RFID 기본 개념

RFID 기본 개념 - 태그(Tag), 미들웨어(Middleware), 판독기(Reader), 응용(Applocation)

RFID 태그 데이터의 연속질의 처리를 위한 질의색인: TLC 색인

 

 

차세대 IT혁명을 이끌 기술로써 RFID(Radio Frequency Identification) 관련 기술에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. RFID 서비스는 사물에 RFID태그를 부착하고 사물의 정보 및 주변 환경 정보를 자동으로 수집하여 활용하는 것을 말한다. 이러한 RFID 기술은 급속히 인류의 생활 속에 자리잡고 있으며 인류의 생활을 한층 더 편리하게 해줄 유비쿼터스 세상의 주요 기술로 자리잡고 있다.

 

RFID시스템 구축에서 가장 큰 부분을 차지하는 것이 RFID 미들웨어 기술이다. RFID 미들웨어 시스템은 다수의 리더로부터 수집되는 대용량의 태그 데이터들을 필터링(filtering) 및 수집(collection)하기 위한 것으로 리더기와 응용 애플리케이션 사이의 태그 데이터 흐름을 관리한다. EPCglobal은 RFID기술을 사용하여 전 세계의 물류환경을 통합하기 위한 표준화를 진행하고 있으며 RFID 미들웨어 시스템의 표준으로써 초기에 Savant라 불리는 내부 구조에 중점을 둔 표준을 제시하였으나, 현재 미들웨어의 인터페이스 표준화에 중점을 둔 ALE(Application Level Event) Specification을 제시하였다. ALE는 응용 애플리케이션과 미들웨어 사이의 인터페이스로서 ECSpec(Event Cycle Specification)과 ECReports(Event Cycle Reports)를 정의하고 있다. ECSpec은 애플리케이션이 원하는 태그 데이터에 대한 명세이며, ECReports는 ECSpec이 제시한 조건에 적합한 결과를 보고하기 위한 것이다. 

 

RFID 리더로부터 미들웨어로 전송되는 태그 데이터는 센서 네트워크의 데이터 스트림과 매우 유사한 특성을 가진다. 태그 데이터는 RFID리더로부터 연속적으로 시간의 순서를 가지고 끊임없이 RFID 미들웨어 시스템으로 전송된다.

 

그림 1 RFID 미들웨어 시스템 (ALE Engine) 인터페이스

 

응용 애플리케이션은 미들웨어로 전달되는 대량의 태그 데이터들 중에서 필요한 데이터들만을 전달받기 위해 그림 1과 같이 미들웨어에 ECSpec을 등록한다. ECSpec은 어떤 리더로부터 어떤 태그 데이터들을 필터링하여 보고받을 것인지에 대한 명세를 포함하고 있다. 이러한 ECSpec은 일정 시간 간격 동안 삽입되는 태그 데이터들에 대해 필터링 및 수집을 반복적으로 처리하여 결과인 ECReports를 생성하게 된다. 즉, ECSpec은 일정 시간 범위 동안 계속적으로 수행되어야 하는 연속질의(Continuous Query)와 유사한 특성을 가진다. 

 

최근 연속 질의를 효율적으로 처리하는 방법으로 질의 색인(Query Index) 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 질의 색인은 연속질의를 색인하여 실시간으로 삽입되는 데이터 스트림을 필요로 하는 질의가 무엇인지를 빠르게 검색할 수 있도록 한다.

 

