스마트워크 실현하는 모바일 RFID

이진동 세연테크놀로지 부장
RFID를 활용한 모바일 솔루션 소개 및 적용사례


정리 임근난 기자 (fa@hellot.net)

저전력 경량화된 RFID 리더와 모바일 기술을 활용해서 새롭게 나온 게 모바일 RFID이다. 모바일 RFID는 플렉시블하게 이동하면서 관리할 수 있다는 장점이 있다. 주로 반도체 공정 내 물류관리, 자산관리, 검침기 관리, 그리고 스마트워크 프로젝트의 일환으로 다양한 산업 분야에 적용되고 있다.




RFID가 왜 필요한가?

먼저 RFID 시스템 기본 구성은 다음과 같다. 가장 밑단에 태그가 있고, 리더와 안테나가 중간에 위치한다. 안테나를 통해서 주파수를 방사시켜서 태그를 깨워서 데이터를 취득하게 된다. 여기까지가 하드웨어 로우 레벨이다. 그 윗단에서는 소프트웨어가 이더넷이나 시리얼 통신을 이용해서 취득된 태그들의 정보를 관리한다.
기본 하드웨어는 크게 리더와 태그, 안테나 3가지로 구성된다. 그리고 주파수 대역 별로 리더와 태그의 크기 및 형태가 다르다. 안테나 경우는 주파수 대역에 따라 루프 안테나로 사용할지, 다이폴 안테나로 사용할지 가변적이다.
RFID의 목적은 모든 사물에 고유한 개체 식별을 부가해서 그것을 관리하겠다는 데에 있다. 모든 개체에 식별 정보를 부여해서 태그를 붙여 그것을 읽어 들일 수만 있다면 공정자동화나 물류 및 자재 관리 등을 더욱 효율적으로 운영할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 시스템이 기본적으로 완성되려면, 일단 RFID 사용이 간편하고 동시에 여러 태그를 인식할 수 있는 성능이 필요하다. 또한, 고속 인식이 가능해야 한다. 그래야만 시간절약을 할 수 있다. 인식거리도 길어야 한다. 그래서 좀 더 넓은 영역에서 적용할 수 있어야 한다.
여기서 바코드와 RFID를 잠깐 비교하고 넘어가겠다. 인식방법은 둘 다 비접촉식으로 같다. 그러나 인식거리에서 차이가 크게 난다. 바코드는 인식거리가 최대 50cm이지만, RFID는 주파수 900MHz 대역인 경우 5미터 이상도 나온다. 인식 속도에서는 바코드는 평균 1초 내외인데, RFID는 0.01~0.1초이다. 인식률도 태그의 손상 정도에 따라 바코드는 거의 읽지 못하는 경우도 있지만, RFID는 손상이 잘 되지도 않을뿐더러 손상됐다 하더라도 어느 정도 사용이 가능하다. 그래서 거의 99.9% 이상 인식률을 확보하고 있다.
확실한 두 태그의 차이점은 투과력이다. 바코드는 앞에 어떤 장애물이 있으면 태그를 읽지 못한다. 그러나 RFID는 금속을 제외한 모든 사물의 투과가 가능하기 때문에 태그를 읽어 들일 수 있다. 데이터 보관 경우도 바코드는 최대 100byte 정도 가능하나, RFID는 현재 64kbyte까지 메모리를 지원한다. 그리고 바코드는 한번 사용하고 나면 폐기되지만, RFID는 다시 재활용할 수 있다. 그뿐만 아니라 RFID는 복제할 수 없어 보안성도 뛰어나다.
RFID는 주파수 대역별로 크게 저주파, 고주파, 극초단파, 마이크로파 4가지로 구성이 된다. 저주파는 125kHz, 134kHz 대역을 쓰는데, 가장 많이 사용하는 곳이 공정자동화, 출입통제/보안, 동물관리 등이다. 저주파나 고주파 대역은 노이즈에 강한 면이 있어 공정자동화에 많이 사용된다. 특히, 13.56MHz는 보안성이 강하기 때문에 교통카드, 전자결제에 적용되고 있다.
요즘에는 UHF 대역이라고도 하는데, 860~960MHz 대역이 가장 많이 확산되어 보급되고 있다. 가장 큰 장점은 다량의 태그를 짧은 시간에 매우 많이 읽어 들일 수 있다는 것이다. 그리고 인식거리가 길다. 5미터 이상 나오기 때문에 물류관리에 가장 많이 적용된다. 뿐만 아니라 태그와 리더의 가격이 많이 저렴해져 기존 사용하던 13.56MHz 대역을 UHF 대역으로 교체하는 사례들이 많아지고 있다.

