특 집 RFID 시장및기술동향 백경갑 ᆞ 주병권 1. 서론무선인식기술이라고불리는 RFID(radio frequency identification) 기술은 RF 신호를이용하여객체들을식별하는비접촉기술중의하나이다. RFID 를사용하여대상을인증하는방법은여러가지가있으나일반적으로안테나에마이크로칩을부착하여제품확인을위한일련번호나다른정보를삽입하여사용한다. RFID 는바코드나적외선시스템과달리리더와태그 (tag) 간에가시선이요구되지않아사람이직접작업하기어려운환경등에적합하며, 바코드나마그네틱카드처럼직접스캐닝할필요가없다. 특히, 인터넷의지속적인성장, RFID 태그칩의저가격구현, 상품코드의국제표준화등의환경변화로인해 RFID 기술은다양한산업분야에서실용화를가능하게만들고있다. 이러한예로, TI, 히타치, 인피니온, 필립스와같은기업들은내년중으로 10센트이하가격대의상용 RFID 칩을출시한다는계획을세우고있으며 2006년정도면바코드수준의원가경쟁력이확보될것이라는전망도조심스럽게제기되고있다. 2004년에는유통분야에서 RFID 의시범사업이주류를이룬후 2005년부터는본격적인성장기에돌입할수있을것으로기대된다. 따라서먼저 RFID 의기능에대해살펴보고국내외시장동향과기술동향에대해다루어보려고한다. RFID 시스템은고유정보를저장하는 RFID 태그 (transponder), 판독및해독기능을수행하는 RFID 리더 (reader), 안테나, 태그로부터읽어들인데이터를처리할수있는호스트컴퓨터 ( 서버 ), 응용소프트웨어및네트워크로구성된다 ( 그림 1). 1 태그는일명발신자로알려진것으로경로추적되는물건에부착되어물건에관계되는자료를가지고다니는역할을한다. 그림 2는유리트랜스폰더를보여주고있다. 1 태그는다양한모양의형태로만들수있으 백경갑 1987 1990 1994 2003 2004 1994 현재 주병권 1995 1996 1988 2005 2005 현재 고려대학교전자공학과 ( 공학사 ) 고려대학교전자공학과 ( 공학석사 ) 고려대학교전자공학과 ( 공학박사 ) 한국과학기술연구원마이크로시스템연구센터방문연구원대진대학교전자공학과교수 고려대학교전자공학과 ( 공학박사 ) Univ. South Australia(Australia) 방문연구원한국과학기술연구원마이크로시스템연구센터책임연구원고려대학교전기공학과교수 2. RFID 의기능 Market and Technology Trends in RFID(Radio Frequency Identification) 대진대학교전자공학과 (Kyeong-Kap Paek, Department of Electronic Engineering, Daejin University, Pocheon, Gyeonggi-do 487-711, Korea) e-mail: kkpaek@daejin.ac.kr 고려대학교전기공학과 (Byeong-Kwon Ju, Department of Electrical Engineering, Korea University, Anamdong, Seongbuk-gu, Seoul 136-701, Korea) 18 Polymer Science and Technology Vol. 17, No. 1, February 2006
Transponder Reader(readwrite unit) RF-Module Control -module Transponder Chip Transponder antenna Reading distance Reader antenna Power supply lnterface RS 232 RS 422 RS 485 그림 1. 수동형 RFID 시스템의기능. Process control and data capture Kondensators Connection IC-Ferrite Antenna Energy storage Resonance Ferrite antenna 그림 3. RFID 태그. Cu-Coil Ferrite Core Glass Encapsulation IC Length: 32.5 mm Diameter:3.85 mm a-port reader 4-port reader 그림 2. 유리트랜스폰더의구조. 며플라스틱원판이나, 원통, 카드, 얇고유연한띠, 유리구슬 ( 가운데구멍이있는 ) 등에집어넣을수있다. 개별의우편물을추적하는우정분야에적용하는경우태그가두껍거나, 딱딱하거나, 무겁지말아야하는것이중요하며, 자동구분장비에서반복적으로처리될때손상되지말아야한다. 컨테이너나차량에부착되는태그는극한온도나, 충격, 진동, 습도등에견딜수있도록튼튼해야한다. 