RFID 태그의 활용 범위

RFID는 자율화된 컴퓨팅(Autonomous Computing)의 일환으로 노동인력과 비용을 절감하는데 큰 역할을 하게 될 것이다. 더불어 정보통신 또는 유비쿼터스 컴퓨팅을 기반으로 즉흥적으로 빠르게 업무 수행을 처리 할 수 있다. RFID, 지그비, UWB 등 다양한 센서 칩이 들어가 상황정보를 수집하여, 프로세스를 간소화시킬 수 있다. 데이터마이닝을 통해 최단경로 등 유용한 데이터를 산출할 수 있다는 가능성과 이의 전략 때문에 많은 사람들이 비즈니스 모델에 적용시키려는 노력을 한다. RFID의 활용도를 높이기 위해서는 기술적인 문제도 고려되어야 하지만, 그 보다 중요한 것은 서비스/비즈니스 모델이라고 말 할 수 있다. 이러한 시스템을 통해 어떤 정보를 취합할 것이며, 다양한 기법으로 데이터를 분석 하여 사용자가 과연 어떤 서비스를 필요로 할 지에 대한 답안이 나온다면 아마도 성공적인 RFID 모델이 나올 것이라 예측된다. 다음은 RFID의 활용 범위이다.

RFID 시스템의 태그 정보 활용도를 높이기 위한 UFID

UFID(Unique Feature IDentifier)는 건물, 도로, 교량, 하천 등 인공 및 자연 지형지물에 부여될 전자식별자는 쉽게 말해 사람의 주민등록번호같은 것이다. 가령 ‘부산시 금정구 장전동에 새로운 공장이 들어선다면’ 다음과 같은 UFID가 부여될 수 있다. ‘2 21 11061 4611 3591300300 00099007652 7’와 같은 UFID 숫자에는 정확한 행정구역(2 21 11061)과 공장의 지형지물분류코드(4611), 도면번호(3591300300), 각 기관별 지형지물 식별자(0009907652), 오류확인(7) 등 다양한 정보들이 수록된다. 또 이 32자리의 UFID는 아스키(ASCII) 또는 이진(Binary)형태로 저장할 수 있다. 더욱이 건물, 문화재, 철도, 도로, 하천, 호수, 해안, 행정경계, 측량기준점, 지적, 등고선 등 국가 기본지리정보에 포함되는 모든 지형지물에는 UFID가 부여된다. 따라서 UFID 활용체계가 구축되면 항목, 위치, 행정구역, 지도 도엽, 관리기관 등 개별 식별자만으로도 원하는 종류의 각종 속성정보를 검색하고 출력할 수 있게 된다.

실제로 UFID는 좌표가 아닌 지리적 식별자로서 위치 판단을 할 수 있기 때문에 미래 위치 기반 서비스(LBS)를 위한 필수적인 위치 식별자로도 활용된다. 사람의 주민등록번호처럼 모든 사물과 지형지물에도 조만간 숫자 코드가 부여되고 결국 이 전자식별자가 유비쿼터스 혁명 속에서 현실공간과 사이버공간의 융합을 이끌어내는 중요한 코드로 활용될 것이다.


<그림1> UFID의 로고

RFID의 오차범위와 인식거리를 높이기 위한 시도

현재까지 RFID 태그 및 리더기의 사용에 있어서 보안도 중요한 문제이지만, 실질적으로 이를 필드 테스트에서 사용했을 때에 나타나는 문제점의 해결이 보다 시급하다.

대부분의 태그는 부착되는 재질(금속일 경우 주파수의 혼선이 일어날 수 있으며, 물에 취약하다는 부분이다)에 큰 영향을 받는다. 또, 태그를 읽는 리더기의 위치에 따라 주파수 송수신의 강도 차이도 생긴다. 때문에 이론적인 RFID 시스템과 실제 필드 테스트에서의 인식률에 차이가 나고 예상치 못한 오류들도 발생하게 되는 것이다. 또한 RFID를 사용할 때에 특정 목적에 맞게 태그를 제작/부착해야 하므로 세심한 고려도 필요하다.

대부분 RFID 리더의 방사파워를 받기 위한 각도 확보를 위해 RFID 안테나를 사선으로 설치하는 방법을 사용한다. 하지만 사선으로 삽입한 RFID 안테나의 시범 테스트 결과 충돌 방지(Anti-Colision)의 확보가 쉽지 않다.

오차범위와 인식거리 향상시키기

오차범의와 인식거리를 높이기 위한 시도로는 다음과 같은 부분을 고려하게 된다.

● 인식거리 : UHF 대역에서의 인식거리 및 금속 재질과 마찰이 있을 경우의 거리
● 측면인식 : 금속성 물품이 가리는 경우와 같은 저해 요소가 존재할 경우 각도확보의 중요성
● 프로토콜 : IATA의 메모리 스팩 요구 사항 수용 등 UHF 대역의 ISO와 EPC 호환성을 높이기 위해 개발된 ISO1800-6 Type C/EPC Class1 Gen2를 수용하는 칩

RFID의 보안 기술 대처 방안

RFID 관련 보안기술은 매우 중요하다. RFID는 사생활 침해와 직접적으로 연결되기 때문에 대중화에 앞서 이 문제를 해결할 수 있는 기술이 선행되어야 한다. 다음은 최근 제시되고 있는 RFID의 새로운 보안 기술 표준이다.

RFID 시스템의 효율성을 위해 고려해야 할 사항

칩의 선정 부분에 있어서는 IATA가 권고하고 현재 적용되어 있는 프로세스에서 요구하는 메모리 사이즈를 지원하는 칩을 활용하는 개발이 필요하다. 또한 안테나 설계 부분에 있어서는 리벳(Rivet)이나 볼트(Volt)를 이용하여 견착이 필요할 시 외관에 구멍을 뚫거나 태그와 안테나 사이에 금속성 견착물을 활용하여도 영향이 없게 설계해야 한다. 또 외부 온도, 습도, 자외선, 외부 충격 등과 같은 환경의 내성을 가져야 하므로 그에 적절한 소재를 활용해야 한다. 더불어 세라믹 소재(분자구조)나 FR4(적층 구조)를 이용한 Tag Packaging이 필요하다.

목적에 맞는 시스템 구성하기

RFID 시스템을 구성할 때에는 다음 요소를 고려하여, 목적에 맞는 시스템 구성을 해야 한다.

● 초당 여러 개의 태그 동시 인식 : Anti-collision
● 다양한 정보의 업데이트 가능 : Read / Write 기능을 제공
● 각 태그마다 개별의 ID를 가지므로 개별상품 관리/추적 가능 : Unique ID
● 제품의 인식코드 이외 부가정보 저장가능 : User Memory
● 플라스틱, 나무, 유리,박스 등을 투과하여 정보 전달 가능 : 장애물 투과 기능
● 별도의 마그네틱 해지 생성의 과정 없이 도난 방지의 기능 : EAS (인식률의 향상, 오작동 율 없앰)
● 이동 중 인식가능 / 원거리 인식 가능
● 특정 정보만 획득 가능
● 높은 안정성 : 위조, 변조가 실질적으로 불가능

RFID의 오작동을 보완하는 기술, RFID/2D 혼합코드

한국건설기술연구원과 인하대학교, 더존 IT 그룹에서는 최근 ‘유비쿼터스 시대에 위치정보제공 인프라 구축을 위한 인텔리전트 기준점’을 개발하였다. 이로 인해 RFID와 2D 코드의 유용성이 부각되었다. 대부분 RFID 그 자체가 기존 1D 또는 2D보다 우월한 기술이므로 기존 바코드를 대체한다는 이론이 있었지만, 현실적으로는 RFID와 2D는 상호보완적인 기술이라고 말 할 수 있다. 특정 사물에 해당하는 RFID 정보가 읽히지 않는다면, 반드시 다른 방법을 통해 정보를 얻을 수 있어야 한다.

본 프로젝트가 추진된 이유는 현재 전국적으로 국가기준점(삼각점:16,452, 수준점:5,179)이 설치되어 운영되고 있는데 이 기준점에 가독 가능한 장치를 하기 위해서였다. 주로 도심 이외의 접근하기 어려운 곳에 설치되어 운영되는 국가 기준점은 지도제작, 측량 등의 특수한 분야에 사용된다.

기준점은 아직 한정된 분야에만 사용되고 있지만 모바일 RFID가 보다 활성화 된다면 일반인들도 현재 자신이 있는 위치에 대한 다양한 정보를 얻을 수 있다. 또 자신이 이동하고자 하는 지역까지의 안내를 받거나 다양한 관광정보도 얻을 수 있게 될 것이다. 기준점이 특수한 목적으로 사용될 때에는 문제가 덜하지만 보편화될 경우를 생각해 보면 일반인들이 인식하기 어렵다는 문제가 발생한다. 이런 문제를 해결하기 위해 제시된 방법이 바로 RFID와 2D 혼합형 바코드이다.


<그림2> RFID와 2D 혼합형 바코드

기준점 설계 방법론

전자기준점은 주물형식의 일회용 태그와는 다르다. 태그와 코드를 쉽게 교체할 수 있도록 기본 틀 안에 원형의 나사 탭을 넣은 홀을 파서 뚜껑을 덮을 수 있도록 만들어졌다. 이는 기준점을 철거한 이후에 기준점을 재활용하거나 위치를 이동할 경우를 대비한 것이다. 이런 구조를 통해 방수만 잘 되도록 관리하면 쉽게 유지보수가 가능해진다.

본 프로젝트는 2차원 바코드와 RFID를 혼합한 형태의 태그였기 때문에 이 두가지 기술의 접목이 가능하다는 이점을 제시했다. 기준점을 설치할 때에는 사용 편의성과 효율을 높이기 위해 다음 조건 들에 맞춰 설치해야 한다.

● 영구 또는 고정 시설물, 망실되거나 파손될 염려가 없는 시설물에 설치해야 한다.
● 설치와 철거가 쉬운 위치에 설치한다.
● 전류, 전파 등에 의한 수신 장애를 회피하기 위해 RFID 리더기의 동작에 장애를 일으키지 않는 장소에 기준점을 설치해야 한다.
● 기준점 사용 편의성을 높이기 위해 도로 인근 등 접근이 용이한 시설물에 설치한다.
● 전류, 전파 등에 의한 수신 장애를 회피하기 위해 시야가 뛰어난 시설물에 설치해야 하며, 눈높이 보다 낮게 설치해야 한다.


<그림3> 2D 바코드가 부착된 기준점

RFID+2D 혼합코드의 특성

혼합 RFID+2D 코드의 장점은 각 기술의 다음과 같은 기술 사항에 있다. RFID의 정보량은 512 바이트이며 2D 바코드는 79,089문자가 저장된다. 또한 정보 입력의 경우 RFID 태그는 영문, 숫자 등이지만, 2D 바코드의 경우 영문, 한글, 숫자, 한자 등이 입력되므로 데이터의 유연성을 지니고 있다.

RFID의 경우 유통물류의 핵심 기술로 떠오르고 있으며, 대표적인 통신수단으로 부각된다는 것이 예상이다. 하지만, 태그가 파손될 경우 해당 제품에 대한 정보를 잃어버리게 된다는 문제가 발생한다. 보안을 위해서는 태그에 별도의 하드웨어적 암호 알고리즘이 필요하다. 다만 2D 바코드의 경우 고속 원격 리딩이 가능하며, 오염 및 파손에 강하고, 가격이 저렴하므로 사용에 용이하다. 이러한 두 기술을 접목 할 때에 가장 유용한 기술로 사용 될 수 있게 되는 것이다.


<그림4> 바코드의 모양과 구성

IATA(International Air Transport Association)의 항공 시스템 적용 사례

IATA는 국제 운송업을 전담하는 기관이다. RFID의 용이성을 판단하고 항공 시스템에 도입시키자는 전략을 통해 이를 성공적으로 이끈 곳이기도 하다.

이들은 공항에서의 수화물을 식별하기 위해 13.56Mhz와 2.45Ghz 시스템 시범사업을 하였다. 하지만 이러한 시범사업에 큰 골칫거리가 있었다. 국제 공항에서 이러한 시스템을 운영할 경우 국가마다 RF 주파수대역이 다른 탓에 표준 시스템으로 사용할 수 없다는 정책적인 문제가 발생하기 때문이다.

1부에서도 언급한 것처럼 미국의 UHF 대역은 902~928Mhz의 송신 시그널을 허용한다. 또한 유럽의 경우 865.6~867.6 Mhz 주파수대역을 사용하며, 일본은 950Mhz-956Mhz를 사용한다. 그리고 아시아 무역의 핵심 본거지인 싱가폴은 866Mhz에서 869Mhz 주파수 대역을 사용한다. 때문에 IATA에서는 시범적으로 주파수 대역을 인코딩해서 중주파수와 고주파수 대역에서 태그가 인식하도록 하였다. 하지만, 세 가지의 주파수 대역을 모두 커버하는 태그 개발은 힘들었다. RFID 기술만으로 문제를 해결할 수 없었던 IATA는 바코드를 함께 탑재하는 것으로 문제를 보완했다.

2005 IATA 운송물 태그 인식 테스트

다중 주파수 대역 태그의 사용을 위해 United Airline의 운송물품에 태그를 부착하였다. 각 10 digit의 탑승자 이름을 포함한 15개의 태그를 가방에 붙여 테스트했다. 그 결과 네덜란드, 암스테르담에서 일본 Narita 공항으로 환승 된 화물 태그의 인식도는 100%였지만 다시 귀환된 화물의 인식도는 99.2%에 불과했다.

이때 귀환된 화물의 인식률이 떨어진 가장 큰 이유는 운송 과정의 리더기 위치에 있었다. RFID 태그가 안테나가 인식하기 어려운 방향으로 놓여 있을 경우 에러가 발생한 것이었다. IATA는 이 문제를 해결하기 위해 화물이 이동되는 라인의 좌우와 위쪽에서 태그를 인식할 수 있도록 안테나의 수를 늘려서 인식률이 저하되는 문제를 해결하였다.


<그림5> 화물 이동 라인의 좌우와 윗면에 안테나가 설치된 모습


<그림6> 안테나의 수를 늘린 뒤에 인식물을 99.56%까지 올릴 수 있었다.

RFID는 프로세스 혁신(Process Innovation)의 대혁명

RFID 시스템의 효율성을 높여, 용이하게 사용하는 것은 모든 사업자들의 희망이라고 할 수 있다. 물론 이것은 시스템이 완벽하게 구현된다는 것을 전제 했을 때 가능한 일이다. RFID의 세계 시장 규모는 연평균 25~40%로 높은 성장률을 기록하고 있다. 현재 RFID의 시장 규모는 2003년 에는 13억 달러이며, 태그와 솔루션 부분을 합해서 2008년에는 91억 달러에 이를 것으로 전문가들은 예측하고 있다. 하지만 더 큰 시장을 만들고, 보다 편리한 생활을 누릴 수 있게 되려면 아직 해결해야 할 문제들이 많다. 태그와 리더기 그리고 애플리케이션을 모두 갖춘다 해도 실질적으로 환경에 적용 시켰을 때는 매우 큰 오차율이 있다는 사실을 알게 된다. 때문에 RFID 분야에서 가장 큰 관심사는 RFID 시스템을 응용한 비즈니스 모델 그리고 적용을 대상으로 한 환경적 요소이다. 현재 국내의 많은 업체들은 RFID를 응용한 다양한 시범사업을 진행하고 있다. 시스템을 효율적으로 사용하기 위해서이다.

새로운 시스템에 RFID를 접목하려고 준비하고 있다면 보안적인 측면도 고려해야 한다. 현재까지의 법률로는 분명하게 개인 프라이버시를 보호하기 어려운 상태다. 이미 여러 국가에서 개인의 프라이버시 강화를 위한 법률을 재정하기 위하여 활발히 움직이고 있다.

인터넷 대란이 일어난 이유는 양적인 팽창만을 지향한 정책의 문제점 때문이다. RFID 사업이 활성화 된다면 인터넷 대란과 같은 것은 비교도 안될 정도로 심각한 개인 프라이버시에 대한 문제점이 발생할 수 있다. 물론 너무 강력한 보안정책으로 인하여 RFID 운용에 문제가 발생되는 것도 지양해야 할 것이다. 본문에서 제시한 프라이버시 보안정책은 매우 단순한 정책이다. 그러나 제시한 정책만 잘 지켜도 개인의 프라이버시 침해에 대한 상당수의 문제는 제거될 것이다. 유비쿼터스 컴퓨팅/시스템 분야에서 신규기술을 도입하는 양적 확산의 정책 이 아니라 개개인의 프라이버시를 중요시하고 시스템의 안정적인 정착을 위하여 시스템 운영 및 보안정책에 중점을 맞추어야 할 것이다.

cover story plus
RFID 미들웨어 시장의 두 축

썬 미들웨어 vs MS 미들웨어

RFID 리더와 디바이스, 서버 사이에서 통신하며 관련 데이터들을 효과적으로 관리하고 애플리케이션까지 통합해야 하는 RFID 미들웨어. 이렇게 중요한 기능을 담당하다 보니 미들웨어는 RFID 시스템의 심장과 같은 존재로 인식되고 있다. 업계뿐 아니라 이제 일반인들까지 RFID에 관심을 가지게 되는 과정에서 소프트웨어 리더십을 가진 업체들 사이에서 미들웨어 경쟁이 붙는 것은 당연한 일 일 것이다. IBM, 오라클, BEA 등의 여러 기업들이 자사의 미들웨어를 내놓고 있으며 이 중 가장 눈에 띄는 두 회사는 바로 썬마이크로시스템즈(이하 썬)와 MS다.

RFID 미들웨어의 명가, 썬
썬은 EPC 글로벌의 창립 멤버이자 기술 분과 회장사로 있을 만큼 현대 RFID와 역사를 함께한 원로이다. 또, 세계 최초의 표준 사용 RFID 미들웨어를 개발한 이후 세계 유수의 기업들이 사용되며 리더십을 확인시키기도 했다. 썬 RFID 미들웨어의 가장 큰 특징은 EPC 네트워크 아키텍처와 관련 표준을 기반으로 하고 있어 RFID 시스템을 기존의 비즈니스 프로세스에 접목시키기 쉽다는데 있다. 또, WAS를 기반으로 하지 않고 독립적으로 실행되는 미들웨어라는 사실도 빼놓을 수 없는 장점 중 하나이다. 미들웨어 엔진이 비즈니스 프로세스와 분리되어 있다 보니 시스템 구성이 간편하고 여러 규모의 애플리케이션을 지원할 수 있는 확장성까지 가진다.

자바의 지니(Jini) 기술을 기반으로 개발된 이 미들웨어는 자바 시스템 RFID 이벤트 매니저와 자바 시스템 RFID 인포메이션 서버로 구성되어 다이나믹하고 뛰어난 가용성을 제공한다. 이 중 이벤트 매니저는 주로 리더기로부터 전송받은 데이터를 필터링 한 뒤에 해당 데이터를 필요로 하는 다른 장비로 전달해 주는 역할을 하고, 인포메이션 서버는 저장된 데이터를 백앤드 애플리케이션이 사용할 수 있도록 한다. 한국썬은 RFID 산업의 활성화를 위해 국내 바코드 및 RFID 업체와 전략적 제휴를 맺어서 미들웨어와 하드웨어를 통합한 패키지 형태의 상품을 제공하고 있다. 또, 부산대, 제주 한라대 등과의 산학협력을 통해 한국 RFID 전문 인력을 양성하는 한편, 자사의 미들웨어 품질을 홍보하고 있다.

애플리케이션까지 다양한 솔루션을 제공하는 MS
썬 RFID 미들웨어의 전통과 권위에 도전장을 내민 회사는 바로 MS. MS는 RFID 시스템 간의 통합 서비스를 제공하는 비즈톡 RFID 인프라스트럭처(BizTalk RFID infrastructure, 이하 비즈톡)을 주력으로 RFID 시장을 공략할 계획이다.

비즈톡의 가장 큰 장점은 임베디드 운영체제부터 애플리케이션 단에 이르는 RFID 시스템 전반의 인프라를 제공한다는데 있다. 끊임없이 RFID 애플리케이션 및 솔루션을 지원할 핵심 인프라 구성 요소들을 개발하고 있으며, 이는 곧 비즈톡의 지원 시스템으로 적용된다. 또 다른 특징은 MS가 여타의 다른 기업들과 달리 다른 RFID 솔루션을 보유하지 않은 채 비즈톡 만을 만든다는 데에서 찾을 수 있다. 이는 곧 어느 시스템에나 적용할 수 있는 범용성과 확장성을 확보할 수 있다는 뜻이기 때문이다.

