'기술 관심/RFID'에 해당되는 글 28건

  1. 2008.10.23 디바이스 미들웨어 - 로컬 컨트롤러
  2. 2008.10.23 RFID의 실체 3 - EPCglobal Network 다시 보기
  3. 2008.10.23 RFID의 실체 2 - EPC
  4. 2008.10.23 RFID의 실체 1
  5. 2008.09.20 RFID 키오스크
  6. 2008.07.24 증강현실과 RFID
  7. 2008.07.23 RFID의 이해 (2006년 기준)
  8. 2008.07.21 PDA형 RFID 리더 개발 고려 사항
  9. 2008.07.17 RFID 의 진정한 의미
  10. 2008.07.11 RFID 스마트 선반
2008. 10. 23. 20:42

디바이스 미들웨어 - 로컬 컨트롤러

디바이스 미들웨어의 시스템 구축 아키텍처를 좀더 자세히 들여다 보도록 하겠다. 디바이스 미들웨어가 가져야 하는 성능이나 기능 요소에 대해서는 앞에서 여러번 논하였는데 이제는 이것을 어떻게 써야 하는가에 대한 이야기를 하겠다. 대부분의 사람들은 디바이스 미들웨어를 현장에 구축할때 <그림1>과 같은 구성을 한다.

사용자 삽입 이미지
<그림1> 서버형 디바이스 미들웨어 구성

우선 산업 현장에 대한 이해부터 해야 하는데 PLC, RFID 리더, 바코드 스캐너, 작업자 단말, PC 기반 기계 컨트롤러 등 다양한 형태의 디바이스들이 산업 현장에 있고, 이러한 데이터 발생원으로부터 갖가지 데이터를 수집하고 관리하는 상위 애플리케이션은 잘 관리되는(무정전 상태, 보안 관리 등) 전산실 또는 외부의 전산센터에 놓이게 된다. 이렇듯 디바이스가 놓이는 현장과 상위 애플리케이션이 놓이는 전산실은 원격에 위치하는 것이 일반적이고 (심지어는 서로 다른 나라에 놓이기도 한다.) 따라서 이를 연결해 주는 통신 매체로는 TCP/IP를 사용하는 이더넷(Ethernet)을 사용하는 것이 일반적이다.

이때 애플리케이션과 디바이스들의 연결을 위해 디바이스 미들웨어를 <그림1>과 같이 서버 형태를 취하도록 구성하여 상위 애플리케이션과 같이 전산실에 두고 디바이스를 연결하는 구성을 하였다고 생각해 보자. 이 경우에 디바이스 미들웨어에게 필요한 기능 요소와 장단점은 어떤것이 있을까? 우선 디바이스 미들웨어는 한꺼번에 몇개의 장비와 연결될 수 있을것인가가 매우 중요한 기능 요소일 것이다. 왜냐하면 하나의 서버형 미들웨어에 한꺼번에 많은 장비들이 물리게 되므로 이들이 한꺼번에 데이터를 쏟아 낼 경우 성능에 문제가 없어야 하기 때문이다. 따라서 초기의 RFID Middleware 업체들이 한번에 100개, 200개의 리더를 붙이는 기능을 제공한다 등으로 얘기를 하곤 했었다. 즉 한번에 몇개의 리더를 동시에 연결할 수 있느냐가 중요한 기술 척도가 되었다.
하지만 이 경우 아무리 성능 좋은 미들웨어라고 하더라도 기본적으로 디바이스에서는 가공되지 않은 원시 데이터(raw data)를 실시간으로 뱉어 내기 때문에 동시에 여러 장비를 실시간성 훼손없이 좋은 성능을 발휘한다는 것은 물리적으로 불가능한 일이다. 게다가 전산실 네트워크에 몰려드는 수많은 데이터 트래픽을 감당하는 것은 매우 끔찍한 일이다.

또한, 모든 디바이스들이 TCP/IP를 지원하지도 않는다는 사실이다. TCP/IP는 허브와 스위치 장치를 통해서 아무리 원격에 있더라도 서로간의 통신하는데 문제가 없다. 하지만 RS-232C와 같은 시리얼 통신이나 전기적 신호만을 이용한 접점 연결 방식등에는 양 호스트가 연결되는 물리적인 거리 제한이 있으며, 아무리 그 전기적 신호를 증폭한다고 하더라도 별도의 공사비용 등으로 인해 원격 연결은 불가능하다. 따라서 대안으로 사용하는 방법이 시리얼 통신을 TCP/IP로 바꿔주는 컨버터를 쓰는 방법이다. 하지만 연결 포인트가 늘어날수록 에러의 발생 확률도 높아지고 또 작은 장비 하나가 전체 연결 흐름을 막을 수 있는 위험 요소가 되기 때문에 장기적인 차원에서 그리 좋은 방법이 아니다.

그리고 하나의 디바이스 미들웨어에 여러가지 장비가 한꺼번에 연결되면 우선 이 미들웨어가 죽게 되었을때 문제가 발생하므로 일반 서버에서 사용하는 장애 대책으로 보조 장비를 하나 더 두어서 Fail Over 시키는 방법 등을 쓰게 되므로 비용과 아무리 잠깐이라도 다운타임 동안의 데이터 유실 등에 대해서는 심각하게 고민해야 하는 문제이다. (모든 장비가 한꺼번에 연결되어 있으며 각 장비들은 초당 수백개의 데이터를 뱉어 낼 수도 있기때문에 1초동안만 연결이 끊어졌다 하더라도 막대한 손실이 일어날 수도 있다.)


