RFID 초보자 가이드

소개

많은 사람들이 RFID에 대해 호기심과 생소함을 동시에 가지고 있습니다. 오늘은 RFID에 대한 체계적인 이해를 보여드리겠습니다. 이 가이드는 RFID를 처음 접하고 기술의 정의, 사용 방법, 다양한 유형, 필요한 태그 및 장비에 대해 알아보고자 하는 분들에게 이상적입니다.

RFID란 무엇인가요?

RFID는 "무선 주파수 식별"의 약자로, RFID 태그 또는 스마트 라벨(아래 정의)에 인코딩된 디지털 데이터가 전파를 통해 리더에 의해 캡처되는 기술을 말합니다. RFID는 태그나 라벨의 데이터를 데이터베이스에 저장하는 장치에서 캡처한다는 점에서 바코드와 유사합니다. 그러나 RFID는 바코드 자산 추적 소프트웨어를 사용하는 시스템에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 가장 주목할 만한 점은 바코드는 광학 스캐너로 정렬해야 하는 반면 RFID 태그 데이터는 가시선 밖에서도 읽을 수 있다는 점입니다.

RFID는 어떻게 작동하나요?

RFID(무선 주파수 식별)는 무선 주파수 파를 비접촉식으로 사용하여 데이터를 전송하는 무선 기술입니다. RFID 태그로 품목에 태그를 부착하면 재고와 자산을 자동으로 고유하게 식별하고 추적할 수 있습니다. RFID는 가시선 없이 태그를 판독할 수 있고 RFID 유형에 따라 판독 범위가 몇 센티미터에서 20미터 이상에 이르는 등 자동 ID 기술을 한 단계 발전시켰습니다.

RFID는 제2차 세계대전에서 비행기를 아군 또는 적군으로 식별하는 데 처음 적용된 이래로 많은 발전을 거듭해 왔습니다. 기술은 해마다 계속 발전하고 있을 뿐만 아니라 RFID 시스템을 구현하고 사용하는 데 드는 비용도 계속 감소하고 있어 RFID의 비용 효과와 효율성이 더욱 높아지고 있습니다.

RFID의 주요 기능

1. 직접 접촉 없이 데이터 읽기 및 쓰기 가능 RF 태그에는 최대 수 킬로바이트의 풍부한 정보를 담을 수 있습니다. 각 공정에 필요한 모든 데이터(공정 이력, 검사 이력 등)를 직접 접촉할 필요 없이 자유롭게 저장할 수 있습니다. 이를 통해 생산 중단의 원인이 줄어드는 페이퍼리스 현장을 구축할 수 있습니다.
2. "항목과 해당 정보를 결합"함으로써 매우 유연하고 안정적인 시스템 구성이 가능해집니다. 정보를 분산하는 기술을 사용하면 상위 시스템에 대한 부하가 줄어듭니다. 즉, 시스템 개발 비용을 절감하고 시스템을 훨씬 빠르게 구현할 수 있으며 시스템을 변경할 때 훨씬 더 유연하게 시스템을 구성할 수 있습니다. 또한 각 공정 및 현장별로 '품목과 해당 정보의 일원화'를 통해 생산/공정 및 제품 품질을 오류 없이 관리할 수 있습니다. 또한 RF 태그에 포함된 최신 정보를 통해 긴급 상황에서도 오프라인으로 작업을 계속할 수 있어 프로세스 복구에 필요한 시간을 크게 단축할 수 있습니다.
3. 우주 전송 기술 및 프로토콜 채택으로 신뢰도 높은 통신 가능 단순히 1 또는 0을 찾는 바코드와 달리, 공중을 통한 전송에는 첨단 우주 전송 기술과 특수 프로토콜이 사용됩니다. 전송되는 정보에 16비트 CRC가 추가됩니다. 18비트 이상의 버스트 오류를 00.9985%의 비율로 감지할 수 있어 매우 높은 전송 안정성을 제공합니다. 또한 바코드의 래스터 스캔 방식과 같이 기계 장치가 개입되지 않기 때문에 오작동 및 기타 문제가 발생할 가능성이 크게 줄어듭니다.
4. 전기 및 전자파 전송을 이용하여 가시선 없이도 읽기 및 쓰기 가능 1. 바코드와 달리 전기 및 전자파로 통신이 이루어지기 때문에 먼지, 습기, 기름 등으로 인한 오판독이 상쇄됩니다. 안테나와 RF 태그 사이에 먼지, 습기 등 금속 이외의 물질이 있어도 전송에 영향을 미치지 않습니다. 또한 통신 범위가 넓기 때문에 극단적인 포지셔닝이 필요하지 않아 설계 시간과 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
5. 여러 RF 태그의 정보에 동시에 액세스 가능 일부 RFID 시스템에는 리더/라이터의 전송 영역 내에 존재하는 여러 RF 태그의 정보를 동시에 읽을 수 있는 기능이 탑재되어 있습니다.