이 연구에서는 태그 데이터에 대한 연속 질의 즉, ECSpec을 위한 태그 데이터 필터링 및 수집을 실시간으로 처리하기 위한 질의 색인 기법인 TLC(Two-Level Construct) Index를 제안한다. ECSpec이 가지는 질의의 술어(Predicate)는 논리적인 리더명과 태그의 필터링 패턴으로 구성되는 2차원의 Interval이 된다. 이러한 Interval은 필터링 패턴에 의해 매우 긴 길이를 가지는 Long Interval의 특성을 가진다. 기존의 질의 색인은 이러한 Long Interval에 의해 삽입과 검색성능이 급격히 저하되며 저장 공간의 소모가 증가하게 되는 문제점을 가진다. 이 문제를 해결하기 위해 TLC-Index는 그리드 방식의 큰 크기를 가지는 셀 분할구조와 선분 모양의 가상 분할구조를 병행하여 사용한다. 색인에서 Long Interval의 정의는 셀 분할 구조의 길이보다 크거나 같은 길이를 가지는 Interval이다. 제안하는 색인은 Long Interval을 다양한 크기의 레벨을 가지는 셀 분할 구조로 분할 삽입함으로써 저장 공간의 소모를 줄이고 삽입 성능을 향상시킨다. 또한 Short Interval을 짧은 길이를 가지는 가상 분할구조들로 분할 삽입함으로써 그리드 방식이 가질 수 있는 부분적 겹침(Partially Cover)을 제거하여 검색 성능을 향상시킨다.

 

 

 

 

산업 활용가치 무한대…투자심리 물꼬 터줘야

첨단 유비쿼터스 시대를 앞당기는 핵심기술로 전파식별(RFID)과 u센서네트워크(USN)가 집중 조명을 받고 있다. 굳이 월마트나 미국 국방성의 납품업체 RFID 의무도입 규정을 언급하지 않더라도 RFID는 이미 세계적 추세다.

올 들어 상당수 국내 기업들도 RFID를 통해 생산성 강화를 꾀하고 있으며 정부 공공기관도 각종 시범사업을 통해 산업활성화에 불을 지피고 있다. 그러나 RFID 산업 활성화를 위해서는 선결과제도 만만치 않다.

아직 RFID의 투자대비 효과가 검증되지 않았고 기술도 충분히 성숙하지 않은 상태라는 지적이다. 또 프라이버시 침해나 비싼 태그가격도 해결해야 할 과제로 남아 있다. 그러나 RFID가 시대의 대세라는 점은 자명하다. 뒤늦게 뛰어들어서는 치열한 국제 경쟁에서 도태될 수밖에 없다는 게 전문가들의 한결같은 지적이다. 본지는 `RFID/USN 시대 앞당기자'라는 주제의 장기시리즈를 통해 RFID를 통한 산업경쟁력 강화방안, 각계의 준비상황이나 성공사례, RFID를 차세대 성장동력으로 육성하기 위한 관련 산업계의 노력을 다각도로 조명한다.

◇ 1. RFID/USN 활성화에 앞서

유승화 아주대 교수 (RFID/USN 표준화 포럼 운영위원장)

정보화 시대에 접어들면서 수많은 기술 혁신이 이루어졌다. 그러나 역사적으로 놀라운 혁신으로 알려진 기술 중에는 과대 선전으로 결론이 난 경우도 종종 있다. RFID는 그 갈림길에 서 있다. 현재 RFID는 제품과 서비스로 구현되는 단계에 접어들었다. 전자문서 관리나 화물 및 컨테이너 추적, 동물의 이동경로 추적, 차량 접근 및 제어, 신원 확인, 버스카드 등 RFID를 통한 서비스와 시장이 형성돼 있다.

일반적으로 새로운 기술이 활성화되기까지는 일정한 신기술 적용주기를 거친다. 그림에서 볼 수 있듯 발아기에는 기술 혁신자들에 의해 시범 서비스가 이루어진다. 그러나 발아기 시장만으로는 새로운 산업이 발전할 수 없어 초기 사용자 즉 얼리어댑터가 시장을 주도하게 된다. 발아기에 철저한 준비를 못하면 성장기에 접어들기 전 `캐즘'에 빠지게 된다. IMT-2000의 사례가 증명하듯, 가능성만 언급되다 캐즘에 빠져 사장된 IT기술이나 제품들은 무수히 많다

새로운 투자 및 프로세스 변경에 따른 비용을 회수할 수 있는 투자대비효과(ROI)가 캐즘극복과 성장기 진입의 관건이다.

현재 RFID에 대한 과도한 선전이나 RFID가 가져다 줄 새로운 기회의 약속, 그리고 변화에 대한 요구 등으로 인해 불확실성의 소용돌이가 일어나고 있다. RFID 도입에 따른 엄청난 잠재력이 있는 것은 사실이지만 RFID가 실제 혜택으로 이어지려면 먼저 다음 7가지 문제점을 해결해야 된다.