하지만 디바이스 미들웨어의 시각을 다른 시각에서 한번 바라보자. 이것을 서버의 개념이 아니라 디바이스들과 같은 레벨에 있다고 하고, 여러 디바이스들을 대표하는 하나의 대표 디바이스라고 생각해 보자.

사용자 삽입 이미지
<그림2> 디바이스형 미들웨어 구성

<그림2>를 보면 디바이스 미들웨어의 위치가 전산실이 아닌 현장으로 내려와 있음을 알 수 있다. 하지만 이것은 단순히 위치만의 문제가 아니다. 우선 이것은 단위 공정별로 그룹핑을 함으로써 분산형으로 시스템 구성이 됨을 알 수 있다. 즉, 1라인의 A공정 설비들만 묶어서 A 미들웨어에 연결하고 B공정 설비들은 B 미들웨어에 연결하는 식이다.
이런 구성의 장점은 각 단위 공정별 묶음으로 관리하기 때문에 논리적, 물리적 시스템 분리가 되기때문에 한 공정의 문제가 다른 공정에 영향을 주지 않는다는 사실이다. 이것은 중앙 집중적인 시스템 구성보다 분산형 시스템 구성이 갖는 장점, 즉, 확장성과 성능 분산, 복잡성 완화 등의 특징을 가질 수 있다는 것과 서로 다른 공정에 각각 적용할 수 있는 단위 로직을 쉽게 적용하고 관리할 수 있다는 장점도 얻을 수 있게 된다.

물리적인 위치도 통신하는 디바이스와 인접하게 되므로 원격 접속 과정에 발생할 수 있는 전기적 신호의 손실도 방지할 뿐 아니라 별도의 컨버터를 사용하지 않으므로 컨버터에서 발생할 수 있는 에러 요소를 없앨 수 있다. 또한 연결되는 디바이스의 수도 단위 공정별로 한정되기 때문에 데이터의 양 또한 전체 공정을 모두 모은 것에 비하면 훨씬 적기 때문에 실시간성이 보장되며 여러가지 특정 로직을 구현하기가 수월해 진다. 따라서 이 디바이스 미들웨어는 한번에 몇개의 디바이스를 연결할 수 있느냐는 관심 사항이 아니며 얼마나 빨리 많은 로직을 적용하여 상위 시스템의 부하를 줄여 줄 수 있느냐가 더 큰 기능 요구 사항이 된다.

이런 디바이스 미들웨어는 일반 PC나 서버에서 동작하는 소프트웨어 형태가 아니다. 위에서 밝힌 것처럼 이것은 소프트웨어라기 보다는 하나의 다른 디바이스 개념이어야 한다. 따라서 척박한 현장에서 잘 견딜 수 있도록 산업용 요구사항을 만족하여야 하며 별도의 모니터가 필요 없을 수도 있다. 일반적으로 하드웨어형 또는 임베디드 미들웨어라고 부른다. 최근에는 RFID 리더 내부에 내장하기도 한다.

또하나 생각해 봐야 할 것은 현장 네트워크와 상위 네트워크의 분리 문제이다. 디바이스들과 상위 서버가 모두 같은 네트워크에 있다고 하면 어떤 특정 호스트가 지나치게 많은 트래픽을 발생시키거나 (웜이나 바이러스가 발생했을 경우를 상상해보자) 전체 네트워크가 다운되었을 경우에는 모든 데이터가 손실될 것이다. 하지만 산업 현장에서는 어떠한 경우라도 데이터의 손실만은 최소한으로 막아야 한다. 이를 위해서 하나의 디바이스 미들웨어를 기준으로 랜카드를 두개를 사용하여 하위 디바이스들끼리는 별도의 로컬 네트워크를 형성하여 연결하고 디바이스 미들웨어가 상위 애플리케이션과 연결된 네트워크에 참여하는 형태로 시스템을 구성하여야 한다. 이렇게 하면 네트워크 성능 보장과 안정성 두마리 토끼를 한꺼번에 잡을 수 있다.

하지만 이 역시 디바이스 미들웨어가 죽는다면 문제가 될 것이다. 그렇다고 하더라도 하나의 미들웨어가 다운되면 해당 공정에만 영향을 받지 다른 공정에는 문제가 없을 것이다. 물론 디바이스 미들웨어가 어떠한 경우라도 다운되는 경우는 없어야 한다. 이를 위해 별도의 보조 장비를 두는 것은 그리 좋은 방법은 아닌 것 같다. 왜냐하면 일단 전체 비용이 너무 상승하게 되고 아무리 보조 장비를 둔다고 하더라도 완벽한 해결책은 아니기 때문이다. 대신에 이 장비가 죽었음을 관리자나 작업자에게 최대한 빨리 알릴 수 있는 기능을 제공하고 현장에서 간단하게 리셋 버튼 하나만 누르는 등의 방법으로 해결이 되는 기능을 제공하는 것이 훨씬 나을 수 있다. 부팅 시간이 너무 오래 걸린다든지 하는 것도 안된다.

