RFID

RFID(Radio Frequency Identification)는 반도체 칩이 내장된 태그(Tag), 라벨(Label), 카드(Card) 등의 저장된 데이터를 무선주파수를 이용하여 비접촉으로 읽어내는 인식시스템이다. 알에프아이디라고 읽는다. 무선인식이라고도 한다.

개요

무선인식이라고도 하며, 반도체 칩이 내장된 태그, 라벨, 카드 등의 저장된 데이터를 무선주파수를 이용하여 비접촉으로 읽어내는 인식시스템이다. RFID 태그는 전원을 필요로 하는 능동형(Active 형)과 리더기의 전자기장에 의해 작동되는 수동형(Passive 형)으로 나눌 수 있다. RFID의 기술은 2차 세계대전당시 영국이 자국의 전투기와 적군의 전투기를 자동적으로 식별하기 위해 RFID 기술을 개발하였으나, 태그가 크고 값이 비싸 일반에 보급되지는 못하고 군사부분에서만 사용 되다가, 태그의 소형화와 반도체 기술의 발달로 저가격, 고기능 태그가 개발되면서부터 다양한 분야로 적용이 확대되고 있다. RFID는 '전파식별'보다 한국기술표준원에서 정의한 '무선인식'으로 더 불리고 있다. RFID 시스템은 태그, 안테나, 리더기 등으로 구성되는데, 태그와 안테나는 정보를 무선으로 수미터에서 수십미터까지 보내며 리더기는 이 신호를 받아 상품 정보를 해독한 후 컴퓨터로 보낸다. 보내진 자료는 인식한 자료를 컴퓨터 시스템으로 보내 처리된다. 그러므로 태그가 달린 모든 상품은 언제 어디서나 자동적으로 확인 또는 추적이 가능하며 태그는 메모리를 내장하여 정보의 갱신 및 수정이 가능한 것이다.

RFID를 작동하게 하기 위해서는 머저 태그에 활용 목적에 맞는 정보를 입력하고 제품(박스, 팔레트, 자동차 등)에 부착한다. 게이트, 계산대, 톨게이트 등에 부착된 리더에서 안테나를 통해 발사된 주파수가 태그에 접촉한다. 태그는 주파수에 반응하여 입력된 데이터를 안테나로 전송한다. 안테나는 전송받은 데이터를 변조하여 리더로 전달한다. 리더는 데이터를 해독하여 호스트 컴퓨터로 전달한다. 이렇게 제품에 태그 부착을 시작으로 해서 리더가 데이터를 호스트에 전달까지의 구성을 통해 RFID가 순차적으로 동작하여 운영되고 있다. 이러한 동작은 무선 주파수로 데이터를 교환하기 때문에 RFID는 유통 분야에서 일반적으로 물품 관리를 위해 사용된 바코드를 대체할 차세대 인식기술로서 그 영역을 점차 넓혀가고 있다.