그리고태그에는수동형과능동형이있다 ( 그림 3). 2,3 수동형 (passive) 태그는태그에내장되어있는자료를전송하기위해필요한동력을리더에서보내는무선신호에서얻으며, 능동형 (active) 태그는자체내장되어있는건전지에서동력을얻는다. 능동형태그가수동형에비해더넓은읽기 / 쓰기가가능한영역을갖는다. 태그는두가지의기본형식이있다. 읽기만가능한형식의경우, 태그의내용은태그가공장에서출하될때일정한확인내용 ( 일련번호, 신호 ) 이메모리에저장되며, 읽기만가능한 (ROM) 태그는한번만메모리에내용을저장할수있다. 그리고읽기 / 쓰기가가능한형식은 RF 신호를통해여러번메모리에내용을저장할수있다. 단순히도난방지용으로사용되는 1비트저장용량의읽기만가능한비컨태그에서, 읽기전용으로태그를구분할수있는고유자료를가지고있는 Hand-held reader 그림 4. RFID 태그리더. Integrated reader-antenna 32 또는 64 비트저장용량과사용자가메모리의내용을임의대로수정할수있는 512 Kb 용량의읽기, 쓰기용태그가있다. 물론저장용량이커질수록가격이비싸진다. 리더는 RF 에너지를이용해서태그와통신을가능하게해주는무선주파수유닛을가지고있다 ( 그림 4). 2,3 이것은손으로휴대할수있는형태나고정되어설치되어있는형태로태그로부터태그의고유자료를판독하는기능을한다. 읽고, 쓰기가가능한태그를사용하는경우리더는태그에새로운정보를입력할수있다. RFID 시스템은일반적으로개별국가마다사용가능한스펙트럼에따라일반적인주파수영역을사용한다. 하지만각나라마다다른 RFID 사용주파수대역은다국간에통합우정활동에장애를일으키고있다. 예를들면북미의경우 900 MHz 대역의주파수를사용하지만이는유럽이나일본에서는사용할수가없다. 대부분의리더는표준통신방식을사용하여호스트컴퓨터와통신을하며, 하나또는그이상의시설물간에서다 고분자과학과기술제 17 권 1 호 2006 년 2 월 19
표 1. 주파수범위와응용분야 응용분야 주파수 판독범위 기술적요구사항캡슐화 (Encapsulation) 요구사항기타 판독속도 데이터처리량 R/O R/W Anticollision 온도 H 2 O Res. Chem. Res. Mech. Res. Re-use Standard ISO Animal ID khz 1 m 3 m/s 64 bit R/O Vehicle enabling khz < 0.1 m - 64 bit && Vehicle ID GHz 1 5 m 20 m/s? R/W Material flow (closed System) khz 0.1 1 m < 3 m/s 64 bit R/O ( ) (X) Personnel ID khz 1 m < 3 m/s 64 bit R/O ( ) ( ) Airline luggage MHz 1 m 3 m/s 256/384* R/W (X) Parcel Service MHz 1 m 3 m/s 256/384* R/W Ticketing MHz 1 m 3 m/s 256/384* R/W ( ) Textile tracking MHz 1 m 3 m/s 256/384* R/W *:Data capacity requirements not clearly defined in smart label applications. && : Read-Only or Read-Write with encryption for authentication Cost Application Wlid animals Military Application Radio Device Agricultural Animals Pets Neck Colar Transporders Industral Applications in Closed Systems Re-Use-Transponder Logistic Vehicle ID Person ID Industral Applications in Open systems Single-Use-Transponder Logistic Parcels Luggage 그림 5. 전송주파수에따른분류. Increase of lmpact Dimension of Antenna Energy demand Penetration through water Data transmission/t Surface reflexion Low frequency High frequency Ultra high frequency KHz MHz GHz 그림 6. RFID 시스템의주파수대역에따른영향지수. lnjektable Glass Transporders 그림 7. RFID 시스템의발전단계. Plastic Transponders Diff. sizes Glass Transponders Diff. sizes Smart Labels 1990 1995 2000 Time 있으며사용주파수에따라주요특징과용도가표 1, 그림 5와같이상당한차이를보인다. 