또하나 예상되는 문제점은 너무 많은 장비가 현장에 있음으로 해서 관리하기 어려울 수도 있는데 이를 위해서 원격 감시 툴을 제공하는 것이 매우 중요한 기능 요소이다. 관리자가 자리에 앉아서 전체 미들웨어의 상태와 그 밑에 연결된 장비 상태들을 확인하고 또 문제가 발생하면 메일이나 휴대폰 문자로 알려 주는 등의 기능을 제공한다면 매우 편리할 것이다.


시범사업이나 1회성 파일럿 프로젝트로 진행하는 것과 지속적으로 유지보수가 필요한 산업 시스템을 구성하는 것에는 많은 차이가 있다. 당장 눈앞에 보이는 것만 된다 안된다로 판단할 것이 아니라 지속적으로 운영할 것에 초점을 맞추어야 한다. 문제는 지속가능성(Sustainability)이다.
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2008. 10. 23. 20:39

RFID의 실체 3 - EPCglobal Network 다시 보기

EPCglobal의 Network 인프라 개념을 다시한번 살펴 보도록 하겠다.

많은 정부 주도의 RFID 과제를 보면, 특히 지식경제부 (구 산업자원부), 표준이라는 명목하에 EPC와 EPCglobal Network을 시스템 아키텍처 상에 반드시 포함하는 경우가 많다. 특히 SCM (Supply Chain Management) 개념의 물류 적용 프로젝트, 또는 각종 상품 (농산물 축산품 포함)의 이력 추적 시스템 구축 사업에는 무조건적으로 고려하거나 권고 사항으로 지정되기도 한다.

물론 앞서서 EPCglobal에 대해 논의한 바와 같이 UHF RFID와 EPCglobal은 SCM을 위해서 태어났다고 해도 과언이 아닐 정도로 이것과 밀접한 관계가 있음은 분명하다.
하지만 여기서 잘 이해해야 하는 것은 그것을 적용했을때의 시스템 아키텍처이다.

EPCglobal Network 아키텍처의 이해

EPCglobal Network은 우선 전세계의 불특정 다수의 업체를 대상으로 한다. 그러기 때문에 반드시 복잡한 구조와 한두 조직의 힘만으로는 그것을 관리할 수도 지원할 수도 없다. 기존에 업체간 데이터를 연동하던 방식대로 하면 1:1로 관계를 맺고 서로에 대해 검증하고 데이터를 주고 받고, 또 그러기 위해서 어떤 식으로, 언제, 어떤 데이터를 주고 받을 지를 협의하고 테스트하고 수정하고, 또 그러한 작업을 다른 업체와 또 하고...
이런식으로는 국가간 장벽도 허물어지는 마당에 앞으로는 도저히 할 수가 없게 된다. 물론 이러한 사항 때문에 EDI 표준이니, EAI 니 하는 솔루션 들이 나왔고 또한 SOA (Service Oriented Architecture) 개념으로 내가 줄 정보를 제공하고 필요한 남이 가져다 쓰는 구조가 제안되고 있는 것이다.

EPCglobal Network은 바로 이런 SOA 기반의 아키텍처이다. 우선 전세계 어디서라도 RFID 태그에서 읽힌 EPC 코드 하나만 있으면 그 정보가 저장된 서버를 찾아서 정보를 알아 올 수 있다. 그런데 그 정보가 저장된 서버는 어디에 있는 걸까?
바로 RFID 태그가 부착된 상품이 최초로 생명을 얻게된 바로 그 회사에 있는 것이다. 다른 제품의 RFID 정보는 또다른 회사에 있는 것이고. 또한 실제 그 제품 정보는 EPCIS 내의 DB 형태로 존재하는 것이 아니라 (물론 그럴 수도 있지만) 다른 저장 DB 또는 다른 애플리케이션 서버로 부터 얻어 와서 외부에 알려 주게 된다. 외부 사회와의 연결 통로라고나 할까.

이렇게 새로운 RFID 태그를 만들어 내는 주체들이 저마다의 정보를 관리하고 표준화된 방법으로 제공하기 때문에 공통적인 관리 인프라 비용이 필요없고 아무리 새로운 업체가 생긴다고 하더라도 동일한 접근을 하기 때문에 그에 대해 고민할 필요가 없다. 바로 분산 시스템의 강력한 힘이다.

분산 시스템으로서 EPCglobal Network 적용의 한계

하지만 이것이 현실적으로 적용하자니 넘어야 할 산이 너무도 많다.
우선 표준이다. 모두 표준이 좋은 것은 알고 있지만 여러 사람들의 의견을 하나로 만들어서 그것을 반드시 지키게 만드는 것은 생각보다 쉽지가 않다. 저마다 다른 생각들이 있고 또 자기의 영향력을 발휘하여 자기에게 유리한 표준을 만들고자 한다.

그리고 정보를 외부에 제공하는 것 또한 쉽지가 않다. 남들은 많은 데이터를 보고자 하지만 나는 되도록이면 정보를 주고 쉽지가 않다. 정보를 줄 사람과 그렇지 않은 사람을 걸르는 것도 큰 부담이다.

