게재년월 : 2004년 6월호
부제목 : 기술 기반, 지역·분야 관계없이 ‘하나로!’

향후 10년이면 모든 사물에 전자태그(RFID)가 부착돼 인터넷에 연결, 정보 인식과 관리 네트워크가 가능해질 전망이다. 정보통신부(장관 진대제, www.mic.or.kr, 이하 정통부)는 지난 2월 ‘USN(Ubiquitous Sensor Network) 구축 기본 계획’을 발표하고, “오는 2010년까지 세계 USN 시장의 7%(5백37억불)를 점유해 세계 1위의 ‘U-Life’를 실현할 계획 ”이라고 밝혔다.
USN은 지난 3월 발표된 국민소득 2만달러 달성을 위한 ‘IT 8-3-9 전략’ 중 3대 인프라에 포함된 컨텐츠 중 하나로, 정통부는 인식정보 제공의 전자태크 중심에서 이에 센싱 기능을 추가, 이들 간의 네트워크가 구축되는 형태로 발전시킬 방침이다.
발표된 기술개발 로드맵에서 태그·리더 분야도 이와 같은 맥락으로 진행된다. 내년까지 수동·능동형 전자태크를 개발하고 2007년까지 센싱형 전자태그, 2010년에는 유비쿼터스 센서 네트워크 핵심 요소 기술과 시스템을 개발할 계획인 것. 이와 발맞춰 미들웨어 또한 내년까지 정적 정보처리용 미들웨어, 오는 2007년까지는 실시간 처리용 미들웨어, 2010년에는 자율형 처리용 미들웨어 핵심 기술이 개발될 예정이다.
정보통신 선도기반 기술 개발 사업으로 지난 3월부터 연구개발이 착수돼 오는 2008년 2월까지 4년간 진행될 ‘UHF RFID 및 유비쿼터스 네트워킹 기술 개발 사업’ 또한 지난달 10일 열린 워크샵(하단 사진 참조)에서 세부적인 사업 일정이 발표돼 앞으로 2단계에 걸쳐 900MHz 대역 수동형 RFID 및 UHF 대역(433MHz) 능동형 RFID 시스템 기술, USN 기술이 순차적으로 개발될 방침이다.
정통부는 이와같은 큰 틀 안에서 올해 공공 및 민간산업으로 확산이 용이하고 생산유발 등 파급효과가 큰 분야와 공공부문의 혁신을 유도하고 국가경쟁력 및 대국민 서비스를 개선할 수 있는 분야에 우선적으로 RFID 시범 서비스를 추진해 초기 시장을 창출하고, 보급기간 단축을 위해 서비스와 응용 시스템 개발을 병행 추진해 법과 제도 체계를 조기에 정비할 방침이다.
이는 올 한해 최대 50억의 예산을 투입해 공모방식을 도입, 올 9월부터 파급효과 및 추진목적과의 부합성 등을 고려해 시범기관과 서비스를 선정, 국민소득 2만불 시대의 견인차 역할을 수행할 수 있도록 적극 진행할 계획이다. 다음은 정통부가 발표한 USN 기술 개발 지원 정책을 비롯해 RFID 기반 USN 기술 개발 및 표준화 동향, 시범사업 추진 방향 등을 요약·정리한 것이다.■

USN 기술 개발 지원정책
세계 USN 시장 7%, ‘U-Life’ 실현
‘USN’이란 모든 사물에 전자태그를 부착(Ubiquitous), 사물 정보 및 환경 정보까지 감지(Sensor)해 네트워크에 연결해 실시간 관리(Network)하는 개념으로, 현재의 사람 중심에서 사물 중심으로 정보화를 확대해 궁극적으로 BcN과 통합돼 유비쿼터스 네트워크로 발전하는 것을 말한다.
정통부는 “전자태그 보급 촉진을 통한 살기 좋은 U-Life 구현”을 USN 비전으로 삼아, ▲반도체 산업을 기반으로 전자태그, 센서 등 첨단 신 산업 창출 ▲식품관리, 교통, 환경, 의료 등 광범위한 실생활 적용으로 국민 복지 향상 ▲항만, 항공 등 물류체계 혁신으로 동북아 허브 구축에 기여할 것으로 기대하고 있다.