그리고주파수를선택할때영향지수를고려해야한다 ( 그림 6). 데이터를수신한후데이터가처리되면리더내에이와같이 RFID 시스템은여러형태의리더및태그로구성되어무선송수신방식에기반을두고있다. 그림 7 은 RFID 시스템의발전단계를보여주고있다. 른리더나호스트컴퓨터와네트워크를구성할수있다. 안테나는리더에연결되어무선신호를발송하거나태그로부터신호를수신한다. 태그와연관되는안테나의판독범위는사용주파수와사용출력에따라달라진다. 몇몇능동형태그는리더로부터 100 m를초과하는범위에서도판독이가능하다. 또몇몇수동형태그인경우수 cm의가까운거리에서만판독이되는경우도있다. RFID 는장파에서마이크로파까지다양한주파수대역에서동작하는시스템이상용화되었거나개발중에 3. RFID의시장동향 3.1 RFID 한국시장동향물류 / 유통산업은소규모를벗어나 RFID 적용이본격화되고있고정부주도및선도기업중심으로시장이형성되어가고있으며, 향후기술발전및정책 / 제도적측면에서의당면문제점들이해결됨에따라획기적인시장의변화및확대가예상된다. RFID 시장은 USN(ubiquitous sensor network) 으로의발전과정이며유비쿼터스산업의핵심요소가될 20 Polymer Science and Technology Vol. 17, No. 1, February 2006
것이기때문에향후시장의규모가지속적으로증대될것이고, 획기적인시장변화및확대가예상된다. 이미 13.56 MHz 대역의주파수를사용하는 RFID 시스템이 10 cm 이내의근거리 accessibility 를갖는서비스영역에서활용되어왔으나미미하였지만 NFC(near field communication) 포럼이 Nokia, Philips, Sony 의주도하에결성되면서 900 MHz 의 UHF RFID 와많은부분에서경쟁구도로부상되고있다. 13.56 MHz RFID 태그는주요특성인보안인증의장점을가지고있으나안테나및칩의복잡도가 UHF 대역보다높고생산의정교성을요구하고있어 RFID 태그가격이높아버스카드와같은스마트카드영역에한정되어발전할것으로보인다. 13.56 MHz 의문제점을해결할수있는기술은 UHF RFID 태그가될것으로보인다. 한국의경우행정기관 ( 국방부, 산업자원부, 조달청, 국립수의과학검역원, 한국공항공단 ) 과지방자치단체 ( 제주도, 강남구청, 충북, 부산, 대구등 ) 를 RFID 시범사업적용대상으로선정하고 RFID 시범사업을단계적으로추진하고있다. 유통과물류는국내대형업체를중심으로 2005 년까지 RFID 도입을위한자체시범사업을계획하고있으며, 2006 년부터는실제적용해나간다는계획을마련해놓고있다. 특히육상물류, 해운물류, 항공물류각분야에서구체적인계획을마련하여추진중에있으며창고관리, 화물추적및물류센터에서도활발하게 RFID 적용이시도되고있다. 제조부문은특히자동차생산공정에 RFID 를적용하는움직임이나타나고있으며이밖에도의료, 농수산업분야에서도추적정보 (traceability) 를비롯한각종상용화계획을구상하고있다. 정보통신부 ETRI 와 IDTechEX 가 2004 년 1월공동조사한결과, 한국시장의경우 2005 년 1.9 억달러에서 2010 년 39.9 억달러로증가할것으로전망되고있다. 정보통신부는 RFID 산업육성을위해 2004 년 138 억원의예산을투입했고 2010 년까지총 1,626 억원을투입할계획이다. 2007 년까지세계 RFID 시장의 5%( 약 9.5 억달러 ) 를점유하고 2010 년에는세계 RFID/USN 시장의 7%( 약 53.7 억달러 ) 를점유한다는목표를세워놓고있다. RFID 의경제적파급효과면에서는총생산유발효과 18조 2,171 억원, 총수출유발효과 4조 729 억원, 고용창출은 11만 3천여명이될것으로기대하고있다. 정보통신부는 U-센서네트워크구축기본계획에서 2007년까지세계 1위의 U-Life 기술을확보하는것을 목표로세계 RFID 및 U-센서네트워크시장의 5%( 약 9.5 억달러 ) 를점유하고실생활에서의적용을위해기반구축을완료한다는계획을가지고있으며, 2010 년에는세계 RFID 및 U-센서네트워크시장의 7%(53.7 억달러 ) 를점유한다는목표이다. 