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올바른 RFID 선택하기

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물품을 추적하거나 확인하는데 관삼이 있는 기업 혹은 사람들에게 RFID는 최근 큰 화제거리가 되고 있다. 지금까지 신뢰할 수 있는 바코드는 식별 전략이었으며 수십 년 동안 많은 비즈니스를 지원해 왔다. 그러나 RFID는 가능한 대안으로 계속 성장하고 있다. RFID는 모든 상황에서 바코드를 대체할 수 있는 적절한 방법은 아니지만 비즈니스를 위해 활용할 수 있는 몇 가지 이점을 제공한다. 비즈니스에서 RFID를 구현하는 것은 단순한 바코드를 사용하는 것보다 복잡하지만 RFID를 시작할 때 알아야 할 내용 몇가지를 정리해 보고자 한다.


RFID는 바코드와 매우 다르므로 비즈니스에 적합한 지 여부를 아는 것이 어려울 수 있다. RFID 사용을 결정하는 첫 번째 단계는 사용자의 특정 요구를 식별하는 것이다.


• 비 인접(non-line-of-site) 판독이 필요한가?

• 필요한 판독 범위는 어느 정도인가?

• RFID 태그를 읽고 처리만 하면 되는가? 아니면 RFID 태그를 제작해야 하는가?

• 각 항목에 대해 일련작업이 필요한가?

• 물건을 인식할 때 고정되는가? 아니면 이동하는가? 그리고, 얼마나 빨리 움직이나?

• 제품의 구조, 외부 표면 또는 포장에 금속이 포함되어 있는가?

• RFID 태그가 직면하게 되는 환경은 어떠한가? (물/비/눈/안개)

• 애플리케이션이 고정형 또는 모바일 리더를 사용하는가?


다음에서는 RFID의 기본 사항과 RFID 시스템을 구성하는 모든 구성 요소를 알아볼 것이다. 위의 질문과 이러한 사항을 ?펴보면 RFID가 자동 ID 추적 요구에 적합하고 실현 가능한 솔루션인지 판단하는데 도움이 될 것이다.


RFID 시스템의 모든 부분에 들어가기 전에 기술 자체의 기본 원리를 살펴보는 것이 가장 좋다.


RFID 유형


RFID는 본질적으로 3가지 유형으로 제공되며 각 유형마다 고유의 이점과 한계가 있다. Auto-ID 업계에서는 UHF가 가장 일반적이지만 각각을 구별하는 방법을 알고 있으면 유용하다.


LF(저주파): 저주파 RFID는 135kHz 범위에서 작동하며 매우 짧은 판독 범위(일반적으로 1인치 또는 2인치)가 특징이다. 이러한 유형의 RFID는 기본적으로 데이터를 캡처하기 위해 리더와의 접촉이 필요하다. 이 유형은 제품 추적에 유용하지 않지만 액세스/주차 제어, 인증, 이벤트 참석 관리, 발권 및 카드 지불을 위해 ID 및 기타 주요 FOB 애플리케이션에 내장되어 있다.


HF(고주파): 고주파 RFID는 13.56MHz 범위에서 작동하며 일반적으로 약 5인치의 짧은 판독 범위를 갖지만 전문 리더 및 대형 태그를 사용하면 거의 8피트에 도달할 수 있다. HF RFID 태그는 UHF보다 간섭 문제가 적어서 범위는 제한적이지만 자동 라인에 작은 물체를 태깅하는데 좋은 솔루션이다. 고속 판독이 가능하기 때문에 작은 약병과 샘플을 읽어야하는 의료 환경에서 HF를 좋은 옵션이다.


UHF(초고주파): 초고주파수 RFID는 북미 지역에서 902-928MHz에서 작동하며 인식 범위는 최대 10피트에 이른다. UHF는 인식 범위가 넓고 비용이 낮기 때문에 Auto-ID 애플리케이션에서 가장 많이 사용되는 옵션이 되었다. UHF는 간섭 문제가 있지만 잘 설계된 시스템은 이러한 문제를 극복할 수 있다. UHF RFID는 또한 라벨 스톡에 장착하기에 적합하여 완벽한 품목/컨테이너 레벨 태그 옵션을 제공한다.