RFID 태그의 판독 범위는 어떻게 되나요?

"일반적인" RFID 태그는 실제로 존재하지 않으며 태그의 판독 범위는 태그가 액티브인지 패시브인지에 따라 달라집니다. 액티브 태그는 신호를 브로드캐스트하므로 패시브 태그보다 판독 범위가 300피트 이상으로 훨씬 더 깁니다. 패시브 태그의 판독 범위는 작동 주파수, 리더의 전력, 다른 RF 디바이스의 간섭 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 일반적으로 저주파 및 고주파 태그는 3피트(1미터) 이내에서 판독되며 UHF 태그는 10~20피트에서 판독됩니다. 위상 배열 안테나가 있는 리더는 패시브 태그의 판독 범위를 60피트 이상으로 늘릴 수 있습니다.

RFID 태그는 얼마나 많은 정보를 저장할 수 있나요?

다른 자동 식별 기술 종류에서는 최대 데이터 용량이 2,725개의 숫자만 저장할 수 있습니다. 문자가 포함되면 저장 용량이 더 적습니다. RFID 라벨 저장 용량은 2의 94 제곱 (거의 10,000 바이트)으로 바코드의 다양한 제한을 완전히 포기하여 전 세계의 모든 물체가 다릅니다. 고유 식별자가 있습니다.

그러나 일반적으로 태그는 2KB(킬로바이트) 이하의 데이터를 전달하며, 이는 태그가 부착된 품목에 대한 몇 가지 기본 정보를 저장하기에 충분한 양입니다. 단순 '번호판' 태그에는 96비트 또는 128비트 일련 번호만 포함됩니다. 단순 태그는 제조 비용이 저렴하고 제품 포장과 함께 폐기해야 하는 애플리케이션에 더 유용합니다. 항공우주 산업에서는 부품 이력을 고용량 태그에 저장하기를 원하기 때문에 4KB 또는 8KB의 데이터를 저장하는 패시브 UHF 태그가 도입되었습니다.

RFID 에너지는 어떻습니까?

액티브 RFID 태그는 내장 배터리로 전원이 공급되며 태그마다 배터리 양과 모양이 다릅니다. 패시브 RFID 태그는 배터리에 포함되어 있지 않으며 전원은 RFID 리더에서 얻습니다. 패시브 RFID 태그가 RFID 리더에 가까워지면 패시브 RFID 태그의 안테나가 수신 된 전자파 에너지를 전기 에너지로 변환하고 RFID 태그의 칩을 활성화하고 RFID 칩의 데이터를 전송합니다.

RFID 통신 프로토콜

RFID 표준과 프로토콜은 RFID 칩 설계의 기초입니다. 현재 일반적인 국제 RFID 표준 및 프로토콜은 ISO/IEC 18000, ISO11784, ISO11785, ISO/IEC 14443, ISO/IEC 15693 등입니다.

ISO/IEC 18000-1:2008: 정보 기술 - 물품 관리를 위한 무선 주파수 식별 - 1부: 참조 아키텍처 및 표준화할 파라미터 정의

ISO/IEC 18000-2:2009: 정보 기술 - 품목 관리를 위한 무선 주파수 식별 - 파트 2: 135kHz 미만의 무선 인터페이스 통신에 대한 매개변수

ISO/IEC 18000-3:2010: 정보 기술 - 품목 관리를 위한 무선 주파수 식별 - 파트 3: 13,56MHz에서 무선 인터페이스 통신을 위한 매개 변수

ISO/IEC 18000-4:2018: 정보 기술 - 품목 관리를 위한 무선 주파수 식별 - 파트 4: 2,45GHz에서 무선 인터페이스 통신을 위한 매개 변수

ISO/IEC 18000-6:2013: 정보 기술 - 품목 관리를 위한 무선 주파수 식별 - 파트 6: 860MHz ~ 960MHz에서 무선 인터페이스 통신을 위한 매개 변수 일반