비즈톡은 계층형 접근방식을 채용하고 있다. 여러 벤드의 EPC 리더와 기타 장치들로부터 전송되는 데이터는 비즈톡의 인프라에 포함된 DSPI(Device Service Provider Interface)를 통해 처리된다. 이 과정에서 독립적인 소프트웨어 벤더 및 시스템 통합자가 하드웨어를 플러그 앤 플레이 방식으로 처리할 수 있는 플랫폼을 제공하기 때문에 간편하게 통합된 RFID 솔루션을 구축할 수 있다.

한국MS는 비즈톡의 적용사례를 소개하는 ‘RFID 전략 및 구축사례’ 세미나를 개최하는 등 비즈톡의 홍보를 위해 다양한 노력을 하고 있다. 그 대표적인 것이 바로 지난 6월에 개장한 ‘퓨처 스토어’이다. 퓨처 스토어는 한국MS와 롯데정보통신이 비즈톡을 기반으로 개발한 RFID 시범마트이다. 롯데마트 서울역점의 상품 전시장에 오픈된 시범마트에서 제품의 가격, 조리법 등 상품의 정보를 RFID로 확인할 수 있다. 오랜 전통과 노하우를 갖춘 썬과 OS부터 각종 애플리케이션까지 소프트웨어적 리더십을 가진 MS의 미들웨어. 두 기업의 장점을 살린 미들웨어 경쟁의 행보가 기대된다.

참고 자료

1. RFID Journal, www.rfidjournal.com/whitepaper
2. 한국건설기술원, 유비쿼터스 시대에 위치정보제공 인프라 구축을 위한 인텔리전트 기준점 개발 최종 보고회, 2006.3.16

개발자들의 신대륙 RFID

조영빈
| ybcho8@empal.com, blog.empas.com/ ybcho8

요즘 IT계의 발전상을 보고 있노라면 어릴 적 SF영화에서나 보았던 세상이 그리 멀지 않다는 생각이 든다. 이 가운데 특히 눈에 띄는 기술이 1940년대에 처음으로 사용되었다는 RFID다. 불과 한해 전 기술도 퇴물이 되어 버리는 세상에서 환갑을 지낸 기술이 무슨 의미가 있을까? 하지만 IT 기술 중에도 세월을 더하며 발전과 숙성을 거듭해야 비로소 제 맛을 낼 수 있는 것이 있는 모양이다.
RFID는 세월을 더한 만큼 낡기는커녕 초기 기술과 비교할 수 없을 만큼 화려하게 성장하였다. RFID의 힘찬 기적소리와 함께 진정한 유비쿼터스 시대로 여행을 떠나보자.

이번 호에는 RFID의 작동 원리 및 국내 RFID 구축사례와 더불어 개개인의 생활에도 큰 변화를 가져올 모바일 RFID 기술에 대해 알아봤다. 또 RFID가 더욱 보편화되기 위해 풀어야 할 숙제들도 함께 살펴보았다.

새로운 킬러앱에 도전하는

모바일 RFID

특집 4부에서는 모바일 RFID에 대한 개념과 시장 동향, 그리고 기술 표준화 진행 상황을 엿보고자 한다. 또 현재 이슈가 되고 있는 점들을 파악해 앞으로 나아갈 방향에 대한 힌트를 얻고자 한다. 더불어 몇 가지 사례를 통해 모바일 RFID의 활용방안을 살펴봄으로써 기본적인 시스템 구성과 프로세스에 대해 알아본다. 모바일 시장의 새로운 킬러앱이 될 수 있을지에 대한 예측은 본고에서 함께 고민해보자.

디지털산업의 핵심 이슈는 킬러앱이다. 몇 년 전 시장 아주머니가 모업체 광고에 등장해 디지털을 ‘돼지털’로 표현하는 것을 보며 IT 확산의 길이 멀다는 생각을 했었다. 반면에 몇년 사이 IT는 우리의 생활이 되었다. 할머니들 조차 인터넷 고스톱을 하는 것이 일상생활이 되었고 할아버지가 MP3 플레이어를 싼 곳에서 샀다며 손자에게 자랑하는 장면도 흔해졌다. 물론 그저 광고 이야기로 치부할 수 있겠지만, 광고는 그 시대를 비추는 거울이 아닐까. 다시 말하면 우리가 ‘디지털’이라는 뜻을 이해하기도 전에 엄청난 힘과 속도로 전 세계 시장을 휩쓸고 있는 것이다.

이러한 혼돈의 시대는 좀 더 고상하게 말하면 유비쿼터스 시대 혹은 컨버전스 시대인 셈이다. 산업화 시대를 거치는 동안에 더 이상 새롭게 창출될 시장이 없다고 외치던 굴뚝 기업들은 인터넷의 힘을 빌어 더욱 새롭고 확대된 기회의 시장으로 나아가고 있다. 이러한 푸른 바다, 블루오션에서의 성공은 곧 디지털 제품의 성공을 뜻하는 킬러앱을 추구하게 되었다.

‘킬러앱’ 이란 최초로 시장에 나와서 산업을 변화시키고 시장을 재편하며 경쟁 제품을 몰아냄으로써 초기 투자 비용의 수십 배, 혹은 수천 배로 회수할 수 있는 발명품을 뜻한다. 과거에는 컴퍼스, 증기기관, 포드 자동차의 T모델 등이 그 시대를 풍미했던 킬러앱들이다. 퍼스널 컴퓨터, 월드 와이드 웹, 전자 메일, 휴대폰의 킬러앱 시대를 지나 현재는 더욱 빠른 사이클로 시장의 재편성이 이루어지고 있다.

과거에는 전자 메일이 우체국을 사라지게 할 것인가, 온라인 서점이 기존의 오프라인 서점을 먹어 치울 것인가에 초점이 맞춰져서 시장의 정당한 평가보다는 가십거리가 되기 일쑤였다. 온라인 서점이 오프라인 서점을 없애야 하는 당위성이 존재하지 않는데 굳이 경쟁할 필요가 있는가에 더 신경을 써야 한다. 온라인 서점의 등장이 분명 오프라인 서점 사업에 상당한 영향을 끼쳤음은 두말할 것 없지만 반드시 기존 시장을 잠식하는 것만은 아니라는 사실을 명심해야 한다. 다시 말해서 서점이 멀어서 책을 사보기 힘들던 사람이 단지 인터넷을 통해 집에서 받아 볼 수 있다면 새로운 시장이 창출되었다고 봐도 무방하다. 모바일 게임의 등장으로 지하철에서 그저 졸기만 하던 시간에 새로운 재미꺼리를 찾게 되었고 PMP의 등장으로 개인 전용 영화관을 소유하게 됨으로써 전에 없던 새로운 시장이 형성되었다는 것에 주목하자.

이니셔티브의 확보를 위한 꿈틀거림

이번 4부에서는 새로운 관점이라고 하기에는 너무 거창한 감이 없지 않지만, RFID 일련의 변화를 다른 관점에서 살펴 보고자 한다. 아직 RFID에 대한 개념이 생소한 독자들을 위하여 약간의 읊조림이 필요할 것 같다. 특집 1부에서 언급이 된 내용이지만 RFID는 무선주파수의 신호를 태그에 부착된 칩에 송신하여 그 칩이 가지고 있는 고유 ID번호를 다시 받는 시스템이다. 기존의 POS 시스템에 사용되는 바코드의 개념을 그대로 이해하면 된다.

단지 바코드와 다른 점은 모든 제품에 동일한 ID의 바코드가 부착되는 반면, RFID는 모든 제품과 전혀 다른 ID가 부착됨으로써 그 제품 하나하나의 고유한 속성을 가질 수 있게 되는 것이다. 각 제품의 ID가 다르다는 것은 제품의 생산 시점을 관리할 수 있게 되고, 입출고 시점과 그 때의 온도, 습도 상태의 정보를 저장하게 되므로 제품의 신선도나 품질을 확인할 수 있다. 이 외에도 다양한 활용도를 가지고 있는 것이 RFID이다. RFID의 이러한 특징 때문에 향후 유비쿼터스 시대의 핵심이라고까지 일컬어지고 있는 것이다.

필자가 1998년 국책 과제 참여로 처음 접하게 된 RFID는 그 당시만 해도 매우 생소한 기술이었다. 국내에서 연구하는 곳마저 열손가락으로 꼽을 정도였다. 그 당시 RFID 개념을 몰라 쩔쩔매던 이들이 현재는 RFID 최고 전문가라고 언론에 회자되는 것을 보면 참 세상은 알다가도 모르겠다. 사업도 마찬가지라고 생각한다. 기술의 이니셔티브를 가지고 있을 수는 있지만 성공하기 위해서는 역시 응용력이 중요하다. RFID 기술은 원천 특허를 보유한 해외 유수 업체들이 분명 이니셔티브를 가지고 있다. 게다가 국제 표준을 주도 하고 있기 때문에 국내의 RFID는 종속될 수 밖에 없다. 하지만 IT 강국으로서 한국의 위상은 이러한 것들을 극복할 수 있는 역량을 보유하고 있다. 이러한 맥락에서 모바일 RFID는 한국의 제품 응용력, 상용화로서의 위상 구축, 또한 새로운 표준화 작업에 의한 글로벌 이니셔티브까지 확보하려고 움직이고 있다.

모바일 RFID로의 접근

일반 RFID와 모바일 RFID의 차이점을 이해하면서 각각의 시스템에 대해 살펴보자. 기존의 RFID는 물류/유통 시장을 이루고 있는 ERP, SCM, WMS 등의 엔터프라이즈 애플리케이션 소프트웨어에 제한적으로 적용되어 왔다. 시스템의 구성은 <그림 1>과 같이 크게 세 부분으로 나눌 수 있다. RFID 태그와 리더, 라벨 프린터 등의 센싱에 관련된 데이터 처리를 담당하는 엣지 도메인(Edge Domain)은 가장 하단에 위치하여 태그의 정보를 읽어서 윗단의 미들웨어 도메인에 인터페이싱하여 넘겨주는 역할을 한다.


<그림1> RFID 시스템의 구성도

미들웨어 도메인은 리더 제품과 바코드 제품으로부터 오는 다양한 데이터프레임 구조의 프로토콜 데이터를 수집하고 필터링한다. 이어서 수집된 데이터를 가공하여 기존의 레거시 시스템인 ERP나 WMS, SCM 등에 최적화된 데이터를 넘겨주는 작업을 한다. 애플리케이션 도메인은 가장 상단의 레이어로서 미들웨어 도메인으로부터 넘겨온 데이터를 이용하여 새로 적용되거나 기존에 운용되고 있는 시스템의 데이터베이스와 연동하여 기업 활동에 도움이 될 수 있도록 운영되는 부분이다.

기존 RFID 시스템과 모바일 RFID의 차이점을 결론부터 말하자면 이동통신망을 이용하느냐 하지 않느냐로 판별할 수 있다. 이렇게 구분짓는 이유는 곧 모바일 RFID 사업의 핵심 키를 쥐고 있는 것이 SKT, KTF, LGT와 같은 모바일 사업자들이 적극적으로 추진하고 있기 때문이기도 하다. 이는 바꿔 말하면 기존의 전화와 같은 케이블 망이나 광 망을 가지고 있는 업체가 추진하면 또 다른 이름이 붙을 수 있고 새로운 사업거리로 발전할 수도 있다는 얘기가 된다. 결국 사업의 이니셔티브는 ‘독자적인 사업을 추진할 수 있는 인프라가 갖춰져 있는가’도 중요한 요소가 되는 것이다. 물론 여기에서는 이 부분은 논외로 취급하겠다.

모바일 RFID는 휴대폰에 RFID 리더를 내장하여 휴대폰으로 태그를 읽었을 때, 여러 가지 서비스를 이동통신망을 통해 제공하는 서비스 사업이다. 2005년부터 표준화가 진행되고 있으며 칩 개발과 하드웨어 및 주파수 규정, WIPI 관련 및 애플리케이션 관련 규정 등에 대한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 모바일 RFID가 제공할 수 있는 서비스의 범위는 무궁무진할 것으로 예상되지만 현재는 휴대폰의 성능 및 비즈니스 모델의 한계로 인하여 여러 가지 제약 사항들이 존재하고 있다.

기존의 RFID 시스템을 가치 사슬 구조로 보면 ‘태그>리더>미들웨어>애플리케이션 소프트웨어’의 순서로 생각할 수 있다. 여기에서는 좀 다른 관점에서 접근해보자. 필자가 생각하는 모바일 RFID의 개념은 <그림 2>에서 보는 바와 같다. 크게 사업 도메인을 오퍼레이터 도메인과 프로바이더 도메인으로 나누었다. 각 도메인 영역에는 다양한 사업자들이 들어갈 수 있다.


<그림2> 모바일 RFID 시스템의 구성도

오퍼레이터 도메인은 실제로 SKT, KTF, LGT와 같은 망 사업자(MNO)가 꾸려갈 수 있는 사업영역인데 단순히 망 제공 차원이 아니라 실제 인프라를 확보하기 위한 움직임들이 분주하다. 오퍼레이터 업체들은 태그의 정보를 onS를 통해 제품 정보를 제공받게 된다. 시퀀스는 일반적인 RFID 분야와 크게 다를 바 없다. 하지만 이러한 onS 서버 및 디렉토리 서비스는 EPC 글로벌 회원사인 Verisign사 등이 추진하고 있는 상황이다. 국내는 ODS 서버를 운용함으로써 모바일 RFID 서비스에 제공할 계획에 있다. 산자부는 ISO 표준을 따르고 있으며 RFID에 있어서는 ISO에 표준을 제안한 GS1 (前, EPC 글로벌)에 힘을 실어주고 있다.

정통부는 RFID/USN협회와 모바일 RFID포럼이 국내 표준인 TTA에 표준안을 제안하고 있는 상태다. TTA는 다시 ISO에 상정하는 구조로 되어 있으므로 정부 부처의 업무 중복성에 기인하여 ODS라는 새로운 개념이 도입되었다고 볼 수도 있지 않을까 싶다. 오퍼레이터의 가장 큰 역할은 모바일을 통해 들어오는 RFID 정보를 기존의 RFID 서버에서도 처리할 수 있도록 하는 모바일 RFID 게이트웨이 기능과 서비스를 수행하는 것이다. 게이트웨이 역할이라는 것은 단순히 데이터 컨버전 개념으로만 볼 것이 아니라 기존 레거시 시스템과의 연동을 위한 미들웨어 기능을 포함하게 되고 MNO 자체로 운용하는 애플리케이션과 서비스를 통합 운용할 수 있어야 한다. 그래야만 모바일 RFID만의 특화된 서비스를 제공하여 사업을 성공시킬 수 있는 가능성이 높아지는 것이다.

프로바이더 도메인의 업체들은 모바일 RFID 리더기와 태그를 공급하는 업체가 될 수 있다. 또 실제 제품에 태그를 부착하고 데이터베이스를 구성하여 그 인프라 구축을 사업으로 하는 업체가 될 수도 있다. 이들은 모바일 인포테인먼트 서비스(MIS)를 제공함으로써 고객 가치를 실현하게 된다. 향후 모바일 RFID 사업이 활성화 된다면 프로바이더 도메인 영역의 업체들이 많이 증가할 것이고, 기존의 컨텐츠 프로바이더들이 새로운 사업영역으로 모바일 RFID 시장에 뛰어들게 될 것이다

모바일 RFID의 표준화

현재 모바일 RFID 기술은 13.56MHz의 HF대역의 NFC (Near Field Communication)방식과 900MHz 대역의 UHF RFID 기술이 양분하고 있다. 모든 제품에 RFID 태그가 생산단계에서부터 부착되어 나온다면 유통과 물류의 흐름에서 RFID를 활용한 대변혁이 일어날 수 있을 것이다. 창고와 도매, 소매점에 도달할 때까지의 모든 경로가 추적된다면 고객은 모바일 RFID를 이용하여 제품의 트레이스어빌러티(Traceability)를 확보할 수 있을 것이기 때문이다.

지금부터는 실제 기술의 방향을 가늠해볼 수 있는 표준화 동향을 살펴보고자 한다. 표준화가 아직 완전하게 완료되지 않은 상황이라 명확하게 전달하기가 쉽지 않은 상황이다. 단지 독자들이 현재의 모바일 RFID의 현황을 가늠하는 데에 도움이 되었으면 하는 바람이다.

모바일 RFID 포럼의 출발

2005년 2월에 모바일 RFID 포럼이 RFID/USN 협회 산하에 결성 되었다. 산하 5개 세부 분과 내에서 표준안을 한국정보통신기술협회(TTA)를 거쳐 국가 표준으로 상정하고 있다.

<표 1>은 모바일 RFID 포럼에서 추진 완료되었거나 진행되고 있는 표준화 내용들이다. 실제 표준화 내용에서 모바일 단말기에 적용하는 애플리케이션 관점에서 살펴보면 WIPI 2.0에 추가적으로 제공될 RFID HAL부분에 주목해야 한다. 또, 하드웨어 인터페이스뿐만 아니라 임베디드될 애플리케이션 및 서비스 전송 프로토콜 등에 대한 표준안을 검토하여 구현하여야 한다.


<표1> 모바일 RFID 표준화 대상

모바일 RFID 리더 제어 프로토콜

모바일 RFID 리더 제어 프로토콜은 하드웨어간의 데이터 송수신을 위하여 인터페이스를 맞추기 위한 것이다. 프로토콜 포맷과 필드, 커맨드 및 메시지 등에 대해 정의한 표준이다. 부가적으로 시험 인증을 위한 테스트 모드도 지원하도록 정해졌다. 개발에 있어서 가장 빠르게 진행되어 완료된 표준안인 WIPI RFID 표준도 이 프로토콜을 기반으로 진행되고 있다.

<그림 3>과 같이 프리앰블(Preamble)과 엔드마크(End Mark)는 프로토콜의 처음과 끝을 알리는 신호로 각각 8 비트로 구성되며 0xBB와 0x7E로 구분된다. 헤더는 메시지 타입과 페이로드의 길이가 저장되며, 페이로드는 실제로 모바일 RFID 태그로부터 받는 정보가 저장된다. 여기서 헤더 부분은 리더에서 오는지 리더로 가는지를 구분하는 메시지 타입 부분, 명령인지 응답인지 혹은 Notification인지를 구분하는 코드 부분, 그리고 바로 뒤에 따라오는 페이로드 길이를 나타내는 페이로드 랭스 부분으로 나뉜다.

전체적인 프로토콜은 MSB 값이 먼저 기록되고 LSB값이 나중에 기록되며 전송 순서는 <그림 3>에서와 같이 프리앰블, 헤더, 페이로드, 엔드마크 순서로 보내지게 된다. 각각의 커맨드에 대한 내용에 대해 자세하게 다룰 경우 분량이 너무 많아질 수 있어 여기에서는 WIPI API 표준에서의 내용을 함께 포함하여 간략하게 알아본다.


<그림3> 모바일 RFID 리더 제어 프로토콜 포맷

모바일 RFID과 일반 RFID 비교

모바일 기기를 통해 태그 데이터르르 인식하고 무선 네트워크를 통해 정보를 교환하는 탓에 일반 RFID 와는 약간 다른 특성을 가진다. 일반 RFID와 모바일 RFID의 주요 사항들을 비교한 다음 표를 통해 모바일 RFID의 특성에 대해 이해하자.

모바일 RFID HAL API 표준

표준화된 WIPI 2.0에 RFID 리더가 장착된 휴대 단말기를 지원하기 위하여 WIPI API를 추가적으로 표준화 시키는 작업이 진행되고 있다. 모바일 플랫폼 엔진은 WIPI HAL(Handset Adaptation Layer)을 통하여 RFID 리더 기능을 제어한다. 여기서 얻어진 태그 데이터를 처리하며 단말 애플리케이션으로 태그 목록을 전달하는데, 이는 WIPI API를 통하여 구동하게 된다. WIPI의 장점은 무엇보다도 기능이 바뀌거나 추가되는 사항이 생겨도 무선인터넷 상에서 다운로드하여 새로운 서비스에 대응할 수 있다는 점이다.

단말기에 RFID 리더가 장착되면 이동통신망을 기반으로 움직여야 모바일 RFID의 효용 가치가 증대할 것이다. 하지만 모바일 RFID 서비스가 반드시 무선통신망 기술에 의존하지 않고 TCP/IP 통신 기반의 운영 환경에 의존할 수 있으므로 반드시 휴대폰이어야 할 필요는 없다. PDA폰, 와이브로 단말기, 노트북 등 모든 단말기가 모바일 RFID 서비스를 위한 단말이 될 수 있다. 다만 모바일 단말기용 RFID 리더 칩이 휴대폰을 겨냥하고 있고, 리더 칩을 구동할 수 있게 하는 API가 휴대폰용의 WIPI 응용 플랫폼 기반으로 만들어질 가능성이 크다. 따라서 WIPI를 이용한 모바일 RFID 서비스는 휴대폰의 무선인터넷 통신 기술을 바탕으로 컨텐츠 메시지 송수신 및 상태 관리 프로토콜에 따라야 한다.

