHz ~ MHz대역은미국 FCC규정을적용하기에는국내기술기준에부적합하여적용하지않았으며시험방법또한간소화하기위해전계강도시험은 1MHz부터할것을제안한다. FCC의경우 150kHz ~ 30MHz에서분해능이 9kHz이지만국내는 ~ , ~ MHz에서는측정결과와업체의견을반영하여 100Hz로하고그외대역은 9kHz로할것을제안한다. 불요파발사는단파대의경우 1GHz정도까지측정하지만전계강도기준치로방사마스크를정하며사용주파수의 3고조파정도는확인이가능해야하므로측정주파수대역을한정시키기위해 100MHz이하로정하며 30 ~ 100MHz분해능은국내규정

58 을적용하여 120 khz로할것을제안한다. < 표 2-32> 전계강도기준치 ( 측정거리 : 10m) 주파수대 ( MHz ) 전계강도기준치dB ( μv /m) 분해능 ( khz ) ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 마. 형식등록및형식처리방법 시험방법은전파연구소 호제15조 9호전계강도로규정된방법으로시험한다

59 제 5 절결론 RFID는각종서비스산업은물론물류, 산업현장, 제조공장과물품의흐름이있는곳이면어디에서나적용이가능하여사회여러분야로부터큰관심을받고있으며, 이와같은상황을반영하여 ISO/IEC의 JTC1/SC31 전문위원회를중심으로 RFID 글로벌표준화가진행되고있다. 이에따라국내에서도 RFID 기술및응용분야의조기구축을통한관련기술발전및세계시장진출의기회확보를위하여 UHF 대역신규주파수할당을포함한 13.56MHz RFID 기술기준관련제반규정을국제표준에부합하도록정비할필요성이대두되었으며, 이상과같은목적을위하여산 학 연 관으로 13.56MHz RFID 기술기준연구반이구성되었다. 본연구반에서는최근무선근접카드용에서도서, 물류등의용도까지확대된 13.56MHz RFID의출력상승이요구되는산업적요구및관련기술적동향, 표준화동향을살펴보았고, 우리보다먼저 RFID에관한연구를진행한해외주요국가의사례및기술기준을분석함으로써국내 13.56MHz RFID 기술기준제정방향을살펴보았다. 분석한결과로국내에적합한기준을마련하였고, 현행사용되고있는 13.56MHz RFID 의실측한결과자료를토대로국내기술기준에적합한기술기준을제안하였다. 제안된기술기준안은외국의기술기준과비교했을때 1MHz이하의주파수대역에서는별도의규정을정하지않았으며, ~ MHz과 ~ MHz대역에서는분해능 0.1kHz으로완화되어규정할것을제안하였다. 본보고서는미국, 유럽, 일본등의 13.56MHz RFID 기술기준을조사연구를토대로우리나라에적합한기술기준 ( 안 ) 을제시하였고국외기준에비해완화된기준안을제안함으로써국내 RFID 산업발전에기여할것이라기대된다. 또한기술발전전략을효율적으로수립하고제도를재정비하는데충실한기초자료로사용될수있을것으로사료된다

60 [ 참고문헌 ] [1] MHz RFID 기술기준개정보고서, ETRI, [2] USN 기반응용서비스산업실태조사에과한연구, 한국 RFID/USN 협회, [3] 정민화, 국제표준동향및국가표준화추진계획, RFID 국제 국가표준동향세미나, [4] 최명렬, 표준화로드맵, RFID 국내외표준화대응, RFID 국제 국가표준동향세미나, [5] 정순영, RFID 차량응용시스템및표준화이슈, RFID 국제 국가표준동향세미나, [6] FCC Part 15, Radio Frequency Device, Regulation [7] ERC Recommendation

61 제 3 장차량충돌방지용레이더기술기준 제 1 절개요 국내의도로및교통환경은급증하는차량의운행량때문에현재많은도전에직면해있다. 차량이동성은심한교통체증때문에급격히떨어지고있으며교통안전성또한매우심각한문제로대두되고있다. 차량이동에대한효율성의저하는에너지낭비, 자동차배기오염물질등의증가를초래하고생산성감소를유발하여삶의질저하에적지않은요인으로작용하고있다. 이러한현상에대한개선책으로지능형교통시스템 (ITS : Intelligent Transportation System) 이도입되고있는데, 이는첨단기술을활용하여기존의교통체계를좀더효율적으로사용하고새로운교통서비스를제공하여교통문제를해결하고자하는것으로, 이미선진각국에서는지능형교통시스템대표기구를설치하고교통문제해결을위해많은노력을기울이고있다. [1][2] 국내의경우전자및통신기술등첨단기술을활용, 현행교통체계를 21세기에맞는첨단교통체계로전면개편하여국내의교통불편을근본적으로해소하기위한방편으로 2010년까지전국에지능형교통시스템을구축하고 2020년까지완전주행이가능한첨단차량 도로시스템을구축하는내용등을포함하는 ITS 기본계획 21 을 2001년에확정 발표한바있다. 차량레이더는이러한방편중의하나로서, 이동체 ( 차량 ) 에탑재되어밀리미터파를이용, 전후방및측방의주변환경에관한정보를감지하여운전자에게제공하고필요시에는자동으로차량을제어할수있도록자동차의전자장치에신호를연결하여운전자의안전한주행을돕는데응용되는안전관련핵심기술이다. 밀리미터파를이용한방식의차량레이더는응용의특성상악천후나야간등여러기상조건에서도비교적오류가적고사용이용이하다는특징을갖고있어서충돌방지용레이더센서로현재가장활발히연구되고있는분야이다. [3] 차량레이더를응용한기술들은능동주행조정장치, 적응형주행조정장치, 지능형주행조정장치등으로불리는데, 해외유수의자동차업계의차량레이더기술로는운전자의안전한운행을보조하기위해서레이더기술을적용, 유사시단순한경고수준을넘은직접적인차량제어를가능하도록하였는데이러한응용은상당한기술적진보라볼수있다. [4]

62 ( 그림 3-1) 은전방충돌방지차량레이더의개념도로서, 이동하는차량의전방에부착된레이더에서저출력의밀리미터파를송신하여전방장애물에의해반사되는반사파를수신하여차량과전방장애물간의상대속도와거리를산출해내는방식이다. Millimeter wave Millimetre Low power short-range radar Moving vehicle vehicle About 100 m About 100 meter ( 그림 3-1) 밀리미터파충돌방지용레이더센서개념도 본연구에서는전방충돌방지용 77GHz 차량레이더의기술동향을조사하고국산및수입차에포괄적으로적용되어안전운전관련한삶의질향상에기여할수있는충돌방지레이더의국내기술기준도입의필요성과제정의방향을제시함으로써관련된부품및시스템적용기술의발전을도모하고시장의도래를촉진하고자한다

63 제 2 절밀리미터파대역에서의전파 ( 傳播 ) 특성및레이더의종류 1. 밀리미터파대역에서의전파특성 전파를이용하는무선기기에서사용하는주파수대역과사용장소에따른전파특성을사전에파악하는것은매우중요하다. 일반적인가시거리통신의경우해발 0km와 4km에서공기와수증기에대한주파수에따른손실특성은 ( 그림 3-2) 와같으며 ( 그림 3-2) 를유도하기위한관계식은 ITU-R P 권고에있다. [5] ( 그림 3-2) 공기와수증기에대한주파수에따른손실특성 ( 그림 3-2) 에서차량레이더가주로사용되는 60GHz 이상 70GHz 대역에대한공기및수증기에의한손실은대략 0.3 5dB/km로타주파수대역에비해상대적으로아주높은편이다. 이손실은전파거리가길어졌을때에는주된감쇠요소로작용하겠지만차량레이더와같은비교적단거리전파기술의적용에있어서는동일주파수대에서자유공간전파손실과비교하였을때그리큰편에속하지않는다. 차량레이더전파의손실에있어서고려해야할다른요소들은, 공기와수증기에대한전파손실, 70GHz 대역에서강우에의한감쇠효과등인데, 이는 ITU-R 권고 P.838에서다루고있다. 70GHz 대역에서의시간당강우량에따른강우감쇠는 ( 그림 3-3) 에표시된다. [6] 그리고주파수별강우량에따른감쇠량은 ( 그림 3-4) 에표시된다

64 Polarization Type Horizontal Vertical circular Attenuation [db/0.1km] Rain Rate [mm/h] ( 그림 3-3) 70GHz 대역에서의시간당강우량에따른강우감쇠 ( 그림 3-4) 공기와수증기에대한주파수에따른손실특성 ( 그림 3-3) 에서시간당강우량이 100mm /h인경우감쇠는대략 3.0~3.3 db /0.1km인데, 이값은개략적인차량레이더의탐지범위를 100 m로잡았을때, 전파의왕복을고려하여 6~6.6 db의감쇠를가져오는효과이다

65 차량레이더는그응용이갖는특성에의해사용거리가최대수백미터인점을감안한다면두가지손실 ( 공기와수증기에대한전파손실, 70GHz대역에서강우에의한감쇠 ) 보다는자유공간의전파손실이우세하다고할수있다. 자유공간에서의주파수에대한전파손실은식 (1) 과같다. PathLoss = log (f MHz )+20log(d km ) (1) 식 (1) 을이용하면 100m 거리 ( 왕복 200m) 에서 60.5GHz와 76.5GHz의주파수를사용하는전파의경로손실은각각 114.2dB와 116.2dB로계산되는데, 이는높은이용주파수로인해기본적으로상당히큰손실을감수해야함을의미한다. 위의감쇠량은 76.5GHz에서 10W(EIRP) 로전파를발사하는경우를가정해본다면, 동일한거리에서다른주파수를이용하였을경우아래와같은전력을이용하는것과같다. 비가오지않는경우 - 10mW (10dBm) at 2.4 GHz - 1.4mW (1.46dBm) at 900 MHz 비가오는경우 ( 강우량 = 50mm/h) - 4.9mW (6.9dBm) at 2.4 GHz mW (-1.6dBm) at 900 MHz 차량레이더의발사전파는전파시손실에의해상당한감쇠를겪게되므로원활한전파의송수신을위해서는비교적높은발사전력이요구되는데타통신에대한전파간섭측면에서앞서언급된높은감쇠특성은타통신과의전파간섭의영향을줄일수있는요소로작용하게된다. 2. 레이더 (RAdio Detection And Ranging) 기본원리 가. 레이더원리 RADAR(Radio Detection And Ranging) 는강력한 RF 빔을집중해서방사하고탐색거리내에있는목표물로부터반사되는빔을다시수신하여목표물의거리, 고도, 방위및속도를시현시키는장치이다

66 (1) 거리 공간에보내진전자에너지가목표물에부딪쳐되돌아올때까지소요시간을측정하여탐지하는것으로서 ( 그림 3-5) 에레이더의목표물탐지작동원리를나타냈다. ( 그림 3-5) 레이더의목표물탐지작동원리 레이더 - 목표물거리 = 전파왕복시간 전파속도 2 (2) 방위및고도 레이더의안테나로송신에너지를집중시킨강한 beam으로방위와고도를알아낼수있으며, ( 그림 3-6) 에지향성안테나의전자파방사패턴을보이고있다. ( 그림 3-6) 지향성안테나의전자파방사패턴 (3) 전자파방사 (Electromagnetic Propagation) 전자파방사란에너지를공간에보내는방법이다. 전자파는수직으로만나는전계와자계의정현파이며진행방향은전계와자계의수직방향이다