등장배경

1939년, 영국에서 유사한 기술을 이용한 IFF(Identification, Friend or Foe) 자동응답기가 개발되었다. 이 기계는 제2차 세계대전 당시 비행기에 부착해 적과 아군을 식별하는 데 이용되었다. 전파 변조를 통한 정보전달을 할 수 있다는 점에서 이 장비가 RFID의 시초라고 할 수 있다. 1960년대 들어서 미국 정부가 핵 설비의 장비 및 작업자 식별에 RFID 기술을 활용하였다. 1973년 마리오 카둘로(Mario Cardullo)가 특허를 취득한 장비는 진정한 최초의 RFID라고 할 수 있다. 메모리를 갖추고 전파로 통신하는 RFID의 특징이 있었기 때문이다. 카둘로의 특허는 전파, 음파, 빛까지 통신에 사용하는 아이디어를 포함하고 있었다. 같은 해, 로스앨러모스 국립 박물관에서 스티븐 뎁 등이 제한된 출력의 RFID 기술을 최초로 시연했다. 1980년대부터는 육우용 소의 귀에 태그를 사용하기 시작하였다. 1991년 미국 오클라호마 주 고속도로에 RFID를 이용한 통행료 시스템이 개통되었다. 1998년 케빈 워릭(Kevin Warwick) 레딩 대학교 교수는 주치의, 조지 불로스(George Boolos)가 근무하는 틸레허스트 병원에서 인류 최초로 팔에 통신용 RFID 칩을 이식했다. 수술은 피부 바깥에서 근육 쪽으로 구멍을 뚫어 이식 장치를 밀어 넣는 것으로 20분 정도 걸리는 간단한 것이었다. 사전에 연락을 받은 BBC 방송은 워릭이 수술실로 들어가는 장면부터 수술의 모든 과정을 조지 불로스의 해설과 함께 녹화했다. 이식 수술이 끝나고 보도진과 함께 학교로 돌아간 워릭은 지능형 빌딩 로비에서 실험했는데, 팔에 RFID 칩을 이식한 워윅이 로비 문에 들어서자 컴퓨터가 워릭을 인식했다는 신호를 보냈다. 인식 장치를 설치한 문에서 1ｍ 반경 안에 들어서면 RFID 칩이 감응하게 되어있었다. 워릭이 팔을 이리저리 뒤틀어도 칩은 어느 각도에서나 제대로 작동했고, 워릭이 여러 문을 무작위로 지나다녔는데도 컴퓨터는 그의 경로를 정확히 추적했다. 아쉽게도 워릭이 접근할 때 컴퓨터 스크린에 그의 개인 홈페이지가 뜨도록 설계한 것은 작동되지 않았다. 워윅의 아내도 2002년 6월에 칩 이식을 자발적으로 결정했다.

특징

종류

RFID는 무선 주파수(RF, Radio Frequency)를 이용하여 물건이나 사람 등과 같은 대상을 식별할 수 있도록 해 주는 기술을 말한다. RFID는 안테나와 칩으로 구성된 RFID 태그에 정보를 저장하여 적용 대상에 부착한 후, RFID 리더를 통하여 정보를 인식하는 방법으로 활용된다. 전파를 이용해 먼 거리에서 정보를 인식하는 기술이다. 비슷한 기술인 바코드는 가시광선이나 적외선을 이용한다. RFID 시스템은 반도체 칩과 주변에 안테나를 결합한 RFID 태그, 태그와 통신하기 위한 안테나 및 안테나와 연결된 RFID 리더(reader), 그리고 이러한 시스템을 제어하고 수신된 데이터를 처리하는 호스트로 이루어져 있다. EPC(Electronic Product Code)라 불리는 4단위 번호부여(numbering) 시스템이다. 헤더(header) 8비트(bit)에 제조업자 24비트에 제품 24비트에 일련번호 40비트로 구성되어 96비트 메모리 칩에 저장되도록 하고 있다.

RFID에는 수동형(passive) RFID와 능동형(active) RFID가 있는데, RFID 리더, RFID 안테나와 RFID 태그로 구성되며, 능동형 RFID와 달리 수동형 RFID는 태그 안테나와 마이크로 칩(IC)의 두 가지 주요 구성 요소만 갖고 있다. 수동형 RFID 태그는 일반적으로 온 보드 전원을 보유하고 있지 않으며 RFID 리더의 활성화 전자기장으로 전력을 수신한다. 전형적인 수동형 RFID 태그 설계에서는 태그는 RFID 리더의 판독 범위 내에 있지 않으면 통신을 할 수 없다. 수동 RFID 태그는 IC와 내부 안테나로 구성되며, 이 기본 구조를 일반적으로 RFID 인레이(inlay)라고 한다. 또한 시장에 나와 있는 능동형 RFID 태그는 인레이 또는 하드(Hard) 태그로 구분할 수 있다. 하드 태그는 내구성이 뛰어나며 플라스틱, 금속, 세라믹 또는 고무 재질로 제작된다. 금속 자산의 추적이 필요한 경우 UHF 메탈마운트(Metal-mount) 태그가 유일한 옵션이 될 수 있으며, 이 태그는 UHF RFID가 금속 주위에서 발생할 수 있는 문제를 완화하도록 설계된다. 수동형 RFID 태그는 자체 전원을 보유하고 있으며 512M 이상의 메모리를 포함할 수 있다. 303, 315, 418, 433, 868, 915 및 2,400Mh를 포함하는 주파수에서 동작하며 일반적으로 30 ~ 100m 내외의 판독 범위에서 동작한다.