SKT와 LGT는 WAP 기반의 무선인터넷 통신방식을 채택하고 있다. KTF는 웹 및 TCP/IP 기반의 통신 방식을 채택하고 있다. CDMA 휴대폰은 퀄컴이 제공하는 소프트웨어 개발환경인 DMSS와 AMSS가 필요한데 DMSS에는 휴대폰 소프트웨어 개발을 위한 모든 기능 블록, 즉 키패드, LCD, 메모리, 코덱 등이 계층 구조로 구현되어 있다. 무선 인터넷 통신을 위한 TCP/IP 프로토콜 스택도 포함되어 있다. 소프트웨어 개발에서는 모바일 RFID 리더와 단말기 간의 데이터 프로토콜 정의와 단말기에서의 리더를 제어하는 API 설정이 중요한 이슈다. 현재 WIPI HAL을 이용하여 모바일 RFID 리더를 제어하는 부분에 있어서 WIPI Java API와 WIPI C API가 완전하게 표준화가 이루어지지 않았기에 글을 쓰기가 매우 조심스러운 부분이다.

<그림 4>는 모바일 RFID 단말기의 소프트웨어 아키텍처를 설명하고 있다. ‘RFID Reader Device Driver’는 HAL 부분과 리더 장치간의 제어 기능을 제공하려면 어셈블러를 써야 하지만 개발 편의를 위해 C 언어로 개발될 것이다. 어셈블러로 작성했을 때의 장점은 하드웨어의 시스템 타이밍을 정확하게 맞춤으로써 성능 열화를 막을 수 있고 충돌방지 연산에 있어서의 정확도도 확보할 수 있다. 허나 리더 칩이나 모듈의 구조에 따라서 많은 차이가 날 수 있다. 다시 설명하면 리더 칩이 RF와 베이스밴드로 구성되어 있다면 드라이버를 퀄컴 MSM 칩에서 구현하겠지만 별도의 프로세서에서 리더를 구현하면 MSM 칩과는 UART 통신 인터페이스만 구현하면 된다.


<그림4> 모바일 RFID가 채용된 단말기의 구조

<표 2>에는 WIPI API의 RFID 커맨드 일부를 발췌한 것이다. 앞에서 언급했지만 아직 표준이 완성되지 않았고, 참고할 만한 소스코드 역시 표준화가 안 된 내용을 게재하면 독자들에게 혼란만 줄 것 같아 생략하였다. 단지 기능적으로 태그와 리더를 제어하기 위한 API들로 이런 것들이 있다는 정도는 알고 넘어가자. 실질적으로 WIPI RFID 표준은 C와 자바를 기반으로 함께 진행되고 있다.


<표2> HAL API 표준 명령 (일부 발췌)

태그 리딩 시나리오

간단하게 태그를 읽고 정보를 받는 사용자 시나리오는 다음과 같다.

- 사용자의 동작 버튼 클릭 혹은 단말기 애플리케이션 메뉴상에서 시작 버튼
- RFID Reader Control API를 통하여 태그읽기 커맨드 호출
- RFID Reader HAL API의 태그읽기 커맨드 호출
- RFID Reader Device Driver에 명령어 전송, 리더 동작, 태그 읽음
- 태그 데이터는 Driver --> HAL --> Reader Control API --> 애플리케이션에 리턴
- 태그 데이터의 코드 해석을 위해 RFID Code-Support API 호출
- 단말기의 공통 메모리 액세스(CMS)로부터 데이터 코드를 비교, 해석
- 성인 등급 표시 태그의 경우 보안 API 호출하여 리턴
- 데이터 변경을 통하여 ODS 질의 메시지 생성
- Network API에서 ODS에 코드 및 URI 요청
- URI를 Network API --> 애플리케이션에 리턴

모바일 RFID 코드체계 및 태그 데이터 구조

모바일 RFID 서비스에서 사용하는 코드체계는 mCode로 정해졌다. 기존의 유통, 물류에서 사용하는 EPC 코드체계 혹은 ISO/IEC 15459와 같은 코드 체계를 이용할 수 있도록 확장성을 고려한 표준이다. mCode는 온라인 컨텐츠 및 서비스 식별, 온라인 상의 위치 확인을 위해 사용된다.

<표 3>에서 IAC(Issuing Agency Code)영역은 최상위 기관에 할당된다. 일반적으로 상위기관이라고 하면 서비스 사업자인 MNO가 할당받게 된다. F00000H에서 FFFFFFH는 EPC 코드나 ISO 코드, 혹은 IPv6 주소를 포함시킬 수 있다. 클래스(Class) 영역은 하부 기관인 컨텐츠 사업자들이 받을 수 있으며 기관의 규모나 컨텐츠 개수에 따라 여러 개를 받을 수도 있다. 그 다음의 CC(Company Code), ICC (Item Category Code), IC(Item Code), SC(Serial Code)는 클래스에 따라 각각 다른 길이와 구성을 가진다.

예를 들어서 A통신이 IAC를 E12345H를 할당 받고, 콘텐츠 사업자인 B사는 클래스 A인 CC 0012H를 할당 받았다고 하면 남는 영역은 32비트의 공간이 남는다. 여기에 1234H를 할당한다면 전체 코드는 E1234501001 21234H가 된다. 이 코드는 <표 3>에서 알 수 있듯이 코드 해석 과정을 거치면서 전체 길이가 96비트로 된다. CC와 SC는 각각 32비트로 구성된다. 따라서 urn:mcode:E12345H. 01H.0012H.1234H와 같은 URN 형태로 변환이 가능하다. 최종적으로 1234H.0012H. 01H. E12345H.mcode.ods.or.kr와 같은 FQDN 형태로 변환되어 Locol ODS로 보내져서 서비스 정보의 디렉토리를 확인함으로써 원하는 모바일 RFID 서비스를 제공받게 된다.


<표3> 모바일 RFID 코드체게 (mCode)

모바일 RFID의 응용 데이터 형식

모바일 RFID는 서비스 종류에 따라서 태그의 고유 ID만을 읽어서 데이터베이스 시스템에 링크된 응용 정보를 활용하거나 태그의 사용자 데이터 영역에 직접 응용 서비스의 데이터를 저장하기도 한다. TTA 표준(TTAS. KO-06.0106)은 이러한 고유 데이터 표현과 저장 형식을 정의하고 있다. 모바일 RFID 표준 자체가 지원하는 국제 표준은 ISO/IEC 18000-6 Type B와 Type C 태그인데, 태그의 종류와 관계 없이 모두 TLV (Type, Length, Value) 형식을 따라야 한다.

여기에서 TYPE CODE는 응용 데이터의 종류를 나타내는 필드이며 다음과 같이 분류한다.
LENGTH 필드는 VALUE 필드에 포함된 응용 데이터의 길이를 바이트(8 비트) 단위로 표시한다. 비트 7을 최상위 비트로 취급하며 8 비트로 표시할 수 있는 최대의 길이는 256바이트이다. 확장성을 고려하여 응용 데이터의 길이가 127 바이트를 넘는 경우에만 LENGTH 필드를 확장한다.

VALUE 필드는 실제 응용 데이터가 저장된다. TYPE 필드의 비트 14인 M/P 비트가 1로 설정되어 POLY인 경우 VALUE 필드는 복수의 TLV를 포함한다. 모바일 RFID의 성인 인증 과정을 예로 살펴보자. 성인 인증을 거치려면 먼저 응용 데이터 포맷에 성인 등급을 표시하는 응용데이터가 저장되어 있어야 한다.

Value 필드는 모바일 RFID 서비스의 실제 성인 등급을 나타내는 것으로 ‘영상물 등급 분류 위원회’의 등급 체계를 따른다. INTEGER 타입으로 표기하는데 여기서 전체 이용가, 12세 이용가, 15세 이용가, 18세 이용가 등급에 정해진 코드 값을 부여받게 된다. 이렇게 함으로써 개인 단말의 개인 정보를 이용하여 성인 등급과 비교하고 만족하지 못할 시에는 코드 해석 과정을 거치지 않음으로써 서비스를 제공받을 수 없게 된다.


<그림5> 태그 메모리의 응용 데이터 TLV 구조


<그림6> 성인 인증용 응용 데이터 TLV 구조

응용 데이터 유효기간

이름, 설명, 가격, 제조 일자, 만료일, 유통기한, 원산지 정보, 제조사, 연락처 - 전화번호, 연락처 - 이메일, 컨텐트 성인 등급, 프라이버시 등급, URL, URN, 위치정보.

모바일 RFID의 응용 데이터 형식

모바일 RFID는 서비스 종류에 따라서 태그의 고유 ID만을 읽어서 데이터베이스 시스템에 링크된 응용 정보를 활용하거나 태그의 사용자 데이터 영역에 직접 응용 서비스의 데이터를 저장하기도 한다. TTA 표준(TTAS. KO-06.0106)은 이러한 고유 데이터 표현과 저장 형식을 정의하고 있다. 모바일 RFID 표준 자체가 지원하는 국제 표준은 ISO/IEC 18000-6 Type B와 Type C 태그인데, 태그의 종류와 관계 없이 모두 TLV (Type, Length, Value) 형식을 따라야 한다.

여기에서 TYPE CODE는 응용 데이터의 종류를 나타내는 필드이며 다음과 같이 분류한다.
LENGTH 필드는 VALUE 필드에 포함된 응용 데이터의 길이를 바이트(8 비트) 단위로 표시한다. 비트 7을 최상위 비트로 취급하며 8 비트로 표시할 수 있는 최대의 길이는 256바이트이다. 확장성을 고려하여 응용 데이터의 길이가 127 바이트를 넘는 경우에만 LENGTH 필드를 확장한다.

VALUE 필드는 실제 응용 데이터가 저장된다. TYPE 필드의 비트 14인 M/P 비트가 1로 설정되어 POLY인 경우 VALUE 필드는 복수의 TLV를 포함한다. 모바일 RFID의 성인 인증 과정을 예로 살펴보자. 성인 인증을 거치려면 먼저 응용 데이터 포맷에 성인 등급을 표시하는 응용데이터가 저장되어 있어야 한다.

Value 필드는 모바일 RFID 서비스의 실제 성인 등급을 나타내는 것으로 ‘영상물 등급 분류 위원회’의 등급 체계를 따른다. INTEGER 타입으로 표기하는데 여기서 전체 이용가, 12세 이용가, 15세 이용가, 18세 이용가 등급에 정해진 코드 값을 부여받게 된다. 이렇게 함으로써 개인 단말의 개인 정보를 이용하여 성인 등급과 비교하고 만족하지 못할 시에는 코드 해석 과정을 거치지 않음으로써 서비스를 제공받을 수 없게 된다.

킬러앱으로의 도전

현재 다양한 응용서비스들이 제시되었고 RFID/USN 협회 차원에서도 공모전을 통해서 새로운 아이디어를 모으고 있다. 아이디어 자체가 유비쿼터스 네트워킹을 지향하는 시나리오이기 때문에 모바일 RFID를 어떻게 활용할 것인가에 초점이 많이 맞춰져 있는 상황이다. <그림 7>은 현재까지 나와 있는 애플리케이션들을 표로 정리한 것이다. 이 모델들 중에서 어느 것이 킬러앱이 될지 누구도 장담할 수 없다. 하지만 중요한 것은 킬러앱을 목표로 하는 것도 중요하지만 기본적으로 일반 고객들이 사용상 편리해야 하고 접근이 용이하도록 태그와 네트워크 인프라 등이 넓게 깔려 있어야 한다는 것이다. 고객에게 계속적으로 노출되다 보면 호기심으로라도 한번쯤 접속할 수 있어야 효과가 있고, 한번 접속했을 때 바로 편리성이 입증되어야 다음 번에 다시 접속하기 때문이다.


<그림7> 모바일 RFID 서비스 모델

문화재 정보 제공 서비스

관광지 내의 문화재 등에 고유번호를 가진 RFID 태그 ID를 부착한다. 그러면 관광지 관리자는 RFID 리더 기능이 내장된 단말기로 주요 관광 상품에 대한 유지 보수 날짜, 내역 등 관리 내역을 확인하고 수시로 수정할 수 있다. 이렇게 되면 새로운 형태의 관광 정보나 광고도 제공할 수 있게 되므로 응용 서비스 제공 사업면에서 비즈니스 모델을 찾을 수 있을 것이다. 관광객은 RFID 리더가 내장된 단말기로 네트워크를 통하여 문화재나 관광 상품에 대한 각종 멀티미디어 정보 서비스를 제공받게 된다는 시나리오다.

국립미술관이나 문화재에 대한 정보를 개인 단말기에서 확인할 수 있다면 교육과 오락이 접목되는 에듀테인먼트 산업에 응용될 수 있다.

또 다른 서비스로 온라인과 오프라인의 장점이 결합된 쇼핑 환경을 제공하는 제품 검색 서비스가 있다. 일반적으로 고객은 아무리 온라인 쇼핑몰 시장이 커져도 매장에서 직접 눈으로 상품을 확인하는 것을 선호하고 있다. 하지만 오프라인 쇼핑몰과 온라인 쇼핑몰의 가격 차이는 고객의 혼란을 초래할 수 있을 것이다. 이 서비스는 직접 매장에서 상품을 확인할 때 단말기를 통해서 태그를 인식하여 상품 정보만 취득하도록 하고, 이 정보를 바탕으로 인터넷 상에서 가격 비교 등의 서비스를 제공하는 것이다. 이러한 과정을 통하면 M-커머스와 연계하여 상품 검색-제품/가격 비교-구매의 과정까지 이루어지게 된다.

고객의 관점에서 제품을 검색하고 구매하는 프로세스뿐만 아니라 기업의 관점에서 제품을 관리하는 프로세스도 매우 중요하다. 특히나 고가의 제품은 생산에서부터 유통, 소매에 이르는 일련의 과정을 추적하여 제품의 SCM 관리도 할 수 있다. 마지막 소매 단계를 관리하게 되면 CRM을 통한 고객 관리까지 가능하다는 장점도 있다. <그림 10>은 양주를 관리하는 프로세스를 보여주고 있다. 제조사나 수입업체에서 제품에 태그를 부착하고 재료 원산지, 제조원, 제조 일시 및 유통기한 등의 정보로 각 제품을 관리할 수 있다.

이렇게 되면 유통망 추적을 통해 영업 정책에 의하여 판매되어서는 안 되는 지역에 흘러 들어갔는지의 여부, 복제/유사품인지의 판별, 무자료 거래에 의해 발생할 수 있는 문제점을 해결하여 결제의 투명성을 확보할 수 있다. 프리미엄 제품의 진품 판별에 대한 이슈도 큰데 RFID를 활용하면 마케팅 및 홍보 측면에서도 매우 효과적이다. 현재 SKT와 KT&G가 실시하는 정관장 제품의 진품 확인을 위한 시범 사업이 그 좋은 예이다.


<그림8> 관광지내 문화재 혹은 전시물 안내 서비스


<그림9> 제품검색 서비스


<그림10>고가 제품 관리 서비스

모바일 RFID의 활성화를 위하여

현재까지 모바일 RFID는 정보통신부와 ETRI, RFID/USN 협회의 주도로 추진되어 왔다. 올해 하반기부터 시작되는 모바일 RFID 시범사업에 SKT와 KTF가 다양한 서비스 시나리오를 선보일 것으로 기대된다. 삼성전자, 팬택 등에서도 전용 단말기가 출시될 것으로 보이며 이통 업체, SI 업체들의 활발한 활동도 뒤따를 것으로 생각된다. SKT는 음반매장 등에 태그를 부착하여 디지털 컨텐츠를 감상할 수 있도록 해주는 ‘u포털서비스’를 제공할 예정이다.

과거에 모바일 인터넷이 일본에서는 크게 성공하고 국내에서는 실패한 사례가 있다. 이를 검토해보면 시장의 파이를 얼마나 크게 가져갈 것이고 그것을 이루기 위해서는 어떠한 전략을 가지고 갈 것인가에 대한 중요성을 실감할 수 있다. 당시 시장을 보는 관점 자체가 일본과 국내 업체간의 차이가 현저했고 그 결과 서로 양분된 결과를 얻게 된 것이다. 당시 일본은 모든 정보 제공을 역량을 가진 업체나 개인들이 제공할 수 있도록 망 서비스를 오픈하였다.

사업의 성공 요인이 곧 우수한 컨텐츠의 확보에 있다고 보고 모든 정보 제공자들에게 기술을 개방한 것이다. 이렇게 함으로써 오퍼레이터인 NTT DoCoMo는 막대한 비용 투자 없이 수많은 정보 제공자들로부터 다양하고 우수한 컨텐츠를 손쉽게 확보할 수 있었던 것이다. 더불어 이러한 정보에 접속하고자 하는 많은 고객들을 함께 확보하게 되었고 따라서 고객으로부터 많은 사용료까지 덤으로 얻게 되었다.

이러한 성공요인을 분명히 보았음에도 불구하고 국내 사업자들은 WAP 게이트웨이를 망 사업자들이 운용하였고 정보제공자들조차 돈을 내야 정보를 제공할 수 있었다. 또 자신들의 컨텐츠를 일반사용자들에게 더 많이 전달하기 위한 노력에 애를 썼다. 사업자 자체가 오픈 마인드가 없는 상황에 정보제공자들로부터 받는 컨텐츠에 대한 적절한 보상조차 되지 않았으니 좋은 결과를 얻는 것이 오히려 이상했을 것이다. 결국 컨텐츠 품질의 저하와 함께 고객들로부터 외면을 당하는 악순환을 겪게 되었다. 물론 현재는 많이 나아졌지만 아직까지 시장 활성화를 위해서는 더 많은 발전이 있어야 할 것으로 생각된다.

결국은 새로운 사업에서 성공을 거두려면 정책적, 기술적, 경제적인 오픈마인드가 필요하다는 얘기다. 사업의 차별화를 위해 업체들 사이의 경쟁도 중요하겠지만 가치사슬 상에서 중복되지 않는 업체들간의 얼라이언스를 맺는 것도 사업의 성공을 위한 핵심 부분이다. 아무리 아이디어가 우수하고 기술이 뛰어나도 고객이 외면하는 서비스는 절대로 성공할 수 없으므로 항상 고객 위주의 관점에서 검토에 검토를 거듭해야 할 것이다. 사업 추진에 중요한 역할을 하는 비즈니스 모델이 꾸준히 발굴될 것이고 사업을 위한 인프라 확충을 위해서 정부, 기업간의 투자도 계속될 것이다.

모바일 RFID는 고객 관점에서 단말기의 편의성을 위한 유저 인터페이스를 어떻게 설계할 것이고 고객의 라이프 사이클에 대한 전반적인 분석이 뒷받침되어야 한다. 더불어 개인정보 유출 및 사생활 보호를 위한 안전 장치, 그리고 해킹 보안 대책에 대한 연구가 시급히 진행되어야 할 부분이다. 표준안이 진행되고 보안에 대한 검토가 이루어지고 있지만 아직까지는 초보단계일 뿐이다. 시장 확대를 위한 국제 표준화도 중요하며 내부적으로는 시스템 안정화와 신뢰성 확보를 위한 노력이 절실한 시점이라 생각된다.

참고 자료

1. 모바일 RFID 기술 동향 및 주요 이슈, 장병준, 이윤덕, 주간기술동향 통권 1206호
2. 모바일 RFID 사업의 동향 및 전망, 조영빈, Telecommunication Review, 제15권, 제2호, 통권 제97호, 2005.4
3. 모바일 RFID 코드체계 및 태그 데이터 구조, 한국정보통신기술협회, TTAS.KO-06.0105
4. 모바일 RFID 서비스 성인인증, 한국정보통신기술협회, TTAS.KO-06.0112
5. 모바일 RFID 응용 데이터 형식, 한국정보통신기술협회, TTAS.KO-06.0106
6. 모바일 RFID 리더 제어 프로토콜, 모바일RFID포럼표준, MRFS-1-06/R1-v1.0
7. 모바일 RFID 서비스 기반의 물품 정보 조회 서비스 모델을 위한 응용 요구사항, 한국정보통신기술협회, TTAR-06.0008
8. 모바일 RFID 서비스 기반의 문화재 정보 제공 서비스 모델을 위한 응용 요구사항, 한국정보통신기술협회, TTAR-06.0011
9. 모바일 RFID 서비스 활성화 전략, 정부만, 한국정보통신기술협회
10. 모바일 RFID 시범사업 펼친다, 전자신문, 2006/01/25

요즘 IT계의 발전상을 보고 있노라면 어릴 적 SF영화에서나 보았던 세상이 그리 멀지 않다는 생각이 든다. 이 가운데 특히 눈에 띄는 기술이 1940년대에 처음으로 사용되었다는 RFID다. 불과 한해 전 기술도 퇴물이 되어 버리는 세상에서 환갑을 지낸 기술이 무슨 의미가 있을까? 하지만 IT 기술 중에도 세월을 더하며 발전과 숙성을 거듭해야 비로소 제 맛을 낼 수 있는 것이 있는 모양이다.
RFID는 세월을 더한 만큼 낡기는커녕 초기 기술과 비교할 수 없을 만큼 화려하게 성장하였다. RFID의 힘찬 기적소리와 함께 진정한 유비쿼터스 시대로 여행을 떠나보자.