67 전자파는안테나를통하여자유공간에방사되며, 효과적인방사를위한안테나 크기는 λ 이다. 고주파수즉 Radio Frequency(RF) 로주파수를변환하는변조를 2 하여안테나크기를축소한다. 고주파신호는송신기에의해발생되고증폭되며, 레이더안테나로부터발사된전파에너지는레이더빔안에집속되어대기중으로방사된다. 목표물에서반사된에너지는재방사되어수신안테나 ( 보통송신안테나와겸용 ) 로입력되어진다. 나. 레이더최대탐색거리 (1) 기본형레이더방정식 모든방향으로균등하게방출된다면, R m 떨어진곳의출력밀도는 여기서, 4π R 2 은구표면적이고 P t 는송신출력이다. P t 4π R 2 이다. Beam 폭은모든방향이아니고특정방향으로에너지를집중시켜보내므로안 테나이득이발생하는데여기서지향성안테나의전력밀도는 송신안테나이득 ) P t G t 4π R 2 이다.( G t = Beam 면적은 R이커질수록확산되는데 beam의적은면적만이목표물에반사되기때문에레이더 beam의총출력중적은부분만이안테나에되돌아오게되며나머지는자유공간으로방출된다. 목표물에서반사되는출력은목표물의유효반사단면적 σ를곱한것으로서목표물에서반사되어안테나로되돌아가므로 다시 1 로줄며, 안테나면적을곱한것이수신안테나가받는반사파전력이 2 4π R 된다. P r = P r P t G t σa r (4 π R 2 ) 2 : 기본형레이더방정식 : 레이더수신기에수신된반사파전력 P t : 송신출력 G t : 목표물방향에있는송신안테나이득 σ : 목표물의유효반사단면적 (RCS : Radar Cross Section) A r : 수신안테나의포착면적

68 안테나의유효개구면적 (A) 과안테나이득 (G) 과의관계는 G= 4π A λ 2 이므로 A= Gλ2 이다. 여기서 λ는전파의파장이다. 4π 송신안테나와수신안테나를공통으로사용하면 G t =G r = G, A t =A r =A 임으로 P r = P t G t σ (4 π R 2 ) 2 A r = P t G t σ (4 π R 2 ) 2 G r λ 4π = P t G 2 λ 2 σ (4 π R 2 ) 2 이다. 송신출력이목표물에반사되어되돌아오는것은수μW에불과함으로기상, 계절, 위치에따라변하는데수신된신호 P r 의 level이레이더잡음과구별될수있는 최소탐지신호 level ( S min ) 보다커야신호로서탐지가가능하다. 즉, P t G 2 λ 2 σ (4π) 3 R 4 S min 임으로레이더의최대탐지거리는 R max = ( P t λ 2 G 2 σ (4π) 3 S min ) 1 4 가 된다. 최소탐지신호 : 신호의검출은수신기의출력에기준준위 (Threshold Level) 를설정해놓고출력이기준준위를넘을때신호가있는것으로간주함 레이더가검출할수있는최소반사신호는같은주파수대의잡음에의해서제한을받기때문에기준준위를실효잡음치보다높게설정함 ( 그림 3-7) 레이더수신기의출력파형 ( 그림 3-7) 에레이더수신기의출력파형을예로서보이고있다

69 (2) 최대탐색거리 레이더방정식에의하여최대탐색거리가결정되는데, 레이더의최대탐지거리는 1 P R max = ( t λ 2 G 2 4 σ 이다. (4π) 3 S min ) R max 는 P t, G가증가하고 S min 이감소할수록증 가하고 P t, G, λ, S min 는레이더설계시사전결정요소이고 σ는목표물에따라 항상변동된다. 위식의 R max 는이상적인전파전파로를가정한것이므로실제전파 전파로에서전파의감쇠, 대지의반사파와직접파의간섭등을고려할필요가있다. 보다정확한최대탐지거리를예측가능한실용적인레이더방정식은 R max = ꀌ _ ꀘ 이다. 여기서, (4π) 3 (kt o ) { 1.2 τ P t λ 2 G 2 σ } F n (S o /N o ) 1 n 1 L i (n) L L 1 ꀍ L system p f _ ꀙ 1 4 kt o : k = joules/ o K, 볼쯔만상수, T= 절대온도, 실온 ( 62 F ) 에서 290 K τ : 송신펄스폭 (sec) F n : 수신기잡음지수 (S o /N o ) 1 : 단 1개의펄스가주어진오경보확률에요구되는탐지확률을만족하기위해서필요한신호전력대잡음전력 n : 적분되는펄스의수 L i (n) : 펄스적분을할경우의보정값 L f L system : 표적이요동하고있을때의보정값 : 레이더시스템의손실계수 - 운용원에의한손실, 안테나빔형상에의한손실, 수신기중간주파수대역폭에의한손실, 송신기와안테나사이의도파관손실 L p : 전파전파 ( 電波傳播 ) 를고려하였을때의보정값 - 레이더안테나로부터복사된전자파의감쇠요인 전파거리의자승에반비례하는감쇠 구름, 빗방울, 눈송이등에의한산란과흡수에의한감쇠 대기중의산소와수증기에의한흡수및대기가스의분자산란등에의한감쇠 ( 수증기의경우 22.2GHz, 산소분자의경우 60GHz 부근에서

70 심각한흡수현상발생 ) 다. 레이더제원 (1) PRF 결정 PRF는가청주파수범위 ( 16~20,000Hz ) 를사용하는것으로레이더최대탐색거리를결정한다. 반사펄스수를증가할수록쉽게목표물을발견할수있다. (2) PW 결정 타이머에의해조절되는데 PW가증가하면평균출력과최대탐색거리가증가한다. PW는레이더의최소탐색거리를제한하는데송신기가송신완료할때까지수신이불가능하므로펄스폭의 1/2 해당거리이내의표적반사신호는수신이불가능하다. 또한 PW는다수표적을분리하기위한거리해상도의능력을결정한다. 위협레이더 : 0.1 ~ 0.5 μsec 의짧은 PW 필요 비위협레이더 : 1.5 μsec 이상, EW(Early Warning), Search, Acquisition 레이더 (3) beam 폭 레이더목적에맞게수평, 수직 beam폭을제공하는안테나가필요한데정확한방위정보를위해서는좁은수평 beam폭이요구되고목표물탐지가능성을높게하기위해서는넓은 beam폭이요구된다. (4) Radar RF 선택 송신주파수가낮을수록파장 ( c λ= ) 이커지므로반사체가커지게된다. 그리고 f 주파수에따라공간을진행할때감쇄되는현상이서로다르다 MHz는감쇄가적기때문에쉽게먼거리까지전달이되고 ,000MHz는감쇄가크므로송신출력을증가시켜도짧은거리까지만전달이된다. 항공기레이더 : 작은안테나, 고주파수, 8,000MHz 이상, 단거리용 지상레이더 : 안테나크기제한덜받음, 2,500MHz 이하가능

71 장거리레이더 : 저주파수 30 ~ 300Mhz, 큰안테나 (5) 주사율 : 안테나가공간을탐색하는안테나의주사율 안테나가공간을탐색하는것을주사 (scanning) 라고하는데, 레이더안테나가한주기의주사를끝내는데걸리는시간을주사기간이라고한다. 주사기간은반사펄스수효를결정한다. 1회주사하는동안레이더 beam이지날때목표물에서반사되는펄스의수효는대부분의 radar는목표물을 scope에충분히나타내기위해서주사당 15-20펄스수효가필요하다. 레이더가실제로수신하게되는주사당반사펄스수효를결정하는것은 PRF이다. 일반적으로장거리레이더는되돌아오는반사파의시현을위한시간이길기때문에낮은 PRF와주사율을사용하고, 단거리레이더는높은 PRF와주사율을사용한다. 주사기간은목표물을나타내는데필요한요구에부합하기위해길어져야하고분해능력은 beam폭을좁힐수록향상된다. 3. 레이더 (RAdio Detection And Ranging) 의종류 레이더의주요기능은위치와방향의탐지및거리와속도의측정인데, 그가운데피탐지체의거리및속도의측정은각각전파의전파속도와전파소요시간및도플러효과에의한주파수편이의측정에바탕을둔다. 위의원리를이용한레이더의거리및속도측정은식 (2) 와 (3) 에근거한다 : R = c Δt 2 v = λ f d cosθ (2) (3) 여기서, c : 자유공간에서전파의전파속도, f d : 도플러주파수편이, θ : 레이더와피측정체사이의각도로레이더의측정방향과피측정체의이동방향이이루는각도이다. 레이더는그전파발사의원리상크게펄스레이더와연속파레이더로구분된다. 가. 펄스레이더 (Pulse Radar) 펄스레이더는레이더의송수신에펄스신호를이용하는방식으로기본적인레

72 이더의구성과신호파형은각각 ( 그림 3-8) 및 ( 그림 3-9) 과같다. [7] t t + t Antenna Tx/Rx Switch Mixer IF Amp Detector Video Amp A/D Converter Digital Signal Processor Pulse Transmitter LO Target Detection, Location ( 그림 3-8) 펄스레이더의일반적구조 펄스레이더는 ( 그림 3-9) 과같이송수신을동일한시간대에행하지않는특징으로하나의안테나만을사용하며, 내부의듀플렉서를이용하여송 수신신호를시간에대해분리해낸다. PRI(Pulse Repetition Interval) t Pulse Width t Resting Time( ) Returned Echo Carrier Wave ( 그림 3-9) 펄스레이더의신호파형 레이더의용도가결정되고피측정체의범주가일정범위내로국한되면위의파라미터들이정의된다고볼수있다. 기본적으로레이더에들어가는기술들로는안테나를이용한빔의형성및스캔 (scan) 또는추적 (tracking) 기능, 다양한용도에따라개발된신호처리기술등여러가지가있다

73 나. 연속파레이더 (Continuous Wave Radar) 연속파레이더는펄스레이더와는달리송신신호를시간에대해휴지시간없이지속적으로발사하는레이더로서그원리상송수신안테나가분리되어있으며기본적인레이더의구성은 ( 그림 3-10) 와같다. [7] Rx Ant. Mixer Preamp/ Filter IF Amp Filter Detector Video Amp Digital Signal Processor Tx Ant. VCO Triangular Modulation Radar IF ( 그림 3-10) 연속파레이더의일반적구성도 연속파레이더가운데차량레이더로사용되는대표적인방식으로는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식과 FSK (Frequency Shift Keying) 방식이있는데, 각각의신호파형과이를이용한레이더측정의원리를간단히살펴본다. (1) FMCW 레이더 FMCW 레이더는주파수변조된신호를연속적으로발사하는방식의레이더를일컬으며대표적인신호파형은 ( 그림 3-11) 과같다