RFID는 주파수 종류별로 특성이 있는데, 저주파수 대역(125kHz & 134kHz)에서는 1m 이하의 거리가 짧은 인식을 할 수 있고 가격이 싼 대신 느리다. 출입통제, 동물식별, 재고 관리에 사용된다. 중간주파수 대역(13.56MHz)에서는 상호유도방식이 적용되고, 비금속 장애물의 투과성이 우수하며 중저가 형이다. 출입 통제나 스마트카드에 적용된다. 고주파수 대역(433MHz)에서는 능동형을 사용 할 수 있고, 전보다 인식 거리가 길어지는 대신 가격이 비싸다. 컨테이너 식별 및 추적에 주로 적용된다. 고주파수 대역(860~960MHz)에서는 10m까지의 장거리 인식이 가능하고 금속 및 액체의 인식률이 저조해지며 수동형을 사용할 수 있다. 유통물류 분야에 적용된다. 마이크로파 대역(Microwave:2.45GHz)에서는 27m까지의 장거리 인식이 가능해지고 인식속도가 빨라지지만, 가격이 비싸고 차폐물이 있는 경우 인식이 불가능하다. 자동차 운행 흐름 모니터링과 톨게이트 시스템에 적용된다.

활용사례

• 음식물 쓰레기 종량제 : 지역 내 공동주택에 단지별 종량제인 RFID 차량 계량 방식을 도입했다. RFID 태그가 부착된 음식물쓰레기 전용 수거 용기에 쓰레기를 버리면 수거 차량에 부착된 계량 장치가 그 양을 자동으로 측정하고, 배출정보를 수집해 관리시스템으로 전송한다.
• 건강검진센터 : 삼성서울병원에서 RFID 시스템이 도입됐다. 검사가 시작되면 RFID 시스템은 수검자의 위치에 대해 실시간으로 인식하고 위치에 따라 수검하는 모바일 기기 및 키오스크(kiosk)를 통해 검사소요 시간이 최소인 검사실로 안내받을 수 있다. 최적의 검사실로 안내하는 기능 외에 필요 검사 및 대기 순서 정보도 제공하여 총 검사 시간을 단축한다.
• 병원 : RFID 환자 확인 시스템 도입으로 진료 및 시험관아기 시술 전 과정에 적용된다. 이 시스템을 이용하면 환자와 직원 간 문답에 의한 확인에만 의존하지 않고 접수 시점부터 집에 돌아갈 때까지 단계마다 RFID 인식 시스템 과정을 통해 본인과 배우자 각각의 생식세포를 확인하게 된다.
• 물류 공장 : 스마트지게차 관리시스템을 도입했다. 스마트 지게차 관리 시스템에는 지게차 업무 관리, 작업자 인원 안전 관리, 지게차 참고 관리 및 자동 셔터 기능이 포함된다.
• 의류회사 : 옷 안에 RFID 칩을 심어 물류 및 재고 관리, 해당 시스템 도입으로 출고 시간이 단축된다.

이처럼 일상에서 쉽게 접하는 음식물쓰레기 관리부터 공장, 물류, 지게차에 이르기까지 RFID 활용사례는 많은 곳에서 확인할 수 있다.

장단점

장점

RFID는 단순한 음영으로 태그를 기록하는 바코드와 비교하면 더 다양한 정보를 기록할 수 있고, 상품에 부착할 경우 각각의 물건마다 일련번호를 부여할 수 있다는 점에서 우수하다. 또, 수동 태그의 경우 태그에 건전지가 없어도 정보 전달이 가능하다. 실제로 1946년 구소련의 레온 테레민(Leon Theremin)은 첩보 전쟁을 위해 모스크바 주재 미 대사관의 대사 집무실에다가 미국 인장을 나무로 깎아서 선물했는데, 그 속에 RFID 태그를 달아뒀다. 소련 대사관에서 단말기를 통해 전파를 쏘면 태그가 도청하는 방식으로 6년이 지난 1952년에야 대사관 기술자가 비디오 리시버를 돌리다가 잡아낸 걸 조사하고서 알아낸 미 정부는 경악을 금치 못했다. 이외에도 반영구적 사용이 가능하고 반복 재사용이 가능하고 다수의 태그/라벨 정보를 동시에 인식이 가능하고 데이터의 신뢰도가 높다.