태그의확산을촉진하기위한요인으로는 RFID 태그가격의하락, RFID 태그인식률문제의해결, 기존시스템과의연계가능성검토, RFID 도입성공사례발굴등이시급하며, RFID 태그가격이 5센트미만으로하락할경우광범위한산업영역에확산될전망이나, 연구기관마다완만한가격하락가능성, 급격한가격하락가능성간의주장이엇갈리고있어추이를관망할필요가있다. RFID 의도입의사결정과관련하여의사결정권자의가장큰관심사는 RFID 도입으로비용절감또는신규수익창출, 대고객서비스향상의효과가있을지에관한부분을해결하고있지못하다는점으로이는국내외시범사업결과및성공사례가속속발표됨으로써자연스럽게해결될것이다. 최근까지국내 RFID 관련비즈니스확산사례는거의전무한실정이었으나정부및민간부문을중심으로 RFID 확산노력이매우빠른속도로진행되고있다. 2003 년말에유통물류진흥원에서 RFID 적용시범사업을시작으로한국전산원에서는 2004년 USN 구축기본계획을확정하고, 세부추진계획을발표한데이어 2004년 6월파급효과및성공가능성을고려하여 RFID 시범사업으로 5과제를선정하여추진하였고, 금년에도 RFID 적용선도사업으로 6과제를선정하여추진중이며, 2005 년도송도 U-City 구축방안발표등이지속되고있다. 3.2 RFID 일본시장동향일본에서는현재 RFID 와관련하여다량의정보처리, 정보추가기능및동시읽어내기, 원격인식등을특징으로모든사람과사물을네트워크화함으로써생산에서유통, 판매, 회수, 재생화에이르기까지활용범위가매우방대하다. 국제표준화된 RFID용 UHF 대역 (860 960 MHz) 에대해일본의사용가능대역은 950 956 MHz 대이나휴대전화등의인접주파수때문에금번가이드밴드로 952 954 MHz 를설정했다. 현재이용되는전자태그는물이나습기에의한감쇄가적은장파장대역의 135 khz, 카드형태로널리사용되는단파장대역 13.5 MHz, 뮤칩 (Mu-chip) 이사용되는 2.45 GHz 대역등 3 종류가다양한분야에서사용되고있다. 고분자과학과기술제 17 권 1 호 2006 년 2 월 21
JAISA( 일본자동인식시스템협회 ) 는회원기업을대상으로 2004 년 1월부터 12월까지출하량및출하액을조사한결과자동인식시스템의출하총액은 2003 년대비 4.7% 증가한 1,944억엔으로나타났다. 바코드리더는출하량이 2003 년대비 4.7% 증가했으나출하액은 4.2% 감소한 420 억엔으로이는가격경쟁이심화되며평균단가가 8.0% 하락했기때문에발생했다. 그리고상대적으로단가가비싼핸디터미널은배치형핸디터미널이 2003 년대비 29.7% 로큰폭으로감소해 121억엔으로기록되었다. 바코드프린터는 430 억엔으로 2003 년대비별다른변화가없었으며. 바코드서플라이는 2003 년대비 12.2% 증가한 855 억엔, 용지 572 억엔, 잉크 118 억엔, 태그 36억엔, 라벨제품이 125 억엔, 이외제품이 3억 9천만엔이었다. 소프트웨어는 2003 년대비 32.4% 증가한 51억엔이며비접촉 IC 카드나 RF태그등의출하량이 2003년대비 32.5% 증가한 5,600 만개로큰폭으로증가했으나, 출하총액은 2003 년대비 5.3% 감소한 163억엔과 10억엔으로나타났다. 바이오매트릭스는 2003 년대비 26.2% 증가한 23억엔이며그중지문인증이전체의 67.2% 를차지한다. 2005년시장규모는 2004년대비 12.4% 증가한 2,186 억엔으로추산되고있다. 바코드리더는식품추적정보 (traceability) 시스템및자동차부품, 전자부품, 의약이력관리시스템으로서무선핸디터미널의수요가증가할것으로전망된다. 바코드프린터는의료업계나전자부품업계에감열식프린터, 유통업계나운송업계에모바일프린터의수요증가가전망되므로 14.9% 증가한 494억엔으로추산된다. 소프트웨어는 RFID 확산의기대로 120% 증가를예측하고있다. RF 태그시장은 82.5% 증가한 1억엔이상이증가할것이며바이오매트릭스는보안에관련된수요증가를감안하여 72.8% 증가한 41억엔으로대폭성장할것이다. 2004 년도에 30억엔을투입한일본경제산업성은 2005 년에도 RFID 요소기술및응용기술개발에 31억엔을배정하여 RFID 를기반으로한유비쿼터스사회로의진입을추진하고있다. 일본은자국의강점인제조업과정밀가공기술등을바탕으로시너지효과를창출할수있는 RFID 기기산업에중점을두어왔으나최근에는이러한기기산업의성과를바탕으로독자적인기술표준의도입, 오픈플랫폼공동개발등의업체간연구협력체계가이루어지고있고, RFID 도입과관련하여히비키프로젝트와더불어 RFID 의실제비즈니스영역에의도입가능성, 다 른통신서비스와의연계등다각적측면에서의 RFID 도입가능성검토가이루어지고있다. 