74 Frequency t Transmitted signal Received signal F f D δ f u δ f d T m = 1/ f m Time ( 그림 3-11) FMCW 레이더의신호파형 ( 그림 3-11) 에서실선은레이더의송신신호를의미하고, 점선은송신신호가피측정체에반사되어돌아온수신신호를의미한다. ( 그림 3-11) 의여러가지변수들중피측정체사이의거리및피측정체의속도측정은지연시간 Δt 와수신주파수편이 δf u 및 δf d 를이용하여구할수있다. 피측정체와의거리는지연시간을식 (2) 에적용하여구할수있고, 피측정체의속도는두개의수신주파수편이와도플러주파수편이사이의관계를이용하여구할수있는데, 이들의관계는식 (4) 에주어져있다 : f D = (δf u+δf d ) 2 (4) 식 (4) 를이용하여얻은도플러주파수편이는식 (3) 에대입하여피측정체의상대적인속도를구하는데이용된다. ΔF 와 T m 은각각레이더가이용할최대주파수편이와주파수간격을의미하는데, 이또한펄스레이더의경우와같이용도에따라다양한값으로정하여사용된다. (2) FSK 레이더 FSK 레이더는신호파형의성형을위해 FMCW 레이더가 FM chirp 신호를이용하는것과는달리디지털변조에응용되는 FSK(Frequency Shift Keying) 을

75 이용하는데신호파형은 ( 그림 3-12) 과같이구성된다. Frequency Transmitted signal f f C f B f STEP Received signal f A t T CPI Time ( 그림 3-12) FSK 레이더의신호파형 ( 그림 3-12) 에나타난파라미터들도 ( 그림 3-11) 의 FMCW 레이더의파라미터와유사하며이를이용한거리및속도의측정도상당히유사하다 : R=- c Δφ 4π f STEP (5) FSK 레이더의경우속도를측정하기위해수신신호의위상차를이용하기도 하는데, 이러한것은 f STEP 이비교적작은경우로두신호의위상차를 Δφ 라하 면, 거리는식 (5) 와같이주어진다

76 제 3 절차량레이더국제표준화동향 1. 국제표준 차량레이더에관한국제표준으로는 ITU-R M.1452 권고가있으나상세한시스템사양이나운용방식등에관한내용은없고개괄적인사항만을언급하여, 권고라기보다는현재사용되고있는차량레이더에관한정리서의성격을띠고있다. ( 그림 3-13) 은 ITU-R 권고에제시된차량레이더의구성이다. [2] Antenna RF unit Signal Processing unit Recognition unit Control unit ( 그림 3-13) ITU-R 권고차량레이더구성 ITU-R M.1452의시스템요구사양을정리한것이 < 표 3-1> 에주어져있는데, < 표 3-1> 을보면미국에서현재사용중인 46GHz 대역의주파수는포함되어있지않은반면일본에서사용하고있는 60GHz 대역은포함하고있음을알수있다. < 표 3-1> ITU-R M.1452 시스템요구사양 시스템요구조건 주파수범위 레이더방식 ( 변조방식 ) 공중선전력 공중선이득 지정주파수대역폭 (Specified BW) 시스템요구사양 60GHz 대역 (60~61 GHz) 76GHz 대역 (76~77 GHz) FMCW 방식 ( 주파수변조 ) Pulse 방식 ( 펄스변조 ) 2 주파수 CW 방식 ( 무변조혹은주파수변조 ) Spread spectrum 방식 (DSSS) 10mW 이하 (Peak power) 40dB 이하 1GHz 이하

77 레이더의발사전력에대해서도복사성으로정의하지않고전도성공중선전력과공중선이득으로따로권고하고있는데이는일본의기술기준과상당히유사한것이며, 그에따라유럽과미국등지에서는위의내용과는많이다른기준을자체적으로제정하여적용한다. 2. 발사전력에대한기술적검토 < 표 3-1> 을보면레이더신호의변조를위해여러가지방식이사용되고있는데, 발사전력을측정하는입장에서는연속신호발사방식과펄스신호발사방식의두가지로분류할수있다. 일반적으로첨두전력 (peak power) 을측정할경우에는연속신호나펄스신호모두특별히고려할사항없이측정된전력의첨두치를구하면되는데, 평균전력을측정하는경우는엄밀한의미에서신호의발사시간과평균을측정하기위한시간사이의관계가명확히정의되어야한다. ( 그림 3-14) 는연속신호와펄스신호세기의평균에있어서고려해야할몇가지요소들을설명한다. Amplitude Continuous signal A Pulse signal Time T on T p(=period) ( 그림 3-14) 신호세기의평균 ( 그림 3-14) 에서점선은연속신호를, 실선은펄스신호를각각의미하며, 신호의세기 A는편의상두신호가발사되고있는시간동안의신호세기의평균이라가정한다. 연속신호의경우는신호의평균을측정하기위해요구되는시간에대한제약이없으나, 펄스신호의경우는신호를바라보는관점에따라두가지의서로다른신호세기의평균을구할수있으며다음은이두가지방법을나타낸것이다

78 방법 1. 펄스신호가발사되는시간동안의신호세기의평균 = A 방법 2. 전체시간동안의신호세기의평균 = A Ton/Tp = A D 방법 2에서 D는펄스신호의 duty cycle을의미하며방법 1과방법 2의차이는결과적으로신호세기의평균값이달라진다는데있다. 방법 1을이용하여측정하는경우, 연속신호와펄스신호는모두그평균값인 A로측정되나방법 2를이용하게되면펄스신호의평균값은연속신호의평균값보다 D의역수배만큼작아진다. 그러므로, 일정한발사전력에대한기술기준치에대하여방법 2를이용하여측정하는것은펄스신호의절대레벨을연속신호에비해더높게허용한다는것임을알수있다. 주의할점은방법 2의적용이반드시펄스방식을사용하는기술에대해좀더높은발사전력만을허용하기위한것은아니라는점인데, 동일한주파수를사용하는무선기기들사이의전파간섭완화라는측면에서위의문제를다시분석해보면, 같은세기로전파를발사할경우, 연속파방식의기기가펄스방식의기기보다전파간섭을유발할확률이더높다는것은명확한사실이므로, 위와같은측정및이해의혼란을피하기위해서는전력의측정을방법 1로제한할필요가있다

79 제 4 절차량레이더의법규동향 1. 국내의차량레이더관련법규 가. 차량레이더주파수분배 [8] 2001년 4월에전파법제 9조의규정에의거, 지능형교통시스템과관련하여차량레이더용주파수를정보통신부고시제 호 ( 단거리전용통신 (DSRC) 용및차량레이더용주파수분배 ) 중제 2호에서특정소출력무선국차량레이더용으로분류하여분배한다. 주파수대역은 76~77GHz의 1GHz 대역이며, 용도는차량등의충돌방지로정하고있다. 나. 차량레이더기술기준 [9] 2005년 1월에정보통신부고시제 호의차량레이더용주파수분배에근거하여정보통신부고시제 호 ( 신고하지아니하고개설할수있는무선국용무선기기 ) 제4조 ( 특정소출력무선기기 ) 제7호 ( 차량충돌방지용레이더무선기기 ) 에서차량충돌방지용레이더의기술기준을아래 < 표 3-2> 과같이규정하고있다. < 표 3-2> 차량레이더기술기준 주파수공중선전력비고 76 ~ 77GHz 10mW 이하 점유주파수대폭은주파수대역의범위이내일것 2. 외국의차량레이더관련법규 차량레이더와관련하여참고로조사한외국의기술기준은 FCC( 미국 ), ETSI ( 유럽 ), 총무성 ( 일본 ) 이며, 세부사항들을 < 표 3-3> 에정리하였다. [10~12] < 표 3-3> 를살펴보면, 각나라마다제시하고있는기술적조건들이서로많은차이를나타내고있음을알수있다

80 사용주파수를살펴보면 76GHz 대역을제외하고는서로다른대역을사용하고있다. 즉, 미국은표 3에정리된 46.7~46.9GHz 대역외에도 57~ 64GHz 대역도차량용으로사용할수있도록 FCC에서규정하고있으나, 57~64GHz 대역은고정운용 (fixed operation) 용으로만제한하고있어표 3에서는생략하였다. 일본은 60 GHz 대역을따로포함시키고있으며, 국내는현재 76~77 GHz 대역만을주파수할당해놓은상황이다. 출력전력의경우미국은전방및측 후방또는차량정지시의제한치를따로정하고있는데비하여유럽의경우공중선빔의스캔기능의유무에따라발사전력의제한치를정하고있으며미국과유럽의경우복사성전력 (radiated emission) 을제한치로정하고있고일본은전도성전력을제한치로규정하고있다. 불요발사의경우미국은레이더의차량설치위치에따른주파수에대한공간전력밀도를제한하고있고, 유럽은설치위치와무관하게복사성전력에대한단순한전력제한치와주파수에따른전력밀도를별도로제한하고있으며, 일본은출력전력의경우와마찬가지로제한치를전도성전력량으로규정하고있다. < 표 3-3> 에대한자세한설명은주를달아정리하였다. 항목 < 표 3-3> 외국의차량레이더기술기준 미국 (47CFR part ) 유럽 (EN ) 주파수범위 46.7~46.9GHz, 76~77GHz1) 76 ~77GHz 점유주파수대역폭 주파수허용편차 출력전력 (Radiated Emission) 기본발사가대역내에들어올것 없음 일본 ( 기술기준및 ARIB STD) 60.5(60 ~ 61)GHz, 76.5(76 ~ 77)GHz 지정주파수대 없음없음지정주파수대 정지상태에서 200nW/cm 이하 (= EIRP 23.5dBm = 226.2mW) 이동상태에서 - 전방감시용 60μW/cm 이하 (= EIRP 48.3dBm = 67.9W) - 측후방감시용 30μW/cm 이하 (=EIRP 45.3dBm = 33.9W) 공중선빔이고정된경우 - Class 1 : 평균전력밀도 900mW/m 이하 : 첨두전력밀도 3W/m 이하 - Class 2 : 평균전력밀도 2mW/m 이하 : 첨두전력밀도 3W/m 이하 공중선빔이움직이는경우 2) 공중선전력 ( 전도성전력 ) 10mW(10dBm) 이하 공중선전력편차 +50%, -70% 공중선이득 40dBi

81 항목 불요발사 (Unwanted Emission) 미국 (47CFR part ) 40GHz 이하 part 를준수 3) 40 ~ 200GHz ( 운용대역제외 ) - 전방감시용 600pW/cm 이하 ( = E6IRP -1.7dBm = 0.68mW) - 측후방감시용 300pW/cm 이하 ( = EIRP -4.7dBm = 0.34mW) 200 ~ 231GHz 1000pW/cm 이하 ( = EIRP 0.53dBm = 1.13mW) 유럽 (EN ) 복사성스퓨리어스발사 4) 주파수범위 제한치 (dbm) 47~74MHz ~118MHz ~230MHz ~862MHz ~1000MHz 중그외 -36 1~25GHz ~40GHz ~100GHz -20 복사성불요발사 ( 평균전력밀도 ) 4),5) 주파수범위 제한치 (dbm) 47~74MHz ~118MHz ~230MHz ~862MHz ~1000MHz 중그외 -66 1~25GHz ~40GHz ~100GHz -60 일본 ( 기술기준및 ARIB STD) 스퓨리어스발사 ( 전도성발사 ) 100μW(-10dBm) 이하