또한 아무리 하나의 서버라고는 하지만 자체적으로 EPCIS를 관리하는 것이 부담스러운 업체도 많다. 물론 대기업에서는 조금만 신경 쓰면 이런 서버 하나 구축하는 것이 아무것도 아니지만 간단한 전산 시스템 하나 제대로 구축할 여럭이 없는 협력 업체가 너무도 많다. 그리고 정말 중요한 정보는 그 업체에서 나오는 경우도 많다.

현재로서는 EPCglobal Network을 구축할 필요성이 전혀 없다. 뭔가 나한테 큰 이익이 있으면 모를까 또는 이것을 쓰지 않으면 나에게 큰 불이익이 돌아오면 모를까 굳이 내가 먼저 나서서 별 필요성도 느끼지 못하는 시스템을 구축할 필요가 없는 것이다.

그리고 대부분 EPCglobal Network을 사용하여야 하는 애플리케이션은 SCM 또는 이력추적 시스템이다. 이것은 상품 정보를 제공해 주는 것만으로는 안된다. 각 상품 정보의 결합과 분리를 추적할 수 있는 서비스가 필요하다. 이것이 EPCIS-DS (Discovery Service) 개념인데 현재로서는 표준 제정도 완료되지 않았고 수많은 데이터가 실시간으로 연계되면서도 보안 문제를 해결하려면 정말 힘든 작업일 것이라 생각된다.

마지막으로 한가지 가장 중요한 현실적인 난관은 정부 시범 사업의 예산이다. 정부 시범 사업은 최소의 비용으로 최대의 결과물을 요구하는 경우가 많은데 많은 참여 업체들에게 저마다 EPCIS와 ONS 같은 것을 꾸미려고 하니 비용이 너무 든다.

따라서 이러한 문제때문에 대부분 EPCIS와 ONS를 중앙에 하나를 두고 시스템을 꾸민다. 이름도 Single Window 와 같은 멋진 이름을 지어서 말이다.

중앙 집중적으로 사용된 EPCglobal Network의 문제점

하지만 여기에서 절대로 잊지 말아야 할 것은 바로 분산 시스템 구조를 중앙 집중 구조로 사용한다는 것이다. 이렇게 해도 문제가 없는 것일까? 분명히 있다.

가장 큰 문제는 바로 Data Capture의 성능 문제이다. EPCIS는 분산 형태로 있게되면 RFID의 모든 정보가 실시간으로 발생되는 이벤트(생각보다 많다.)를 로컬 네트워크 내에서 적절히 처리하여 실시간성과 누락없는 신뢰성을 보장할 수 있다.
하지만 이것이 원격에 하나의 중앙 시스템에 접근하려면 이에 대해 보장할 수가 없다. 극단적으로 어느 특정 업체의 현장은 산속 깊은 곳에 있기도 하기 때문이다. 그렇지 않다고 하더라도 실시간으로 필요한 모든 데이터를 웹서비스로 (EPCIS가 외부와 연동될때의 표준 인터페이스) 중앙으로 올린다는 것은 엄청난 성능 저하를 가져온다. 이는 외부에서 요청이 들어온 데이터를 제공하는 것하고는 차원이 다르다. 기본적으로 수많은 데이터를 가지고 있어야 그중에 필요한 정보를 외부에 제공해 줄 수 있고 또한 정보를 요청했을때는 줄때까지 몇초간 기다릴 수도 있다. 하지만 데이터를 실시간으로 모아두려면 1초에도 수십건의 데이터를 밀어 넣을 수도 있다. (물론 그 정도의 실시간이 필요 없다고 할 수는 있어도 우리가 RFID에서 기대하는 근본 개념을 생각하면 그렇다)

그리고 EPCIS를 통해 외부에 제공하는 정보는 위에서도 언급한 바와 같이 반드시 EPCIS 가 소유하고 있는 DB에 없는, 각 기업체 고유의 레거시에 정보가 놓일 수 있는데, 이 것은 매우 비밀스러울 수도 있어서 외부에서 이것에 맘대로 들어 온다는 것은 상상조차 할 수 없는 경우가 일반적이다.

그리고 시스템을 중앙에 놓게 되면 ONS가 무슨 필요가 있으며 DS 또한 어떤 의미가 있겠는가? 스스로 EPCglobal Network 구성요소에 대해 부정하는 꼴이 되고 만다.

그렇다면 시범사업의 성격상 임시로 하는 것이고 그 효용성에 대해서만 검증해 보는데 의의가 있다고 말할 수 있겠지만 이 또한 매우 심각한 모순이다. 시범사업이란 개념의 검증(Proof of Concept)의 의미가 있어서 실제로 그 시스템을 꾸며 놓고 그 효용성을 봐야지 의도한 바와 전혀 다른 시스템 구성을 해두고 그를 검증한다는 것이 아무리 생각해도 말이 되지 않는다.