첫째, RFID 도입 비즈니스 모델의 구체적 효과를 제시해야 한다. 향후 기술적으로 애플리케이션을 어떻게 서비스 할 것인가 하는 전개 방법은 물론 비용 절감 효과 등 RFID를 도입할 경우 효과를 낼 수 있는 비즈니스 모델을 검토, 구체적인 이용 방법과 이점을 폭넓게 제시해야 한다. 또 RFID의 활용 범위 확대나 관련 정보의 질과 양을 높은 수준으로 끌어올리기 위해서는 관련 업계나 기관 등의 연대가 필수 불가결하다. 이와 함께 정보의 취급이나 보안 등에 관한 공통의 가이드라인이 제시돼야 한다.

둘째, RFID 도입 효과를 얻으려면 비즈니스 프로세스를 바꿔야 한다. RFID 기술을 도입해 제품을 추적하고 관련 정보로 업무 효율과 서비스의 질을 개선할 수 있지만 이를 위해서는 비용과 프로세스의 구조 변화를 감수해야 한다. RFID를 이용해 정보만을 취득하는 `RFID-가능' 단계에서는 큰 효과를 기대할 수 없다.

미국 라스베이거스 맥카랜 국제공항은 수하물의 잘못된 처리비율을 15∼30%까지 줄인다는 목표로 1억2500만 달러 규모의 수하물 추적 프로젝트를 시작했다. 수하물 분실처리에 드는 비용이 100달러 이상이고, 하루 공항취급 가방이 7만 여 개에 이른다는 점을 감안하면 엄청난 비용을 절감할 수 있다는 계산이 나온다. 그러나 여기에는 기존의 인프라와 비즈니스 프로세스가 수동적이라는 점이 간과됐다. RFID의 잠재력을 수용할 수 있는 `RFID-중심(centric)' 단계의 비즈니스 프로세스로 바꾸는 일은 매우 중요하며 자산과 인력, 비즈니스 프로세스를 다 바꾸려면 엄청난 비용이 든다. 변화에 대한 조직 내의 저항도 만만치 않다.

셋째, RFID 도입에 따른 데이터와 네트워크 트래픽 폭증에 대비해야 한다. 월마트 매장 내에 RFID를 설치했을 때 매일 처리해야하는 데이터는 7TB가 넘어설 것으로 예상된다. 종래의 DB로 이를 수용하기란 불가능에 가깝다. 따라서 운영 데이터의 필터링에 의해 최적화된 데이터만을 저장하는 기술을 도입해야 한다.

최적화된 데이터만을 저장하기 위해 RFID 데이터의 수집과 상호 작용, 필터링, 주기적인 데이터 정리 및 청소작업 등이 필수적으로 수행돼야 한다. 또 대량의 RFID 데이터를 전송하려면 네트워크 구조가 근본적으로 개선돼야 한다. `RFID-중심' 단계로 접어들면 현재 인터넷에 비해 적어도 100배 이상의 트래픽이 발생될 것으로 예상된다. 이를 위해서는 광대역 통합망과 같은 차세대 백본 네트워크 및 구조가 요구된다.

넷째, RFID 도입을 위한 몇몇 기술적인 문제를 해결하는 동시에 태그가격도 낮아져야 한다. 현재 금속이나 수분에 의한 전파반사로 인한 인식 오류, 판독거리 제한, 태그 크기 축소의 한계 등이 RFID 확산의 걸림돌이다. 현재 진행 중인 월마트의 시범사업에서 태그 인식률은 60% 정도로 알려져 있다. 이를 해결하려면 상당한 시간이 소요될 것으로 보인다.