82 주 1) 미국의경우 57~64GHz 대역은고정운용 (fixed operation) 의경우만허용됨 주 2) 공중선의빔이스캔하며이동하는경우의출력전력제한치 항목 Class 1 Class 2 최대점유시간 (T) T<100ms T>100ms T<100ms T>100ms 평균전력 (50dBm D) 또는 (EIRP) 55dBm 중큰값이하 50dBm (23.5dBm D) 또는 55dBm 중큰값이하 23.5dBm 첨두전력 (EIRP) 55dBm 55dBm 55dBm 55dBm Duty factor(d) : 공중선의빔 (3dB) 이스캔하는전체영역과 3dB 되는공중선빔이 차지하는영역과의비 점유시간 (T) : 어떠한각도에서든가장큰점유시간으로함. 주 3) 47CFR part 의제한치 Freq(MHz) Field Strength(micro volts/meter) Measurement distance(meters) ~ /F(kHz) ~ /F(kHz) ~ ~ ~ ~ 이상 주 4) 측정기의최대측정대역폭 측정주파수 최대측정대역폭 F < 1000MHz 100 ~ 120kHz F 1000MHz 1MHz 주 5) 평균전력밀도는아래와같이측정 계산됨 선스펙트럼 (line spectrum) 의경우 - P L /d r, P L = 개별스펙트럼라인의전력, d r = 두스펙트럼라인간의간격 연속적인스펙트럼 (continuous spectrum) 의경우 - P a /BW, P a = BW 사이의평균전력, BW = 분해대역폭 (resolution bandwidth)

83 제 5 절차량레이더기술개발동향 1. 개론 세계의자동차용레이더기술현황은 < 표 3-4> 에보이는것과같이현재미국, 일본, EU를중심으로밀리미터파를이용한차량충돌방지레이더기술개발이활발하게이루어지고있다. 이와관련된 77GHz 시스템시장은 2006년부터급격하게증가할것으로예상된다. 최근 ACC system 관련세계주요국가의움직임을보면일본 Honda Motor Co. Ltd에서는 2005년초밀리미터파레이더를장착한올뉴스텝웨건차량에 Intelligent Highway Cruise Control로차량의속도와거리 control system을장착하였다. TRW Autocruise Ltd. 에서는 77GHz의 3개의 GaAs MMIC를포함하는 T/R module을이용한 autocruise AC20 radar를 2004년 11월시험하여출시하였고, 2005년독일자동차회사에서선보일예정이다. Automotive ACC system은선행하는다른차량을검출하기위해 radar sensing technology에기반을둔 MMIC를핵심부품으로요구한다. 하나의전기적기판위에 77GHz의송수신모듈이결합된센서가가장중요한부분이되는것이다. 이러한 ACC system이개발되면보다향상된운전자보조프로그램들에응용될수있다. 예를들어, "follow to stop", 'collision mitigation", "stop and go" system 등의개발이가능하다. 현재 ETRI에서는 77GHz 송수신 MMIC Chip set을개발하였으며, 송수신모듈기술을확보하여, 센서모듈시험시제품을제작하여선행차량과의상대속도및거리를검출하는연구를수행하고있다. < 표 3-4> 에서보듯이변조방식은대개 FMCW 방식이세계적인추세인것을알수있고, 사용주파수의경우세계적인표준은없으나 < 표 3-5> 에서보듯이 77GHz는전세계에서공통적으로사용하는것을알수있다. [13, 14] < 표 3-4> 자동차용레이더시스템의개발현황 주파수 변조방식 빔수 안테나형태 / 적용기술 제조회사 77GHz FMCW 1 Serpentine W/G Philips( 네덜란드 ) 60/77GHz Switched FMCW 1 Printed Planar Fujitsu( 일본 ) 77GHz FMCW N/A Reflector Mitsubishi( 일본 )

84 주파수변조방식빔수 안테나형태 / 적용기술 제조회사 77GHz FMCW 1 Planar Nissan( 일본 ) 77GHz FMCW 5 Dielectric Lens Plessey( 영국 ) 77GHz FMCW 3 Fresnel Lens Benz( 독일 ) 77GHz FMCW N/A Monopulse SMS( 독일 ) 77GHz FMCW Mech Scan Cassegrain Celsius( 스웨덴 ) 77GHz FMCW 3 MMIC Raytheon( 미국 ) 77GHz FMCW N/A 4 MMICs Thales( 프랑스 ) 77GHz FMCW 3 4 MMICs Thompson CFS( 프랑스 ) 77/94GHz FMCW 1 MMIC TRW( 미국 ) 35GHz FMCW 1 2 Palabola 77GHz FMCW N/A Monopulse Acad Kharkov ( 우크라이나 ) Epsilon Lambda( 미국 ) < 표 3-5> 자동차용레이더시스템의사용주파수 구분 47GHz 60GHz 77GHz 94GHz 139GHz 일본 미국 E U < 표 3-6> 은송수신부품의송신출력과수신잡음의사양을대표적으로보이는데, 특히송신출력의경우 FMCW 변조방식의경우에 10 mw인것을알수있고, Pulse 방식의경우이보다높은 20 mw인것을알수있다

85 < 표 3-6> 송수신및 Beam Scan 방식에따른출력과위상잡음요구조건 FMCW FMCW Switching Pulse Pulsed Switching 안테나출력 (dbm) 송신출력발진기출력 (dbm) 위상잡음 송신전파가반사되어오는빔을수신할때보다정확한정보를위해수신기의안테나감도를높임과동시에여러채널의빔을수신할수있도록안테나를기계적으로스캐닝하거나전기적으로스위칭하는방식이도입되는데, < 표 3-7> 는이러한다양한빔수신안테나기술을보이는것으로시스템의가격과신뢰성에따라적절히선택해야한다. < 표 3-7> Beam Scan 방식의장단점비교 안테나형태복잡성가격비고 Switched Beam 중간중간부가적으로스위치가필요함 Frequency Scan 복잡높음 Phased Array 복잡높음 넒은 bandwidth가요구됨급전구조가복잡함급전구조가복잡함많은소자가소요됨 Electro-Mechanical 간단중간기계적구조의신뢰성이요구됨 Phase Shift 중간낮음급전구조가복잡함 Mono-pulse 간단낮음부가적으로수신구조가필요함 ( 그림 3-15) 은 2005년프랑스파리에서열린 EuMC(European Microwave Conference) 에서 Daimler Chrysler가발표한단거리레이더 (Short Range Radar, SRR) 의자동차응용을도식적으로보이는그림이다

86 ( 그림 3-15) 에서보듯이현재 77GHz 단거리레이더는세계적으로전방충돌방지용의 Stop & Go for ACC 기능으로활용되고있고, 기타후방, 측방등기능은주로 24GHz가활용되고있으나유럽에서는향후 79GHz로통합되어신뢰성과가격을개선시키고자하는노력이있다. ( 그림 3-16) 는 2005년 EuMC에서 Daimler Chrysler에서발표한 2-Phase Plan: 24/79GHz" 의패키지솔루션추진마일스톤을보이는그림이다. 유럽에서는단거리레이더를 2005년 1월 17일부터 24GHz 대역에서표준을정하여사용하고있다. 보다구체적으로는 GHz 대역의신호를사용하는표준을 2005년 1월 1일부터 2013년 6월 30일까지사용하고이후에는 79GHz의중심주파수를갖는 71~81GHz를 SRR 주파수표준으로사용하기로 EDD( ) 에정하였다. 79GHz 경우는최대평균출력밀도가 -3~9dBm/MHz이고 peak limit가 55dBm이다. ( 그림 3-15) SRR(Short Range Radar) 의응용 ( 출처 2005 EuMC DaimlerChrysler) ( 그림 3-16) 유럽자동차단거리레이더의 패키지솔루션 ( 출처 2005 EuMC DaimlerChrysler) EU standard of SRR(Short Range Radar) 24GHz SEE: ETSI EN [17], ECC/DEC/(04)03 79GHz SRR: ETSI EN [17], ECC/DEC/(04)03 [18] [18]

87 참고로미국은 24GHz 대역을 2002년부터언리미티드밴드로지정하여사용하고있다. < 표 3-8> 은 Freescale사에서발표한차량레이더센서의응용에대한요약이며 ( 그림 3-17) 는이에대한마일스톤을보이는대표적인개념도이다.( 출처 : 2005 Freescale Technology Forum, Freescale semiconductor 자료 ) < 표 3-8> 차량레이더센서와응용 ( 그림 3-17) 프리스케일사의차량레이더로드맵 ( 출처 : 2005 Freescale Technology Forum, Freescale semiconductor 자료 )

88 2. 국내의차량레이더개발동향 차량용레이더로적용되는기술로는파 ( 波 ) 의종류에따라밀리미터파레이더, 레이저레이더, 적외선레이더, 초음파레이더등이시도된바있는데, 기상조건, 악천후, 야간등의전천후조건에서주행하는상황에서는밀리미터파레이더가가장적합하게적용가능한해결책이다. 밀리미터파레이더기술에도 MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit, 단일기판마이크로웨이브집적회로 ) 기술을이용한레이더와 NRD(Non Radiative Dielectric, 비방사성유전체 ) guide 기술을이용한레이더등에관한논의가있었으나, 현재까지세계적으로발표된연구결과와세계자동차기업의미래적용계획및출시예정계획으로보아밀리미터파레이더방식중에서 MMIC 기술을적용한 RF 송수신모듈기술로제작되는밀리미터파레이더방식이생산성, 재현성, 신뢰성확보가가능하며환경적인이득과가격적인이득측면에서유일한상용화기술로개발이추진되고있다. 국내의차량레이더관련연구나개발을수행하였던기업체로는센싱테크 (Sensing tech), 뉴멘나노텍 (Newmen nanotech), LG 이노텍등과, RF 부품제조업체로코모텍, NRD 테크 (NRD tech) 등을들수있는데, LG 이노텍에서 1997년부터 G7 차세대자동차기술개발사업으로차간거리경보시스템용밀리미터파레이더의연구가 NRD 기술을이용하여개발이진행된예가있으나, 생산성과신뢰성의확보가어렵고재현성이낮아 NRD 기술을차량용레이더에적용하는것이부적합하기때문에개발이중단되었다. 연구에서는 3개의 Beam Switching을이용한 FMCW 방식을채택하였으며보고된결과로는 Homodyne 방식을사용하고 -70dBc/Hz@100KHz의위상잡음특성을갖는결과를보여충분한감지거리확보에어려움이있었을것으로보여이후지속적인연구발표는중단된상태이다.( 출처 : 1999년 10월전자공학회지제 26권 10호 ) 국내의자동차생산업계에서는차량레이더를장착하여판매하는차종이아직까지는없는상태이나연구개발을추진중이므로, 옵션으로레이더를부착한차량의출시는대략 2007년이후로예상하고있으나아직발표된사항은없는상황이다. 국내한자동차제조업체의경우지능형교통시스템 (Intelligent Transport System) 을구현하기위하여차간거리제어, 충돌피해경감, 차선유지 / 이탈경보,