3단계로 나눠 시행될 이번 프로젝트는 태그의 저가화를 위해 반도체 칩 소재·생산, 공정기술 및 패키징 기술 개발을 진행하고 선진국과의 기술격차 극복을 위해 초소형 센서 융합 기술 등은 해외 공동으로 연구가 추진되며 센서 네트워킹 등 초기 단계 기술은 국제 표준화에 참여해 진행된다.
출연 연구소는 코드관리나 표준 플랫폼, 정보보호 및 리더·시스템 기술 개발을 주도해 요수 기술에 대한 IPR을 확보하고, 산업체는 태그용 칩과 공정 및 패키징, 그리고 응용 서비스에 대한 기술 개발을 담당해 다양한 분야의 사용자 보호를 위한 정부 주도의 정보보호 체계가 확립될 계획이다.

‘UHF 사업’으로 USN 원천기술 확보
“UHF(극초단파 전파식별) RFID 및 유비쿼터스 네트워킹 기술 개발 사업”도 오는 2008년 2월말까지 4년간 한국전자통신연구원(ETRI, 사업책임자 채종석)의 주관으로 진행된다. ETRI 전파기술연구그룹(그룹장 김창주)과 정보통신연구진흥원(II'TA, 원장 김태현)이 공동으로 확정시킨 이번 사업은 SK 텔레콤, 전자부품연구원, 코리아센서닷컴 등 총 22개 업체가 공동 추진되며, 올 한해 예산만 1백20억원(출연금 70, 업체부담금 50)이 투입된다.
▲RFID 시스템 기술 개발 ▲900MHz 대역 수동형 RFID 기술 개발(태그 개발, 태그용 칩 개발, 리더 개발, 리더용 칩 개발) ▲433MHz 대역 능동형 RFID 기술 개발(태그 및 리더 개발) ▲미들웨어 기술 개발(자동식별 미들웨어) 총 7개 분야로 나눠 개발되고 2.45GHz보다는 900, 433MHz 개발에 역점을 둘 방침이다. 900MHz 표준의 경우에는 ISO, EPCglobal로 거의 완성된 상태며 향후 스마트 엑티브 표준 분야에 중점을 둘 예정이다.
이 사업의 성공 열쇠는 각 기관과의 원활한 유기적 관계 여부다. RFID가 개개의 기술이 아닌 시스템 기술이기 때문에 SI 업체, 미들웨어 업체, 리더 업체 등이 얼마나 기술협력과 의사전달을 정확하고 신속하게 하느냐에 따라 추진 속도가 달라지는 것이다.
이는 22개 공동개발 업체와 개발사업을 총괄하고 있는 정보통신연구진흥원뿐만 아니라 RFID 표준화 포럼, USN 센터, RFID 협회, TTA, ISO, EPCglobal, SAL-C 등의 표준화 기관 등과도 전략적 협력관계를 구축, 추진될 방침이다.
우선 오는 10월 시범 서비스 적용 목표로 2~3개의 시제품이 개발될 예정이며 호스트는 국내 독자개발, 리더는 국내 적용 개발, 태그는 외국 칩을 사용할 계획이다. 오는 2006년 2월까지는 1단계로 RFID 기술의 국제 경쟁력 확보 차원에서 900MHz 대역 수동형 RFID와 UHF 대역(433 MHz) 능동형 RFID 기술 개발이 진행되며, 2007년 3월부터 2008년 2월까지는 2단계로 U 센서 네트워크 기술의 원천기술 확보로 기술을 선도할 방침이다.
이와함께 일부 대역에 활용이 불가했던 전자태그용 주파수를 글로벌 수동 태그용(860~960MHz)과 글로벌 능동·센싱 태그용(433MHz) 등 ISO 제안 전자태그용 대역을 추가 공급하고, 전자태그 활성화의 장애 요인이었던 엄격한 단일 출력 규정을 제한 완화 및 점유 시간 규정을 도입해 전자태그의 다양성을 강조하는 주파수 공급 정책도 병행된다.
정통부는 이달까지 신규 전자태그용 주파수를 분배하고 오는 2007년까지 7백12억원을 투자해 수출 7.6억불을 달성, 부가가치 1조3천억원을 창출함과 동시에 2만5천여 명의 실업을 해갈할 방침이다.