2초 이내 모든 정보 수집 가능

다음으로 RFID 적용 분야를 소개하겠다. 앞서 설명했던 13.56MHz 경우는 태그가 대량생산이 어렵다보니 태그 가격이 비싸다. 그래서 공정관리 쪽에 많이 사용하고 있다. 또한, 노이즈가 덜하기 때문에 반도체 분야에서 거의 모든 설비에 적용되고 있다.
각 공정의 포인트마다 RFID 리더와 안테나가 설치된다. 그래서 태그가 붙어 있는 개체가 포인트를 지날 때마다 언제 투입이 되고 배출이 됐는지, 어느 정도 공정이 진행됐는지를 추적한다. 이런 시퀀스들을 다 통과하고 나면 나중에 최종 정보는 MES 시스템에서 모두 실시간 파악되기 때문에 효율성까지 높일 수 있다.
물류, 유통, 자산관리 분야에는 UHF 대역을 많이 사용한다. UHF 대역은 다량의 태그를 읽어 들이는 능력이 탁월하기 때문에 관리하고자 하는 개체에 태그를 붙여놓고 게이트를 통과시키면 바로 입출고 처리가 끝난다. 예전에 바코드 시스템을 적용했을 때는 하나씩 찍어서 재고 관리나 입출고 관리를 했었는데, RFID 태그를 붙여서 게이트를 통과시키게 되면 바로 1~2초 이내에 모든 정보들의 수집이 가능해진다. 이렇게 안테나를 통해서 태그 정보가 수집되면 리더를 통해서 분석되고, 분석된 데이터는 바로 중간의 미들웨어나 윗단의 시스템에 데이터를 보내게 되어 그 정보를 가지고 관리가 이루어 진다.

현장에서 작업 완료

모바일 기술이 발전하면서 RFID 기술과 융합된 모바일 RFID도 등장했다. 모바일 RFID 초기 형태는 건 타입의 RFID 리더였다. 건 타입의 리더는 물류 분야에서 입출고 처리하는 용도로 개발된 제품이다. 이 제품을 좀 더 소형화해서 만든 것이 포켓 타입의 PDA형 RFID 리더이다.
PDA가 아닌 일반 휴대폰에서도 사용할 수 있도록 만들어진 제품도 있다. 동글 형식의 이 RFID 리더는 기존 피처폰의 배터리 충전하는 곳이나 USB 포트에 끼워 넣어서 활용하게 된다. 실제로 국세청에서 진품 양주 확인 용도로 강남 주점 일대에 배포한 사례가 있다.
요즘엔 스마트폰에 맞춰서 SKY900 BLU라는 모바일 타입의 RFID 리더도 출시됐다. SKY900BLU는 세연테크놀로지에서 개발한 제품으로, 크기는 사원증 정도이고 두께는 0.8mm로 매우 얇다. 특징은 블루투스를 기본적으로 지원하기 때문에 일반 스마트폰과 바로 연동할 수 있다.
모바일 RFID 적용 분야로는 반도체 공정 내 물류관리, 자산관리, 검침기 관리용으로 사용되고 있다. 특히, 요즘 가장 많이 적용되는 곳은 자산관리 분야이다. 실제 관리하고자 하는 품목에 태그를 붙여놓고 나중에 실사 관리할 때 한 번만 스캔하면 그 정보들이 자동으로 관리된다. 또한, 버튼 한 번으로 그 데이터를 엑셀파일로 출력하여 보고서를 작성할 수도 있다.
일본 중부전력은 검침기 관리용으로 모바일 RFID를 사용하고 있다. 예전에는 검침기마다 고유한 번호들이 하나씩 붙어 있는데, 그것을 사람이 일일이 수기로 관리하다 보니 인력적인 부분과 시간적인 부분에서 많은 누수가 생기고 실제로 현장에 가지도 않았는데 검침을 했다는 거짓된 보고도 올라온 사례가 종종 있었다.
그러나 RFID 태그를 모든 계량기에 붙여 놓으면 거짓 보고를 할 수 없다. 태그를 읽어야만 그 정보가 서버에 등록이 되기 때문이다. 일본의 모든 검침기에는 RFID 태그가 붙어 있다. 블루투스가 지원되는 휴대형 단말기를 가지고 가서 태깅을 하게 된다. 각각 검침기를 하는 작업자들은 스마트폰을 가지고 태깅된 정보를 스마트폰으로 받아서 이것과 관련된 정보들을 서버에서 내려받아 검침을 하게 된다.