89 자율주행, 사각감지, 주차지원 / 자동주차등의신개념미래안전차량 (Advanced Safety Vehicle, ASV) 을목표로하고있기때문에이러한목표를이루기위해서는차량레이더기술이필수적인요소로판단된다. ( 그림 3-18) 은자동차제작사에서목표로하는첨단안전차량 (Advanced Safety Vehicle, ASV) 의개념도로서각기능을설명하고있다. ( 그림 3-18) 미래안전차량 (ASV) 개념도 1 무선 (DSRC) 통신 : 전방도로의상태및사고정보수신 2 무선통신 : 전방차량의주행정보수신 3 레이더 : 전방차량거리감지 4 나이트비전용적외선램프 5 후측방카메라 : 인접차선의주행차량감지 6 전방카메라 : 전방차량및차선이탈감지, 나이트비전기능 7 후방카메라 : 후방장애물감지 8 위성통신 : 자차위치파악 ( 자율주행 ) 국내의차량레이더는국책연구소를중심으로산학연에서연구개발을수행하고있다. 현재가장활발하게연구활동이진행중인한국전자통신연구원의경우차량레이더용 77GHz 송수신 MMIC를자체화합물반도체집적회로기술로개발하여확보하고시험시제품으로 RF 송수신모듈기술과차량용밀리미터파레이더센서시제품을개발하고있으며산업체등과연계해밀리미터파레이더센서기술의상용화를위해연구를지속하고있다. 서울대학교나포항공과대학, 광주과학기술원등대학교에서 77GHz 관련 VCO, LNA 등의일부개별 chip과안테나등의 RF 모듈기술을개발연구하고있다. 기타로는 1996년에 77GHz 자동차레이더센서용안테나설계에관한논문이현대전자와고려대학교에서발표된예가있다

90 ETRI( 한국전자통신연구원 ) 는차량주행중전방의차량이나장애물, 보행자등을밀리미터파를이용하여감지하는 77GHz 자동차충돌방지레이더센서모듈에핵심이되는고주파전단부송수신모듈을개발하였다. 핵심구성요소인송수신용 MMIC 칩셋제작을위해, ETRI 기반기술연구소에서기존에국제특허로확보한화합물반도체티-게이트 (T-gate) 고전자이동도트랜지스터 (High Electron Mobility Transistor, HEMT) 소자기술을바탕으로전방충돌감지 77GHz 레이더센서용사양의 MMIC를설계하고, ETRI 화합물반도체실험실에서 4인치웨이퍼일괄공정기술로제작하였고이를단일송수신모듈로패키징한 RF 전단부모듈 (Front-End Module, FEM) 로구성하였다. 개발된 76-77GHz 대역의송수신단모듈에실장된개별 MMIC들의성능은기존에발표된선진국의집적회로에비해출력전력과이득, 잡음특성면에서우수하며 4인치 MMIC 기술로개발되어생산성과재현성이매우높아차량용레이더에적용하여상용화에가장근접하게이용할수있는기술이다. MMIC 기술로개발한핵심부품들을 77GHz RF 송수신모듈로집적화한후디지털신호처리기 (Digital Signal Processor, DSP) 에연결하여시험시제품으로제작하였으며, 77GHz의밀리미터파송신신호가전방의장애물로부터반사되어오는수신신호를 DSP로처리한결과, 주행중인자동차에서인식할수있는상대속도와거리의수치로화면에표시되는것을확인하였다. 차량충돌방지레이더센서개념은이미 90년대부터도입되어선진외국에서시스템이개발되어왔으나, 센서에소요되는 RF 소자및모듈의기술성이높아제작이어렵고모듈조립이하이브리드형태이기때문에생산성에문제가있어적극적인상용화추진이어려웠다. 최근 1-2년전부터유럽의일부시스템업체에서 MMIC와 DSP를장착한모듈을출시하고있으나가격이수백만원대이기때문에일부최고가차종외의일반중저가승용차에는장착되지못하는실정이다. 그럼에도불구하고충돌방지레이더센서는차량주행중안전성확보에관련된품목이기때문에삶의질이지속적으로상향되는최근에는시장성이고조되고있어국내자동차제작사를비롯하여자동차관련선진각국에서경쟁적인저가화에박차를가하고있는실정이다. 이러한기술추이에부응하여국내에서 ETRI를중심으로자체확보한레이더용핵심기술을이용하여제작한충돌방지센서가국내기술로상용화되면, 2010년에 2천만대로예상되는 (Global Industry Analysts, ) 차량용레이더센서시장에서우리기술에의한국제시장경쟁력확보에크게기여하여, 반도체와자동차강국으로서의명실상부한입지를더욱공고히하게될것으로전망된다

91 ETRI가개발한밀리미터파 MMIC 및레이더센서용 RF 송수신모듈은그성능이우수하여이미올해국제학회에서수차례발표를통하여우수성을인정받았고, 특허및배치설계권등지적재산권을다수확보하고있어, 이를업체에기술이전을통하여상용화에박차를가할예정이며, 이를바탕으로신뢰성, 신호처리기술및시스템적용기술을보완하여레이더센서의상용화에성공하면국제적인시장경쟁력확보에크게기여할것으로기대된다. < 표 3-9> 는 ETRI MMIC가선진국기업의 MMIC에비해특성이더우수한것을보여주는비교표이다. < 표 3-9> ETRI 의전력증폭 MMIC 의국제경쟁력비교 주파수 (GHz) 공정 출력전력 (dbm) 이득 (db) 칩크기 (mm 2 ) μm HEMT x μm HEMT x μm HEMT x μm HEMT x μm HEMT x1 회사 ( 국가 ) A 사 ( 일본 ) B 사 ( 독일 ) C 사 ( 일본 ) D 사 ( 미국 ) E 사 ( 미국 ) μm HEMT x2 ETRI ( 그림 3-19) 은자동차충돌방지레이더센서개념도로서화살표로표시된안쪽점선부가 RF Front-End Module(RF FEM) 로 Tx/Rx( 송신 / 수신 ) 을담당하는부품이고, 이 RF FEM에디지털신호처리기 (Digital Signal Processor, DSP) 를부착하면레이더센서가구성되는것을보여준다

92 RF Front-End Radar Tx/Rx DSP ECU Man-machine interface Vehicle control Radar Sensor Part CAN Human interface & control part ( 그림 3-19) 자동차충돌방지레이더센서개념도 ( 그림 3-20) 은 ( 그림 3-19) 에서설명된 RF FEM의구성도로서 ETRI에서개발한 FMCW 방식의모듈블록도이다. Tx MMICs X 2 Directional Coupler Tx VCO Frequency Doubler Drive Amp Power Amp Down-Mixer Rx IF Drive Amp LNA Rx MMICs ( 그림 3-20) ETRI 에서개발한 FMCW 레이더의 RF Front-End Module 블록도

93 3. 외국의차량레이더개발동향 차량레이더는이미 ITU-R에서정한 ITS(Intelligent Transportation System) 를통하여실현할여러가지목표가운데하나의요소로규정되어있으며현재국외의유수자동차제조업체들은이미차량레이더의장착을옵션으로제공하고있으며그응용도단순한경고수준을넘어차량의직접적인제어에까지이르러향후무인운행에까지그역할이확대될것으로전망된다. < 표 3-10> 은외국주요자동차 [13, 14] 제작사나부품업체에서개발중인차량전방레이더의기술부류를보인다. < 표 3-10> 외국차량레이더제조업체의기술개발현황 사용주파수 변조방식 적용기술 / 안테나 제조업체 77GHz Pulsed FM Monopulse SMS( 독일 ) 60/77GHz Switched FMCW Printed Planar Fujitsu( 일본 ) 77GHz FMCW Reflector Mitsubishi( 일본 ) 77GHz FMCW Lens Plessey( 영국 ) 77GHz FMCW Fresnel Lens Benz( 독일 ) 77GHz FMCW Reflector Celsius( 스페인 ) 77GHz FMCW MMIC Raytheon( 미국 ) 77GHz FMCW MMIC Thales( 프랑스 ) 77/94GHz FMCW MMIC TRW( 미국 ) 77GHz FMCW Monopulse Epsilon Lambda ( 미국 ) < 표 3-10> 을살펴보면많은차량레이더가 FMCW 변조방식을사용하고있는데그이유는 FMCW 변조방식이다른변조방식에비해비교적제작이용이하며성능적측면에서비교적가까운거리에서도높은거리분해능력및속도분해능력을갖기때문이며이러한특성은차량레이더응용에요구되는중요한요소이다

94 < 표 3-11> 에는각자동차제작사에서자사자동차모델에적용한차량레이더를분류하였다. < 표 3-11> 외국자동차제작사별적용차량레이더현황 자동차제작사 자동차모델명 차량레이더 Audi A8 Bosch 77GHz FMCW방식 BMW BMW7 Bosch 77GHz FMCW방식 Mercedes Benz S, SL, CL ContiTeves 77GHz Pulse방식 VW Phaeton TRW 77GHz FSK Nissan Cim ContiTeves 77GHz Pulse방식 Honda Accord Honda elesys 77GHz Jaguar XKR, XK6 Delphi 77GHz Pulse Cadillac STS Delphi 77GHz FMCW 차량레이더에이용되는안테나는각각의제조업체또는직접적으로이용되는차량생산업체에따라많은차이를보이고있으며차량레이더를부착하여제공하는대표적인해외업체들로는 < 표 3-4> 의업체외에도 Daimler-Benz, BMW, Jaguar, Nissan, Toyota, Honda, Volvo, Ford 등을들수있으며아래에미국, 일본, 유럽의차량레이더개방동향을정리하였다. [15] 가. 미국의차량레이더개발동향 [16] 미국내의차량레이더제품이상당기간미국시장에공급되어왔기때문에기업들이법규가제정되기를바라고있다. 이는정부차원의공통의법규가있어야차량레이더와같은차량안전시스템에대해산업전반에서공통적인접근이가능해질것인데, 제조사들은각자차량레이더시스템으로장착하고자하는기능과기술들에대해자율적으로결정할수있도록정부가자율성을부여할것을기대하고있다. 요약하면제작사들은연방정부의불공정한제한과시장에서의비윤리적통상행위로부터제한받지않고개발하여장착할수있는자율성을원한다

95 미국내차량레이더제품개발동향을요약하면아래 < 표 3-12> 과같다. < 표 3-12> 미국내차량레이더제품개발동향 년도회사명개발내용 2004 Infiniti 2003 TRW Eaton GM 2002 Ford Rostra Precision 화학 Omron Automo -tive 자동차가지정차선으로부터이탈시운전자에게정보를주는 Lane Departure Waring(LDW) 시스템을소개 이시스템은속도센서, 소형카메라, 알람과지시계등에탑재됨 운전자가회전할때이시스템이차선변경조절단위를업데이트함 운전자는매뉴얼취소버튼을눌러 LDW 시스템을종료함 Infiniti M45 와 Infiniti FX crossover SUV 모델에장착됨 매우작고비용효율적이며최상의성능을제공할수있는첨단기술이내재된레이더부품을제작하고자함 운전자없이차량이완전히멈출수있는기능을구현하고자함 사용주파수는 76-77GHz 이고출력은 10mW 이하로전력소비를줄임 0 에서 180km/h 까지의속도에서사용가능하며오차는 0.2km/h 이고조사각은 12 도임 AC20 레이더센서모델에장착됨 Eaton VORAD는충돌경보시스템에 Tamper-Proof를옵션으로장착함 이것은타차량의간섭에대한실시간정보 (fleet owners real-time) 제공하며퀄컴기술임 GM 캐딜락은 Delphi의전방경고 (Forewarn) 기술을장착함 이기술은스트레스없이편안하고쉽게운전할수있는환경을제공함 Delphi의 Forewarn 기술은전방감시레이더센서를포함하며센서는자동차앞범퍼에설치됨 전방 100m 이상에있는차량의거리와속도를측정하고교통상황에따른속도제어를함 미국, 캐나다, 멕시코에서사용할수있는옵션으로제규어 XKR에차량레이더를탑재함 Global Cruise Control 시스템을탑재 완전프로그램가능한 cruise control 시스템탑재 (10 개의프로그래밍스위치 ) stop and go 기능을가진레이저레이더센서를개발 2005 년에시장진입예정 2001 Toyota Lexus LS 430에다이내믹레이저크루즈콘트롤시스템탑재 2000 Volvo 볼보트럭 Volvo VN highway tractor에도플러레이더기반의 Automatic Cruise Control(ACC) 시스템을장착함 Mack ACC를 Mack 트럭의 vision 모델에탑재함 Eaton VORAD의 EVI 300 시스템을통합 레이더기반의스마트크루즈시스템을장착하여전방상황에따라가속및감속기능을가짐