3.3 RFID 중국시장동향중국은현재 RFID 기반기술에관련된다양한국가발전계획을추진중이다. 중국국민은제 2세대신분증으로 RFID 카드를발급받게되는데이는 10여억장의 RFID 신분증카드가발급됨을의미한다. 중국정부는신분증에은행카드, 운전면허, 신용카드기능을통합시킬예정이다. 이관국제 (analysis international) 가최근발표한중국 RFID 시장발전보고서 2005에따르면세계적으로 80년대부터발전한기술이중국에서는최근 2년전부터주목받고있는것으로나타났다. 이관국제의강숭왕경리는중국의 RFID 는현재정부사업, 대중교통과제조업위주로응용이확산되는중이며물류, 소매유통, 의약, 제조설계등에서응용성테스트단계를거쳐그결과를바탕으로향후 3년내산업계에거대한이윤을창출할것으로보인다고말했다. 그밖에도병원치료추적, 약물관리, 학교도서관시스템관리, 빌딩관리등에도응용될것이라고덧붙였다. 미래에가장전망있는분야로는물류를꼽고있다. 2004 년중국 RFID 시장은이미 12억위엔의시장규모를넘어섰고 2005년시장규모를 15억 5,800 만위엔으로추정하고있다. IC 설계, 소프트웨어개발, 시스템통합등에서의전망이비교적밝고창업투자에유리하다는평가도덧붙였다. 그러나 RFID 의표준이시장응용및발전에걸림돌이되고있다. 중국은 2004년 RFID 표준제정소조 ( 제정팀 ) 를조직하고 10개월후소조업무를중지했는데이로인해중국정부가 RFID 표준제정에대해무관심하다는지적을받았다. 현재선진국에비해많이낙후된중국의 RFID 상용화수준과시장규모, 기업기술력과시장의 RFID 기술에대한낮은인지도문제를해결하기위해 2005 년 11월 4일 중국 RFID 산업연맹 ( 중국신식산업상회자동인식응용분회, 영문명 : CIITA RFID China Alliance) 이공식출범되었고중국신식산업부전자신식관리사장기 (Zhang Qi) 사장이명예이사장에선임되었다. 연맹은중국신식산업부전자신식산품관리사의중국상업상회에소속되며전자상무유한공사를비롯한 300 개중국및외국 IT기업이연합하여발기한민간차원의조직으로, 중국신식산업상회의직속전문분회이기도하다. 신식산업부에속하기때문에중국정부의지도와관리를받는다. 중국 RFID 산업연맹은표준제정에관 22 Polymer Science and Technology Vol. 17, No. 1, February 2006
한건의, 각종정부정책지원, 국제교류및행사개최, 전문인력양성등사업을추진하며중국의 RFID 상용화를앞당길것으로기대된다. 3.4 RFID 세계시장동향 RFID 는유비쿼터스컴퓨팅의기반기술중하나인센싱기술로서각국에서는정부의지속적인지원하에연구및시범사업들이추진되고있고, 인식률의검토, 국가간 / 기기간표준화, 다른정보통신기기와의연동가능성등지속적인기술보완이이루어지고있어확산될전망이다. 월마트는 2004 년초에거래처상위 100 개사에 2005 년을기해케이스, 팔레트단위에 RFID 태그부착을의무화하기로발표하였고, IDTechEX 에따르면 2005 년초까지월마트는 24 천여개의팔레트와 66 만여개의포장단위에 RFID 태그를부착하여 500 만건이상의정보를수집하였고여기서획득된정보는 30분이내에사외망을거쳐공급망에전달할수있으며, 케이스레벨에서의인식률은 90% 이상, 물류집하장컨베이어벨트위에서는 95% 이상, 각점포단위에서는 98% 이상의인식률을나타내었다고보고하였으나현재각개상품단위의 RFID 인식률은 66% 에머무르고있어 RFID 의부착장소및방향에대한보완노력을계속하고있으며, 이를통하여상위 100 개공급자들또한월마트와 RFID 관련시스템통합을결정하였다. 해외주요국들의경우 RFID 를비즈니스영역에확산시키고자하는노력이정부및민간부문을중심으로지속적으로추진되어왔으며, 특히물류, 유통부문에중점적으로이루어지고있음, 아직 RFID 로인한투자성과가불확실함에도불구하고시범사업및비즈니스영역에의도입노력이계속추진되고있는것은월마트사례에서알수있는바와같이 RFID 가현재로는기술적으로보완이필요함에도불구하고그것을감안하고도남을만큼도입에따른잠재적파급효과가매우광범위하기때문이다. RFID 시장전망은세계시장의경우 2005 년 21억달러규모에서 2010 년에는 100 억달러규모로, 국내시장은 2003년 660억원규모에서 2007년 1,900억원규모로성장할것으로예측된다. RFID 시장은 1996 년 6억달러에서매년 25% 이상성장하여왔으며, 이러한추세는계속될것으로보아예측되었고, 국내시장의경우구체적인전망치가나오지않은상태이기때문에경제협력개발기구 (OECD) 자료를토대로세계 IT 시장에서의국내시장점유율 5.2% 를근거로추정한것이다 ( 표 2, 3). 