패시브(Passive) VS. 액티브(Active) RFID


주파수 범위에 관계없이 RFID 시스템은 수동적(Passive)일수도 있고, 능동적(Active)일 수도 있다. 이 차이점은 RFID 태그 자체에 자체 전원(배터리)이 있는지 여부를 나타낸다. 활성 태그는 꽤 비싸고 일반적으로 물리적으로 크다. 하이패스와 같은 톨케이트 자동납부 카드가 있는 경우 능동형 RFID를 사용하고 있다. 자체 전원이 있기 때문에 활성 태그는 훨씬 더 많은 판독 범위를 가지며 고속으로 읽을 수 있다. Auto-ID의 경우, 수동 태그는 라벨이 될만큼 얇고 1달러 미만의 태그를 만들 수 있기 때문에 가장 일반적이다. 수동 태그를 사용하면 리더가 실제로 태그에 전원을 공급한 다음 태그는 데이터를 리더에 다시 전송한다. 수동형 UHF 기술은 능동형 RFID에 비해 비용과 추적성이라는 측면에서 널리 사용되고 있다. 


RFID 작동 방식


수동 UHF 시스템에는 태그, 안테나, 리더 및 호스트 PC의 4가지 주요 구성 요소가 있다. 리더가 부착된 각 안테나를 스캔하여 태그가 안테나 중 하나의 필드에 들어가면 처음으로 전원이 켜진다. 완전히 전원이 공급되면 태그는 안테나가 수신할 수 있는 정보를 ‘뒤적(backscatters)’인다. 이것은 간섭이 발생하는 곳이기 때문에 모든 시스템의 가장 민감함 부분이다. 액체는 투영된 신호를 흡수하지만 금속은 반사한다. 라벨 지정 대상, 태그 배치 위치 및 동시에 인식하고자하는 항목 수에 따라 시스템의 성능이 크게 달라진다.


태그에 전원이 공급되고 제대로 인식되는 경우, 태그의 데이터는 리더에 의해 호스트 PC로 전송된다. 호스트에서 특정 유형의 소프트웨어를 실행해 사용할 읽기 태그 정보를 넣어야 한다. 이것은 자산 추적 소프트웨어, 재고관리시스템 또는 이벤트 추적 애플리케이션일 수도 있다. 바코드와 마찬가지로 RFID 태그는 간단한 식별자이지만 태그는 사이트 또는 방향에 대한 우려없이 자동으로 더 빠르게 인식할 수 있다. 각 태그에는 고유한 번호가 있으므로 항목을 추적하는 방법은 필요와 소프트웨어 기능에 의해서만 제한된다.


▲ 그림1. 일반적인 RFID 시스템 구성도


한계(Limitations)


RFID가 처음에는 완벽한 기술처럼 보일 수 있지만 RFID는 한계를 가지고 있다. 우리는 이미 액체 및 금속을 취급할 때 간섭에 관한 몇 가지 문제를 다루었다. 진실은 거의 모든 유형의 물질이 RFID 시스템의 정확성과 범위를 제한할 수 있다는 것이다. 비금속/액체 제품으로 가득 차 있거나, ??아이템을 빽빽하게 모아 놓았을 때 한가운데 있는 RFID 태그를 인식하는 것은 무리가 있다. RFID가 무선이다보니 방향성의 문제와 어떤 유형의 물질에 대한 문제일 수 있다. 


버튼 하나만 눌러서 건물의 모든 RFID 태그를 읽는 것이 좋겠지만, 이 기술은 아직까지 그러한 단계에 미치지 못하고 있다. 현재는 개별 또는 작은 태그 모음을 읽는 것이 100% 정확도를 보장하는 최선의 방법이다. 


여기서 중요한 점은 RFID 기술이 바코드 시스템보다 현재 사용되고 있는 환경에 훨씬 더 취약하다는 것이다. RFID 솔루션을 구현할 때는 적절한 현장 조사와 광범위한 테스트가 반드시 필요하다. 시스템을 설계할 때 제품이 무엇인지를 알고 태그 배치할 위치, 스캔 방법 등을 모두 고려해야 한다. RFID 시스템의 많은 장점을 얻으려면 올바른 방식으로 시스템을 구성하는 것에 달려 있다.