96 나. 일본의차량레이더개발동향 일본자동차산업은현재각군의 adaptive cruise control(acc) 시스템선구적인역할을해왔다. 1970년대미국에서 cruise control system이먼저장착되었지만 adaptive 또는 active cruise control system은 1990년대에 Toyota 자동차에의해먼저소개되었고, Honda, Subaru 그리고 Nissan과같은다른일본기업들도이분야에서획기적인결과를보여주고있어이제곧소비자들은 ACC 시스템에대해서추가적인비용지불을통해서충돌에대한경고를받을수있을것으로전망된다. 일본에서 ACC 시스템에요구되는주요요소는혼잡에관한것이며사고발생수를줄여자동차운전자들의안전을보장하는것이다. 일본내차량레이더제품개발동향은아래 < 표 3-13> 와같다. < 표 3-13> 일본내차량레이더제품개발동향 회사명 개발내용 Toyota 위험한 stop-and-go 교통체증으로부터운전자가관여하지않아도무관하게브레이크를작동시켜운전자를구제하는 radar-based automotive cruise control system 을 2004 년에개발 이시스템은차량전방에대하여속도를 0mph 에서 19mph 까지조정함 차량전방에서시스템에의해오디오와영상과같은알람에대한반응에운전자가조치를하지않을경우차량을천천히정지시키는기능을보유하고있으며이런경우에이시스템은교통흐름을따라전방으로차량을다시작동시키지는않음 Nissan Motor Company 2004 년에운전자의피로와스트레스를최소화하기위한저속구동조건에서의 ACC system 개발을발표함 일본과미국에서각각미니상용차량분야와 full-size 분야에시스템을적용함 Altima, Maxima 세단, 350Z sports car, Murano crossover SUV, Quest 미니밴, Pathfinder SUV, Infiniti I35 sedan, Infiniti G35 세단과쿠페, 그리고 Infiniti FX35 crossover SUV 가포함됨 1990 년대후반닛산 revival 계획에서 NISSAN 180 이라고명명된 3 개년사업계획에의해이결과물을개발하였음

97 다. 유럽의차량레이더개발동향 자동차메이커들, 전자부품회사들, 그리고유럽연구소들에의하여시작된 RadarNet 프로젝트에서는자동차의진보적인레이더시스템을개발하여승용차와트럭의안정성, 운전자및승객, 보행자를사고로부터보호하는데기여하게될것이다. 이프로젝트의주이슈는모든센서종류를 77GHz 레이더단일통합기술로도입함으로써시너지효과를야기하여 77GHz 레이더시스템의제작가격을최소화하는것이다. 이프로젝트는여러안전관련응용분야, 즉, collision avoidance, urban collision warning, stop-to-go feature, parking assistance, airbag pre-crash warning에대해개발을진행하고있다. RadarNet은 77GHz MMIC 기술이적용된센서를도입할것으로보이고, 근래에는레이더시스템의모든모듈에한가지개발기술이적용될것으로판단되어, 그결과매우저가의작은센서를만들게될것으로전망된다. 유럽내차량레이더제품개발동향은아래 < 표 3-14> 과같다. < 표 3-14> 유럽내차량레이더제품개발동향 년도회사명개발내용 2004 WABCO와 Continental Temic Volvo 공동으로트럭과버스를위한소형 Adaptive Cruise Control(ACC) 제품을발표함 차세대 ACC 시스템은레이더센서와전자제어부가하나의케이스에장착된제품임 이 ACC 시스템은상용차량의거리적인제어 (vehicle longitudinal control) 와개별적으로집적된 77GHz 레이더센서에의한거리측정장치의독립적인충돌예고 (collision warning) 시스템을포함함 다른차량과의충돌을피할수있도록운전자의시계를증진시키는시스템인 Blind Spot Information Systems(BLIS) 를발표함 이시스템은모니터링소자와디지털카메라로다른차량의차선끼어들기를감지하여운전자에게경보를하기위해경보를울림 또다른전방회피와추돌방지브레이크지원과자동브레이크시스템을선보였고만약이시스템이임박한충돌가능성을포착하였을때에는브레이크를작동시키는것과함께운전자에게즉시경보를함

98 년도회사명개발내용 2004 Bosch Siemens 선행차량과의상대속도를감지하고선행차량으로부터운전자가지정한거리만큼떨어져운행하도록엔진과브레이크를자동으로제어하는작고강한 2세대 adaptive cruise control 시스템을선보였음 앞쪽의도로가비었을때에는시스템은자동으로운전자가지정한속도로자동운행함 1세대 ACC 시스템은차량이알맞은속도로운행할수있는고속도로에서많이사용되고있음 2세대 ACC 시스템은주요국도에까지도사용할수있으며레이더센서는 150m 거리전방의차량이움직이는것을감지하는시스템과집적되어있음 차량이뜻밖에차선을벗어나다른차선으로빗나가거나길을벗어날경우에운전자에게경보하는 Lane Departure Warning(LDW) 시스템을개발함 운전자가주의력이떨어지거나졸음이올때에발생가능한사고를예방하기위해유용함 사용된카메라는전면유리위에장착되어차선에있는차량의위치를결정하기위해거친지면의차선표시를감지함 VDW(VDO Automotive Works on a LDW System) 시스템의소프트웨어는계획된차선변경과무심코발생하는차선변경을식별하기위해운전자의주위를점검함 VDW 시스템은레이더, optical-based radar, laser-based radar(lidar), ulrtasonix 기술의진보된기술들과부품들로통합되어있음 사용가능한여러 Advanced Driver Assistance System으로통합된사양들로구성된 LDW 시스템을개발함 2003 Volkswagen 의 TRW 사 <Adaptive Cruise Control 주문 > Cruise control detect, 150m까지의근접선행차량의감지와그에따른차량의속도관련하여선행차량으로부터의속도나거리를운전자가지정하여차량을감속 / 가속하여조절함 시스템이 ON 상태일때는운전자가속도 / 거리를유지하도록시스템은끊임없이조절을수행함 모든기후조건에서효과적인기능이용이하도록레이더시스템에들어있음

99 년도회사명개발내용 2002 Auto Cruise < 진보된 ACC 시스템을도입 > 모든기후조건에서 200m 거리전방의차량을감지할수있는진보된 ACC 시스템 (advanced ACC System) 을소개하였음 이시스템은일반적인도로상황에서선행차량으로부터운전자가지정한거리를유지하기위해운전자가감속과가속을할필요없이자동으로차량이운행할수있음 새시스템의마이크로웨이브레이더는 77GHz에서기능하는 MMIC와레이더의 12도각도시야를위한독특한폴리카보네이트렌즈로구성됨 이시스템은선박에서도사용될수있음 2001 Gunn 다이오드 VCO 의도입 Bosch Mercedes- Benze 새로운기술은 ACC 시스템을위한강하고기술적으로진보된부품인 Gunn 다이오드 VCO를소개함 77GHz 센서에장착할수있는이 VCO는 PCB와 RF 모듈조립시스템에서작동됨 경제적이고신뢰할만한 Gunn 다이오드 VCO는 ACC 시스템의요구를충족할만한더운조건과높은강도의조건에서도뛰어난위상잡음특성을갖으며무한안정도를제공함 Fiat Stilo( 자동차회사 ) 를위하여 adaptive cruise control 시스템을개발하였는데이시스템은 100m 이내의물체를감지하는 77GHz 레이더센서와선행차량으로부터의운전자지정거리를유지하기위해감속 / 가속을가능하게하는제어소자를포함함 <Distronic Adaptive Cruise Control을도입 > Mercedes-Benze는 S-Class 세단과 CL-Class 차량구매자에게옵션으로 Distronic Adaptive Cruise Control을선보였음 Distronic Adaptive Cruise Control은선행차량으로부터운전자가지정하는조건을유지하기위해레이더센서를이용 Cruise control 은최대감속효력을 20% 로정하고선행차량과의결정된간격을유지하기위해보다큰감속효력이발생할경우운전자에게경보하기위해계기판에빨간삼각형이나타나게함 차량과선행자동차의거리는속도계의그림그래프 (pictogram) 를통해표시됨

100 년도회사명개발내용 2000 Autocruise <adaptive automotive cruise control system을선보임 > 차량의전방그릴 / 범퍼에설치될수있는 77GHz forward looking 레이더를이용한 adaptive cruise control을선보였음 최대 150m까지자동차를탐지해낼수있는능력을가진 forward looking 레이더가통합된시스템은 30km/h와 180km/h 사이의속도로차량이달릴때동작함 이시스템은 normal cruise control 버튼으로동작하며전방의차량을볼수있는우수한영상패널을포함함

101 제 6 절차량레이더기술기준의제정방향및기술기준 ( 안 ) 1. 차량레이더기술기준의필요성 국내차량레이더의개발을촉진하고전파환경적측면에서새로이도입되는신규무선설비인차량레이더가기존의무선설비에대하여최소한의간섭을일으키기위한기술기준의제정이필요하다. 그리고외국의차량레이더장비의도입시국내기술의보호를촉진하며외국장비의도입을가능하게하기위한기술기준의제정이필요하다. 2. 차량레이더기술기준의제정방향 차량레이더기술에대한단일화된실질적인국제표준이마련되지못한현실적인배경하에 차량레이더기술이타통신기술 ( 혹은서비스 ) 에비해반드시전세계적으로표준화되어야한다고보기어렵다는점과 각국가별혹은업체별로급속하게이루어진개별적기술의발달을표준화가따라가지못했다는점과 차량레이더기술은앞에서언급한방식외에도현재다양한방식이존재하고있으며이러한기술에대한기술적인조건의제정에있어서현존하는모든레이더의성능적인측면을고려하기는쉽지않을것이라는점과 외국장비 ( 레이더 ) 의국내수입에대한허용여부결정또한기술기준제정에있어서고려해야할중요한요소중의하나라는점과 위와같은현실적요구들을감안하여차량레이더기술기준은국내특정소출력무선기기의기술적조건을바탕으로타외국의현기술기준을최대한포용함과동시에국내개발업체의기술개발을장려하기위해요구되는최소한의기술적조건만을제시하는것을기본으로하여작성되어야할것임을제안하는바이다. 3. 차량레이더기술기준 ( 안 ) 차량레이더에요구되는기술적조건에서다루어야하는내용을전파의질적인측면에국한한다는취지에서아래의기술기준 ( 안 ) 을마련하고자한다