결론

EPCglobal Network이 그 의미를 가질 수 있는 것은 원래의 아키텍처대로 적용했을 때이다. EPCglobal Network을 제대로 적용하려면 그것을 사용하고 (이것에 대한 적용 및 효과 검증이 목적이라면) 만일 그렇지 않고 애플리케이션 구축 자체가 목적이고 이것이 중앙 집중적으로 사용되어도 아무런 문제가 되지 않는다면 (예를 들어 농림부에서 하는 농산물 이력 추적 시스템 또는 식약청의 식품 위생 추적 시스템 등) 굳이 제대로 쓰지도 않을 EPCglobal Network을 그림에 그려넣지 말아야 한다.

비록 EPCglobal Network의 검증이 목표라고 하더라도 실제 사용되고 있는 현장 시스템에 필요도 없이 억지로 우겨 넣는 것 또한 안된다. 그렇게 되면 아마 실제로는 사용되지 않으면서 서류상에만 존재하는 시스템이 될 것이며 정작 돈을 들여 기술개발이 필요한 업체 대신 엉뚱한 업체만 쓸데없이 배불리는 상황이 발생될 수도 있다. 그건 세금으로 만들어지는 정부 시범 사업 특성상 혈세 낭비의 대표적 사례라고 할 수 있다.

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2008. 10. 23. 20:38

RFID의 실체 2 - EPC

사실 RFID라고 하면 그 종류와 이와 관련된 구성 요소들이 많다.


RFID의 구성 요소로는 RFID Tag이 있고, 리더와 이에 연결된 안테너, 리더도 고정형 리더와 이동형 리더, RFID 프린터/인코더, RFID 미들웨어 등등이 있고


RFID Tag에 배터리가 있느냐 없느냐에 따라 능동형과 수동형으로 나누기도 하고 주파수별로도 128KMHz의 저주파(LF), 13.56MHz 의 고주파(HF), 900MHz 대역의 초고주파(UHF), 2.45GHz 의 Microwave 파 등 다양하다.


하지만 대체로 많은 사람들이 이야기 하고 있는 RFID 는 우선 900 MHz 대역 UHF 수동형을 말한다.

그리고 이와 더불어 항상 EPC 와 EPCGlobal 이 회자되고 있다.

이와 관련하여 따로 이야기하려면 또 한참 걸리겠지만 이에 대해서는 따로 링크를 걸도록 하고 간단하게 개념적으로만 이야기하면,


RFID 안의 메모리 칩에는 전세계적으로 유일한 번호의 부여 표준인 EPC(Electronic Product Code)란 것이 있고 (이것은 96 bit의 크기로 충분하다. 2의 96승의 숫자만큼 서로 중복되지 않을테니)

이 RFID 태그에 있는 EPC를 유일한 키로 하여 자세한 정보는 어느 서버에 담겨지게 되는데 이를 EPCIS(EPC Information Service) 라고 하고 이는 전세계적으로 널려 있으니 이 서버의 위치를 찾아 주는 것이 ONS(Object Name Service) 라는 인프라스트럭처이다.



근데 문제는 많은 사람들이 RFID와 이 EPC 구조를 거의 한몸으로 인식한다는 데에 오류가 시작된다.

원래 EPCglobal의 전신인 MIT의 Auto-ID Lab 이란 연구소였다. 이 연구소에서는 Supply Chain에 대한 솔루션을 연구하고 있었고 이에 대한 해답으로 RFID에 주목하였던 것이다.

EPCglobal의 홈페이지 (http://www.epcglobalinc.org/about) 에 다음과 같은 소개를 하고 있다.


Our goal is increased visibility and efficiency throughout the supply chain and higher quality information flow between companies and their key trading partners.


RFID가 Supply Chain에 어떤 문제를 해결해 주리라고 기대했던 것일까? Supply Chain Management는 닷컴 열풍이 불던 90년대부터 IT 업계에서는 매우 중요한 뜨거운 감자였다. Dell 컴퓨터의 성공사례에 빠지지 않고 등장하던 단골 메뉴였고 많은 회사들이 SCM 구축하기 위한 노력을 기울였지만 결론적으로 쉽지가 않았다. Supply Chain이란 제조사, 물류 업체, 유통사, 소비자에 이르기까지 서로 다른 회사들이 마치 하나의 유기적인 체인으로 연결되듯이 하나로 이어지는 관리 체계를 말한다. SCM은 계획을 위한 SCP와 실행을 위한 SCE로 나뉘는데 SCE에서 가장 중요한 역할을 하는 창고관리 시스템인 WMS (Warehouse Management System)이 있는데 상품이 이 창고에 들어가고 나가고 현재 재고 상태를 관리하는 것으로서 이것만 제대로 되면 상품 정보의 가시성과 추적성이 가능해 진다.

하지만 수많은 상품을 팔레트에 담고 지게차로 운반하면서 일일이 이 정보를 입력한다는 것은 거의 불가능하다. 그런데 이걸 그냥 운반 작업만 하면 자동으로 데이터 입력이 가능하다고 하면 얼마나 좋겠는가? 이것에 대한 솔루션이 RFID이었던 것이다. 게다가 RFID에 EPC란 전세계적으로 고유한 번호를 부여하여 모든 물품에 부착하면 개별 제품에 대한 추적이 가능하니 완벽한 가시성과 추적성이 제공될 것이다. 그리고 RFID는 메모리만 크면 많은 데이터를 스스로 가지고 다닐 수도 있을텐데 왜 96 bit 밖에 안되는 메모리를 사용해야 했을까? (초기에는 64 bit 메모리만으로도 충분하다고 생각했다.) 그건 바로 돈이다. 모든 상품에 RFID Tag이 부착되기를 바라는데 가격이 너무 비싸면 안되므로 가격을 낮추기 위해서는 메모리 크기를 줄일 수 밖에 없지 않은가?


