RFID

왜 배우는가: RFID는 바코드의 접촉·스캔 한계를 넘는 자동 식별 수단으로 물류와 철도 등에서 널리 쓰인다. 전파식별의 원리는 여러 응용과 시험 문항의 출발점이므로 개념을 정확히 잡아 두어야 한다.

출제 이력: 제112회 3교시 1번, 제109회 1교시 7번, 제100회 2교시 4번, 제93회 4교시 2번, 제90회 1교시 9번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

RFID는 전파를 이용해 태그가 붙은 사물의 정보를 비접촉으로 식별하고 처리하는 기술이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 전파식별: 전파로 사물을 식별하는 기술을 우리말로 옮긴 명칭이며 RFID와 같은 뜻으로 쓴다.
• 태그: 안테나와 반도체 칩으로 구성되어 고유 정보를 저장하고 판독기의 요청에 응답하는 장치이다.
• 판독기(리더): 전파를 송출하여 태그를 호출하고, 태그가 보낸 정보를 수신해 해독하는 장치이다.
• 유도결합 방식: 자기장으로 태그에 전력과 신호를 전달하는 방식이며 저주파와 고주파 대역에서 쓰인다.
• 후방산란 방식: 태그가 판독기의 전자파를 되돌려 보내면서 정보를 싣는 방식이며 UHF 대역에서 쓰인다.
• 수동형·능동형·반수동형: 태그가 동작 전원을 어디서 얻는지에 따라 나눈 세 가지 분류이다.
• 인식거리: 판독기가 태그의 정보를 안정적으로 읽을 수 있는 최대 거리이며, 주파수와 전원 방식에 따라 달라진다.

2. 개념 풀이

전파식별은 전파를 이용해 비접촉으로 사물이나 사람의 고유 정보를 식별하고, 그 정보를 네트워크를 통해 처리하는 자동 식별 기술이다. 이 시스템은 판독·해독 기능을 하는 판독기, 고유 정보를 내장한 태그, 운용 소프트웨어와 네트워크로 구성되며, 사물에 부착된 얇은 태그를 식별함으로써 정보를 처리한다는 점이 핵심이다.

전파식별의 원리는 질의와 응답의 반복이다. 판독기는 안테나로 전파를 지속적으로 발산하고, 태그는 그 전파 범위에 들어오면 저장된 ID와 데이터를 전파에 실어 판독기로 돌려보낸다. 판독기는 수신한 신호를 해독하여 호스트 컴퓨터나 네트워크로 연결된 데이터베이스와 교신한다. 따라서 바코드처럼 표면을 직접 스캔할 필요가 없고, 태그가 물체 내부에 묻혀 있어도 정보를 읽을 수 있다.

RFID는 전파를 이용하므로 가시선 없이도 태그의 정보를 읽는다. 다만 전파의 세기와 주파수에 따라 인식거리와 투과 성능이 달라진다. 금속이나 액체 가까이에서는 전파가 흡수되거나 반사되어 인식률이 떨어질 수 있으므로 설치 환경을 고려해야 한다.

태그에 에너지를 공급하고 신호를 주고받는 방식은 주파수 대역에 따라 둘로 나뉜다. 저주파 125kHz와 13.56MHz 고주파 대역은 판독기 안테나가 만든 자기장으로 태그 코일에 전류를 유도하는 유도결합 방식을 쓴다. UHF 대역 이상은 판독기의 전자파를 태그가 산란시키는 후방산란 방식을 쓴다.

유도결합 방식은 판독기 안테나의 자기장이 태그 코일을 통과하며 만든 유도전류로 칩을 구동한다. 전력 소모가 적고 인식거리가 1m 이내로 짧다.

후방산란 방식은 태그가 판독기의 전자파를 되돌려 보내면서 산란파의 크기나 위상을 바꾸어 정보를 싣는다. 인식거리가 수 m 이상으로 길어 물류와 원거리 식별에 쓰인다.

수동형 태그는 내부 전원이 없어 판독기 전파를 정류하여 동작 전원으로 쓴다. 인식거리가 전파의 세기에 제한되지만 전지를 교체할 필요가 없고 값이 싸다.

능동형 태그는 내장 전지로 칩을 구동하고 응답 신호를 강하게 보낸다. 수동형보다 인식거리가 길지만 전지를 주기적으로 교체해야 하는 단점이 있다.

반수동형 태그는 수동형과 능동형을 결합한 방식이다. 평소에는 판독기 전파로 전원을 얻고, 인식거리가 먼 신호에 대해서만 내장 전지를 사용한다.

3. 등장 배경과 필요성

바코드는 물류와 유통에서 사물을 식별하는 수단으로 오래 쓰였지만 몇 가지 한계가 있다. 바코드는 판독기가 표면을 빛으로 스캔해야 하므로 직접 접촉하거나 가시 범위 안에 있어야 하고, 한 번에 한 개씩만 읽는다. 또한 저장할 수 있는 정보량이 적어 제조 날짜나 배치 번호 같은 상세 이력을 담기 어렵다.

RFID는 이러한 한계를 전파로 해결하기 위해 등장했다. 전파식별 시스템은 1980년대부터 등장한 기술로, 태그 하나에 많은 데이터를 저장할 수 있어 식별뿐 아니라 이력 관리까지 가능하다. 그 결과 RFID는 바코드를 대체하거나 보완하는 기술로 평가받고 있다.