102 < 차량충돌방지용레이더기술기준 ( 안 )> 가. 주파수대역은 76 GHz ~ 77 GHz일것나. 공중선전력은 10mW 이하로하며공중선전력과공중선절대이득의합이 3m에서 50dBm 이하일것다. 발사되는전파의점유주파수대폭의허용치는가목의지정주파수대역폭이내일것라. 발사되는전파의주파수허용편차는다목의점유주파수대폭허용치이내일것마. 가목의주파수대역이외의주파수에서의불요발사의허용치는공중선전력이 10mW 이하일때 1MHz( 측정하는주파수가 1GHz 미만인경우는 100kHz) 분해대역폭으로측정한전력이 -26dBm 이하이거나공중선전력과공중선이득의합이 50dBm 이하일때 0dBm 이하일것 4. 차량레이더기술기준 ( 안 ) 에대한부가설명 가. 공중선전력 차량레이더는특정소출력무선국용도로주파수분배됨에따라전파법 시행령제 30 조제 6 호의규정을따른다. 나. 점유주파수대역폭및주파수허용편차 (1) FCC의경우기본발사들이모두대역안으로들어올것을명시하고있고일본의경우는지정주파수대역내로들어오도록정하고있다. (2) 두기준에따른실제적인측정값은조금다르겠지만기본적으로두기준은동일한맥락에서파악할수있으며, 주파수허용편차의경우, 점유주파수대역폭과연계하여유동적으로결정되며아래는그일례이다. 예 ) 점유주파수대역폭 = 1GHz 인경우, 주파수허용편차 = 0ppm 이되어야함. ( 극단적인상황 )

103 다. 공중선이득 (1) 각국의기술기준을비교해보면유럽의기준이등가등방복사전력 (EIRP) 기준으로 +50dBm( 평균전력 ) 으로가장높은것임을알수있다. (2) 유럽과외국의규정을만족하는제품을최대한포용하는범위내에서그기준을 40dBi로정한다. (3) 3m거리에서의공중선전력 10dBm은공중선이득 40dBi의값과결합하여 50dBm의등가등방복사전력을공간상으로발사하게된다. 라. 불요발사 [ 전도성 ] 국내무선설비규칙별표 3 스퓨리어스영역불요발사의허용치중특정소출력무선기기의기준치인 56+10logPY( 평균전력 (mean power)) 또는 40dBc 중덜엄격한값 은아래의계산에의해 -26dBm을차량레이더의불요발사의기준값으로적용한다. 국내무선설비규칙별표 3 스퓨리어스영역불요발사허용치의수식에의한계산 P = 10mW 감쇠량 : logPY = log(10 10 = 56 + (-20) = 36dB dbw = 10log(10mW/1W) = 10log10-2 = -20dBw 총불요발사 = -20dBw - 36dB = -56dBw = -26dBm(dBm = dbw + 30) 마. 불요발사 [ 방사성 ] (1) FCC 규정에준하여제정하는것이가장포괄적이고합리적인것으로판단된다. ( 가 ) FCC 규정에출력전력 ( 이동상태 ) 이 48dBm일때, 불요발사레벨이 -1.7dBm 이므로출력전력레벨과불요발사레벨차가 50dB가된다. 즉, 불요발사레벨은출력전력보다 50dB가적은값으로지정한다. ( 나 ) 위의방식에따르면, 국내의출력전력값은 50dBm으로정하고자하므로불요발사레벨은출력전력보다 50dB가적은 0dBm이된다. 불요발사레벨을 0dBm으로지정하면 -1.7dBm 보다는완화된기준이되므로 FCC 규정은수용하며, 유럽쪽의복잡한규정들도수용가능하다

104 참고자료 [1] ITU-R Recommendation, Transport information and control systems (TICS) -objective and requirements, M.1310, [2] ITU-R Recommendation, Transport information and control systems low power short-range vehicular radar equipment at 60GHz and 76GHz, M.1452, [3] 정현수, 한석태, 이창훈, 밀리미터파공학, 문운당, [4] A review of automotive radar systems - devices and regulatory frameworks, Australian communications authority, [5] ITU-R Recommendation, Attenuation by atmospheric gases, P.676-5, [6] ITU-R Recommendation, Specific attenuation model for rain for use in prediction methods, P.838-1, [7] L. A. Klein, Millimeter-wave and infrared multisensor design and signal processing, Artech house, [8] 정보통신부, 단거리전용통신 (DSRC) 용및차량레이더용주파수분배, 고시제 호, [9] 정보통신부, 신고하지아니하고개설할수있는무선국용무선기기, 고시제 호, [10] FCC, Operation within the bands GHz and GHz, 47CFR part , [11] ETSI, Technical characteristics and test methods for radar equipment operating in the 76GHz to 77GHz band, EN ,

105 [12] ARIB standard, Millimeter-wave radar equipment for specified low power radio station, STD-T48, [13] Meinecke, et al, Combination of LFMCW and FSK modulation principles for automotive radar systems, German radar symposium GRS 2000, [14] 박공만, Car Radar 기술발전및산업동향, 전파제 104 호, [15] J. Wenger, Automotive mm-wave radar: status and trends in system design and technology, IEE Colloquium on automotive radar and navigation techniques, [16] Global Industry Analysts, Adaptive Cruise Control Systems - A Global Strategic Business Report, [17] The European Product-Standards EN Parts 1 and 2 (24 GHz SRR) and EN Parts 1 and 2 (79GHz SRR) are after completion available in the Internet: ETSI-Homepage ( [18] The ECC Decisions ECC/DEC(04)10 (24GHz SRR) and ECC/DEC(04)03 (79GHz SRR) are available in the internet: ERO-Homepage

106 제 4 장디지털선택호출장치의기술기준 제 1 절개 요 현재까지국내에서는해상 VHF대역통신이활성화되어있지않았으며연근해해역에서는대부분 MF/HF대역통신을이용하였다. 그러나 2003년부터 VHF대역을이용한 AIS가본격적으로사용되면서해안국간에 VHF 통신망이구축되었다. 국제항행선박을대상으로하는 SOLAS 조약에의한 GMDSS 선박들은 IMO, ITU-R, IEC 등국제표준에따르는장비들을강제적으로탑재하고있어서관련국내기술기준및통신환경은국제적으로조화되어있으나국내연근해소형선박들은이러한규제를받지않기때문에국제법에준하는 GMDSS선박과의호환성을갖는장비를갖추고있지않아서연근해에서사고가빈발하였다. 또한최근에레져보트의증가로이에따른안전을위한통신망구축이대두되었다. 미국, 유럽등에서는 1990대초반부터연근해소형선박들의안전을확보하기위해서 GMDSS선박에준하는디지털선택호출장치를강제적으로탑재하도록자국의기술기준을제정할것을제안하였다. 그러나당시에는소형선박에서설치하기는매우고가이며필요하지않은기능들도있었으므로미국및유럽은국제표준의서브세트인자국의표준 (RTCM SC-101( 미국 ),ETSI EN ( 유럽 )) 을각각제정하여시행하였다. 미국과유럽표준은동일하지않으며약간의차이가있다. 이는 ITU-R M.493 에서 Class D DSC는최소의기능만을구현해도된다는명백하지않은규정에기인한다. 그러나유럽의경우는 IMO에서규정한 Class D DSC와거의비슷하며미국도그동안사용하던 RTCM SC-101표준을포기하고 IMO에조화된표준을사용하기로결정하였다. 외국에서는국제용 DSC 와연근해용 DSC를구분하여사용하고있으며, 고가의 Class A( 혹은 Class B) VHF 장비보다는조난에대처할수있는 DSC 기능을지니고있는저가의 VHF 통신장비 (Class D) 의시장요구가증가되고있으며, 특히여가용선박이나어선을위주로시장을확대해나아가고있고, 관련제조사들은이에맞추어각각의모델들을출시하고있다

107 국내에서도성공적인 AIS 통신망구축및운용성과에힘입어소형선박에도 DSC 기능을갖는 VHF 무선설비탑재를강제로시행하기위해해양수산부는 GMDSS 선박에만 DSC 탑재를의무화하였던것을연근해지역을운항하는선박의해상안전을위해 2005년 10월에 선박안전법시행규칙 을개정하여연근해항행선박에도 VHF DSC를의무적으로설치토록하고, 2007년 1월부터시행하도록하여국내에서도 DSC의수요가급증할것으로예상된다. 하지만, 국내 DSC 관련기술기준은국제항행용 DSC에대한규정이여서, 국제적으로사용되는연근해용 DSC는관련규정만족못함에따라대다수영세선박인연근해용선박들은고가의국제용 DSC를탑재해야함으로경제적부담이가중될것이다. 따라서 ITU에서규정하는연근해용 DSC의성능규정을국내기술기준에반영하여하기위해국내 DSC 기술기준의개정을위한연구가필요하다 제 2 절디지털선택호출장치시스템 1. 디지털선택호출장치 디지털선택호출장치 (DSC : Digtal Selective Calling) 는선박의안전항행을위하여비상시조난, 안전호출신호를선박국과해안국, 선박국상호간조난호출, 그룹호출등을정해진부호를사용하여자동으로발신하는무선설비로 GMDSS의중요한구성요소이다. SOLAS(Safety Of Life At Sea) 협약은국제항행선박의안전을확보하기위해국제간에체결된조약이다. GMDSS(Global Maritime Distress and Safety System) 는 SOLAS협약제4장에규정되어있으며 300톤급이상국제항행선박은 1993년도부터 1999년 2월 1일까지도입하도록규정하고있다. 이는무선발명이래로해상통신에서최대변화로기록되고있다. GMDSS의기본개념은조난 / 구조해안국과함께조난당한선박에서가장가까운선박이함께조난사고에신속히대응해서최단시간내에조난 / 구조작업에협력하도록하기위함이다

108 ( 그림 4-1) GMDSS 구성도 1999년 2월 1일부터 GMDSS 제도가시행됨에따라국제항해를하는여객선과 300톤이상의화물선은 SOLAS 협약에의해 DSC(Digital Selective Calling : 디지털선택호출 ) 장치를설치하여야한다. 그리고 1999년 2월 1일부터 2182kHz의청수는하지않아도되며 2005년 2월 1일부터는 VHF 채널 16번의청수의무도없어질예정이다. 따라서향후의호출응답과조난호출등은모두 DSC를사용하여이루어진다고할수있다. ( 그림 4-2) 디지털선택호출장치