단점

RFID는 보안에 매우 취약하다. 전파를 이용해서 접촉 없이도 정보를 읽어올 수 있지만, 상당수의 상용화된 RFID 기술들의 보안 수준이라는 게 그다지 뛰어나지 않기 때문이다. 특히, 주파수만 알면 누구든 정보를 읽을 수 있다. 제3의 리더기에 의해 개인이 소지한 RFID를 읽고 개인의 소지품 정보 등을 취합해 개인정보를 프로파일링하여 개인 위치를 추적 또는 행동 양태를 추적할 수 있다. 스마트카드의 일종인 마이페어(Mifare) 같은 것은 최신 버전을 제외한 나머지가 모두 보안 허점이 발견되어 쉽게 뚫렸다. 그나마 안전할 것이라고 믿고 싶은 전자 여권도 인터넷에서 프로그램을 다운받고 RF 리더기만 갖추면 간단하게 정보를 읽어올 수 있다. 조금 더 노력하면 여권 하단부의 그 데이터 부분까지도 깡그리 읽어올 수 있다고 한다. 또, 사생활 침해의 가능성이 있다. RFID를 활용한 물류 시스템이나 도난 방지 시스템과 같이 공공장소에 리더기를 설치하고 신분증 등에 부착된 태그를 읽어 들이는 방식으로 위치를 추적할 수 있기 때문이다. 또, 금속에 의한 전파 장애 가능성이 높고, 전파는 물을 통과하기 어렵고, 금속체 액체 사람등의 장애물이 있을 경우 전파장애의 우려가 있을 수 있으며, 전파가 인체에 미치는 영향을 파악하기 어렵다. 따라서 프라이버시 침해 방지 방안이 마련되어야 하는데, 대표적인 프라이버시 침해 방지 방안은 다음과 같다.

• 소비자 인지 : 상품에 RFID가 있음을 안내한다.
• 소비자 교육 : RFID를 제3자가 읽을 수 있음을 안내한다. 프라이버시 침해 시나리오를 교육한다.
• 소비자 선택 : RFID 제거 요청을 할 수 있도록 권리를 부여한다.
• 벌칙 조항 : 제3자의 RFID를 무단으로 읽을 경우 처벌한다.
• 규제 조항 : 안내 의무를 둔다.

보안이 취약하다는 RFID의 특성 때문에 프라이버시를 보호하기 위한 기술도 개발되었다.

• 패러데이 케이지(Faraday Cage) : 외부의 정전기장을 차단한다.
• 액티브 재밍(Active Jamming) : 태그와 판독기 간에 사전에 약속된 형태의 의미 없는 전자신호를 지속적으로 발생 시켜 등록되지 않은 부당한 판독기는 정상적으로 통신하지 못하도록 방해함으로써 데이터를 보호하기 위한 방법이다.
• 킬 태그(Kill Tag) : 사용자 요청에 따라 태그를 무효로 한다.
• 블로커 태그((Blocker Tag): 외부침입을 막기 위한 차단 태그이다.

유사 기술

RFID를 대체할 수 있는 다양한 유사 기술들이 개발되고 있다. 스마트폰의 보급으로 큐알코드의 도입이 개인은 물론 기업, 정부까지 급속도로 확장이 되어 마케팅 등 다양한 용도로 활용되고 있다. 이로 인해 RFID 도입을 추진하려 했던 많은 기업도 비용이 저렴한 큐알코드를 도입해서 기업의 마케팅을 활용하는 사례가 늘어나고 있다. 향후 보안, 인증의 정도가 높은 고가의 제품이나 기업 서비스 분야는 주로 RFID의 사용이 증가할 것이고, 대중적인 분야는 큐알 코드가 주로 사용될 것으로 전망된다. 큐알코드 외에도 RFID의 유사기술로 NFC, 바코드, 비콘 등이 있다.