또한 USN으로 현재 바코드를 대체해 물류 시스템을 신속 정확한 실시간 전자물류 방식으로 개선하고 생산공정에 활용해 생산 자동화 및 상품 이력 관리 촉진과 함께 텔레매틱스, 홈네트워크 등 신 성장 산업과 연계해 시너지 효과의 극대화로 생활의 편리성을 증대할 것으로 기대하고 있다.

USN 기술과 표준화 동향 
이달말까지 RFID 주파수 분배 결정
RFID는 전파를 이용해 사물에 부착된 태그로부터 정보와 ID 및 주변 환경정보를 수집해 저장, 가공, 추적함으로써 측위 원격처리 관리 정보 교환 서비스가 가능하며, 식별코드와 태그 리드 미들웨어 응용서비스 플랫폼 등으로 구성돼 유무선 통신망과 연동된다. USN은 이 개념에 네트워크가 가미된 개념으로 단일조직 업무에서 이종분야 업체간 연계로, 정적 정보에서 실시간으로 변화하는 정보의 고도화를 지향하고 있다.
RFID 주파수는 현재 교통카드 및 물류창고, 제품유통 등에 사용되는 13.56MHz, 컨테이너 등 미국, 유럽에서 사용 중인 433MHz, 전세계 표준화 추진 중인 860~960MHz 그리고 여권 및 ID 카드에 사용되고 있는 2.45GHz 등이 대역별로 이용되고 있다. 주파수별 이용 현황과 장단점은 다음과 같다.
■13.56MHz : 일반적인 CMOS 공정을 사용해 수분, 직물과 같은 물질들을 잘 통과하며 코일의 적은 횟수로 간단한 안테나 설계가 가능해 비용이 저렴하다. 125KHz와 비교해 높은 데이터율과 얇은 태그구조를 자랑한다. 짧은 거리와 낮은 속도에서 적은 양의 데이터 판독을 요구하는 금융카드 등의 응용분야에 적합하다. 그러나 이는 주변의 금속에서는 투과하지 못하며 높은 주파수의 안테나에 비해 큰 안테나를 요구해 태그가 큰 편이다.
■UHF(300~1000MHz) : UHF 태그는 주변의 금속에 효과적이며 non-line-of-sight 통신이 우수하다.
1미터 이상의 인식거리에 가장 적합한 주파수로 13.56MHz보다 작은 크기의 태그와 안테나로 데이터율이 높은 편이다. 지향성 안테나를 통해 판독 범위를 조정할 수 있으며 터닝 등으로 주변 물체에 효과적이다. 9
00MHz를 많은 분야에서 이용하고 있으며 현재 많은 나라에서 이동통신 등에 이용하고 있다. 그러나 수분, 직물과 같은 물질에 통과성이 낮으며 유럽과 일본에서는 규정상 논점이 돼 860~960MHz의 넓은 대역 태그가 요구되고 있다.
■2.45GHz : 이는 UHF나 인덕티브보다 안테나 크기와 태그 크기(0.5×3cm)가 작으며 대역폭, 데이터율 등이 타 주파수보다 우수하다.
그러나 UHF보다 잡음에 민감하며 인식거리가 짧다. FHSS과 같은 간섭을 줄일 수 있는 방법이 요구되고 있으며 싱글 칩의 기술력에 따라 밴더(Vendor)의 수가 제한되고 있다.
현재 표준화가 추진 중인 900MHz의 경우 미국은 호핑 방식(FHSS : Frequency Hopping Spread Spectrum)으로 902~928MHz 대역을 사용하고 있으며, 유럽은 LBT(Listen Before Talk) 방식 채용으로 기존 SRD에 RFID, SRD Using FHSS, SRD Using DSSS 등과 여러가지 서비스가 공유돼 사용되고 있어 오는 9월 주파수 분배를 목표로 하고 있다.
국내는 CT-2 반납 대역인 910~914MHz 대역에서 검토 중이며 이달말까지는 주파수 분배가 결정된다. 이는 향후 국제 표준을 수용 가능하도록 기술 기준을 제정하고 리더기 사용여건 및 배치조건 등을 검토해 소요량을 산출, 트래픽 모델링에 의해 용량 분석과 인접대역에 미치는 간섭 영향 등을 고려해 미래 타 서비스와의 공유를 위해 호핑 또는 LBT 등의 사용방식 여부를 선택해야 할 것이다.