109 디지털선택호출 (Digital Selective Calling) 장치는 GMDSS의가장중요한구성요소로해안국은호를계속해서자동적으로감시한다. 이는무선전화와같이사용하기쉽게구현된다. DSC는호가원격무선국의주소로되어있을때그무선국에서경보를울릴수있도록디지털다이얼링시스템을제공한다. 이는전화와같이호가어떤주파수나채널을통해서어떻게접속될지알필요가없다. 단지필요한것은상대방의번호를호출해서경보를보내는방법과통화방법뿐이다. GMDSS에서는모든선박에 9개의디지트로구성된고유한 MMSI(Maritime Mobile Service Identity) 가할당되어있다. 디지털호출정보는특정된채널로송신된다. VHF대역에서는채널 70으로이채널은 DSC 전용채널이며이외의어떤용도로도사용될수없다. 또다른 DSC 장점으로는디지털다이얼링신호가연속적인통신이이루어지는채널에서명시된정보와함께선박식별, 위치, 호출특성등을보낼수있다. 전체메시지는한개의빠른버스트로송신되므로호출채널의점유시간을줄일수있다. 조난상태에서는모든필요정보가자동적으로단일버튼을한번만누르면자동으로송신된다. 선박의위치는무선에접속된 GPS 수신기나수동입력에의해결정된다. 식별은할당된선박 MMSI 번호로영구히코딩되어무선을통해송신된다. 디지털코딩을사용할때 DSC는현재해상운용자에게친숙한무선기능으로모두자동화된다. 2. 디지털선택호출장치의조난경보 DSC를사용한조난경보의발신은선장이조난이라고판단하고즉각적인도움이필요로할때발신되어야한다. DSC를사용하여조난경보를전송할때에는가능한한선박의최근위치와이위치에대한유효시간 (UTC표기) 이입력되도록하여야한다. DSC에 GPS 등관련항해장비가접속이되어있는경우에는선박의위치및유효시간이자동으로입력이될수있다. 그렇지않은경우에는수동으로입력하여야하며, 기존에입력되어있는유효하지않은위치정보가조난호출신호에포함되지않도록유의하여야한다. VHF DSC에의해한번발신된조난경보는 3분 5분 (4분 ±1분 ) 정도의주기마다계속적으로반복하여자동으로조난경보를발신하게되며 VHF DSC를통하여조난응답을수신한경우또는수동으로정지시키는경우에자동재발신이멈추게된다

110 ( 그림 4-3) VHF/MF 대역 DSC 에의한조난경보수신처리절차 DSC 조난경보를수신한선박은특별한경우를제외하고 DSC로응답을해서는안되며반드시조난전화주파수를사용하여무선전화에의해응답을하여야한다. DSC를사용한조난응답은해안국에의해행해져야한다. DSC 조난경보를수신한선박이무선전화를사용하여응답을할경우에해안국또는해안지구국이우선적으로응답할수있도록조난응답을잠시대기하여야한다. 해안국이응답을하는경우중파또는단파의 DSC에의한조난경보를접수한해안국은 2분이내에조난응답을하여야하며 VHF DSC에의한조난경보를접수한해안국은가능한한빨리조난응답을하여야한다. 조난선박으로부터 DSC 조난경보가계속적으로발신되는데도불구하고주위의다른선박이이 DSC 조난경보를수신하지못한것으로판단될경우에는해당선박은 DSC에의해조난응답을발신할수있으며이경우에는적절한통신수단으로해안국또는해안지구국에이사실을알려야한다. 조난경보, 조난응답뿐만아니라조난중계도선장의허가가있어야발신할수있다. 그리고조난중계는반드시수동으로발신되어야하며, DSC에의한자동또는반자동의조난중계는금지하고있다. 조난통신의중계는조난선박이자체적으로조난경보를송신하기어렵다는것을알고있는경우또는더많은도움이추가적으로필요하다고선장이판단한경우에조난중계를할수있다. 그러나초단파 (VHF) 또는중파 (MF) 채널을통하여 DSC에의한조난경보를수신한경우에는어떠한선박도 DSC에의한조난중계를할수없다. 단파채널에서조난경보를수신한경우에는 5분이내에해안국으로부터조난응답이없는경우에한하여 DSC

111 에의해조난중계를할수있다. 이경우조난중계는반드시적절한해안국앞으로중계하여야하며이사실을구조센터 (RCC) 에통보하여야한다. DSC 조난경보를수신하고이에대하여조난응답을전송한해안국은필요하다면수신한 DSC 조난경보내용을 DSC 조난중계를이용하여재송신할수있다. 이경우조난중계는전선박, 특정한해역내의선박, 선단또는특정한선박앞으로할수있다. 해안국이송신한조난중계를수신한선박은 DSC를사용하여응답을하여서는안되며반드시중계에사용된주파수와같은주파수대의무선전화에의한조난통신채널 (MF 2182kHz, VHF Ch.16) 을사용하여무선전화에의해응답하여야한다. 만일불필요한조난경보를송신한무선국은 1) 조난경보를발신한장비를초기화 ( 리셋 ) 하거나 2) 조난호출이전송된주파수와같은주파수대의조난통신주파수를사용하여무선전화에의해음성으로조난경보를취소하여야한다. 이때전선박앞으로호출하여본선의선명, 호출부호, 조난경보가발신된시각, MMSI 등을통보하고불필요한조난경보를취소한다. 또한 3) 조난통신채널을청수하면서발신된조난경보에대한통신에대하여적절히응답한다. GMDSS 제도의시행과더불어통신장비가자동화되고통신방식도 DSC를사용하는절차로바뀌어나가고있다. 그러나아직 DSC 장치의사용법이익숙하지못할뿐아니라 DSC를사용한통신절차에대하여도미숙하다. 특히조난통신과관련한부분이 DSC 기능에의해자동화됨에따라좋은점도많지만조작미숙등으로인해허위의조난통신이많이발생하고있는실정이다. 3. 디지털선택호출장치종류 초기에는 MF/HF대역에도입되어사용되었으며현재는 VHF, HF대역에서도사용되고있다. DSC 프로토콜은 ITU-R M.493 권고에있으며운용관련권고는 ITU-R M.541에규정하고있다. 국제해사기구 (IMO) 는국제항행선박 (GMDSS선박) 에 DSC를의무적으로탑재토록하고있으며, 연근해항행선박에대해서는각국의설치및성능규정을준수토록하고있지만국제선과국내선이공존하는연근해에서의해상안전도모를위해 non-gmdss선박 ( 국내항행 ) 에도 )DSC를탑재할것을권고하고있다

112 국제전기통신연합 (ITU-R) 은긴급ㆍ조난호출용디지털선택호출장치 (DSC) 의성능에대해사용주파수대역및 IMO 규정준수여부에따라국제항행용 DSC(Class A, B), 연근해항행용 DSC(Class D, E) 로구분하고있다. DSC는사용주파수대역및 IMO 규정준수여부에따라 Class A, Class B, Class D, Class E 로구분되며 Class A, B의 DSC는 IMO 및 ITU-R 성능규정을만족하는것으로 IMO 협약선의무장비이고, Class D, E의 DSC는조난, 안전통신을위한필요기능만규정한것으로연근해선박이설치할수있다 가. DSC 종별 A SOLAS에규정한선박에서사용되며모든선택사항을제공해야하며 MF/HF와 VHF대역무선설비에탑재되어야한다. 또한폴링, 선박추적, 데이터통신, 음성통신등의기능을포함해야한다. 나. DSC 종별 B SOLAS에규정한선박에서사용되며모든선택사항을제공해야하며 MF와 VHF대역무선설비에탑재되어야한다. 대부분종별 A에서제공하는아래와같은기능을모두포함해야한다. Distress call All-ships call Individual station call Semi-automatic/automatic service call Use of distress, urgency, safety and routine priorities Nature of distress Distress coordinates Time for last (distress) position update Type of subsequent communications Distress relay Distress acknowledgment Test call (for MF/HF only) Radio frequency or channel Display Receive geographical area calls

113 Alarm Optional means for canceling a distress alert 다. DSC 종별 D DSC 종별 D는 VHF대역무선설비에탑재되어야한다. 레져보트, 어선등 SOLAS 조약에규정되지않은소형선박에서사용되며최소한의 DSC 기능을갖도록요구한다. 종별 D에서갖추어야할기능은아래와같다. Distress call All-ships call Individual station call Use of distress, urgency, safety and routine priorities Nature of distress Distress coordinates Time for last (distress) position update Type of subsequent communications Radio VHF channel Display Receive distress relay and distress acknowledgment calls Alarm 라. DSC 종별 E DSC 종별 E는 HF대역무선설비에탑재되어야한다. 레져보트, 어선등 SOLAS 조약에규정되지않은소형선박에서사용되며최소한의 DSC 기능을갖도록요구한다. 종별 E에서갖추어야할기능은아래와같다. Distress call All-ships call Individual station call Use of distress, urgency, safety and routine priorities Nature of distress Distress coordinates Time for last (distress) position update Type of subsequent communications Radio channel or frequency Display

114 Receive distress relay and distress acknowledgment calls Alarm < 표 4-1> 디지털선택호출장치의 Class 별주요기능비교 DSC 기능 Class A Class B Class D Class E 주파수대역 M F, H F, VHF MF, VHF VHF HF Distress call O O O O All-ships call O O O O Individual station call O O O O Semi-automatic/automatic service call O O X X Use of distress, urgency, safety and routine priorities O O O O Nature of distress O O O O Distress coordinates O O O O Time for last (distress) position update O O O O Type of subsequent communications O O O O Distress relay O O X X Distress acknowledgment O O X X Test call (for MF/HF only) O O X X Radio frequency or channel O O O O Display O O O O Receive geographical area calls O O X X Alarm O O O O Optional means for canceling a distress alert O O X X 4. 종별 D 무선설비의 (Class D DSC 사용 ) 일반적기능 디지털선택호출장치는음성무선전화장치에부가되어사용되며이를 DSC등을이용하는무선설비 라하고, DSC등을이용하는무선설비 는음성및 DSC 송수신장치, DSC전용수신기로구성되며, 사용되는 DSC에따라국제용, 연근해용이구분된다. Class A/B DSC를이용하는무선설비는국제항행용으로, Class D/E DSC를이용하는무선설비는연근해항행용으로사용된다. 가. 종별 D DSC 무선설비의일반적인기능종별 D DSC 무선설비는대부분의국가에서어선, 레져보트등소형선박을위한것으로현재는 VHF대역에서최소의기능 (ITU-R 권고 M ) 을가지도록권고하고있다. 종별 D DSC 무선설비에서갖추어야할기능은 IMO

115 SOLAS 선박이갖추어야할기능의일부이다. 종별 D DSC 무선설비는일상적인호출및수신기능과함께 VHF DSC 조난, 긴급, 안전무선트래픽을위한최소한의기능을제공할수있도록의도한것이다. 그러나반드시 ITU-R 권고 M.493에포함된 VHF DSC 설치를위해요구되는모든사항을제공해야하는것은아니다. < 국제용 DSC 무선설비 > < 연근해용 DSC 무선설비 > ( 그림 4-4) DSC 무선설비 현재널리사용되고있는종별 D DSC 무선설비의주요기능은각제조회사마다차이가있으며대략아래와같은기능들로구성되어있다. 채널 16과 DSC채널 70의동시수신 채널자동선택 보호된조난호출전용버튼 ( 조난또는긴급호출전송후자동적으로채널 16 선택 ) 수동또는 GPS에의한선박위치를조난호출에포함 호출 MMSI와채널번호만요구하는규칙적인호출 10분미만의숙지를위한단순한운용 ( 위에서부터가장자주사용하는기능을명백하고단순하게메뉴화된무선설비 ) MMSI가무선설비로입력될때까지 DSC운용금지 ( 미식별된조난호출금지목적 ) 50옴외부안테나를갖고해상이동통신시스템주파수대역 (