RFID가 일상에까지 확산되려면 무엇보다도 태그의 가격이 저렴해야 한다. 최근 AT커니 앤 커트사몬 어소시에이트가 미국 80개 업체를 조사한 결과에 따르면, 소비제품 제조업체의 70.9% 소매업체의 67%가 RFID 태그 가격이 확산의 가장 큰 걸림돌로 작용할 것이라고 응답했다. 2000년께 IDTechEx, ABI, 월마트 등에서는 현재의 기술 발전 추세에 비춰 RFID 태그의 가격을 예측하면서 당시 3달러였던 RFID 태그 가격이 2002년 20센트, 2005년에는 5센트 정도로 하락할 것이라고 내다봤으나 이는 섣부른 판단이었다. 2004년 2월 포레스터리서치가 미국 주요 RFID 태그 생산자와 소비자들의 면접조사를 통해 RFID 태그 가격 전망치를 조사한 결과 제조기술의 복잡성, 조립 프로세스 비용의 부담, 수요의 불투명성으로 향후 8년 이내에 RFID 태그 가격이 5센트 미만으로 하락하지 않을 것으로 예측됐다.

다섯째, RFID 확산의 성공 여부는 킬러 애플리케이션의 발굴과 효과적인 실증실험에 있다. RFID는 다양한 분야에 적용될 수 있어 새로운 킬러 애플리케이션을 개발돼야 활성화할 수 있다. 데이터를 수집해 실제 사업에 적용하는 것이 중요해지는 만큼 개발자들은 실질적이고 세련된 애플리케이션을 필요로 하는 개발 요구에 부딪힐 것이다. 또 시스템 제공자 측면에서 개발된 애플리케이션의 실증ㆍ검증 기술과 사용자 측면에서 사회수용성에 대한 실증 필요성이 대두되고 있다. 의료ㆍ식품ㆍ교육 등 사회적 중요성이 높은 분야에서부터 사용자가 참여하는 실증실험을 추진해 사회와 국민적 차원의 의견을 수렴하는 실증실험으로 고도화해야 한다.

여섯째, RFID 확산을 위해서는 국제표준화도 충분히 고려해야 한다. RFID 분야에는 현재 다수의 상품 식별코드, 무선 인터페이스와 프로토콜이 존재한다. 최근 RFID 도입을 계획하고 있는 사용자는 어떠한 표준을 사용해야 향후에 대폭적인 변경 없이 시스템을 지속할 수 있는지 망설이며 업계의 동향을 예의 주시하고 있다. 지금까지의 국제표준은 국가 및 기관의 이해관계에 따라 하나의 표준안으로 통일되는 사례가 종종 있었다. 따라서 국제표준화 동향에 전략적으로 대처하고 정부도 합리적인 표준화 방안을 수립해 불확실성을 최소화해야 한다.

일곱째, RFID 도입에 따른 개인정보보호나 프라이버시 문제를 해결해야 한다. 최근 일각에서는 RFID를 통한 광범위한 추적 및 감시로 사생활 침해가 우려된다는 지적이 제기되고 있다. RFID 태그는 본인이 알지 못하는 사이에 당사자의 승인 없이도 언제든 현재 자신의 정보를 제 3자에게 알릴 수 있다. 이론적으로는 당신의 서류 가방을 판독해 독서 취향을 알아내거나 소지하고 있는 현금액을 알아낼 수도 있고 불법 무기 운반 여부도 알아낼 수 있다. 이와 같은 사생활 침해는 매우 설득력 있는 지적이지만 RFID 기술의 특성상 다소 과장된 측면도 있다. 스마트카드, 버스카드 등 개인이 지닌 RFID 기기는 리더에 가까이 가져가야만 데이터를 식별ㆍ송신할 수 있기 때문이다. 그러나 RFID 기술이 점점 발전할수록 이 기술이 악용될 가능성이 높은 만큼 이를 사전에 예방하는 방안을 마련해야 한다.

산업계는 사생활 침해우려로 RFID 기술이 사장되지 않도록 악용 가능성에 대해 매우 신중히 대처해야 하며 개인정보보호를 위한 보안이나 인증 기술을 연구ㆍ개발하고 각종 표준과 운영 규정 및 법 개정을 통해 데이터 보안 및 개인정보 보호의 신뢰성을 높이기 위한 조치를 취해야 한다.

국내의 경우 세계수준의 정보통신 인력과 인프라를 보유하고 있다. 따라서 유무선 통신 인프라와의 연계를 통해 RFID 도입 효과를 극대화할 수 있는 기반이 마련된 셈이다. 과거 정부 주도의 산업견인 경험과 확고한 정책의지를 가지고 있다는 점과 산ㆍ학ㆍ연을 중심으로 RFID를 비즈니스 영역으로 도입하려는 노력이 가속화되고 있다는 것은 장점이다.