ISO/IEC 18000-7:2014: 정보 기술 - 품목 관리를 위한 무선 주파수 식별 - 파트 7: 433MHz에서 활성 무선 인터페이스 통신을 위한 파라미터

ISO/iec 14443-3:2016: 신분증 - 비접촉식 집적 회로 카드 - 근접식 카드 - 파트 3: 초기화 및 충돌 방지

ISO/IEC 15693-3:2019: 개인 식별을 위한 카드 및 보안 장치 - 비접촉식 주변 사물 - 파트 3: 충돌 방지 및 전송 프로토콜

ISO 11784:1996: 동물의 무선 주파수 식별 - 코드 구조

ISO 11785:1996: 동물의 무선 주파수 식별 - 기술 개념

ISO 14223-1:2011: 동물의 무선 주파수 식별 - 고급 트랜스폰더 - 1부: 무선 인터페이스

ISO 14223-2:2010: 동물의 무선 주파수 식별 - 고급 트랜스폰더 - 2부: 코드 및 명령 구조

RFID 유형

전자기 스펙트럼 내에는 RFID 전송에 사용되는 세 가지 주요 주파수 범위(저주파, 고주파 및 초고주파)가 있습니다.

저주파

저주파 또는 LF 대역은 약 2,400미터의 긴 파장을 가진 30kHz에서 300kHz 사이입니다. 이 대역에서는 여러 유형의 신호가 통신하기 때문에 LF RFID 시스템은 125~134kHz 사이의 작은 범위만 사용할 수 있습니다. 파동 크기가 크기 때문에 이 주파수 대역의 고유한 특징인 금속과 물을 투과할 수 있는 LF 파동이 가능합니다.

• 일반 주파수 범위:30 - 300 KHz
• 기본 주파수 범위125 - 134 KHz
• 읽기 범위: 접점 - 10 센티미터
• 태그당 평균 비용: $0.08 - $5.00
• 애플리케이션: 동물 추적, 출입 통제, 자동차 키 포브, 액체 및 금속을 대량으로 취급하는 애플리케이션
• 장점: 액체 및 금속 근처에서 잘 작동, 글로벌 표준
• 단점: 매우 짧은 읽기 범위, 제한된 메모리 용량, 낮은 데이터 전송률, 높은 생산 비용

고주파

RF 스펙트럼의 고주파(HF) 대역은 3MHz에서 30MHz까지 확장됩니다. 고주파의 파장은 LF 파장보다 훨씬 짧아 약 22미터, 즉 스쿨버스 2대에 조금 못 미치는 길이에 불과합니다. 고주파는 저주파처럼 자기 결합을 사용하여 태그와 RFID 리더기/안테나 간에 통신합니다. 고주파는 물과 고밀도 금속을 제외한 대부분의 물질을 통과할 수 있습니다. 알루미늄과 같은 얇은 금속에도 고주파 태그를 태그할 수 있으며 정상적으로 작동합니다.

• 기본 주파수 범위: 13.56MHz
• 읽기 범위: 근접 접촉 - 30 센티미터
• 태그당 평균 비용: $0.08 - $10.00
• 애플리케이션: 출입 통제, 위조 방지, DVD 키오스크, 도서관 도서, 개인 ID 카드, 포커/게임 칩, NFC 애플리케이션 등.
• 장점: NFC 글로벌 프로토콜, 대형, 메모리 옵션, 높은 안전 성능, 글로벌 표준
• 단점: 짧은 읽기 범위, 낮은 데이터 전송 속도

초고주파

RF 스펙트럼 내의 초고주파(UHF) 대역은 300MHz ~ 3GHz 범위이지만 대부분의 UHF RFID 시스템은 860~960MHz 대역 사이에서 작동합니다. 주요 예외는 433MHz 및 2.45GHz에서 작동하는 RFID 시스템입니다.

• 일반 주파수 범위: 300 - 3000MHz
• 기본 주파수 범위: 433MHz, 860 - 960MHz
• 태그당 평균 비용: $0.06 - $10.00
• 애플리케이션: 자산 관리, 생산 라인 관리, 공급망 관리, 창고 보관, 모든 종류의 품목 위조 방지 소스(담배, 주류, 의약품 등), 소매, 차량 관리 등.
• 장점: 한 번에 여러 라벨을 읽고, 먼 거리, 빠른 배송, 높은 신뢰성 및 용도를 식별합니다.
• 단점: 액체 및 금속 근처에서 잘 작동하지 않으므로 특정 환경에 따라 라벨을 사용자 정의해야합니다.

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