4-7 표 2. RFID 세계시장전망 ( 단위 : 억달러 ) 구분 연도 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 GAGR 태그 5.3 7.2 10.0 13.4 18.2 24.5 34.1 36.9% 리더기 2.7 3.8 5.3 7.0 9.5 12.7 17.7 37.4% S/W&Service 3.0 4.0 4.0 7.6 10.3 13.8 19.2 36.9% 합계 11 15 21 28 38 51 71 37.1% * 자료 :IDC 2004. 표 3. RFID 국내시장전망 ( 단위 : 억원 ) 구분 연도 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 GAGR 태그 317 408 504 672 912 1,224 1,704 33.5% 리더기 165 213 262 350 475 637 888 33.5% S/W&Service 178 229 284 378 513 689 958 33.6% 합계 660 850 1,050 1,400 1,900 2,550 3,550 33.5% * 자료 : 세계시장의 5% 로국내시장율추정. 4. RFID 의기술동향 RFID 기술은유통 ᆞ물류분야에핵심기술로부상하면서 2003 년도에미국의 Matrics, Alien 사에서 EPC 규격의 3 m 이상의인식이가능한 UHF 대역의단일칩제품의태그와시스템을발표하면서전세계적으로개발의열기가가속되어 2004 년에는국제표준 (ISO) 이확정되어 Philips, EM, ST Micro 에서 UHF 대역의태그용단일칩을발표하고, 2005 년가을에는 Impinj 에서 EPC C1G2(ISO type C) 규격의태그용단일칩발표를시작으로 Philips, TI사등이출시하고이외많은대형반도체기업에서출시를발표하고있다. 고분자과학과기술제 17 권 1 호 2006 년 2 월 23
그림 8. RFID 의가치사슬. 그림 10. Alien 의나노블록 IC 칩 ( 하단의칩크기는 350 µm 2, 상단의칩크기는 1.3 mm 2 ). 그림 9. RF SAW 의 Chipless RFID 기술. 2004년 3월부터착수한 ETRI 중심의국내 RFID/ USN 기술개발도 2년차의종반에있으며, 시작당시해외선진국에비해 3년정도뒤진것으로분석되었던 UHF 대역 RFID 기술은많은참여업체와독자적인기술개발제품의발표가이루어지고있다. 초소형, 초저가의태그를구현하기위한기술개발이활발히전개되고있는데초소형화는나노기술에의한반도체칩개발로가능하며, 하나의칩에센서, CPU, 메모리, 프로세서, RF, DSP 회로를넣어 1 1 mm 정도크기까지실현될것으로예상하고있다 ( 그림 8). 초저가태그를위한기술로는인피니온, Plastic Logic, OrganicID, 3M 등에서개발중인폴리머반도체에의한플라스틱트랜지스터, 미국 Inkoda의종이나플라스틱에매우얇은금속파이버를내재하여전파의투과와산란을만들어내어고유한식별이가능한 1센트이하의무칩 (chipless) 태그, 그리고표면탄성파를이용하여무선센서와 RFID 를결합한 SAW(surface acoustic wave) 태그 ( 그림 9) 등이있다. 8 히다찌는연성이강한 0.03 mm 두께, 0.3 0.3 mm 크기의초소형 RFID 칩 뮤칩, Alien은 0.35 0.35 mm 크기의나노블럭칩 ( 그림 10) 을개발하였다. 8 센서융합형태그기술은능동형태그의저가화와함께급속한발전이예상되는분야로피츠버그대학은센서와통합가능하고안테나를칩에내장한초소형 (2.2 2.2 mm) PENI 태그 ( 그림 11) 를개발하였으며, 9 궁극적으로초소형태그를실현하기위해서는안테나를웨이퍼상에직접구현하는 antenna on chip 기술이요구되며히다찌는칩내에안테나를내장시키는기술을개발했으 그림 11. PENNI 태그. 나인식거리가 3 mm 이내에불과하다. Alien 은초소형칩과실버잉크및에칭형안테나를결합할수있는폴리머 thick film 으로도체접착의 chip strap 기술과 FSA(fluidic self assembly) 기술을개발하였으며 900 MHz 와 2.4 GHz 대역에서사용가능하다. 