• NFC(Near Field Communication) : RFID가 NFC보다 수신 범위가 길다. NFC는 고작 10cm 정도이다. 그리고 RFID는 단방향 통신이고, NFC는 양방향 통신이다. RFID는 태그와 리더 역할이 고정되어 있다. 예를 들어 교통카드의 경우 태그의 역할로서 정보를 내주는 역할(출력)만 수행한다. 버스에 부착된 카드 리더는 교통카드(태그)에서 정보를 읽는 역할을 수행한다. 반면 NFC는 상황에 따라 태그와 리더 역할을 변경할 수 있다. 예를 들어 NFC 기능이 내장된 스마트폰의 경우 카드 모드를 사용할 땐 태그로서의 역할을 수행하는 것이고, NFC 태그에 갖다 대거나 다른 교통카드의 잔액을 확인할 때는 리더 역할을 수행하는 것으로 볼 수 있다.

• 바코드(Barcode) : 바코드는 광학 방식이고 대부분 일회성이고 훼손으로 인한 정보를 가져올 수 없고 복제가 용이하며 복수 인식이 불가능하고 소량의 정보만 기록할 수 있다. 반면 RFID는 무선 주파를 사용하고 재활용이 용이하고 반복적 사용이 가능하고 반영구적으로 사용할 수 있고 복제가 불가능하고 다량의 정보를 동시에 인식이 가능하며 대용량의 정보를 기록할 수 있다. 이처럼 RFID는 더 많은 정보전달과 원거리 인식과 다중 인식 등으로 바코드보다 개선된 자동인식 기술이다.

• 비콘(Beacon) : RFID는 아이디(ID)와 판독기가 필요하고, 접촉해야만 서비스를 받을 수 있다는 한계가 있다. 이로 인한 대안으로 등장한 것이 비콘이다. 블루투스를 이용하기 때문에 직접적인 접촉 없이 메시지 및 정보 송수신이 가능하다는 게 가장 큰 특징이다. 또 블루투스를 이용하면 작동 범위가 스마트 기기를 가진 소비자의 반경 100m까지 확장된다. 많은 사람 사이에서도 개개인의 위치 파악이 더욱 정확해진다는 장점도 있다. 이는 기기마다 각자 다른 정보 제공이 가능해 맞춤 서비스가 가능해지는 것이다.

• 큐알코드(QR code) : RFID는 전파를 이용해 근거리에서 정보를 인식하는 기술의 하나로, RFID 태그와 RFID 리더가 필요하기에 투자 비용이 많이 들고 기업 서비스에 사용되고 있지만, 큐알 코드는 저렴하고 쉽게 작성할 수 있고, 유통이 가능해 일반인 대상의 생활 밀착형 서비스에 주로 도입되고 있다. 큐알 코드에는 악성코드나 유해 웹사이트 주소를 담을 수도 있어 RFID보다 보안 및 안전이 취약하다.

참고자료

• RFID 두산백과 - https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1227213&cid=40942&categoryId=32384 RFID
• RFID 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/RFID#cite_note-RFID-1
• 인트케이앤케이, 〈Passive RFID와 Active RFID 비교〉, 《네이버 블로그》, 2019-03-29
• myPPT, 〈RFID개념(무선통신 접속작동원리),특징,장점,단점,미래,정의,구성요소(Tag분류(Transponder)안테나,리더기,호스트)〉, 《티스토리》, 2013-02-06
• ITGETHERE, 〈RFID 이해와 RFID 활용사례〉, 《아이티겟히어》, 2019-10-07
• RFID 나무위키 - https://namu.wiki/w/RFID
• 아이티위키 - http://itwiki.kr/w/RFID#.EC.B7.A8.EC.95.BD.EC.84.B1
• NFC 나무위키 - https://namu.wiki/w/NFC
• 성우애드컴, 〈위치기반서비스, RFID와 비콘〉, 《네이버 블로그》, 2016-02-03
• 둔탱이, 〈Mobile RFID와 QR code를 비교 설명하고, 각각의 향후 발전 방향에 대하여 설명〉, 《티스토리》, 2016-03-25

같이 보기

• 반도체
• 사물인터넷
• 큐알 코드
• NFC
• 비콘
• 바코드
• 리더기
• 안테나
• 자동차
• 데이터
• 호스트
• 통신
• 주파수
• EPC
• 마이크로칩

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