이번 호에는 RFID의 작동 원리 및 국내 RFID 구축사례와 더불어 개개인의 생활에도 큰 변화를 가져올 모바일 RFID 기술에 대해 알아봤다. 또 RFID가 더욱 보편화되기 위해 풀어야 할 숙제들도 함께 살펴보았다.

미래 유통환경의 축소판

‘퓨처 스토어’

여러 분야에서 RFID를 적용한 사례가 점점 늘어나고 있다. 특히 UHF RFID는 기존에 물류 분야에서 주로 사용되었지만 최근에는 새로운 비즈니스 모델에 접목되는 경향이 두드러진다. 또, 여러 매체를 통해 RFID가 알려지면서 기업들도 이미지 재고와 홍보를 위해 RFID를 적용하는 사례도 늘고 있다. 3부에서는 얼마 전 유통 전문기업인 L사에서 ‘퓨처 스토어’라는 이름으로 구축한 미래형 매장의 사례를 통해 UHF RFID 프로젝트에 대해 살펴본다.

‘퓨처 스토어’의 내용을 살펴 보기 전에 RFID 프로젝트의 일반적인 고려 사항들에 대해 알아보자. RFID 구축을 고려할 때 가장 먼저 해야 할 작업은 명확한 RFID 적용 모델을 선정하는 것이다. 다시 말해 RFID를 적용해서 얻을 수 있는 개선 요소와 기대효과를 고려하여 전체적인 업무 시나리오를 정리를 해야 한다는 것이다. 이때 예상 효과에 대한 ROI가 산출될 수 있으면 더욱 좋다. 업무 시나리오를 잡을 때 주의할 점은 모든 것을 시스템적으로 특히 RFID에 의존해서 해결하려고 하지 말라는 것이다. 기계나 시스템도 사람과 마찬가지로 완벽할 수 없기에 투박하더라도 인간이 개입하거나 돌아 가는 방법을 통해서 대안이 있는 규칙과 프로세스를 마련해 두어야 한다. 프로세스를 정의할 때는 반드시 단계마다 예상 가능한 모든 에러 상황을 도출해 내고 이를 처리하는 프로세스도 마련해 두어야만 한다.

RFID 프로젝트의 일반적 고려 사항

그리고 RFID 프로젝트의 특성 중 하나로 현재 RFID 기술의 한계점 또는 기술에 대한 이해력 부족에서 오는 문제를 들 수 있다. 이로 인해 하드웨어와 소비하는 시간이 지나치게 늘어나게 된다. RFID를 적용하는 포인트에서는 아무리 당연한 것이라도 그냥 지나치지 말고 반드시 결과를 눈으로 확인해 볼 필요가 있다. 따라서 중요한 기술적 요소들을 뽑아서 반드시 파일럿 프로젝트를 선행해야 한다. 수없이 랩 테스트를 거친 후에도 현장에 적용할 때는 또다른 문제가 발생할 수 있음을 명심해야 한다. 지속적으로 발전하는 기술과 표준 문제에 대해 쉽게 적용할 수 있도록 시스템의 확장성을 확보하는 것 또한 중요하다. 파일럿 테스트나 현장 적용성 검사시에 반드시 성능이나 신뢰성을 측정하는 평가 지표를 정량화할 필요가 있다. 그리고 태그 인식률 등 평가 지표는 프로젝트에서 요구하는 목표치를 정해두고 검증 과정에서 이를 달성할 수 있도록 하여야 한다.

한국의 UHF RFID는 미국에 비해 주파수 대역이 협소하고 최대 출력 또한 제한되어 있다. 이런 열악한 환경 탓으로 인식률 저하 요인이 된다는 점을 명심하고 좁은 지역에 너무 많은 리더를 설치하여 리더간의 간섭에 의한 인식률 저하 특성도 고려하는 지혜가 필요하다. UHF 태그는 환경적 요인에 매우 민감하다. 모든 RFID가 마찬가지지만 금속 성분에 매우 약하다. 금속은 전파를 반사시켜 리더에게 데이터가 전송되는 것을 방해하는 탓에 태그를 부착하는 재질이 금속인 경우는 금속 태그라는 특수 태그를 사용해야 한다. 또한 수분은 전파를 흡수하여 액체 물질 또는 습한 환경에서는 인식률이 현격히 떨어진다. 인체나 동물 몸에 붙어 있어도 마찬가지이다. 이러한 특성에 따라 특수한 태그 사용과 새로운 태그 개발이 필요할 수도 있음을 각오해야 한다.

그리고 제대로 RFID 효과를 보고자 한다면 제반 사항들이 잘 준비되어 있어야 한다. 예를 들면 RFID를 이용하여 효율적인 창고관리 시스템을 구축하고자 한다면 당연한 말이지만 창고관리 시스템도 구축되어 있어야 한다. 그렇지 않다면 RFID 구축 프로젝트란 결국 창고관리 시스템 구축 프로젝트로 전락하게 되는 것이다. 이처럼 당연한 말들을 굳이 하는 이유는 실제 현장에서 RFID 만으로 모든 것이 해결되리라고 생각하는 경우를 흔히 보기 때문이다. 그리고 RFID는 곧 자동화와 실시간 데이터 처리와 연결되는 키워드이기 때문에 이를 위해서 네트워크 인프라와 든든한(Robust) 시스템 아키텍처적 설계 등 시스템 개발적인 측면도 미리 준비되어야 한다.

시스템 아키텍처적으로 현장을 중심으로 데이터를 수집하는 계층과 여기에서 모아진 데이터를 정제하여 사용하는 두 부분으로 나누어 생각하는 것이 좋다. 데이터 수집 계층은 수많은 트랜잭션이 발생하는 데이터를 실시간으로 처리하여야 하고 데이터를 소비하는 계층에서는 실시간은 아니더라도 분석 데이터를 처리할 필요가 있다. 실시간 데이터 수집 계층은 1부에서 이야기한 디바이스 인터페이스 미들웨어(Device Interface Middleware)나 엣지웨어(Edgeware)를 통해 구현한다.

이때 엣지웨어의 물리적 위치는 현장에 있는 것이 좋다. 또한 하나의 엣지웨어가 너무 많은 디바이스를 연결하지 않도록하고 논리적인 그룹을 구성하는 단위로 나누어야 한다. 이렇게 해서 여러 그룹이 서로 독립적으로 구성되고 필요하면 상위에 이것들을 통합하는 관리 기능이나 프로세스 기능들을 포함하는 미들웨어를 두는 것이 안정성이나 확장성 면에서 유리하다.

RFID 태그에 어떤 데이터를 사용할 것인지도 매우 중요하다. ID만 사용할 것인지 아니면 사용자 데이터도 사용할 것인지 결정하여야 한다. 또 ID인 경우는 어떤 코드 체계를 사용할 것인지도 미리 고민하여야 한다. ID의 코드 체계를 EPC로 사용한다면 EPC글로벌에 회원 가입을 하고 부여 받은 코드를 사용하면 된다. 최근에 한국인터넷진흥원에서는 ISO 15459 코드를 중심으로 국내 ISO 표준 코드 체계 지침을 마련중이어서 ISO 코드 체계를 도입하고자 한다면 이를 참조하면 될 것이다. 폐쇄된 영역에서만 사용되는 시스템이라면 자체 코드 체계를 구성해야 한다. 특히 기존에 사용하는 바코드와 병행해야 하는 시스템이라면 일반적으로 겉면에 육안으로 판별할 수 있는 바코드 번호와 RFID 코드가 서로 동기화 되어야 하기 때문에 상호 변환이 굳이 상위 시스템을 거치지 않더라도 쉽게 변환이 될 수 있도록 자가 변환 규칙을 정해두는 것이 좋다.

태그를 물체에 부착하는 방법 역시 쉬운 일이 아니다. 스마트 라벨 형태의 경우는 RFID 프린터를 사용하지만 금속 태그 등 별도의 패키징이 되어 있는 경우는 RFID Interrogator를 사용해야 한다. 보통 이동형 RFID 리더를 사용하는 것을 가정하지만 태그 수가 많다면 이것은 매우 힘든 일이다. 이럴 때는 고정형 리더를 별도 태깅 용도로 사용할 수 있도록 따로 준비를 해 두는 것이 좋을 것이다.

마지막으로 RFID 프로젝트에 있어서 가장 중요한 점은 각 업무 담당자들 간의 원활한 협조 체계와 적극적인 자세이다. 대부분의 경우 어느 한 집단이나 사람이 태그부터 전체 시스템까지 모두 잘 하는 경우는 드물다. 서로의 역할 분담을 통해 이것을 결합해야 하는데 어느 한 부분이 어긋나면 그 프로젝트는 수습 불능상태에 빠질 수도 있다. 이러한 구성 요소들을 잘 결합하는 프로젝트 PM의 역할이 또한 매우 중요하다.

‘퓨처스토어’ 프로젝트 살펴보기

서로 업종이 다른 50여 개의 계열사를 보유하고 있는 유통 전문기업인 L사는 그룹 차원에서 RFID에 대한 중요성을 인식하였다. 이에 따라 그룹내 ISP 작업을 거쳐 RFID 적용 효과 요소와 로드맵을 설정하고 그 첫번째 과제로서 내부 테스트랩을 구축하였다. 이 테스트랩을 통해 RFID 기술을 검증하고 전국 46개 할인 매장에서 판매되는 자사 PB 상품(Private Brand Goods, 백화점, 슈퍼마켓 등 대형 소매상이 자기매장의 특성과 고객의 성향에 맞추어 독자적으로 개발한 브랜드 상품)의 홍보를 위해 미래 유통 매장을 체험할 수 있는 ‘퓨처 스토어’를 마련한 것이다. 퓨처 스토어를 준비하는 과정에서 이 회사가 내세운 프로젝트 목표를 살펴보자.

- 기업이미지 재고 : RFID 기술 기반의 신개념 매장 환경 구현 및 미래지향적 기업 이미지 재고, PB 상품 정보 제공으로 신뢰도 향상
- 매출 증대 및 홍보 효과 : PB 홍보 매장 RFID 신기술 접목으로 대내외 홍보 강화의 계기 마련
- 고객 서비스 강화 : 미래의 매장 환경과 키오스크, 모바일을 통한 다양한 고객 체험 기회 제공, 할인 이벤트 등의 상품정보, 매장 내 위치 정보 등 상품에 대한 다양한 정보 제공
- 신속한 대응력 확보 : 첨단 기술 기반 확보로 미래 경영 환경 변화에 신속한 대응

프로젝트 목표 중 두 번째 항목인 ‘매출 증대’는 기업에 있어 상당히 중요한 부분이다. 아직 보편화되지 않은 탓에 도입된 RFID의 초기 비용은 결코 만만한 수준이 아니다. 항상 RFID 도입을 위해서 ROI (Return Of Investment)를 검토하게 되는데 이 부분에 대한 계산이 만만치가 않다. 초기 투입 비용에 비해(요즘은 기술 개발과 공급업체간 경쟁으로 인해 엄청나게 비용 이 낮아지긴 했다) 회수 가능한 비용과 시기가 불확실하기 때문이다. 하지만 이번 경우를 살펴 보면 무형의 효과로 인한 잠재 요소가 크다는 것을 알 수 있다. RFID를 도입했다는 사실 하나만으로도 언론에 노출되는 간접 광고 효과를 얻을 수도 있다. 항상 RFID 도입 전에 이러한 점을 잘 고려해 볼 필요가 있다.

구축 시스템 유형

적용 대상은 다양한 재질(식품, 과자류 등 비닐, 종이, 플라스틱 포장류, 와인 등 액체류, 의류, 프라이팬과 같은 금속류 등)로 이루어진 20여 종 이상의 모든 PB 상품이 대상이 되고 매달 새로운 제품으로 교체한다. 구축 시스템은 크게 세 가지이다.

- 스마트 선반 : RFID 리더가 내장된 선반에 진열된 상품을 소비자가 선반에서 들었을 때 그 정보가 대형 PDP 화면에 표시된다. 또한 선반 내에 놓여진 상품 재고정보는 실시간으로 재고관리 시스템과 연계되어 실시간 재고실사가 가능하다.
- 스마트 키오스크 : 소비자가 선반에 전시된 상품의 상세한 정보를 확인할 수 있는 시스템이다. RFID 리더가 내장된 키오스크에 상품을 가까이 대면 보다 상세한 정보가 표시되고 특별한 할인 이벤트 등의 행사 정보와 판매 위치 정보 등 부가 정보가 제공된다.
- 스마트 휴대폰 : RFID 리더가 탑재된 휴대폰을 통해 상품에 대한 정보와 서비스를 제공한다.

각 상품에는 초고주파(UHF) 대역의 EPC C1 Gen2 태그를 사용하였고 스마트 선반과 키오스크는 UHF 리더를 탑재했다. 선반의 쇼카드에는 고주파(HF) 대역의 태그를 부착하고 휴대폰에는 HF 리더를 탑재하여 이동통신사의 서비스와 연결된다. <그림 1>은 퓨처스토어의 전체 시스템 구성도이다.


<그림1> 전체 시스템 구성도

EPC Class 1 Gen2 태그 스펙

최근에 UHF 태그 표준으로 제정된 EPC 글로벌의 C1 Gen2 또는 ISO 18000-6C 태그 스펙과 특성에 대해 좀더 상세히 이해해 두어야 향후 RFID 적용에 대한 준비가 수월하다. 현재 UHF RFID에서 사용되는 태그의 종류와 특징은 <표 1>과 같다.


<표1> UHF RFID 태그 분류

젠2(Gen2)는 EPC 글로벌에서 기존에 특정 업체들을 중심으로 구현된 Class 0와 Class 1 태그에서의 문제점을 보완하고 명실상부한 글로벌 표준 제정을 위해서 새롭게 논의되며 공식 표준 기구로부터 인증을 받았다. 부가된 특징은 하나의 태그로 전세계에서 모두 사용이 가능하도록 국제적 호환성을 높였다는 점이다. 더불어 메모리 접근에 대한 통제 기능, 태그 킬(Kill) 기능, 초당 640 KB 이상의 빠른 속도, 리더간 간섭을 방지하는 밀집리더 모드(Dense-Reader Mode) 지원, 초당 네 개 이상 동시 쓰기 기능, 비트 마스크 필터링(Bit Mask Filtering), 벤더마다 별도의 데이터 메모리 지원, 현실적인 가격으로 제조가 가능하도록 지원하고 있다.

<그림 2>는 젠2 태그의 논리적 메모리 구조를 나타내고 있다. 젠2 태그는 논리적으로 네 개의 뱅크(Bank)로 구성되고 이들은 서로 독립적이다. 뱅크002은 예비 영역(Reserved Area)으로 32 비트 킬 패스워드와 액세스 패스워드 등이 들어간다. 뱅크012는 EPC 또는 UII 영역이라고 하며 물체의 고유 ID가 이곳에 기록된다. 00h~0Fh는 CRC-16이, 10h~1Fh는 프로토콜 콘트롤(Protocol-Control) 영역으로 10h~14h는 (PC+EPC)의 길이를 표현한다. 또 15h~16h는 RFU, 17h~1Fh는 NSI(Numbering System Identifier)로서 17h가 ‘0’이면 EPC를 ‘1’이면 non-EPC 코드 체계가 사용된다는 것을 의미한다.


<그림2> Gen2의 논리적 메모리 구조

Non-EPC 코드가 사용될 때 18h~1Fh는 ISO 15961에서 정의한 AFI(Application Family Identifier)가 사용된다. EPC가 아닌 ISO 코드체계를 사용할 때 이 부분이 중요한 요소가 될 수 있으므로 내용을 잘 숙지해야 한다. 뱅크102는 태그의 고유한 태그 ID가 부여되는 메모리이며, 뱅크112는 사용자 메모리 영역으로 선택적으로 구현할 수 있다.

시스템 구성 및 업무 흐름

퓨처스토어에는 크게 네 종류의 RFID 업무 내역이 적용되어 있다. 각 업무 프로세스의 종류와 처리되는 업무에 대해 알아보자.

- 상품 정보 등록 및 태그 발행 : 홍보 대상 상품 정보 등록, 상품 가격 및 행사 정보 등록, 상품 태그 발행 및 부착
- 스마트 선반 : 고객의 관심 상품 자동 인식, 실시간 상품 정보 제공 및 이벤트 홍보, 고객 흥미 유발
- 키오스크 : 관심 상품 자동 인식, 판매 위치 등 상세 제품 정보 제공, 고객 만족도 증대
- 실시간 재고조사 : 선반의 실시간 재고 현황 모니터링, 재고 부족 상품에 대한 실시간 경고, 전 매장 확대를 위한 기초 정보 수집

전체 시스템 구성은 <그림 3>과 같다. 매장에는 스마트 선반과 키오스크에 각각 별도 엣지웨어가 구성되고 로콜 영역의 데이터 통신용 네트워크와 오피스랜으로 연결되는 상위 네트워크는 서로 분리하여 구성되었다. 스마트 선반은 얼마나 많은 데이터를 빨리 안정적으로 수신받아 처리하느냐가 핵심이기 때문에 다른 어떤 요인에 의해 이를 방해 받지 않도록 구성한 것이다. 각 개별 단위 업무로 나누어진 엣지웨어는 중앙 미들웨어 서버에 의해서 통합되고 이 곳을 거쳐 재고관리 현황 모니터링 등의 분석 업무가 이어진다.

각 단위 현장에서는 초당 수백 개의 데이터가 발생하고 있지만 상위 서버로 전송되는 데이터 량은 새로운 데이터의 추가(Add)나 삭제(Delete)에 대한 이벤트 데이터만으로 줄어들기 때문에 전체 네트워크나 시스템 상으로는 큰 부하를 받지 않는다(초기 RFID 개념이 소개될 때 한꺼번에 수백, 수천 개의 데이터가 동시 폭주할 때의 상황을 무척 고민한 사람들이 많이 있었다).


<그림3> 전체 시스템 구성도

스마트 선반의 프로세스

<그림 4>는 스마트 선반에서의 데이터 흐름을 그림으로 표현한 것이다. 흐름을 순서대로 살펴보면 먼저 엣지웨어(그림에서는 RFID M/W로 표현)가 RFID 리더로부터 계속해서 데이터를 수신받으면서 데이터를 처리한다. 이 과정에서 어떠한 태그 데이터가 선반에서 없어진 것(이것은 고객이 관심있는 상품을 들어서 선반에서 없어진 것이라고 볼 수 있다)으로 판단이 되면, 해당 태그값을 PDP 화면에 표시하는 UI 애플리케이션에게 알려준다. UI 애플리케이션은 이 정보에 대한 상품 정보를 조회하여 PDP 화면에 표시해 주게 된다. PDP 화면에서는 아무런 데이터가 없을 경우에는 제품 홍보 영상을 표시하다가 선반에서 없어진 상품의 정보를 표시하다가 일정 시간이 지나면 다시 원래의 화면으로 돌아간다.


<그림4> 스마트 선반 데이터 흐름

<화면 1>은 PDP에 보여지는 화면의 예이다. 한 명의 고객이 제품 정보를 보고 있는 동안에 다른 사람이 다른 제품을 들면 화면이 둘로 분할되어 표시된다. 더 이상 많은 사람이 관심을 가지더라도 기존 고객의 제품 정보 조회에 방해를 주게 되므로 그 이상의 이벤트는 처리하지 않는다.