물론 선진국에 비해 뒤진 기술기반은 국내 RFID 사업의 약점으로 지적된다. 정부정책이나 정부 주도형 시범사업 이외에 민간부문의 선도적 도입노력이 미흡하다는 점도 국내 RFID 활성화의 약점이자 당면 과제로 남아있다. 하지만 앞서 논의한 문제점들을 전략적으로 해결해 나갈 경우 우리에게 새로운 IT혁명으로써 RFID/USN 시대를 주도할 수 있는 기회가 분명히 다가올 것이다.

 

 

RFID 태그 데이터에 공통적으로 들어가는 데이터가 어떤게 있나요?

 

기본 적으로 RFID는 아직 단일 표준이 정해지지 않은 상태입니다.

여러개의 표준이 난립하고 있는 상태인되요. 주파수마다 태그 인식 방법에 따라 모두 표준이 다릅니다.

물론 표준마다 태그에 들어가는 데이타가 모두 틀립니다.

하지만 기본적으로 모든 RFID Tag들은 고유의 Tag ID를 갖게 됩니다.

TagID는 크게 64비트, 96비트, 128비트 정도로 구분할 수 있는데요, 각 비트는 바코드 시스템처럼

계층 구조를 이루고 있습니다. 현재 버스카드등 많이 쓰이고 있는 TagID의 길이는 64비트입니다.

 

표준문서

 

현재 RFID 표준은 EPCglobal이란 곳에서 사실상 주도를 한다고 할 수 있겠습니다.

http://www.epcglobalinc.org/home

사이트 오른쪽에 보시면 Standard(표준) 문서들을 다운 받을 수 있습니다.

워낙 표준들이 많다보니 파악하시기 좀 힘드실 수도 있을것 같네요.

 

좀 쉽게 접근 하는 방법은 RFID/USN 협회에서 자료를 받는 방법이 있습니다.

보통은 세미나에 사용된 자료들이 많이 있는데요. 한글이고 정리가 되어 있어서 좀 편할 수도 있습니다.

하지만 단점은 특별회원만이 볼 수 있는 자료가 많다는 거죠. 교수님정도면 특별회원이 될 자격이 될 겁니다. 협회 가입을 권하는 것도 괜찮은 방법일 수도 있겠네요.

http://www.karus.or.kr/

 

그리고 다른 방법은 SERI 포럼에 가셔서

RFID로 검색을 하시면 몇개의 포럼이 검색 되는데요

저는 개인적으로 http://www.seri.org/forum/rfidusn/

에서 많은 도움을 얻을 수 있었습니다

 

RFID를 이용한 대학의 자산관리시스템 모델

이 선 현(경기대학교 전산정보원 운영팀장)
 
대학 내에 유∙무선 인터넷이 구축되어있다는 전제하에, 유비쿼터스 컴퓨팅의 핵심기술인 RFID(Raido Frequency IDentification) 태그와 EPC 플랫폼을 이용하여 기존의 자산관리에 응용한다면, 시간과 비용절감 및 인력낭비를 최소화할 수 있으며 물품이나 기자재에 대한 추적관리가 용이하고 유지보수에 따른 이력관리가 병행될 수 있고, 이동형인 RF -ID 핸드 헬드 리더기나 RFID 칩을 내장한 PDA를 이용하여 재물조사를 실행한다면 사용이 간편하고, 동시에 여러 태그를 인식할 수 있으며 고속 인식이 가능하여 시간을 절약할 수 있고 비접촉식으로 인식 거리가 길어 시스템 특성 및 환경 여건에 따라 적용 범위가 용이하고 광범위한 응용영역을 갖출 수 있으며 시스템 확장이 용이함과 아울러 양방향 인식이 가능하고 환경 적응력이 좋아 수중, 먼지, 냉장, 냉동 등에 효율이 높으며 비금속 물질을 투과하는 장점이 있다.

  RFID의 기본 구성도는 <그림 1>의 RFID 태그, 이동형 RFID 리더, 고정형 RFID 리더, 안테나, RFID 태그 발매기, 유⋅무선의 인터넷으로 구성된다.