또하나 RFID Tag에는 고유한 시리얼 번호만 있는데 이것에 대한 정보는 어떻게 알아올 수 있을까? 당연히 DB에서 찾아야 할 것이다. 이 DB에 저장된 정보를 제공해 주는 시스템이 EPCIS 라는 시스템인데 이 정보를 제공해 주는 방법(이를 프로토콜이라 한다)은 누구나 알 수 있어야만 한다. 왜냐하면 Supply Chain상의 누가 이 정보를 원할 지 모르기 때문이다. 이것이 표준이 필요한 이유이고 이 표준 제정을 위해 업체들끼리의 자발적인 표준 기관인 EPCglobal이란 단체가 탄생한 것이다.


또하나는 이 RFID Tag의 정보를 제공해주는 서버는 어디에 있단 말인가? 이것을 알려주는 것이 ONS 인데 인터넷의 DNS와 유사한 (거의 동일한) 방법이다. 문자로 표시된 웹 URL을 DNS에 의해 IP 번호를 찾고 이를 통해 웹서버에서 정보를 얻을 수 있는 바로 그 방법이다.


물론 추적성 확보를 위해서는 EPCIS Discovery Service란 추가 논의되는 내용이 있긴 하지만 대충 이런 내용이며 아마 많은 사람들이 알고 있을 것이다.


이러한 표준 내용은 그 자체로도 의미가 있으며 Supply Chain 완성을 위해서는 널리 쓰이는 것이 필요하다. 사실 이러한 방법이 SCM의 유일한 솔루션이 아니며 이미 웹서비스를 통한 SCM 솔루션 확보 노력이 지속되었다. 하지만 이것은 표준에 대한 참여 미비로 실패(?)한 경험이 있기 때문이다.


하지만 RFID 솔루션을 논의할 때 항상 RFID = UHF = EPC Network 란 등식으로만 생각하면 큰 오산이다. 모든 분야에 이런 등식으로 접근하면 몸에 맞지 않는 옷처럼 상식에 어긋난 시스템 구성을 하여 결국엔 실패하는 사례가 많기 때문이다. (실제로 지금까지 정부 주도로 이루어진 많은 RFID 시범사업에서 이런 일들이 비일비재했다.)


서로 불특정 다수의 데이터 공유가 아닌 환경에서 이 복잡한 시스템을 쓸 이유가 뭐란 말인가? 자세한 내용은 나중에 다시 언급할 기회가 있을 것 같다.


EPCglobal 에서 밝힌 이 단체의 목적을 다시한번 상기해 보자.

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2008. 10. 23. 20:38

RFID의 실체 1

2003년 부터 국내외에서 RFID (Radio Frequency IDentification)이 IT 에서는 엄청난 화두를 끌어내며 경쟁적인 이슈를 불러 일으켰다. 처음에 RFID를 소개할때 현재 대부분의 상품에 붙어 있는 바코드를 대체하여 카트에 상품을 담고 그냥 매장 출구를 통과하면 자동적으로 일괄 계산하는 시나리오를 소개하며 일반인들의 기대를 한껏 부풀렸으며 또한 한편으로는 시야를 흐리게 만든 장본인이 되었다.



또한 RFID 기술 자체의 역사는 2차대전때에 아군기와 적군기를 구분하는 용도의 기술로도 사용되었으므로 기술적 완성도는 의심할 바가 없다는 설명도 많이 되었다.

새로운 RFID는 인식거리도 짧게는 10m 에서 멀리는 100m 이상도 읽을 수 있으며 단지 문제가 되는 것은 가격인데 이것은 2010년이 되면 5 센트 이하로 떨어지면서 IT 역사가 바뀔 것이라는 전문가들의 예상이 뒤따랐다.


하지만 실상은 전혀 그렇지가 않은 것 같다. 기대했던 시장은 전혀 열리지가 않았고

(정부의 온갖 노력에도 불구하고) 하나씩 RFID의 실체를 눈으로 확인하는 순간 앞서 이야기 했던 모든것들이 거짓말임이 드러난 것이다.

솔직히 말하면 RFID 확산이 잘 안되는 이유는 가격의 문제는 두번째고 우선 기술적으로 불가능했기 때문인지도 모른다.


하지만 이 역시도 너무도 편협한 단면만을 본것이고 실제로는 RFID의 명확한 실체에 대한 오해에서 비롯된 것이 아닐까 생각한다. 앞으로 이 점에 대해 조금씩 내 생각을 정리해 보고자 한다.

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2008. 9. 20. 16:58

RFID 키오스크


RFID를 이용한 시스템 구축 시에 빈번히 어쩌면 가장 많은 형태로 구축되고 있는 것이 RFID 리더가 달려 있는 키오스크(KIOSK) 정보 단말기라고 할 수 있겠다.