<화면1> 스마트 선바나 화면 예시

스마트 키오스크의 프로세스

스마트 키오스크는 스마트 선반보다 더 자세한 정보를 표시하는 시스템이다. 구매자는 자세한 정보를 보고 싶은 제품을 스마트 키오스크게 가져다 대기만 하면 원하는 정보를 얻을 수 있다. 큰 소리로 판매원을 부르거나 담당 판매원을 찾아다닐 필요가 없어진 것이다. 스마트 키오스크에 대한 데이터 흐름은 <그림 5>에 표시되어 있다. 스마트 선반과 마찬가지로 엣지웨어는 RFID 리더로부터 데이터를 수신하면 기본적인 데이터 처리 과정을 거친 다음, 내장된 키오스크 화면으로 이벤트를 보내고 키오스크 화면은 이 데이터를 기반으로 상위 시스템을 통해 관련 정보를 표시하게 된다. 키오스크의 경우도 선반과 마찬가지로 아무런 이벤트가 없을 때에는 홍보 영상을 표시하다가 고객의 작업이 끝난 후에 다시 홍보 영상으로 되돌아 가게 된다. <화면 2>는 스마트 키오스크의 동작 화면이다.


<그림5> 자동인식 기술 특성 비교스마트 카오스크 데이터 흐름


<화면2> 스마트 카오스크 동작 화면

스마트 휴대폰의 프로세스

스마트 휴대폰은 PDP나 키오스크 대신 휴대폰을 통해 제품의 정보를 확인할 수 있도록 해 주는 시스템이다. 선반에 부착된 쇼카드 태그를 휴대폰에 부착된 HF RFID 리더로 읽으면 휴대폰 화면에 해당 상품의 정보가 표시된다. <그림 6>은 휴대폰 사용 시의 업무 흐름을 <화면 3>은 휴대폰에 표시되는 제품 정보의 예이다.


<그림6> 스마트 휴대폰 데이터 흐름


<화면3> 스마트 휴대폰 조회 화면

스마트 선반 구축을 위한 미들웨어의 조건

스마트 선반은 초기부터 UHF RFID 응용 분야에서 매우 중요한 분야로 거론되던 기술 중 하나이다. 딜로이트 컨설팅(Deloitte Consulting)은 2002년도에 재고 부족으로 인해 판매를 못한 영업 손실만 60억 불이 넘었다는 보고를 한 적이 있다. 이처럼 매장이나 창고에서 실시간 재고 파악에 대한 요구사항은 끊임없이 제기되어 왔다. 또한 질레트는 자사 면도기의 도난 손실이 계속되자 스마트 선반을 통한 도난 방지에 깊은 관심을 가지게 되었고 2003년도에 이미 시범사업을 마친 바도 있다. 하지만 스마트 선반은 기대가 큰 만큼 UHF RFID에 있어서는 매우 어려운 분야 중에 하나다.

UHF RFID의 리더 안테나에서 방사되는 패턴은 <그림 7>에서 보는 바와 같이 안테나의 파 발생원 바로 앞에서는 좁은 영역을, 일정 거리(보통 2~5 m 정도)가 유지된 후에야 비로소 가장 밀집도가 높게 된다. 이러한 파 영역 내애서 태그의 인식률이 가장 좋게 되는데 스마트 선반은 이러한 일반적인 UHF RFID 특성과는 달리 안테나로 구성된 선반 바로 위에 놓여진 물체의 인식이 가장 좋아야 한다. 그러면서도 물체가 선반에서 약간만 떨어져도 이를 감지해야 하기 때문에 선반 표면 전체에 넓으면서도 얇은 전파막을 형성하도록 안테나를 구성해야 한다. 또한 UHF RFID는 인체의 영향을 많이 받을 뿐 아니라 인체를 통해 전파가 흘러 버려 예상하지 못한 에러 상황을 유발하기도 한다.

무엇보다 태그 데이터가 리더에서 수집될 때는 10개의 태그가 있더라도 10개의 데이터를 전송하지 못하고 대부분의 경우 3~4개 이상이 빠지게 된다. 이로 인해 부족한 데이터가 전송 에러 탓인지 아니면 진짜로 제품이 빠진 것인지를 판별하기가 매우 힘들다는 문제가 발생한다. 이러한 점 때문에 RFID 미들웨어에서 데이터 안정화(Smoothing)란 과정을 거쳐야만 하는데 스마트 선반은 이러한 스무싱(Smoothing) 기능이 매우 필수적인 요소 중 하나이다.

일반적인 스무싱 방법은 한번의 데이터로 실제 상황 판단이 어렵기 때문에 여러 번 데이터를 수신하여 종합적인 판단을 하게 된다. 이 방법은 데이터가 많으면 많을수록 정확한 판단을 할 수 있지만 반면에 실시간성이 떨어진다는 단점이 있다. 이 문제를 해결하려면 RFID 미들웨어의 스무싱 알고리즘 성능도 중요하지만 리더의 성능과 리더의 통신 반응속도도 매우 빨라야한다. 보통 RFID 리더의 성능을 판단할 때 1초에 몇 개의 태그를 읽을 수 있는가를 따지지만, 이보다 1초에 몇 개의 태그를 몇 번이나 안정적으로 호스트에 전송할 수 있는가가 더 중요한 척도라고 생각한다.

현재 판매되고 있는 다양한 UHF RFID 리더들은 저마다 서로 다른 특성들이 있어서 적용하고자 하는 RFID 업무에 맞게 잘 선택해서 사용해야 한다. 스마트 선반에서 요구되는 RFID 리더의 성능은 1초에 60개 이상의 태그를 4회 이상 전송해야 한다. 이때 호스트의 데이터 요청 요구에 응답이 지연되거나 타임아웃(time out) 현상이 발생해서는 안 된다.


<그림7> RFID 안테나 빔 패턴

RFID의 훼방꾼, 형광등과 할로겐 조명

본래 스마트 키오스크에는 미관을 개선하기 위해 은은한 조명을 비추는 할로겐 조명을 설치하였지만 실제로 이 조명은 사용하지 못했다. 형광등이나 할로겐 조명에서는 900 MHz 대역에 해당하는 노이즈 파가 발생하여 인식률을 급격히 떨어뜨리는 원인이 되었던 탓이다. 그리고 키오스크 역시 스마트 선반처럼 짧은 거리에서 되도록이면 하나의 태그만 안정적으로 잘 읽도록 하는 특성이 요구되었다. 이를 위해 범용적으로 판매되는 안테나 대신에 특성에 맞는 별도 안테나를 제작하여 키오스크에 부착하였다.

아이템 레벨 태깅의 대역, HF or UHF?

최근에 젠2가 등장함에 따라 태그의 가격 하락이 이어지고 성능이 향상되었다. 이로 인해 RFID 분야에서 폭발적인 수요로 이어질 것으로 기대되는 아이템 레벨의 태깅에 대한 논의가 뜨겁게 이루어지고 있다. 특히 의약품 분야에서 위조 약품 또는 불법 유통에 따른 블랙 마켓을 잡기 위한 노력이 이러한 논의에 불을 붙이고 있다. 국내에서도 화장품 회사에서 고가 화장품의 불법 유통을 막기 위해 현재 RFID를 사용하고 있다. 해외에서도 Pfzier는 위조 비아그라의 유통을 막기 위해 그리고 GlaxoSmithKline은 HIV 약품에 대해 RFID를 사용하는 시범사업을 진행중이다. 하지만 전통적으로 이러한 개별 아이템에 부착되는 태그는 HF의 전형적인 시장이다.

왜냐하면 우선 크기가 작아야 하고 주로 액체로 된 제품이 많고 매우 가까운 거리에서 읽어야 하는 특성 때문이다. 하지만 UHF 대역으로도 이 문제들을 해결할 수 있고 차라리 UHF가 HF 보다 더욱 장점이 많다는 의견이 제기되고 있다. 실제로 UHF는 HF 보다 고주파이기 때문에 성능이나 제조 원가 측면에서도 훨씬 유리하다. Tyco/Fire & Security, Alien, ADT, Impinj, Symbol, Xterprise 등이 UHF 아이템 레벨 태깅을 위해 연합하였고 월마트도 이에 동조하고 있다. 해결책은 바로 UHF를 Far-field가 아닌 Near-field 방식으로 사용하는 것이다. 다시 말해서 초고주파에서 사용하는 전자기파 방식이 아닌 저주파에서 사용하는 자기파를 사용하는 것이다. 다음은 그들이 설명하는 일반적으로 UHF가 할 수 없다는 일곱 가지 일에 대한 해결책이다.

1. UHF 젠2 태그는 아이템 레벨에 사용하기에는 너무 크다
해답: 일반적으로 UHF 는 장거리를 요구하고 이에 따라 안테나 크기가 커야만 한다. 하지만 near-field로 사용하면 매우 작은 크기만으로도 충분하다.

2. 13.56 MHz 가 진정한 국제 표준이다
해답: 현재 UHF 젠2는 EPC글로벌 뿐 아니라 ISO 18000-6C로 국제 표준을 만족한다.

3. UHF 젠2는 액체에서 동작하지 않는다
해답: UHF의 far-field는 액체에 영향을 받는다. 하지만 near-field의 경우는 그렇지 않다. 심지어는 물속에서도 동작을 한다.

4. UHF 젠2는 금속에서 동작하지 않는다
해답: 모든 주파수와 near-field, far-field 방식 모두 금속에 영향을 받는다. 하지만 금속 성질을 이용하여 여러 종류의 금속 태그 솔루션들이 나와 있는 상태이다.

5. UHF 젠2는 서로 매우 가까운 거리에 있으면 동작하지 않는다
해답: UHF는 near-field로 제작되면 HF에 비해서 단일 루프 안테나만으로도 충분하기 때문에(실제로 HF 안테나는 여러 겹의 안테나를 코일 형태로 감는다. 이로 인해 제작 공정이 쉽지 않다.) HF 보다 훨씬 좋은 성능을 보일 수 있고 젠2의 안티콜리션(anti-collision) 알고리즘이 HF의 프로토콜 보다 훨씬 우수하다.

6. UHF 젠2는 너무 먼거리에서 읽힌다
해답: 거리는 결국 안테나 설계의 문제다. UHF는 안테나의 설계에 따라 장거리와 단거리 모두 다 사용할 수 있다(HF는 far-field 로는 만들 수 없다).

7. UHF 젠2는 노이즈에 약하다
해답: 노이즈와 간섭 문제 역시 far-field의 문제이다. Near-field에서의 영향은 거의 없다. UHF를 near-field로 사용하기 위해서는 태그와 리더의 안테나 만을 교체하여 사용하면 된다.

RFID 리더 통신

RFID가 어떻게 통신을 하게 되는지 궁금해 할 독자들도 있을 것이다. 다른 디바이스나 애플리케이션과 통신 프로그램을 해본 독자라면 기본적인 방법은 동일하다. 단지 RFID 리더가 필요한 여러 설정 방식과 통신 프로토콜을 구현하는 것만 다른 뿐이다(이러한 방식은 리더 제조사마다 서로 다른 방식을 제공한다).

일반적인 RFID 리더가 제공하고 있는 물리적 통신 방식은 RS-232C, RS-485, RS-422 같은 시리얼 통신 방식과 TCP/IP 이더넷 통신 방식을 주로 제공한다. 일부 리더 제조사는 USB나 무선 LAN을 지원하기도 한다. 부가 기능을 좀더 제공하는 리더는 GPIO(General Purpose Input Output) 포트를 제공하여 외부 센서나 PLC 신호를 입력받고 경광등과 같은 외부 출력 신호 전송할 수도 있다. 대부분의 리더들은 RS-232C를 기본으로 제공하지만 실제 현장에서는 주로 TCP/IP 통신을 요구한다.

RS-232C 포트만을 제공하는 리더의 경우 TCP/IP 제공 요구를 구현하기 위해 별도의 Serial-To-TCP Converter를 외부에 장착하는데 여기에서 주의할 점은 이로 인해 추가적인 에러 상황이 런타임 시에 발생 가능성이 크다는 것이다. 우선 디바이스의 상태를 모니터링하는 서버의 입장에서 가장 손쉽게 장비 상태를 확인하는 방법은 ICMP를 통한 ping 명령을 사용하는 것이다(물론 리더에서 SNMP 또는 별도의 Hearbeat 기능을 제공하는 경우도 있다). 이때 ping 응답이 온다 하더라도 이것은 컨버터가 살아 있다는 뜻이지 리더 자체가 살아 있다고 보장할 수는 없다.

그리고 대부분의 컨버터는 내부에 메모리 버퍼가 있어서 호스트와 연결이 끊어지는 등의 상황이 발생했을 때 이를 보관하고 있다가 연결이 되면 이를 모두 전송한다. 이럴 경우 쓸데없는 쓰레기 데이터 때문에 오동작이나 정상적인 작동을 방해하는 요소로 작용할 수도 있다. 따라서 리더와의 통신에 있어서 TCP/IP 방식이 요구된다면 TCP/IP 스택이 내장된 리더를 선택하는 것이 좋다. 그렇지 않으면 앞에서 말한 에러 상황에 대처할 수 있는 컨버터를 선택할 수 있어야 한다.

RFID 리더가 호스트와의 통신으로 제공하는 기능은 리더의 동작을 제어하는 명령 기능과 태그의 데이터를 전송하는 기능으로 나뉜다. 동작 명령어들은 통신 파라미터를 설정하거나, 안테나의 출력을 조절한다든지 동작 환경에 따라 성능을 조절할 수 있는 환경값 설정, 태그 데이터 쓰기, 동작 멈춤 명령 등이 있다. 리더에서 제공하는 명령어 집합들의 성격에 따라 리더의 성능이나 유연성이 좌우된다고도 볼 수 있다.

태그의 데이터를 얻어 오는 방법도 리더마다 서로 다른 기능을 제공한다. 리더에서 태그의 존재를 인식하자 마자 호스트로 전송하는 리더도 있고, 내부에서 버퍼를 가지고 있어서 리스트를 유지하여 어느 정도의 스무싱 기능을 제공하는 리더도 있다. 아예 메모리 데이터베이스 형태로 태그 데이터를 관리하다가 SQL과 같은 쿼리 명령에 응답하는 리더도 있다. 각 방식은 상황에 따라 장단점이 있기 때문에 이러한 리더의 특성을 파악하는 일이 매우 중요하다.

데이터 송수신 방식도 호스트에서 명령을 보낼때만 응답하는 폴링(polling) 방식과 리더에서 주어진 조건이 되었을 경우에만 호스트로 데이터를 전송하는 노티피케이션(notification) 방식이 있다. 호스트에서 부하를 줄일 때 편리한 방식은 노티피케이션 방식이지만, 이 경우 리더의 기능과 성능이 탁월해야만 데이터 처리가 정확하다. 그래서 실제로는 호스트와 리더가 제대로 동작하면 신속한 데이터 처리가 가능한 폴링 방식을 사용해서 데이터를 처리하는 경우가 더 많다.

지금부터 필자는 특정 리더를 하나 예로 들어 리더와 통신하는 방법을 설명하고자 한다. 여기에서 설명되는 리더가 모든 리더의 기능과 특징을 대변한다고 볼 수 없지만 단지 필자의 편의상 예로 드는 것임을 미리 밝혀둔다.

<리스트 1>은 RFID 리더와 호스트가 통신하는 데이터 패킷을 캡처한 결과 중 일부이다. 이 리더는 일반적인 텔넷 프로토콜을 이용하여 통신하는데 텍스트 콘솔 명령어로도 접속해 볼 수 있다.

태그 데이터는 HEX 값으로 표현된 태그 데이터와 함께 리더가 태그를 처음 발견한 시간, 그리고 태그를 발견한 안테나의 번호(대부분의 리더에서는 안테나 각각이 하나의 데이터 발생 소스로 관리되며 가장 최소 관리 단위가 된다) 그리고 태그를 마지막으로 본 시간(리더에 따라 제공하지 않을 수도 있다) 으로 이루어져 있다. 태그의 여러 가지 에어 인터페이스 프로토콜을 제공하는 경우 이를 표현하는 데이터가 추가되기도 한다.

<리스트 1> RFID 리더 데이터 패킷

// 01. Host가 Reader에 접속 후 Reader에서 Welcome 화면 전송
Host>
00000000 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a ******** ********
00000010 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a ******** ********
00000020 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 0d ******** *******.
00000030 0a .

Host>
00000031 2a 0d 0a 2a 20 41 6c 69 65 6e 20 54 65 63 68 6e *..* Ali en Techn
00000041 6f 6c 6f 67 79 20 3a 20 52 46 49 44 20 52 65 61 ology : RFID Rea
00000051 64 65 72 20 0d 0a 2a 0d 0a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a der ..*. .*******
00000061 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a ******** ********
00000071 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a ******** ********
00000081 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 2a 0d 0a 0d 0a 55 73 65 72 ******** ....User
00000091 6e 61 6d 65 3e 00 name>.

// 02. Host에서 Log In Name 전송

00000000 01 61 6c 69 65 6e 0d 0a .alien..

// 03. Host에서 Log In Password 전송

00000008 01 70 61 73 73 77 6f 72 64 0d 0a .passwor d..

Host>
00000097 00 .
00000098 00 .

// 04. Host에서 태그 리스트 전송 요구

00000013 01 47 65 74 20 54 61 67 4c 69 73 74 0d 0a .Get Tag List..
// 05. Reader에서 태그 리스트 전송
Host>
00000099 54 61 67 3a 38 46 46 46 20 30 35 30 34 20 31 39 Tag:8FFF 0504 19
000000A9 30 30 20 30 30 30 34 2c 20 44 69 73 63 3a 32 30 00 0004, Disc:20
000000B9 30 35 2f 30 36 2f 30 37 20 30 33 3a 32 32 3a 33 05/06/07 03:22:3
000000C9 30 2c 20 4c 61 73 74 3a 32 30 30 35 2f 30 36 2f 0, Last: 2005/06/
000000D9 30 37 20 30 33 3a 33 31 3a 32 33 2c 20 43 6f 75 07 03:31 :23, Cou
000000E9 6e 74 3a 31 38 34 39 2c 20 41 6e 74 3a 30 0d 0a nt:1849, Ant:0..
000000F9 54 61 67 3a 38 46 46 46 20 30 34 30 42 20 31 38 Tag:8FFF 040B 18
00000109 30 30 20 30 30 30 31 2c 20 44 69 73 63 3a 32 30 00 0001, Disc:20
00000119 30 35 2f 30 36 2f 30 37 20 30 33 3a 32 32 3a 33 05/06/07 03:22:3
00000129 30 2c 20 4c 61 73 74 3a 32 30 30 35 2f 30 36 2f 0, Last: 2005/06/
00000139 30 37 20 30 33 3a 33 31 3a 32 33 2c 20 43 6f 75 07 03:31 :23, Cou
00000149 6e 74 3a 31 38 35 32 2c 20 41 6e 74 3a 30 0d 0a nt:1852, Ant:0..
00000159 54 61 67 3a 38 30 30 30 20 38 30 30 35 20 34 30 Tag:8000 8005 40
00000169 32 33 20 32 33 31 38 2c 20 44 69 73 63 3a 32 30 23 2318, Disc:20
00000179 30 35 2f 30 36 2f 30 37 20 30 33 3a 33 31 3a 30 05/06/07 03:31:0
00000189 33 2c 20 4c 61 73 74 3a 32 30 30 35 2f 30 36 2f 3, Last: 2005/06/
00000199 30 37 20 30 33 3a 33 31 3a 32 33 2c 20 43 6f 75 07 03:31 :23, Cou
000001A9 6e 74 3a 34 37 2c 20 41 6e 74 3a 30 0d 0a 00 nt:47, A nt:0...

// 06. 전송 끊음

00000049 01 51 0d 0a .Q..

이 달의 디스켓에는 간단한 기능을 제공하는 리더의 에뮬레이터가 들어 있는데 리더에서 접속 요구가 오면 하드코딩된 태그값을 전송하도록 되어 있다. 기본적인 리더의 개념만을 알 수 있게 제작되었으므로 독자가 스스로 기능을 확장해 보기 바란다. 리더의 동작 개념을 잡거나 RFID 프로그램 구현 시에 테스트 용도로 활용할 수 있을 것이다. <화면 4>는 리더 에뮬레이터와 호스트 프로그램의 동작 화면이다.


<화면4> 리더 에뮬레이터 동작 화면

앞의 예제에서 사용된 호스트 프로그램에서는 리더와 연결하기 위해서 리더 제조사에서 제공하는 API를 사용하였는데 기본적인 통신 프로토콜을 이해하면 직접 통신 내역을 구현할 수도 있다. 본 예제에서 제공하는 API는 .NET v1.1 기반이며 사용을 위해서는 다음과 같이 name space를 추가하고 변수를 선언한다.

<리스트 2> 직접 구현한 통신 내역

// Namespace 추가
using nsAlienRFID;

// Form1 Class의 변수 선언
private clsReader _Reader;
private ReaderInfo _ReaderInfo;

// 리더와 통신하기 위해서 다음과 같이 연결과 로그인을 수행한다.