5센트 이하 태그 실현, ‘칩 패키징’ 개발
전세계적으로 리더·태그 기술은 EPCglobal의 Class0, Class 1의 프로토콜을 사용하고 있으며 리더 주파수 간섭 회피 기술, 멀티밴드, 멀티 프로토콜 리더 기술, 주변환경에 적응하는 빔형성(Beam Forming) 기술 등이 사용되고 있다. 현재는 5센트 이하의 태그를 실현하기 위해 태그 안테나에 칩을 내장하는 공정인 ‘칩 패키징’ 비용을 줄이는 기술이 개발되고 있다. Alien사는 유체 위의 칩이 자기 정렬되는 FSA(Fluidic Self Assembly)라는 공정을 개발했으며, Philips사는 진동 표면 위의 칩이 자기 정렬되는 Vibratory 공정을, Matrics사는 fast-curing adhesive 특성을 갖는 PICA(Parallel Integrated Chip Assembly)라는 장비를 개발해 저가 패키징을 실현하고 있다.
433MHz 대역에서는 미국의 SAVI와 Metric사를 중심으로 ‘실시간 Visibility’ 물류 추적 시스템을 제공하기 위해 파레트, 컨테이너 단위의 능동형 RFID 단말 및 시스템 개발을 주도하고 있다. 향후에는 1센트 이하를 목표로 단순기능, 초저가 칩리스 태그 기술이 개발 중에 있다. 다음은 SAW 태그 등 칩리스(Chipless) 태그 기술의 종류를 설명한 것이다.
■SAW 태그 : 이는 태그마다 스트립 간격을 고유하게 만들어 데이터를 인코딩하며 스트립 간격에 따라 리더로 반사되는 시간이 다르므로 시간차를 이용해 코드 정보를 해석할 수 있다. 주파수는 주로 2.45GHz를 사용하며 Transducer에 사용하는 압전물질에는 수정을 이용하고 있다.
■LC(Lnductor Capacitor) Array 태그 : 이 태그는 코일과 커패시터를 조합해 공진 회로를 구성해 공진 주파수당 데이터 비트를 할당한다. 리더에서 전파를 발사하면 공진점에서 에너지가 태그에 흡수돼 반사되지 않는데 이를 리더에서 감지해 해당 주파수에 할당된 비트 정보의 유무를 알 수 있게 한다. 리더는 태그 전체 주파수 범위를 스캔해 원하는 태그 ID와 정보를 해석하며 스캔을 위해 1~1000MHz 사용할 수 있으며 인식거리는 3미터까지 가능하다.
■Polymer 태그 : 기존의 칩은 반도체 기판을 사용하지만 이 태그는 플라스틱 위에 트랜지스터를 인쇄하는 방법으로 만들어 현재 간단한 RFID 태그에서 필요한 4천8백개 트랜지스터 집적이 가능하다.
기존 실리콘 반도체 공정과 달라 칩리스로 분류되지만 내부 회로는 기존 칩과 동일하다. 제작 가격도 싸고 e-paper에 사용할 수 있을 정도로 유연해 디스플레이, RFID 태그, 메모리 등에 이용이 예상된다. 전자의 이동속도가 느려 사용 주파수 대역이 낮고 수명이 짧은 것이 단점이다. 이 태그는 1998년 Philips사에서 만들었으나 실용화는 5~10년 이후로 예상되며 2010년 이후에나 일반화될 수 있을 것으로 예측된다.
RFID 표준화 동향은 ISO/IEC JTC1/SC31의 WG4에 해당되며 이달 초 900MHz의 표준화가 완성되고, EPCglobal 표준화는 Class 1의 Generation 2.0 규격이 오는 9월 완료 예정이다.
SAL-C(Smart Active Label-Consortium)는 엑티브 태그를 더욱 저렴하게 만들기 위해 지난해 결성된 조직으로 Standard, Technology, User 등 4개 분과가 있으며 올 초 Battery assisted passive label, 2~3년 후에는 fully active label system 개발을 목표로 하고 있다. ▣
■글 : 신영주 기자 / yjshin@liftasia.com