사실 국내에서 행해지고 있는 RFID 시스템은 이력 추적 관리 응용 애플리케이션 구축이 많은 부분을 차지하고 있고 굳이 이력 추적이 아니라고 하더라도 Supply Chain을 구축하는 시스템, 관광 정보 제공 시스템 등이 모두 최종 소비자에게 RFID를 읽어서 정보를 보여주는 형태로 업무 프로세스가 끝을 맺는 시나리오로 되어 있기 때문이다.

더군다나 초기에는 기업 내부에서 효율화 측면을 평가하는 정도로 아는 사람만 볼 수 있는 내부 시스템 화면으로 되어 있었지만 최근에는 유통 매장을 가장 끝단으로 내세우면서 소비자들에게 직접 노출되는 RFID 서비스 구축이 일반화 되어 가는 추세이다.

이를 위해서 최종 소비자를 대상으로 하는 정보 단말기로는 KIOSK가 사용되는데 KIOSK라는 것은 터치 스크린 기능이 있는 정보 기기로 일반적인 ATM 기와 같은 특수 기능을 가지고 있거나 정보 제공만을 목적으로 하는 디스플레이 기기를 말한다. 이름은 들어 보지 않았더라도 실제로 여러 장소에서 아주 흔하게 사용하는 기기이다. 아래 그림을 보면 쉽게 이해 갈 것이다.



유통 매장에서 키오스크는 고객들에게 매장 안내를 하거나 상품 정보를 알리고, 포인트를 적립하는 기능 등 많은 용도로 사용되고 있다. 상품정보를 제공하는 키오스크는 바코드 스캐너를 내장하고 있는 경우가 많은데 RFID를 이용한 서비스 시스템 구축 때는 추가적으로 RFID 리더를 내장하는 구성을 하고 있다.

이때 키오스크에 내장된 RFID 리더의 인식 거리가 너무 길면 원하지 않는 제품이 인식되어 잘못된 정보가 출력될 수도 있기 때문에 대부분 근접해야만 인식할 수 있도록 인식거리를 매우 작게 설정해 두고 사용한다.
은행 ATM 을 이용하여 돈을 인출하기 위해 사람들이 RFID 카드를 들고 길게 줄을 서 있는데 앞 사람이 돈을 인출하려고 할때 뒤에 서있는 사람의 손에 들려진 카드를 읽어 뒷사람의 통장에서 돈이 인출되어 앞사람에게 지불되는 황당한 경우를 가정해 보면 쉽게 이해 될 것이다.


일반적으로 RFID 리더가 내장된 키오스크의 시스템 구성은 위 그림과 유사하다. 키오스크에는 컨트롤러의 역할을 하는 PC가 내장되어 있고 (보통 저가의 Bare PC를 이용한다.) 고정형 리더와 작고 짧은 거리에 적합한 커스터마이징 안테너가 추가되고 바코드 스캐너가 같이 사용된다.

유통 매장에서는 일반적으로 유선 네트워크 라인을 사용하는 것 보다는 무선 네트워크를 사용하는 경우가 많기 때문에 키오스크 외관으로 돌출되는 무선 안테너를 장착한 모델도 많다.

상품 정보를 제공할 경우 상위에 컨텐츠 서버를 두게 되는데 많은 매장에 여러대의 키오스크를 설치하여 관리하여야 하므로 일반적으로 웹 방식으로 애플리케이션을 꾸미는 것을 선호한다.

그런데 그냥 바코드 기반으로 되어 있는 웹 애플리케이션은 문제가 없는데 RFID 리더와 연결하면서 조금 까다로운 문제와 직면하게 된다. 지난번 포스트한 PDA를 이용한 개발 방식에서 언급한 바와 같이 바코드 스캐너는 데이터를 마치 키보드에서 입력 받은 것 처럼 처리하기 때문에 일반 웹 방식에서 별 걱정하지 않고 이용할 수 있는 반면에, RFID는 장비와의 연결과 통신이 필요하고 이는 서버 스크립팅 방식의 웹 프로세싱과 달리 웹브라우저가 동작하는 클라이언트 스크립팅이 더 중요하게 되는 것이다.

따라서 아무리 웹 기반의 애플리케이션을 구성하였다 하더라도 클라이언트에서 로컬 디바이스와 통신하는 리소스를 제어하기 위해 ActiveX 또는 자바 애플릿 방식의 추가 모듈이 필요하다. (물론 서버에서 리더와 직접 통신하는 방식을 고려해 볼 수 있으나 여러대의 리더가 한꺼번에 동작하는 환경을 고려하면 로직 운영이 복잡하고 성능상의 문제점이 발생할 수 있기 때문에 그리 바람직한 방법은 아니다.)

이에 따라 권한 문제나 보안 문제 등 생각지 못한 문제가 발생하기도 하고 (개발, 테스트 단계에서는 잘 동작하던 것이 실제 운영시에 문제가 발생할 수 있다.) 로컬 장비의 환경 세팅은 사용자가 책임을 져야 하고 만일 서로 다른 종류의 장비들이 여기저기서 사용될 경우 중앙 웹 서버 입장에서 이를 어떻게 구분할 것인지 등이 꽤 복잡하게 얽혀 해결이 어려울 수 있다.
더군다나 향후에 전혀 새로운 장비가 추가 되거나 업그레이드되어 변경 될 경우 등도 복잡한 상황이다.