// Initialize Reader Network Configuration
_Reader.InitOnNetwork(_txtReaderIp.Text, Convert.ToInt32(_txtReaderPort.Text));
DisplayText("Connecting to the Reader...");

// Connect
_Reader.Connect();
if(!_Reader.IsConnected)
{
　　　DisplayText("Cannot Connect");
}
else
{
　　　DisplayText("Logging in...");

　　　// Log in
　　　if(!_Reader.Login(_txtId.Text, _txtPassword.Text))
　　　{
　　　　　　DisplayText("Login failed");
　　　　　　_Reader.Disconnect();
　　　}
　　　else
　　　　　　DisplayText("Login OK");
}

다음은 태그에서 리스트를 얻어 오는 방법이다.

string result = _Reader.TagList;

간단한 예제지만 개념을 파악하는데 도움이 되기를 바라며 관심있는 독자는 직접 리더와 연결하여 동작 테스트를 할 수 있는 기회를 가져보길 바란다.

손오공과 주몽 그리고 RFID

주몽과 드래곤볼의 손오공이 가지는 공통점을 아는가? 처음에는 그 힘이 매우 미약하였으나 어려운 적들을 계속 만나고 상대하는 과정에서 죽을 고비를 넘기다 고수로 거듭나거나 초사이어인으로 재탄생하게 된다는 점이다. 필자는 RFID 프로젝트를 경험하면서 이와 비슷한 생각이 자꾸만 머리속에 떠 오른다. 처음엔 많은 문제들 앞에 실망하지만 하나하나 헤쳐나가다 보면 무언가 모습들이 갖추어지는 것 같다. 이러다 보면 RFID가 지구를 구하거나 IT계의 고구려를 건국할 날도 있지 않을까? 좀더 관심있게 지켜 볼 일이다.

참고 자료

1. EPC글로벌 홈페이지, http://www.epcglobalinc.org
2. 한국 RFID/USN 협회 홈페이지, http://www.karus.or.kr
3. 한국유통물류진흥원 홈페이지, http://www.gs1kr.org/
4. 의약분야 UHF Item level tagging, http://www.pharmaceuticalonline.com/uhf/RFIDUHFAPrescriptionforRFIDSuccess.pdf
5. RFID vendors for UHF Items, http://www.rfidjournal.com/article/articleview/2412/1/1/
6. ETRI 홈페이지, http://www.etri.re.kr
7. 한국 전산원 홈페이지, http://www.nca.or.kr/
8. Impinj 홈페이지, http://www.impinj.com

RFID 실용화의 신천지

유통, 물류 산업의 RFID

RFID를 이야기 할 때 가장 먼저 말하게 되는 것이 바로 유통과 물류 산업이다. 어떤 사람들은 언제쯤 RFID가 모든 계산을 자동으로 해 주게 될지 묻기도 한다. 이렇게 된 이유는 아마도 기존의 바코드가 물류와 유통 분야에 깊게 뿌리를 내리고 있어서 보다 편리한 RFID를 적용한 사업모델로 가장 먼저 실용화 시킬 수 있었기 때문일 것이다. 특집 2부에서는 RFID 적용분야의 표준이라고 할 수 있는 유통 및 물류 산업에서의 RFID 시스템들에 대해 알아본다.

자신도 모르는 사이 이미 우리들은 RFID의 혜택 속에 살고 있다고 해도 과언이 아니다. 아침에 출근할 때 마다 사용하는 ID카드와 교통카드, 고속도로 통행료 결제에 사용하는 하이패스카드도 모두 RFID 기술로 운영되고 있는 탓이다. 크고 작은 마트에서 도난 방지용으로 사용하는 작은 태그도 RFID로 작동한다. 그 밖에도 다양한 분야에서 RFID 적용을 위한 노력들을 하고 있다. 문제는 시스템 도입 비용이지만 가장 큰 부담이 되는 RFID 태그의 가격이 점점 떨어지고 있고, 내년 까지 50원대로 떨어질 것이라고 예상하는 사람들도 있으니 그때쯤 되면 정말 해 볼만 하겠다.

1부에서도 얘기한 것처럼 RFID 태그에 사용되는 주파수 대역이 다양하다. 앞에서 예로 든 몇몇 RFID들은 모두 13.56MHz의 낮은 주파수를 사용하는 사례들이다. 낮은 주파수를 사용할 경우의 장점은 구축비용이 저렴하고 통신거리가 짧은 탓에 태그를 리더기 가까이에 가져다 대기 때문에 동시에 여러 태그를 읽게 만드느라 고민할 필요도 없다. 실제로 두 장의 교통카드를 리더기에 대면 리더기는 읽지 않는 것을 경험해 보았을 것이다. 이처럼 리더기가 가까이 다가온 태그의 정보만 읽어서 처리하면 되기 때문에, 낮은 주파수를 사용하는 RFID의 상용화가 먼저 이루어 진 것이다.

반면에 낮은 주파수를 사용하는 RFID의 활용 범위는 생각보다 넓지 않다. 업계는 보다 실용적이면서도 다양한 상황에서 사용할 수 있는 RFID 기술을 상용화하기 위한 모델로 물류와 유통에 사용할 수 있는 시스템을 고안했다. 그리고, 바로 이 시스템에 10m의 거리에서도 통신이 가능하며 TV 주파수와 같은 UHF 주파수를 사용하게 된 것이다. 이로 인해 해결해야 할 문제들은 상당히 많아졌지만, 어려운 몇 가지 문제를 해결하고 나면 RFID가 재고 파악이나 보다 효과적인 물류관리를 가능하게 하여 필요 없이 낭비되는 손실을 막을 수 있게 될 것이다. 지금부터 물류와 유통에 사용되는 RFID 시스템의 구성과 각각의 기술들에 대해 알아본다.

물류 유통의 RFID 적용 사례

전 세계 RFID 수요는 미국과 EU가 주도하고 있으며 이들의 적용 사례를 살펴보면 RFID 산업 중 물류 유통이 차지하는 비중이 상당히 크다는 사실을 실감할 수 있다. 그 중 가장 눈에 띄는 곳이 바로 세계 1위의 소매유통업체인 월마트다. 월마트는 2005년부터 납품 순위 100대 공급업체에게 상품 박스와 팔레트에 태그 부착을 의무화했다. 연이어 2006년부터는 C1G2 태그로 납품 업체 수를 확대하고 있다. 사실상 월마트가 유통 분야에 UHF RFID의 관심을 증폭시킨 장본인이라고 할 수 있을 정도다. 월마트의 정책에 따라 질레트, P&G 등 주요 공급 업체들이 이에 발을 맞추고 있고 이에 따라 EPC 글로벌을 중심으로 한 UHF 표준을 이끌고 있다.

미국 국방성도 2004년부터 군수물자의 재고관리 효율성을 높이고 인력을 절감하기 위해 1차 상품을 제외한 모든 물품에 대해 특정 기지에 조달되는 물품의 포장 및 팔레트에 RFID 태그 부착을 의무화하고 있다.

유럽 지역은 영국의 테스코와 Mark & Spencer와 매트로 그룹이 주도하고 있다. 세계 4위의 유통 업체인 매트로는 2002년 7월에 Auto-Id Center에 가입한 뒤 RFID 프로젝트를 수행해 왔다. 이어 2004년 4월에는 인텔, SAP, IBM, MS 등 IT 업체들과 공동으로 세계 최초의 RFID 결합매장인 ‘퓨처 스토어’를 개설하기도 했다. 이 회사는 향후 1~2년 사이에 100여 곳의 대형 공급사들로부터 RFID 태그가 부착된 상품을 공급받아 10곳의 창고와 250여 곳의 점포에 적용할 계획도 추진 중이다.

유통 업체가 주도적으로 사업을 이끌어가는 미국이나 유럽과 달리 한국은 정부 주도의 사업이 먼저 시행되었다. RFID 도입 초기에는 주로 실제 적용 보다 정부 및 기술연구기관을 중심으로 실증 실험 위주의 사업이 추진되었다. 이어 국내 IT시장의 활성화와 더불어 정부 및 민간 산업에 폭 넓게 RFID가 빠른 속도로 확산되고 있다. 정통부는 2004년에 정부 주도아래 RFID 기술 활성화를 위한 항공, 유통, 축산 등 여러 분야에 걸쳐 시범 사업을 진행하였다. 또 2005년에는 적용 및 구축사례를 확산하기 위한 노력들이 여러 부처 및 산업계로 확산되었으며 2006년 현재에는 u-IT 선도사업과제로 RFID 확산 사업이 추진되고 있다.

2004년도에 정통부가 시행한 시범 사업으로는 조달청의 물품관리 시스템, 국방부의 탄약관리 시스템 등이 있다. 한편 산업자원부도 수출입 국가물류 인프라 지원 사업, 국립수의과학검역원의 수입쇠고기 추적 서비스체계 구축 등 다양한 사업을 추진하였다.

민간 분야에서도 각 업종의 선도업체들을 중심으로 자체적인 시범사업과 현장 실증 사업 및 적용 사업들이 추진 중이다. 의류 매장의 매장 재고 관리와 물류 관리 시스템을 구축하는가 하면 자동차 생산라인의 물류관리, 협력업체 부품 생산 정보의 연계 등 다양한 사업이 진행 중에 있다. 물론, 그 속에는 유통 물류와 관련된 기술들도 포함되어 있다.

유통 물류 RFID의 구조와 도입효과

유통 분야와 물류 분야에서 RFID가 어떤 역할을 하고 시스템적으로 어떻게 구성되는지에 대해 먼저 알아보자. 먼저 <그림 1>을 통해 유통 단계에 적용되는 RFID 시스템의 기본적인 구성에 대해 알아보자. 전체 흐름에서 가장 핵심이 되는 것은 바로 각 제품의 박스에 부착되는 RFID 태그이다. 제품과 관련된 정보를 담은 태그는 각각의 제품과 포장단위인 케이스 그리고 팔레트에 부착된다. 이는 각각의 상황에 따라 필요한 데이터를 인식하기 위함이다. 예를 들어, 생산된 제품을 바로 출고하는 것이 아니라 창고에 팔레트 단위로 보관하고 팔레트 단위로 출고한다면 일일이 박스나 단품의 개수를 파악할 필요 없이 팔레트의 위치와 개수만 파악하면 되는 것이다. 다시 도매 혹은 소매점으로 배달된 이후에는 박스의 위치와 수량을 진열된 상태에서는 단품을 체크하면 되는 것이다.


<그림1> 유통 RFID 시스템의 기본 프로세스

일단 태그가 부착된 제품들은 생산라인을 빠져 나오면서 자동으로 개수되고, 이 제품들을 차에 실어서 이동하는 과정에서 안테나를 통해 출고되는 제품과 수량이 자동으로 체크된다. 이때 출고되는 화물차 역시 RFID 태그를 장착하고 있어서 입출차 관리도 자동으로 이루어진다. 이렇게 출고된 제품은 물류센터로 이동하여 보관되고, 다시 소매점 등으로 나가 판매되는 것이다. 이때, 소매점의 지능형 매대와 각종 RFID 장비들이 유기적으로 동작하여 판매 관리와 부족한 제품의 자동 보충이 이뤄진다. 또, 공장과 물류센터 그리고 소매점등에서 처리되는 모든 데이터는 인터넷을 통해 데이터를 공유하여, 단순한 유통 관리가 아니라 종합적인 관리와 통제가 가능해 지는 것이다. 이중 소매점에서의 지능형 매대와 관련된 사항은 3부에서 자세히 알아보기로 한다.

다음으로 알아볼 내용은 물류 분야에서의 RFID 프로세스이다. 유통과정에서 제품이 해외로 수출되는 경우나 화물을 통해 먼 곳으로 보내지는 제품들. 그 중에서도 배로 배송되는 제품들은 이동하는 기간이 길기 때문에 납품 날짜를 대비하지 못해 낭패를 보는 경우가 허다하다. 오배송과 도난도 문제다. 트레이서빌리티(Traceability)만 확보되면 발생하지 않을 수 있는 이런 문제로 인해 발생하는 손해는 의외로 많다. 물류 분야에서의 RFID는 이처럼 제품을 이송하는 과정에서 실시간으로 이동과정을 추적하고 확인할 수 있는 트레이서빌리티를 확보하는데 그 목적이 있다.

물류 분야의 RFID는 <그림 2>를 선박 물류에 RFID를 적용하면 어떻게 되는지 간단히 살펴보자. 단품, 박스, 팔레트에 RFID 태그가 무착 된 제품을 배나 비행기에 싣기 전에 담는 컨테이너에 다시 RFID 태그를 붙인다. 이때 컨테이너에 부착되는 태그는 배터리를 내장한 능동형(Active) 태그이다. 이 능동형 태그가 위성과 통신을 하여 이동하고 있는 제품의 위치를 파악할 수 있도록 하는 것이다. 물건을 배송한 사람이나 받아야 할 사람은 능동형 태그와 위성(혹은 각 기점에 설치된 리더기)간의 통신으로 파악된 제품의 현재 위치를 인터넷이나 별도의 네트워크 프로그램을 통해 확인할 수 있게 된다.


<그림2> 선박 물류 RFID의 프로세스

RFID 기술을 활용한 항공 물류 시스템

2005년 6월부터 6개월 간 시행한 ‘RFID 기술을 활용한 항공수출입 국가물류 인프라구축 시범사업‘ 사례를 통해 물류 유통 분야의 RFID 적용 방법에 대해 알아보자. 이 사업은 산업자원부와 무역협회가 주관하고 국내 업체들이 참여하여 완성하였다. 사업의 목적은 다변화하는 국제 물류 환경에 RFID 기술을 도입하여 국내 기업이 국제적인 경쟁력을 확보할 수 있도록 하는데 있었다.

<그림 3>은 이 사업의 전체 시스템 구성도이다. 구성도를 보면 생산 공장에서 생산된 제품이 인천공항을 거쳐 LA 공항 터미널에 도착한 뒤에 내륙에 있는 창고와 소매점 등으로 운반되는 전체 라인을 대상으로 하고 있다는 사실을 알 수 있다. 각각의 배송 상황은 EPC 네트워크를 통해 화물정보를 서버로 전달하고 사용자는 이를 통해 현재 화물의 배송 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 설계되었다. 아주 명쾌하고 간단한 기능인 듯 보이지만 사실 그 속을 들여다보면 각각의 한 단계 한 단계가 그리 수월하게 진행되는 일이 아님을 알 수 있다.


<그림3> 항공 물류 시스템 전체 구성도

유통 시스템의 RFID 도입효과

유통 시스템에 RFID를 도입함으로서 얻을 수 있는 효과는 다음과 같이 네 가지로 분류할 수 있다.

- 효과적인 재고관리 : 생산에서 보관, 유통에 이르기까지 모든 상품의 유통과정이 인터넷을 통해 실시간으로 관리되기 때문에 판매량에 따른 최소 수준의 재고를 유지하면서 효율적인 관리를 할 수 있다. 그로 인해 과재고로 인해 발생하는 제품의 손실이나 변질 등도 미연에 방지할 수 있다.
- 입출고 리드타임 및 검수 정확도 향상 : 바코드처럼 각 제품의 개수와 검수를 위해 일일이 바코드 리더기를 가져다 댈 필요 없이 자동으로 대량 판독이 가능하기 때문에 불필요한 리드 타임을 줄일 수 있다. 또, 모든 과정이 수기 대신 네트워크를 통해 자동으로 이루어지는 덕에 원격지에서도 정확한 정보를 실시간으로 확인할 수 있다.
- 도난 등 상품 손실 절감 : 상품의 수량과 위치를 실시간으로 파악할 수 있기 때문에 도난으로 인한 상품의 손실을 막을 수 있다.
- 반품 및 불량품 추적/조회 : 반품 신청을 해 두고 고객이 마냥 기다리는 것은 여간 불편한 일이 아니다. RFID를 이용하면 반품이나 불량품으로 처리된 제품의 수량과 처리 현황 등의 실시간 조회 서비스를 고객에게 제공할 수 있어 고객 만족도를 높일 수 있다.

물류 시스템의 RFID 도입효과

물류 시스템에 RFID를 도입함으로서 얻을 수 있는 효과는 다음과 같이 네 가지로 분류할 수 있다.

- 운영 효율성 제고 : 화물의 이동 경로와 현재 위치를 실시간으로 확인할 수 있어 보다 합리적인 배송계획을 세울 수 있다. 또, 만약의 경우 배송 지연이 발생할 경우 빠른 대책을 수립하여 대처할 수 있는 등 효과적인 배송 운영이 가능해진다.
- 화물 입출고 및 환적 시간 단축 : 포장을 일일이 해체하여 안에 있는 물건을 확인할 필요가 없고 박스와 팔레트 등에 부착된 RFID 태그를 통해 입출고 파악이 자동으로 처리되는 덕에 선적(또는 환적) 시간이 단축된다.
- 보안성 강화 : RFID 기술을 활용한 전자 봉인(Electronic Sealing)을 이용하여 화물의 도난이나 손실을 방지할 수 있다.
- 대고객 서비스 향상 : 고객이 주문한 상품의 현재 위치를 직접 실시간으로 확인할 수 있기 때문에 보다 높은 만족도를 얻을 수 있다.

조건에 따른 태그 인식률

항공 물류 시스템뿐 아니라 모든 RFID 물류 시스템이 제 역할을 제대로 하려면 각 화물이 입출고 되는 상황을 정확히 파악하는 것이 중요한 것은 당연한 일이다. 만약 인식률이 떨어진다면 시스템 자체의 신뢰도가 떨어질 것이고 그럴 바에야 그냥 수기로 모든 상황을 체크하는 편이 낳을 터다. 1부에서도 잠깐 언급했듯이 RFID 기술 역시 아직 도입단계인 탓에 모든 상황에서 100%의 인식하는 것은 아니기에 작업 상황에 따라 인식률을 높일 수 있는 상황을 만들어 주어야 한다. RFID 태그와 리더는 각각 어떤 특성에 따라 인식률이 달라지는 걸까? 프로젝트 진행 중에 치러진 여러 실험 결과들을 통해 RFID 장비의 인식 특성에 대해 알아보자.

● 제품 재질에 따른 최대 인식거리

본래 900MHz의 RFID 시스템의 이론적인 인식거리는 8M이지만 어떤 재질의 제품에 태그를 부착했느냐에 따라 안테나의 인식거리가 달라졌다. 실험에는 리니어 타입 안테나와 1W의 리더를 사용했는데, 고정형 안테나의 경우 공기 중에서 카드 타입 태그와 레이블 타입 태그를 인식할 수 있는 거리는 각각 4.5m와 4.3m였다. 종이와 나무, 유리, 플라스틱 등에 부착한 경우에는 공기 중에서 테스트 했을 때와 거의 비슷한 인식거리를 확보할 수 있었지만, 금속에 직접 부착한 경우에는 1미터의 거리에서도 인식하지 못한다는 문제를 확인하게 되었다. 이는 금속이 전파를 반사해 내는 특성 탓이다. 이에 대한 해결책은 여러 태그 제조사들이 연구 중이며, 금속태그를 개발한 업체나 연구기관도 있기는 하지만 아직 상용화 단계는 아니다. <표 1>은 제품 재질에 따른 인식거리 실험 결과표이다.


<표1> 자동인식 기술 특성 비교

● 태그 수량과 이동 속도에 따른 인식률

태그의 인식률은 인식해야 하는 태그의 수량과 태그가 게이트웨이를 통과하는 속도에 따라 달라진다. 프로젝트 팀은 이에 대한 실질적인 결과를 얻어내기 위해 테스트를 실시했다. 리니어 타입 안테나를 사용하고 태그와 안테나의 거리는 1m터를 유지했다. 그리고 리더의 출력은 1W로 맞춘 상태에서 진행한 실험이었다. 실험 결과 인식해야 하는 태그의 수량이 많을수록 그리고 태그가 게이트웨이를 통과하는 속도가 빠를수록 인식률이 현저하게 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

인식률을 100%로 유지할 수 있는 조건은 태그를 10개 이하로 하고 통과 속도를 1m/s로 하는 것이었다. 이는 사람이 걷는 정도의 속도이다. 같은 속도에서 100개의 태그를 통과시킨 경우에는 50% 정도로 인식률이 떨어졌다. <표 2>는 태그의 수량과 이동 속도에 따라 안테나가 인식한 태그의 개수를 정리한 것이다.