  RFID에 의한 자산관리 시스템의 데이터베이스 서버로 정보 전달 처리 과정은

(1) 구매부서의 담당자가 물품(기자재) 등을 해당 애플리케이션 자산 관리시스템에 제품정보(식별코드)를 등록한다.

(2) RFID 식별코드를 부여받은 애플리케이션 자산관리 시스템은 RFID의 미들웨어인 SAVANT에게 식별코드를 등록한다. SAVANT는 유ㆍ무선 네트워크 망을 통해 다수의 RFID 리더로부터 들어오는 정보를 여과하고, 수집하는 처리과정을 담당할 뿐만 아니라 EPC 네트워크에서 모든 구성요소와 연결되어 원활한 데이터 이동과 AUTO_ID 리더에서 일어나는 수많은 일들을 처리한다.

(3) SAVANT에서 처리 된 식별코드는 onS(Object Name Service)를 통해 RF
-ID 태그의 EPC와 관련된 물품 정보가 있는 자산관리 데이터베이스 서버의 위치를 알려주는 서비스로서 도메인 이름을 IP 주소로 바꾸어 주는 DNS의 기능과 매우 유사하게 동작한다.

(4) onS에서 처리된 식별코드 결과를 URL로 변환하여 SAVANT로 전달한다.

(5) SAVANT의 URL로 변환된 식별코드를 애플리케이션 자산관리 시스템에서 식별코드로 전환한다.

(6) 애플리케이션 자산관리 시스템 식별코드를 PML(Physical Markup L -anguage) 서버,
즉 EPC Infomation 서비스 서버에 전달하여 EPC와 관련된 물품의 정보를 PML을 이용하여 저장하고 EPC 네트워크 내부에서 교환될 메시지의 내용들을 표준화하는 작업을 진행한다.

(7) 애플리케이션 자산관리 시스템에 식별코드로 전달하여 RFID 발행기에 의해 제품정보를 출력한 후, 물품(기자재)에 RFID 태그를 부착한다.

  이동형 RFID 리더기는 재물조사 외에 물품 기자재의 위치 및 히스토리 등을 추적하는 과정을 설명하면 물품, 기자재에 부착되어 있는 식별코드를 내장한 RFID 태그를 리더로부터 유ㆍ무선 네트워크 망을 통해 읽혀드린 후, 리더기에 내장되어 있는 SAVANT를 통해 (2)부터 (7)까지의 반복 과정을 거치면 해당 담당자는 필요한 현황 및 통계 등을 즉시 정보 제공을 받을 수 있다.
RFID를 이용한 자산관리시스템 구성도는 <그림 2>와 같다.

물품 및 기자재의 이동에 대한 실시간 위치 정보를 파악하기 위해서는 위치인식(LBS) 기능이 추가 되어야 하나 출입구에 고정형 RFID 리더를 부착한다면 강의동 내에 있는 물품 및 기자재의 외부로 반입되는 것에 대해 보호할 수 있으며, 재물조사 시에 강의동 별 위치인식과 최근의 데이터로 전환되어 히스토리관리가 가능하다.

이밖에도 RFID를 이용하면 대학의 업무 중에 도서관의 도서업무와 학사 업무의 수업 출결관리 및 학생∙교직원들의 신분증 관리 등을 응용할 수가 있어 「유비쿼터스 캠퍼스」로 한 걸음 더 진보될 것이다. 유비쿼터스 시대에 국책 사업인 IT839 전략에 맞추어 전자태그와 리더기의 소형화(Smart Display) 및 경쟁력 제고를 이루고 Embedded Software 플랫폼 기술 개발과 유비쿼터스 프로토콜 표준화, 위치기반 서비스(LBS) 구현, 유비쿼터스 센서 네트워크(US N) 구현이 상용화된다면, 현재 RFID의 사생활 침해와 보안 등과 같은 문제점들은 최소화 및 최적화 될 것이다.**

[출처] RFID 기본 개념 - 태그(Tag), 미들웨어(Middleware), 판독기(Reader), 응용(Applocation)|작성자 이피리