RFID 시스템의 구성요소


앞서 RFID의 기본 사항 중 일부를 다뤘으므로 모든 시스템에 필요한 특정 구성요소를 자세하게 살펴본다. 앞서 언급했듯이 올바른 구성 요소를 선택하는 것은 RFID를 사용하는 방법과 인식하려는 항목의 유형에 따라 크게 달라진다.


태그: 모든 시스템은 인식 요구사항, 크기 제약 조건 및 애플리케이션 유형을 고려해 성능이 좋은 RFID 태그를 선택해야 한다. 태그는 칩셋과 안테나의 두 부분으로 구성된다. 이 칩셋은 태그에 대한 고유한 데이터를 저장하고 저장할 수 있는 정보의 양과 사용 가능한 보안 기능을 결정한다. 안테나를 통해 칩은 전력을 수신하고 정보를 전송할 수 있다. 일반적으로 안테나가 클수록 인식 범위가 넓어진다. 다양한 칩셋과 안티네 설꼐는 모든 유형의 애플리케이션에서 사용할 수 있도록 설계되고 있다.


모든 문제를 해결해 줄 수 있는 태그는 없지만, Alien Squiggle UHF 태그는 대형 안테나로 인해 많은 환경에서 잘 작동한다. 이것은 태그가 항상 약 4인치 정도 된다는 것을 의미한다. 이러한 태그는 모두 종이 기반 라벨이지만 더 견고한 환경을 위해 플라스틱 인클로저에 있는 하드 태그도 있다. 애플리케이션에 적합한 태그를 찾으려면 궁극적으로 여러 설계 및 배치 위치를 테스트하여 최상의 성능을 갖춘 칩셋 및 안테나를 결정해야 한다.


▲ 그림2. RFID 태그 구성


▲ 그림3. Alien Squiggle UHF 태그


RFID 프린터: 응용 프로그램에서 사용할 적절한 태그를 찾았으면 해당 태크를 인코딩 할 프린터를 찾아야 한다. 전용 RFID 프린터를 사용하면 인코딩 태그를 쉽게 만들 수 있으며 라벨에 바코드도 인쇄를 할 수도 있다. RFID와 함께 바코드를 사용하려는 이유를 묻을 수도 있다. 인쇄된 정보는 태그의 RFID 부분에서 사용할 수 없는 추가 정보일 수 있지만 태그가 손상되었을 경우 하나의 안정장치로 제공되는 것이다. 바코드와 RFID를 함께 사용하면 태그가 어디에 사용되든 항상 데이터에 액세스 할 수 있다.


특정 프린터를 선택하면 궁극적으로 만들 태그의 양이 줄어든다. 하니웰의 PC43t와 같은 소량 프린터도 있고, Zebra R110Xi4는 견고한 고속 모델이다. 전용 RFID 프린터의 또 다른 이점은 일반 라벨 프린터이기도하다는 것이다. 이제는 두가지 기능을 한가지 장비에서 실현시키고 있다.


▲ 그림4. Zebra R110Xi4


리더(Reader): RFID 리더는 데이터를 수집하는 방법에 따라 3가지 스타일로 제공된다.


고정형 리더는 자동 인식을 위한 포털을 만드는 데 사용된다. 고정형 리더를 사용하면 보통 2~4개의 안테나가 설치돼 있어 이 안테나를 통과할 때 태그를 인식한다. 이러한 유형의 리더는 룸에 들어가거나 창고 도크문을 통과하거나 컨베이어 라인을 따라 이동할 때 태그를 읽는 데 가장 일반적으로 사용된다. 리더 자체는 호스트 PC 또는 네트워크에 연결되어 모든 태그 데이터를 전송한다. 이 리더는 일반적으로 자동화 된 응용 프로그램에서 사용되기 때문에 외부 프리젠테이션 센서 또는 라이트 스택을 지원해 일반적으로 사용자에게 인식 완료를 알린다. 아이디로의 IDRO900V는 산업용 애플리케이션용으로 설계된 4개의 안테나를 지원하는 고정 리더의 한 예다.