<표2> 태그 수량과 이동 속도에 따른 태그 인식 개수

● 태그의 각도와 부착 환경에 따른 인식률

현장에서 직접 RFID를 사용하려면 앞에서 알아본 조건들 이외에도 고려해야 할 상황이 많다. 예를 들어, 태그를 포장의 윗면 혹은 아랫면에 붙이는 것이 좋을지 아니면 옆면 혹은 앞뒷면에 부착하는 것이 좋을지에 대한 것이다. 이런 상황에 따른 결과를 확인하기 위해 앞에서와 동일한 조건으로 하고 안테나와 태그의 거리를 3m로 유지한 상태에서 태그의 각도를 변경시키면서 게이트에 통과시켜 보았다. 그 결과 안테나와 태그가 수평을 이룰 때 100%의 인식률을 나타냈고 태그의 각도가 변할수록 인식률이 현저히 떨어졌다. 각각의 인식률은 태그의 각도가 30도 일 때 70%, 60도 일 때 20%를 기록했다. 태그의 각도가 안테나와 수직을 이룰 때의 인식률은 0%였다. 다시 말해 태그는 반드시 안테나가 있는 쪽 면에 부착해야 보다 높은 인식률을 확보할 수 있다는 뜻이다.

비가 와서 태그가 물에 젖었거나 냉동 창고에 보관했다가 배송해야 하는 화물에 붙어있는 태그의 인식률은 어떨까? 앞에서와 같은 조건하에서 표준상태의 태그와 분무기로 물을 흠뻑 뿌린 태그, 냉동 보관한 태그를 게이트에 통과시켜 보았다. 이때 통과속도는 사람이 걷는 정도의 속도인 4km/h였다. 실험 결과 각 상태의 태그가 모두 100%의 인식률을 기록했다. 비에 젖거나 냉동 보관하는 등의 조건은 태그 인식률에 영향을 주지 못하는 것이다.


<그림4> 인식률이 높은 안테나와 태그 간 각도

● 리더 간 간섭 해결법

산업 및 물류 현장의 상황은 실험실처럼 간섭받는 조건이 거의 없거나 적절한 상황을 유지할 수 있는 경우가 드물다. 예를 들어, 문의 폭이 넓어서 하나의 안테나나 리더기로 인식할 수 있는 거리를 벗어 난다고해서 문 안쪽에 다시 좁은 게이트를 만들 수는 없는 일이다. 물론, 예기치 못한 호재를 만나기도 한다. 영종도의 물류창고는 차량의 출입을 가능하도록 하기위해 창고 바닥에 다량의 철근을 묻어두었는데, 이 철근이 전파를 반사해 주는 덕에 인식 거리가 40%나 늘어나는 환경을 만나기도 한다.

이처럼 현장 조건에 따라 리더기와 안테나를 설치하다 보면 한 게이트에 여러 개의 리더를 달아야 하는 경우가 빈번하다. 문제는 이때 리더 간에 간섭이 생겨서 인식률을 떨어뜨린다는 데 있다. 영종도 물류창고의 거리가 9m로 먼 탓에 두 대의 리더를 설치한 프로젝트 팀은 두 리더간의 간섭을 해결하기 위해 리더의 인식 속도에 차이를 두는 방법으로 해결책을 찾아보았다.

테스트 결과 두 대의 리더를 동시에 동작시킬 경우 카드형 태그와 레이블형 태그 모두 인식률이 0%였다. 인식률을 100%로 유지하기 위해 찾아낸 최적의 테스트 조건은 리더 간 인식 속도를 100~120m/s였다. <표 3>을 통해 리더 간 속도 차에 의해 인식률이 어떻게 달라지는지 참고하자. 실험 중 지게차의 이동속도는 2m/s, 인식 거리는 50cm였다.


<표3> 리더 시간차에 따른 태그 인식률


<그림5> 다중 리더가 설치된 게이트 통과 시 리더 간 간섭 발생

● 항공 물류 시스템의 네트워크 구성

각각의 상황에서 최적의 조건을 유지하며 리더가 화물의 입출고 상태를 인식하면, 인식된 데이터를 미들웨어로 전달한다. 데이터를 전달받은 미들웨어가 네트워크로 연결된 리더와 각각의 서버들 사이의 통신을 도우면서 데이터베이스를 정리하고, 분류하여 실시간으로 각 화물의 배송 상태를 파악할 수 있도록 돕는 과정을 통해 항공 물류 시스템이 완성된다.

<그림 6>은 항공 물류 시스템의 네트워크 구성도이다. 이 구성도를 통해 각각의 프로세스가 어떻게 실행되는지 참고하길 바란다. 항공 수출물류 RFID 시범사업과 관련하여 보다 자세한 정보를 확인하고 싶다면 RFID 산업 활성화 지원 센터 홈페이지의 발간 자료실에 있는 ‘항공 수출물류 RFID 시범사업 최종보고서’를 참고하자.

물류와 유통 시스템의 RFID 기술이 일반화 되려면 아직 넘어야 할 산이 많다. 태그의 가격이 그렇고 제품의 재질에 따라 인식률이 달라지는 문제, 보다 빠른 속도로 많은 양의 태그를 인식해야 하는 다중 태그 인식 기술 등이 그것이다. 1부와 2부에서 RFID의 개념과 간단한 구성 및 작동 원리 등에 대해 알아보면서 뭔가 부족한 듯한 느낌이 든다면 다음 부 들을 보자. 3부와 4부에서는 보다 상세하고 실무적인 내용들을 담아 두었다.


<그림6> 항공물류 시스템의 네트워크 구성도

참고 자료

1. RFID 산업 활성화 지원센터 홈페이지 : http://www.rfidepc.or.kr

2. 항공 수출물류 RFID 시범사업 최종보고서

유비쿼터스 시대의 기린아

RFID 시스템의 구성과 원리

최근의 IT 분야에서는 여러가지 새로운 기술들이 시장을 이끌고 있다. 특히 RFID는 기업환경의 자동화 시스템 분야 뿐 아니라 물류, 유통, 조달, 군사, 식품, 안전 등 모든 분야에서 널리 응용되고 있다. 유비쿼터스 컴퓨팅 환경의 핵심 기술로 각광받고 있다. 1부에서는 RFID란 기술의 진정한 의미와 관련 기술에 대해 살펴본다.

한 콜라회사의 공장 내부로 들어가보자. 생산 라인에서 끈임없이 콜라 캔이 쏟아져 나오고 있다. 이렇게 만들어진 콜라가 박스에 담기고 다시 팔래트에 모아져 화물 트럭에 실린다. 그런데 이상하다. 생산되는 제품을 개수하거나 검수하는 사람이 없다. 그뿐 아니다. 이렇게 화물차에 실린 콜라가 물류창고로 이동된 뒤에도 누구 하나 나와서 개수하지 않는다. 본래 물류 유통이란 것이 제품을 만드는 것 보다 관리하는 것이 더 복잡하고 까다롭다고 해도 과언이 아닌 일이다. 그런데도 이렇게 생산이나 이동되는 제품의 개수를 하지 않는 것은 RFID가 도입된 덕이다. 콜라캔과 박스에 붙여둔 RFID 태그를 인식해서 생산된 콜라 캔의 개수가 얼마인지 또 콜라가 어느 창고 어느 위치로 이동되었는지 까지 자동으로 집계되기 때문이다.

RFID의 혜택은 물류 관리에만 국한되지 않는다. 머지 않아 할인 마트에서도 다음과 같은 광경을 보게 될 것이다. 한 주부가 카트를 밀고 매장 안으로 들어간다. 자신이 사고싶은 물건을 선택하면 액정화면에 해당 제품에 대한 가격 및 조리법, 현재 진행중인 이벤트 등의 정보가 표시된다. 판매직원을 찾아가서 이것저것 묻는 수고 대신 제품만 몇 번 들었다 내렸다 한 뒤에 주부는 자신에게 가장 필요한 제품을 골라서 카트에 담는다.

이때, 카트의 손잡이 부분에 있는 액정에 카트에 담긴 제품명과 가격정보가 표시되고, 새로운 제품을 카트에 담을 때마다 같은 동작을 반복하며 카트에 담긴 전체 제품의 가격을 표시해 준다. 예상보다 제품을 많이 구입해서 낭패를 볼 일이 없어진 것이다. 그런데 이 주부 물건을 다 샀는지 계산대로 가더니 계산을 안 하고 유유히 카트를 밀고 주차장으로 향한다. 어찌된 일일까? 카트와 계산대가 통신을 하여 구입한 금액을 계산했기 때문이다. 물론 이렇게 되려면 아직 해결해야 할 문제가 많기는 하다.

이 밖에도 물에 빠진 사람의 위치를 가장 가까운 경찰정에 알려주는 RFID칩이 내장된 구명조끼와 애완동물이나 어린이의 위치를 알려주는 RFID 메달도 준비 중이다. 특정인 뿐 아니라 일반인들이 직접 사용할 수 있는 RFID 기술로 모바일 RFID 기술도 준비 중이다. 고급 와인이나 양주, 한우, 지방 특산물, 명품 가방 등에 부착된 RFID를 읽어서 해당 제품의 진품 여부와 여러가지 관련 정보를 휴대폰으로 확인할 수 있도록 해 주는 기술이다. 이 모바일 RFID는 현재 국내 통신 업체들이 시범 서비스를 준비중이며 한 두달 내에 이런 휴대폰을 만나볼 수 있게 될 것이다.

60여년 전에 만들어 진 기술이 진화하여 유통뿐 아니라 우리의 생활 자체를 바꾸기 위해 요동치고 있는 것이 바로 요즘 IT 및 RFID 업계의 동향이다. 그야말로 유비쿼터스(Ubiquitous) 컴퓨팅의 시대가 눈앞에 있는 듯 하다. 가까운 시일 내에 실현이 된다면 매우 편리한 시대가 될 듯 하고 또한 영화 “마이너리티 리포트”에서 보여 주듯 어디서든지 감시당하는 빅브라더의 세상이 도래하는 것이 아닌가 하는 걱정도 든다. 하지만 이것이 정말 가능한 일일까? 지금부터 필자와 함께 RFID의 개념과 현재 이슈가 되고 있는 사항들을 통해 그 가능성을 살펴보자.

다양한 종류의 자동인식 (Auto-Identification) 기술

유사 이래 인간들은 수많은 정보를 수집하고 이를 기반으로 새로운 정보들을 만들고 활용해 왔다. 문화의 발전 역시 정보체계의 발전과 함께 했다 해도 과언이 아닐 정도다. 보통 정보 인식은 개체 인식(Identification)과 상황 인식(Awareness)으로 나누어 생각해 볼 수 있다. 개체 인식이란 사물 자체의 존재 유무에 대한 인식과 그 사물이 무엇인지 다른 사물과 어떻게 다른지를 구별해 내는 것이다. 이때의 정보량은 개체 자체에 대한 이름표 정도로 표현할 수 있기 때문에 상대적으로 적은 정보량으로 처리할 수 있다.

반면에 상황인식은 상태에 대한 인식과 그것이 어떤 의미를 갖는지 판단해야 하며 이를 처리하기 위해서는 개체 인식보다 훨씬 많은 양의 정보가 필요하다. 보통 개체에 대한 인식의 정보량이 많이 축적되면 이를 활용하여 각 정보에 대한 의미를 부가하게 되고 또한 서로 다른 개체 인식 정보들이 결합되어 점점 상황 인식 단계로 발전하게 되는 것이 일반적인 정보 인식 과정의 흐름이다. 이는 컴퓨터나 기계를 이용할 때에도 동일하게 적용된다. 지금부터 RFID 이외의 개체 인식을 자동으로 하기 위한 방법들에 대해 알아보자.


<그림1> 인식 분야의 발전 단계

자동 인식 기술의 대명사 바코드

초기에 수기 인식으로 이루어지던 인식방법은 점차 자동 인식 체계로 진화하게 되었다. 현재 가장 대표적으로 쓰이고 있는 자동 인식 방법이 바로 바코드(Barcode) 시스템이다. 바코드 인식 기술은 제조, 물류, 유통 분야 및 의료, 출판, 도서관 등 거의 모든 분야에서 쓰이고 있다. 하지만 한번에 하나 밖에 인식하지 못할 뿐 아니라 바코드를 인식하기 위해서는 스캐너를 조준해야만 한다는 단점이 있다.

이런 1차원 바코드가 많은 양의 데이터를 표현하지 못하는 단점을 해결하기 위해 1980년대 중반에 고안된 것이 X축, Y축 양 방향으로 데이터를 배열시켜 약 2,000 바이트 이상의 대용량 데이터를 저장할 수 있는 2차원 바코드다. 2차원 바코드는 많은 양의 데이터를 사용할 수 있는 덕에 영문, 숫자 등의 텍스트 뿐 아니라 기호, 사진, 지문, 전자 서명 등의 표현이 가능하여 보안 분야에도 활용되고 있다. 하지만 2차원 바코드는 많은 데이터를 읽어야 하는 만큼 처리 속도가 느리다는 단점이 있다.

사람도 읽을 수 있는 자동 인식 시스템 OCR

바코드와 다른 용도에서 발전을 거듭해 오고 있는 또다른 기술은 자동인식뿐 아니라 사람도 읽을 수 있도록 1960년대에 고안된 OCR(Optical Character Recognition) 시스템이다. OCR 시스템은 정보의 고밀도, 긴급 상황 및 단순 확인 시 눈으로 내용을 확인할 수 있다는 장점이 있는 반면에 카메라를 통해 인식해야 하기 때문에 장비 가격이 만만치 않다. 또, 다른 인식절차에 비해 리더의 구조가 복잡하고 보편화 되지 않았다는 점도 문제다. OCR은 제조, 서비스 및 행정적인 분야에서 주로 사용된다.

이세상 단 하나뿐인 정보 생체 인식 기술

출입 통제 등 개인에 대한 인식이 필요한 분야에서는 생체 인식 기술이 개발되어 사용 중이다. 생체 인식의 역사는 생각보다 길어서 지문인식의 경우 1968년 미국 월스트리트의 한 증권회사에서 최초로 상업적 용도로 사용되면서 처음 시작되었다. 문제는 생체 인식 기술의 인식 정확도를 높이기 위해 방대한 양의 데이터베이스를 갖추고 있어야 하기 때문에 상대적으로 느리다는 단점이 있다.

RFID의 맞수 스마트 카드

RFID와 비슷한 분야인 금융 지불 및 보안 분야에서 사용되고 있는 기술이 스마트 카드다. 신용카드 크기의 플라스틱 카드에 마이크로프로세서(CPU), 메모리, 보안 모듈이 탑재되어 있는 IC 칩을 부착하고있는 스마트 카드는 정보의 저장 및 처리 시 스마트카드 터미널과 연계되는 일종의 소형 컴퓨터라 할 수 있는 장치이다. 프로세서 없이 EEEPROM 메모리 만으로 구성된 것은 메모리 카드라고 하는데 엄밀한 의미에서 스마트 카드와는 구분된다. 1984년 선불 전화카드 형태로 최초 출시되었으며 주로 금융권 등과 같이 돈과 관련된 부분이나 보안과 관련된 부분에 사용되고 있다. 스마트 카드는 카드 판독기로부터 접촉식 또는 비접촉식으로 칩의 동작을 위한 전원과 클럭 신호를 얻어서 구동된다.

전기적 접촉을 요구하는 스마트 카드와는 달리 자계 또는 전자계 영역을 이용하여 동작하는 RFID 시스템이 있다. 이것은 다음 절에서 좀더 자세히 알아 보도록 한다. <표 1>은 각 자동인식 기술에 대한 대략적인 비교내용이다. 이 외에도 각종 환경 정보를 수집하는 센서와 카메라 등이 자동인식 기술 중의 하나이다.


<표1> 자동인식 기술 특성 비교

RFID 시스템의 구성

RFID(Radio Frequency Identification)는 초소형 반도체에 식별정보를 입력하고 무선주파수를 이용하여 이 칩을 지닌 물체나 동물, 사람 등을 판독, 추적, 관리할 수 있는 기술이다. 유비쿼터스 컴퓨팅 기반 기술의 하나로 중요성을 인정받고 있다. 하지만 RFID 기술이 오늘날에서야 개발된 가장 최근의 자동인식 기술이라고 이해하고 있다면 오해다. RFID 기술의 개발과 상용화는 바코드보다 빠른 2차 대전 당시 아군기와 적군기를 원거리에서 판별하는 용도로 실용화되었기 때문이다. 1960년대에는 미국 국립연구소에서 출입 통제, 도난 방지, 항공기 화물 관리에도 사용되었다. 그렇다면 이처럼 오래된 RFID 기술이 어째서 최근에야 두각을 나타내게 된 것일까? 그 이유를 살펴보기 전에 RFID의 기술적인 요소들을 먼저 이해하도록 하자. RFID 시스템은 <그림 2>에서 보는 바와 같이 반도체 칩과 주변에 안테나를 결합한 태그(RFID Tag), 태그와 통신하기 위한 안테나와 RFID 리더(RFID Reader), 그리고 이러한 시스템을 제어하고 수신된 데이터를 처리하는 서버(Server) 군으로 구성되어 있다.

RFID 태그 안에 내장된 안테나가 리더의 안테나에서 발산된 전파를 수신하면 RFID 태그의 칩(Chip)이 안테나로부터 공급되는 미세 전류로 기능하여 칩 안의 정보를 신호화한다. 이 신호는 태그의 안테나로부터 리더의 안테나에게 다시 재전송된다.


<그림2> RFID 시스템 구성

RFID 태그

RFID 태그는 전원의 내장 상태에 따라 자체 전원으로서 배터리를 요구하는 형태의 능동형(Active)과 자체 전원이 없는 수동형(Passive)으로 구분한다. 능동형은 자체 전원으로 인해 매우 먼 거리에서도 인식이 가능하고 환경적인 영향을 적게 받는다. 반면에 자체 전원으로 인한 태그의 사용 수명이 제한적이다. 또 개별 태그 가격이 매우 비싸고 태그의 크기를 줄이는데 한계가 있다는 문제가 있다. 수동형 태그는 가격이 싸고 어떠한 형태로도 제조가 가능하다. 수명도 반영구적인 장점이 있지만 인식 거리가 짧고 주변 환경의 영향을 많이 받는 점이 약점이다. 또한 능동형 태그처럼 배터리를 내장했지만 리더로부터 동작 명령을 받았을 때만 동작하는 반능동형(Semi-Active) 형태도 있다.

RFID는 여러 대역의 주파수에서 사용되고 있는데 <표 2>에서 보는 바와 같이 주파수 대역에 따라 RFID 특성과 적용분야가 달라진다. 일반적으로 주파수 대역이 낮을수록 인식 속도가 느리고 짧은 거리에서 동작하지만 환경의 영향을 적게 받으며 고주파에 가까울수록 그 반대의 특성을 갖는다.

주로 저주파 대역의 태그는 패러데이(Faraday)의 자기유도 원리로 동작하는 니어필드(Near-field) RFID 방식을 사용하고 100 MHz 이상의 고주파 대역에서는 전자기파 에너지를 사용하는 파필드(Far-field) RFID 방식을 사용한다. 니어필드 RFID의 경우는 이미 표준화가 잘 이루어져 있고 사용하기 가장 손쉬운 형태이긴 하지만 주파수 또는 통신 속도가 증가하게 되면 작동 거리가 짧아지는 단점이 있다. 때문에 태그 ID가 크고 한 장소에서 많은 수의 태그를 읽어야 하는 경우에는 파필드 RFID를 사용한다. RFID는 응용 분야별 특성에 따라 적절한 주파수 대역을 선택하여 사용하지만 근래에 화두가 되고 있는 RFID는 900MHz에 해당하는 UHF 대역이 있다. 그 이유에 대해서는 뒤에 따로 언급이 되겠지만 앞으로 필자가 이야기하는 RFID는 UHF를 중심으로 설명할 것임을 먼저 밝혀 둔다.


<표2> 주파수 대역별 RFID의 특성

RFID 리더

RFID 리더는 수동형 RFID 태그에 RF 에너지를 공급하여 활성화하고 태그로부터 정보를 받아 들이는 역할을 한다. RF 전송부는 안테나 회로와 동조 회로, RF 캐리어 제네레이터(carrier generator)를 포함한다. RF 수신부는 신호를 받아 들여 디코딩을 수행하고 호스트 컴퓨터와 직렬 통신 또는 TCP/IP 등의 인터페이스로 통신한다. 단지 읽기 기능만을 제공하는 RFID 리더와 달리 읽기와 쓰기 기능이 모두 제공되는 것을 인터로제이터(Interrogator)라고 하는데 보통의 경우 인터로제이터도 그냥 리더라고 부른다.

RFID 리더는 일정한 장소에 설치하여 사용하는 고정형 리더와 PDA 등에 탑재하여 이동하면서 사용하는 이동형 리더 또는 핸드헬드(Hand-held) 리더로 나뉜다. 고정형 리더는 안테나를 내장하는 경우도 있지만 주로 패치형으로 1, 2 포트 또는 4 포트의 안테나를 제공하고 있다. 고정형 리더는 UHF의 경우 태그 종류나 주변 환경에 따라 다르지만, 보통 3~7m 정도의 거리에서 인식할 수 있다. 초당 인식할 수 있는 태그 수도 리더 제조사마다 큰 성능 차이를 보이고 있지만 50개 이상의 속도를 보여 준다.