필립스는기존의 flip chip 기술을사용한 I- connect 패키지를개발했으며현재 Alien의 FSA와유사한 vibratory assembly 기술을개발중이며 Matrics 사는 PICA(parallel integrated chip assembly) 기술을개발하였다. UHF 태그칩은기능, 성능, 가격과글로벌마켓의확보가경쟁력의관건이지만안정적공급을위한대체수단과핵심기반기술의확보라는측면에서국내기술개발이중요하다. ETRI 는 Gen 2 1.04 버전의칩을개발하여기본적인시험을완료했으며최종버전인 Gen 2 1.09(type C) 칩은 2차년도중에시제품을완성할계획으로국내유수반도체업체인매그나칩을공동개발에참여시켜상용화와양산에대비하고있고, 삼성전자도유사한일정으로 UHF 태그칩을개발중이다. RFID 태그용안테나는전기적요구성능뿐만아니라칩및패키지와결합이용이하고태그가부착되는물질및사용되는환경에영향을받지않아야한다. 13.56 MHz 대역에서는부하변조기능을할수있도록칩의제어에따라임피던스를변경할수있는구조와 900 MHz 대역의수동형에서는전력변환효율을높일수있도록칩의입력임피던스와정합기술이필요하다. 태그의글로벌사용을위해 860 960 MHz 대역에서동작하는소형의광대역안테나가요구되며제작비용을줄이기위한단일층구조와소형으로 100 MHz 24 Polymer Science and Technology Vol. 17, No. 1, February 2006
대역폭을만족시키는새로운안테나기술개발이필요하며현재다이폴안테나가주로사용되고있으나소형화를위해 Fractal 및 Meander Line 안테나기술이개발되고있다. 안테나제작은현재의 subtractive 에칭을사용하지않고직접프린팅하는 additive 공정을사용하는기술이필요할것이다. 태그안테나개발과패키징기술은태그를부착할물품의전기적, 구조적, 환경적인특성에적합한안테나와패키지가개발되어야하고, 글로벌한유통을위한광대역태그의개발이필수적이다. ETRI 는국외에서도입한 C0, C1 칩을사용하여종이, 목재, 금속부착형등다양한태그안테나를개발했고, 특허기술을이용한 60 MHz 이상의광대역태그도다수개발해 3개업체에기술을이전하였다. 앞으로 Gen 2(Type C) 칩을이용한 100 MHz의광대역안테나를개발하고시범사업에서발견된현장애로기술의개발에역점을두고있으며, 패키징은삼성테크윈, LS 산전, 알에프캠프등국내유수업체들이생산설비를구축하고대량생산을준비중이다. UHF 리더기술의경우, 국내에서도다수업체들이 EPC 글로벌 C0, C1와 ISO 18000-6 A/B 규격의리더를개발발표하였고, 금년에발표된 Gen2(ISO type C) 규격을지원하는멀티프로토콜리더, 모델의다양성및대외경쟁력확보가필요하며, ETRI 는기존규격을지원하는멀티프로토콜리더를개발하여 4개업체에기술이전을하였고리더아날로그칩을개발중이며, 핸드핼드형리더의경쟁력을향상시키기위한아날로그, 디지털칩을개발중이다. UHF 미들웨어와네트워킹기술의경우는식별코드를관리하고응용서비스를지원하기위한미들웨어와인터넷망을통한물품정보의구축, 관리및이용이야말로부가가치를창출하는가장중요한기술로 ETRI 는휴먼테크, 코리아컴퓨터등을포함한다수국내업체와공동으로멀티리더프로토콜지원, 리더인터페이스, 태그데이터필터링및요약, 차세대주소체계인 IPv6 연계오브젝트네임서버 (ONS), 규칙기반실시간비즈니스프로세스연동기능을가진자동식별미들웨어기본기술을개발하고, 2005 년부터는능동형태그메모리데이터저장및관리, 전자태그객체정보관리, 플로 (flow) 기반실시간비즈니스프로세스연동, 경량 (light-weight) 키관리서버기능을가진자동식별미들웨어확장기술과 USN 의게이트웨이를위한상황인식미들웨어를개발중이다. 433 MHz 능동형 RFID 기술은항운, 항공물류관리는물론군사, USN 등다양한응용분야가있으나수 요가가장많은항만물류용컨테이너관리를위한기술개발에중점을두고, ETRI 는 ISO 18000-7 규격의 433 MHz 능동형태그와리더를개발하여 3개참여기업과개발하였고, 2005년부터는전자실 (E-seal) 형태그개발, 환경시험, 응용프로그램개발, 시스템및서비스시험등을수행중이며, 컨테이너위치확인을위한 2.45 GHz RTLS(real time location system) 기술개발도진행중이다. 국내 RFID 기술은선진국에비해진입시기가늦었으나스마트액티브라벨 (SAL, smart active label), USN 기술은기술선도가가능하다는판단하에금년부터본격적으로기술개발에착수되었으며, 센서와배터리가부착된얇고유연성이있는 SAL 은인식거리, 부착물체영향등 RFID 의단점을보완하고간단한센싱기능을부가할수있는기술로 ETRI는 2006년말까지 SAL 기술을개발완료하여실용화한다는계획으로추진중에있으며, 모든곳에스며들어있는센서노드에서획득한실시간데이터를어디에서나다양한분야에활용하기위한 USN 기술의응용은실로광범위하며유비쿼터스사회의기반으로센서노드를위한소형운영체제 (OS), 저전력프로세서, 전지기술, 무선통신기술, 에드혹 (Ad Hoc) 네트워크기술과패키징기술등핵심기술을중점개발하고 2006년까지는산업적파급효과가큰 3 4개서비스를선보인다는계획이다. 