▲ 그림5. 아이디로의 IDRO900V


모바일 RFID 리더는 표준 모바일 컴퓨터와 동일하지만 RFID 안테나 및 리더가 추가되었다. 이러한 유형의 리더는 이동 중에 수동으로 태그를 읽도록 만들어졌으며 바코드 스캔 기능도 갖추고 있다. 모바일 컴퓨터로써 모토로라 MC3190-Z와 같은 모델은 RFID 기반 자산 추적 또는 재고 조사를 수행하는 완벽한 도구다. 스캔된 모든 RFID 데이터는 장치에서 로컬로 실행되는 소프트웨어에서 사용하거나 무선 네트워크를 통해 더 큰 시스템으로 전송할 수 있다. 많은 RFID 설치는 고정형 리더와 모바일 리더를 모두 사용한다.


▲ 그림6. Zebra MC3190-Z 모바일 RFID 리더


데스크탑은 쉬운 입력을 위해 PC 옆에 리더가 필요한 애플리케이션의 경우 간단한 키보드 데이터를 출력한다는 점에서 기본 바코드 스캐너와 유사하게 작동하는 일부 장치가 있다. 고정 및 모바일 리더는 플러그 앤 플레이 방식이 아니다. 데스크탑 리더는 항상 PC에 연결되어 있으며 소프트웨어가 포함되어 있어 거의 모든 응용 프로그램에 RFID 태그 데이터를 입력할 수 있다. 이러한 장치는 데스크탑 용도로 제작되었기 때문에 최대 12인치의 매우 짧은 판독 범위를 갖고 있다. 빠르고 쉽게 읽을 수 있도록 Motorola DS9808-R과 같은 데스크탑 리더가 가장 간단한 솔루션이다.


▲ 그림7. Zebra DS9808-R 데스크탑 RFID 리더


미들웨어


미들웨어는 모든 RFID 태그 정보를 어떤 특정한 목적으로 사용하는 소프트웨어다. 앞서 언급했듯이, 이것은 재고 추적 소프트웨어, 자산관리시스템 또는 다른 유형의 애플리케이션일 수 있다. 기억해야 할 핵심 포인트는 RFID 태그가 바코드보다 훨씬 더 많은 정보를 가지고 있으며 RFID 리더(바코드 모델 제외)는 바코드 스캐너와 같은 기본 키보드 텍스트 데이터를 출력하지 않는다는 것이다. 어떤 응용 프로그램을 사용하든 결국 RFID 리더를 지원해야 한다.


고정 및 모바일 리더는 LLRP(Low Level Reader Protocol)라는 언어를 사용한다. LLRP는 모든 애플리케이션이 RFID 리더를 지원하는데 사용할 수 있는 표준화된 프로토콜이다. 일부 모바일 리더의 경우, 제조업체에서 LLRP를 사용하여 스캐너와 같은 키보드 텍스트를 출력하는 변환 응용 프로그램을 내장할 수 있다. 이 경우는 흔하지 않으므로 미들웨어 애플리케이션이 LLRP 및 RFID 리더를 지원하는지 항상 확인해야 한다.


비즈니스에 적합한 RFID 솔루션


이 개요를 통해 RFID 기초 및 모든 시스템의 핵심 구성 요소에 대해 알아봤다. RFID 기술은 모든 유형의 비즈니스를 위한 광범위한 응용 프로그램에서 매우 강력한 도구가 될 수 있지만 하나의 RFID 시스템이 유일한 해결책이 아니라는 사실도 알게됐다. 모든 RFID 설치는 독특하며 최종 결정이 내려지기 전에 충분한 계획과 테스트를 필요로 한다. 많은 경우 기업은 제한적인 RFID 설치로 시작한다. 그 기업들은 단일 포털 또는 소수의 모바일 리더로 시작한다. 테스트 프로세스 및 파일럿이 개발되면 시스템을 조금씩 확대해나가면서 궁극적으로는 RFID 시스템을 완성할 수 있다.


올바른 RFID 솔루션을 찾는 것은 항상 어려운 일이며 올바른 리소스와 도움을 받는 것이 중요하다. RFID가 귀사의 비즈니스에 적합한 솔루션으로 제공되기 위해서는 RFID 전문업체의 도움을 받는 것이 가장 현실적인 방법이다. 




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