반면에 이동형 리더는 PDA 형태로 이루어져 주로 작업자가 UI를 기반으로 동작하고 원하는 경우에만 태그를 읽을 수 있도록 사용하고 있다. 이동형 장비의 특성상 배터리 용량의 한계를 보이며 특히 UHF 리더의 경우는 배터리 소모량이 많고 만일 무선랜과 동시에 사용한다면 연속 가동 시간이 훨씬 줄어 드는 것이 보통이다. 또한 인식 거리도 일반적으로 1.5m 이내에 불과하고 초당 동시 인식 수도 15개 미만으로 알려져 있다. 하지만 고정형과 이동형 리더는 사용하는 방법이나 용도가 매우 달라서 단순한 성능 차이로만 비교하기는 힘들다. 일반적으로 고정형 리더는 일정한 장소에서 감시의 용도로 쓰이고 있고 실제 많은 업무 프로세스에 있어서 이동형의 요구가 늘고 있다. 최근에 들어서는 이동형이 가능하면서 고정형의 성능을 보이는 ‘이동이 가능한 고정형 리더 (Fixed Mobile Reader)’라는 신조어도 탄생하고 있다.

안테나

리더에 부착되는 안테나는 리더에서 보내온 신호를 공간으로 방사하는 역할과 태그에서 보내 온 신호를 수신하여 리더에 보내는 역할을 수행한다. 일반적으로 저주파나 고주파용 안테나는 원형 코일 또는 원형 형태의 동박 에칭 패턴으로 제작되며 초고주파 및 마이크로파의 안테나는 일반적으로 특정한 판넬 모양의 동박 패치의 Tx/Rx 부로 나누어져 만들어 진다. 안테나는 전파를 방사하는 패턴에 따라 선형(Linear) 안테나와 원형(Circular) 안테나로 나뉘고 제조 당시의 형태에 따라 다이폴 안테나, 야기우다 안테나, 평판 안테나, 슬롯 안테나, 터널형 안테나 등의 많은 종류가 있다. 실제로 RFID를 적용하여 성공하기 위해서는 안테나 기술의 비중이 크다.

RFID 리더에서 데이터를 읽어들일 때 매우 중요한 기술적 요소로서는 충돌방지(Anti-Collision) 기술을 들 수 있다. 이는 여러 RFID 태그들이 보내는 정보들의 충돌을 방지하고 인식율을 높이기 위해 사용되는 기술이다.

스마트 라벨

지금까지 언급한 기본적인 RFID 구성 요소의 응용 요소로서 스마트 라벨(Smart Label)이란 것이 있다. 스마트 라벨이란 기존의 바코드 라벨 뒷면에 RFID 태그가 내장된 형태를 말한다. 겉으로 봐서는 일반 바코드 라벨인 듯 하지만 RFID가 제공하는 스마트(?)한 기능을 제공한다고 해서 붙여진 이름이다.

스마트 라벨이 필요한 이유는 명백하다. 어떤 물건에 RFID 태그를 부착한 후 리더를 통해 데이터 처리를 아무리 잘 해낸다 하더라도 기하학적인 패턴만을 지니고 있는 RFID 태그를 사람이 육안으로 판별할 수 없기 때문이다.
실제 RFID를 적용하는 곳에서는 수기, 바코드 기능을 동시에 만족하기를 원하며 대부분의 경우 스마트라벨이 사용되고 있다.

RFID가 주목받는 이유

최근 국내외 IT 관련 업체들과 언론 매체에서는 RFID를 앞다퉈 다루고 있다. RFID/USN 협회의 회원사만 해도 2004년 2월 출범할 당시에 51개사로 출발하였으나 2006년 4월 말 기준으로 235개로 급증한 것만 봐도 RFID의 인기를 실감할 수 있다. 정부에서도 정통부, 산자부, 과기처 등에서 RFID를 핵심 성장기술로 정하여 지원을 아끼지 않고 있다. 건교부, 조달청, 환경부, 문광부 등 다른 정부 부처에서도 그 수요처로서 매우 적극적이다. 외국의 사례만 봐도 유럽, 미국, 중국, 일본, 싱가폴 등 대부분의 나라들이 RFID와 관련한 핵심 기술을 차지하고 시장을 선도하기 위해 엄청난 노력을 기울이고 있다. 그렇다면 앞에서 이야기한 바와 같이 50년 이상의 역사를 가지고 있는 RFID 기술이 왜 하필이면 최근들어 이렇게 두각을 나타나고 있는 것일까?

필자 생각으로는 시대적 요구사항과 적절히 맞아 떨어진 덕이라고 생각한다. 무슨 말인고 하면 2000년대 초반 전 세계적으로 특히 미국에서는 닷컴 분괴로 인해 새로운 IT 성장 모티브가 필요한 상황이었다. 그 해결책으로 RFID란 기술이 운좋게 접목된 것이다. 1990년대 말부터 기업시장들은 서플라이 체인(Supply Chain)의 성공 여부에 지대한 관심을 갖기 시작했다. 이러한 지속적인 노력에도 불구하고 그렇게 큰 성과를 보지 못한 점도 중요한 원인으로 작용했다. 실패의 원인은 여러 가지가 있겠지만 SCE(Supply Chain Execution)의 핵심이 되는 물류 가시성과 투명성이 보장되지 않은데 있었다. 또 기업 간 데이터 공유를 통한 협력이 어렵고 표준에 대한 준수가 잘 이루어지지 않은 탓도 컸다. 제조 현장이나 물류 유통 분야의 창고 현장을 방문해 본 사람은 잘 알 수 있겠지만, 창고 내에서 하루에 이동되는 많은 물동량을 처리하려면 아무리 바코드 시스템이 잘 구축된 곳이라도 작업자가 일일이 데이터를 입력하기란 매우 어려운 일이다. 실제로 창고 현장에서 작업자는 하루에 처리한 물동량으로 비용을 청구하며 데이터 입력을 위해 소비되는 시간을 낭비라고 생각하는 것이 일반적이다.

국제적인 컨설팅회사 A.T. Kearney의 조사에 의하면 비효율적인 공급망에 의해서 생기는 영업 손실이 연간 400억불 이상이라고 한다. 이러한 현실을 지켜 본 MIT의 Auto-Id Center 연구소에서는 RFID 기술을 이용한 해결책을 내놓게 되었다. 그 후 RFID 기술은 전 세계 어디에서도 접근할 수 있는 네트워크 인프라를 활용할 수 있는 방법으로 제시되었다. 이 연구소의 제안은 하나의 도화선이 되어 마침내 RTE(Real-Time Enterprise)와 유비쿼터스(Ubiquitous)가 화두가 되어 있는 IT 시장의 새로운 화두가 된 것이다. 그리고 이것은 국가간의 경쟁으로 이어져 미국은 표준화를 무기로 관련 업체들을 규합하여 세력을 키워 나갔다.

RFID의 기술 동향

한국 RFID/USN 협회의 2005년 9월 ‘RFID 산업 동향 및 전망’이란 보고서에 따르면 RFID는 세계적으로 도입 초기 단계에 있다. 그 시장 규모도 전망하기가 매우 어려운 상태라고 한다. 사실상 발표 자료마다 조금씩 차이를 보이고 있지만 RFID 시장 규모는 대략적으로 2005년 7조원대의 규모에서 2010년에는 약 80조원 대에 달할 것으로 전망하고 있다. 2004년도 VDC 조사에 따르면 2005년 약 21억 달러에서 2009년 약 71억 달러의 성장을 예상하고 있다. 2005년 IDTechEx의 자료에서는 2005년 약 18억, 2010년에는 107억 달러 수준으로 급성장할 것으로 내다보고 있다(<그림 4> 참조). 우리나라의 시장 규모는 보통 경제협력기구(OECD) 자료를 토대로 세계 IT 시장의 국내시장 점유율 5.2%를 근거로 산출하고 있다.

2005년 IDTechEx사에 등록된 노리지(Knowlegebase)를 기준으로 2005년 10월 현재 구축사례 수가 1,500 여건을 넘어섰다. 구축 국가별로는 미국이 전체 사례 건수 중 33.5%를 차지하는 520건, 한국은 네덜란드에 이어 36건으로 8위를 기록하고 있다(물론, 보고되지 않은 실제 사례가 훨씬 많을 것으로 생각된다). 주파수 대역별로는 HF(13.56 MHz)가 가장 많은 사례로 314건(20.2%)을 차지하였으며 UHF(868~950 MHz)는 81건(5.2%)을 기록하고 있다. 각 태그별 모양으로는 스마트라벨 형태가 총 221건(14.2%)로 가장 많고 다음으로는 카드 형태가 127건(8.2%)로 나타났다. 응용 분야별로는 소매 및 소비재 상품에 347건으로 나타났고, 그 다음으로 금융 및 안전 분야가 241건, 자동차 및 수송분야에 230건으로 나타났다. 자세한 내용은 참고자료 중의 ‘RFID 구축사례 심층분석’을 참조하기 바란다.


<그림3> 860~960 MHz RFID 기술기준 제정 전망 (출처 : 정통부 주파수분배 공청회 자료)


<그림4> 전세계 RFID 시장 규모 측정

RFID 시스템의 심장, 미들웨어

앞에서 EPC 글로벌의 시스템 구조를 설명하면서 RFID 미들웨어란 개념을 잠깐 언급했지만 이 부분에 대해서는 좀 더 상세히 살펴볼 필요가 있다. RFID에서의 미들웨어는 복잡한 기기들과 애플리케이션 사이에서 서로를 투명하게 연결하는 기능을 담당한다. 그로 인해 복잡성을 완화시키고 굳이 상대방을 일일이 모르더라도 믿고 자기 일만을 열심히 수행하면 되도록 하는 기능을 제공한다. 또한 변화 요인에 대해 버퍼링 기능을 수행하여 새로운 장비가 추가, 변경되거나 업무 프로세스가 바뀌더라도 다른 부분에 영향을 주지 않도록 해야 한다. 이러한 기능을 원활히 수행하기 위해서는 어느 하나의 소프트웨어 만으로 처리하기는 사실상 어렵고 각각 전문화된 단위 기능을 수행하는 소프트웨어들이 분산되어 유기적으로 동작되어야 한다. 기능적으로 살펴보면 <그림 5>에서 보는 바와 같이 기기들과 직접 연결되어 하위 레벨의 Raw Data를 실시간으로 처리하여 데이터의 정확한 수집과 처리를 담당하는 Device Interface 부분(이를 최근에는 Edgeware 란 용어를 즐겨 사용하고 있으며, 전통적으로는 AIDC, Automatic Identification and Data Capture 컨트롤러란 용어를 사용하였다.)과 애플리케이션 간의 연결을 담당하는 EAI(Enterprise Application Integration) 부분, 그리고 이들을 연결하여 업무 프로세스를 전개하고 관리하는 BPM(Business Process Management) 부분이 그것이다.

아키텍처적인 측면에서 보면 디바이스 인터페이스(Device Interface) 부분은 데이터를 수집하여 생성하는 계층이며, 그 위로는 수집된 데이터를 소비하는 계층이라고 할 수 있다. 이러한 계층 구조를 명확히 하는 것이 시스템 안정성이나 확장성에 도움을 줄 것이다. 각 세부 기능들 하나 하나 만으로도 별도의 비즈니스 영역을 차지할 만큼 큰 부분이어서 여기에서 더 세부 내용을 설명할 수는 없지만, 일반적으로 RFID 미들웨어라 하면 RFID와 연결되는 Device Interface 부분을 이야기하는데 여기에서의 맹점이 바로 필자가 장황하게 미들웨어 개념을 늘어 놓는 이유가 된다. RFID 미들웨어라고 하더라도 RFID만을 생각하면 실제 기업환경에서 적용하기는 극히 제한적일 수 밖에 없다. 실례로 창고 입출고 시에 RFID를 사용한다고 가정할 때 하나의 게이트를 통해 입고와 출고를 동시에 진행한다고 하면 RFID 데이터만으로 입출고 방향을 판별할 수 있을까? 이럴때는 다른 센서와 데이터를 결합해 사용하여야 하며 상위 애플리케이션과의 업무로직 처리에도 관여 해야 할 것이다.

EPC 글로벌에서도 Auto-Id Center 시절부터 사반트(Sava nt)란 이름으로 RFID 미들웨어 개념을 역설했는데 지금은 ALE (Application Level Events)란 이름으로 정의하고 있다. 이는 마치 여러 이기종 데이터베이스들이 ODBC를 통해 그 종류에 상관없이 투명하게 접근할 수 있는 기능을 제공하는 것처럼 RFID를 사용하는 애플리케이션들이 수많은 RFID 리더나 태그의 종류에 상관없이 RFID 데이터에 접근할 수 있다는 것을 뜻한다. 여기에서 주의할 점은 프로그램에서 ODBC를 이용해 데이터를 호출한다는 사실이다.

즉, RFID를 염두에 둔 애플리케이션이 ALE란 표준 스펙을 알고 있어서 RFID 데이터에 접근이 가능하다는 것인데, 그렇다면 예전에 개발되어 소스 코드가 없거나 패키지 애플리케이션을 구매하여 소스 코드 없이 변경이 불가능한 레거시(Legacy)들은 어떻게 할 것인가? 따라서 ALE 스펙이 곧 RFID 미들웨어의 필요충분 조건이라고 생각하면 곤란하다. 또한 RFID 전문가들 중에서도 EPC 글로벌 네트워크를 곧 RFID 미들웨어라고 이야기하는 사람들도 있다. 하지만 필자의 생각으로는 EPC 글로벌 네트워크는 마치 웹서비스처럼 파트너끼리 서로 다른 시스템끼리 연동할 수 있는 표준과 인프라를 제공하는 것이지 그것 자체가 RFID 미들웨어라고 표현하는 것도 조금 무리라고 생각한다 (개념에 대한 표현 방법과 해석이 다를 수 있으므로 필자와 다른 의견이 얼마든지 있을 수 있다).


<그림5> 기업환경에서의 미들웨어 개념

이제 계산대에서 기다릴 필요가 없겠지?

필자가 약 10년 정도 전에 어떤 TV에서 미래 기술을 소개하는 프로를 본 적이 있다. 어떤 남자가 유통 매장에서 쇼핑할 물건을 마구 카트에 담고서 계산대를 통과하자 깨알 같은 것이 붙어 있는 각 상품들에서 정보를 방출하고 유유히 웃으면서 통과하던 장면이었다. 그리고 바코드 시스템을 대체할 미래의 기술이라고 소개하던 해설자의 멘트도 생각이 난다. 도대체 계산은 어떤 방식으로 했는지는 알 수 없지만 세월이 한참 지나서 RFID를 접하고 예전에 봤던 기억이 되살아 나면서 정말 편리한 세상이 되겠구나 하고 무척 흥분했었다. 하지만 언제나 그렇듯이 현실은 무척 냉혹하기에 실제로 가능한 일인지에 대한 고민을 하게 된다. 현재 UHF RFID 기술이 갖는 한계점도 많고 아무리 완벽한 시스템이라고 하더라도 항상 오류가 발생할 수 있는 탓에 TV에서 소개한 것처럼 단순한 프로세스로는 적용이 힘들지도 모른다. 어쨌든 지금 당장은 그렇다.

몇 년전 UHF RFID가 소개될 때만 해도 사정은 마찬가지였다. 나름대로 실체를 파악하게 되자 RFID는 쓸 수 없는 기술이라고 결론 내리는 사용자도 있었다. 세상 모든 일이 그렇듯이 어느날 갑자기 천지가 개벽하 듯이 환벽한 상태로 나타나는 기술은 없다. RFID를 다른 자동인식 기술처럼 성공적으로 적용해서 사용하려면 많은 준비와 노력이 필요할 것이다. 서두에 예시한 RFID 적용 시나리오의 현실 가능성에 대한 대답은 필자로서는 아직 ‘아니오’이다. 하지만 그것을 가능하도록 만들려는 꾸준한 노력이 선행된다면 머지않아 꿈 같은 현실이 찾아올지도 모른다. 그 날을 앞당기는 것은 모두 우리 개발자들의 몫이다.

RFID 관련 용어 해설

● USN : Ubiquitous Sensor Network의 준말이다. 단순 인식정보를 제공하는 RFID에 센싱 기능이 추가되고 이들 간의 네트워크가 이루어져 실시간으로 통신이 가능하게 되는 형태를 말한다. 시스템에 대해 간단히 살펴보면 먼저 필요한 모든 사물에 RFID를 부착하고(Ubiquitous), 이를 통해 각 사물의 인식 정보를 수집한다. 또 주변의 환경정보(온도, 습도, 오염정도 등)까지 탐지한 뒤에 이를 네트워크로 연결해서 정보를 관리하는 시스템이다. 이 시스템은 궁극적으로 모든 사물에 컴퓨팅 및 커뮤니케이션 기능을 부여하여 언제 어디서나 통신이 가능한 환경을 구현하는데 있다.

● RFID Event Management System : RFID 자동식별 미들웨어의 주요 구성요소로서, 다수/다종의 리더를 통해 실시간으로 전달되는 수많은 이벤트 데이터를 수집/필터링하는 시스템이다. 또 프로세싱을 통해서 수집된 데이터를 정제/가공하는 역할을 수행하는 시스템하기도 한다. 물리적/논리적으로 분산 가능하며 시스템 간에 계층적인 구조를 가질 수 있다. 계층적 구조에서 말단에 위치한 시스템은 리더기와 직접적으로 연결되어 대량의 실시간 이벤트 정보를 효과적으로 처리하는데 목적이 있다. 상단에 위치한 시스템은 말단에서 수집된 데이터를 분산시켜 유지 관리하는데 목적이 있다.

● RBPMS(Real-Time Business Process Management System) : RFID 자동식별 미들웨어의 주요 구성요소로서, 사물 식별 코드 정보 서비스, 기존 기업 응용 시스템(예: ERP, CRM, IMS, WMS 등)과 응용 프로그램을 연결시키는 역할을 하는 시스템이다. RFID 자동 식별 미들웨어, EPC IS, 또는 기존 기업 응용 시스템에서 인식, 발생, 혹은 질의를 통해서 인식된 이벤트를 기반으로 정해진 조건에 따라 정해진 조치을 취할 수 있도록 하는 규칙 기반 시스템이다. RBPMS는 기업의 업무 프로세스(Business Process)를 자동화하는 것을 목적으로 하며, 특히 RFID의 도입으로 인해 발생 가능한 업무 프로세스를 자동으로 구동시키는 것을 주요한 목적으로 한다.

● onS(Object Name Service) 서버 : 인터넷 주소 정보를 제공하는 DNS(Domain Name Service)처럼 onS는 RFID 상품 정보를 제공한다. 즉, PML 서버의 주소를 정의하고 있다가 사반트(Savant)가 필요로 할 경우 이를 전달해 PML 서버의 제품 정보를 찾아낼 수 있게 도와준다.

● EPC : Electronic Product Code의 약자이다. RFID 기술을 이용하여 사물을 고유하게 식별하기 위해 부여되는 식별코드이다.

● PML : Physical Markup Language의 약자이다. PML은 사람과 컴퓨터가 함께 이해할 수 있도록 Auto_ID 센터가 개발한 상품기술방식이다.
이것은 물체, 시스템, 공정, 그리고 물체와 관련된 환경을 기술하는 XML 기반의 언어이다. 판독기나 그 외의 센서들로부터 얻어지는 일반적인 정보들이 PML 이라는 표준 공통 언어로 표시되어 배포함으로써 여러 가지 업무와 응용시스템 등에 이용할 수 있도록 된다.

참고 자료

1. EPC 글로벌 홈페이지, http://www.epcglobalinc.org
2. 한국 RFID/USN 협회 홈페이지, http://www.karus.or.kr
3. 한국유통물류진흥원 홈페이지, http://www.gs1kr.org/
4. 2차원 바코드, http://www.saeyon.com/download/okgiro_session_01.pdf
5. 스마트 카드, http://www-903.ibm.com/kr/ibm/webzine/archive/2004spring/pdf/03.pdf
6. RFID 구축사례 심층분석, http://ettrends.etri.re.kr/PDFData/21-2_161_169.pdf
7. ETRI 홈페이지, http://www.etri.re.kr
8. 한국 전산원 홈페이지, http://www.nca.or.kr/
9. 유비쿼터스 사회의 RFID, 유승화, 전자신문사
10. RFID 이론과 응용, 조대진, 홍릉출판사

제공 : DB포탈사이트 DBguide.net