모바일 RFID 와관련기술의경우휴대폰에 RFID 리더를장착하여태그가부착된광고물, 물품등에관한정보를이동통신네트워크에서가져다보여주고구매등을할수있게하는기술로이분야는세계적인이동통신인프라를갖추고있는우리나라가기술을선도할수있으며, UHF 모바일 RFID는노키아등이추진하는근거리통신기술인 NFC 에비해인식거리가 1 m 까지로훨씬길기때문에다양한서비스발굴, 기술의표준화, 리더시스템온칩 (SoC) 기술개발이성패의관건이다. RFID 관련기기산업은핵심칩을해외에서수입하여재가공하거나주요부품을수입하여단순조립하는수준으로서지난해삼성전자에서 13.56 MHz 태그칩을발표하였고, 중소기업인 3A 로직스에서 13.56 MHz 리더용칩을개발하여공급하고있으며이외전량수입에의존하고있다. 현재 RFID 의세계적인추세는많은정보를먼거리에서인식할수있는 UHF 및 2.45 GHz 로의경쟁이치열하게전개되고있다. 초고주파대역에서는전자파의인체영향이나다른통신시스템과의간섭을줄이기위하여특정변조방식만을쓰도록요구되는데가장많 고분자과학과기술제 17 권 1 호 2006 년 2 월 25
이쓰이는것이주파수확산 (spread spectrum, SS) 방식이다. SS 방식중 CDMA 모바일폰이나무선랜에이용되는 DS(direct sequence) 와블루투스에이용되는주파수호핑 (frequency hopping, FH) 이주로사용된다. 이러한변조방식을태그에적용하면그만큼복잡한회로가필요하여가격이상승하므로실제적으로는리더만이이러한변조방식을사용하고태그는 SS의전체주파수를커버하도록광대역으로만들고 ASK 등을이용하여신호를전송한다. 한개의단말기로 13.56 MHz, UHF, 2.45 GHz 대역의 RFID 를인식할수있는리더, PDA 등에부착되는휴대형리더, 다양한 RFID 제품을인식할수있는멀티프로토콜리더등향후복합기능을갖는제품들이등장할것으로전망된다. SAW 기술등 IC 칩이없는 (chipless) elementary tagging 제품이저가 RFID 시장을목표로등장하고있다. 5. 결론지금까지살펴본바와같이유비쿼터스시대를맞이하여폴리머를활용한 RFID 기술의개발은필수적이다. 전세계적으로유기반도체를활용하여제작된폴리머 RFID 칩은거의초기수준이다. 이동도, 주파수, 선폭등의수치가 RF 신호를처리할만한정도의수준에도달하지못했다. 그래서이를위해서는재료, 공정측면에서의여러가지유기물질과이를접목한소자들의개발이급선무라고사료된다. 참고문헌 1. C. Kern, European Conference on Circuit Theory and Design '99, 1999. 2. T. Flor, W. Niess, and G. Vogler, 7th International Conference on Telecommunications (ConTEL 2003), 2003. 3. S. S. Chawathe, V. Krishnamurthy, S. Ramachandran, and S. Sarma, Proceedings of the 30th VLDB Conference, Toronto, Canada, 2004. 4. M. Liard, The global markets and applications for radio frequency identification and contactless smart card systems, 4th ed., Venture Development Corp., Jan. 2003. 5. P. Harrop and R. Da, The smart label revolution, IDTechEx. Ltd., 2002. 6. 윤진희, TTA 저널, 102 (2005). 7. 김지태, 김대희, RFID 산업동향, 주간전자정보, 1 월호, 전자부품연구원, 2006. 8. 이근호, 조영빈, 윤경화, 유비쿼터스컴퓨팅구현의핵심 RFID 기술개요, 전파 114호, 9-10월호, 2003. 9. 이근호, TTA 저널, 89 (2003). 26 Polymer Science and Technology Vol. 17, No. 1, February 2006