이를 해결하는 방안으로 클라이언트 단에서 미들웨어를 설치하여 서버와 연결되는 통일된 인터페이스만 남겨두고 장비의 변경에 대해서는 미들웨어가 해결하는 방식을 생각해 볼 수 있겠다. 하지만 이 미들웨어의 경우 우선 단순화된 기능과 가볍게 동작해야 하고 각 클라이언트에 손쉽게 설치되어 유지보수가 용이한 방식이어야 한다. 일반적으로 논의되던 RFID 미들웨어 기능이 아닌 장치 드라이버 방식으로 동작하는 형태이어야 한다는 점을 주목해야 한다.
또한 이때 미들웨어의 라이센스를 요구한다는 것은(카피당 얼마 하는 방식의 기존 라이센스 부여 방식인 경우) 받아들이기 힘든 문제가 될 수 있다.

아마도 여러 장비 인터페이스 방식이 표준화되어 받아들여 진다면 동일한 방식의 하나의 장치 드라이버를 통해서 여러 RFID 리더와 통신할 수 있을 것이다. 그렇지 않더라도 RFID 리더 제조 업체가 장치 드라이버를 제공하여 좀더 신뢰성 있고 단순한 표준 방식으로 구동하게 될 것이다.

윈도우에서 여러 회사가 제조한 프린터를 드라이버만 새로 설치하면 곧바로 사용할 수 있는 것과 마찬가지이다. 바코드 프린터의 경우도 일반 프린터 방식으로 사용이 가능하다.

이와는 별도로 고려해볼 사항으로는 MIC 인증 비용이다. 이렇게 만들어지는 키오스크는 양산형이 아닌 필요에 따라 몇대씩 만들어서 사용해야 하는데 아무리 RFID 리더, PC 등이 MIC 인증을 받은 제품이라고 하더라도 이것들은 패키징하여 하나의 제품으로 만들었으면 MIC 인증을 새로 받아 형식인증표를 붙여야 한다. 이경우 최소 200만원 이상의 추가 비용이 발생하는데 이를 예산에서 누락하는 경우가 많다.

그리고 키오스크가 매장에 놓이기까지는 매우 까다로운 과정을 거치게 된다. 우선 매장에서는 쾌적한 쇼핑 환경을 제공해야 하기때문에 고객 동선에 따라 키오스크가 놓일 장소가 선정되어야 하고 이에따라 키오스크의 모양 선정도 많은 리뷰와 품의를 거쳐야 하며 각 매장마다 요구하는 표준화된 모양과 색깔 등도 리뷰 대상이다. 이 과정에서 여러가지 3D 시안을 준비하여 유통 매장의 의사결정을 거쳐야 할 수도 있다. 이 역시도 생각 못한 비용 발생 요인 중 하나이다.

또한 컨텐츠 운영 방식에서도 생각해 볼 문제가 있는데, 유통 매장이 서로 정도의 차이는 있을 수 있겠지만 네트워크 속도가 그리 좋은 편이 아니다. 따라서 웹 방식으로 이미지를 다운받을때 속도가 매우 느려서 고객이 불편해 하는 경우가 있다. 이를 해결하여 데이터 다운로드 속도를 개선하기 위한 방안도 미리 준비해야 한다.

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2008. 7. 24. 14:45

증강현실과 RFID

RFID는 사물을 인식하는 기술이고 증강현실(augmented reality)은 실제 사물에 가상 영상을 입히는 카메라와 3D 기술이다. 이 둘이 합쳐진다면 좀더 유연한 형태의 유비쿼터스 정보 표현이 가능할 것 같다. 박스안에 들어있는 과일이나 제품 정보를 RFID로 인식하여 이에 관련한 정보를 증강현실 기술에 의해 내부를 보여 줄 수 있다면 매우 직관적으로 사물 인식이 가능할 것이다. 물론 제품 이상 유무를 경광등 같은 다른 기기를 사용하지 않고 그냥 제품 자체에다가 표현해 줄 수도 있고 말이다.

TinySOA 라는 SOA 기반의 센서 네트워크 개발 프레임워크 개발 프로젝트 (http://www.tinySOA.net) 에서 다음과 같은 영상을 소개했다. 앞으로 많은 응용 분야가 기대되는 아이디어이다. 예를 들면, 가상 피팅 서비스 같은데 이용을 하면...


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2008. 7. 23. 13:32

RFID의 이해 (2006년 기준)

2006년 9월 마이크로소프트웨어 잡지에 기고했던 글 중에 하나로 RFID 의 기본 개념에 대해 소개했던 글을 정리한다. 이 역시도 저작권이 나한테 있는지 마소에 있는지는 모르겠지만 나로서는 원고료를 따로 받았거나 계약서를 따로 쓰지도 않았기 때문에 그냥 나한테 있다고 생각하기로 하였다. 그리고 글의 내용 중 상세한 부분중에는 현재와 조금 다른 부분이 있을 수도 있는데 이 부분에 대해서는 나중에 수정할 부분이 있으면 수정하도록 하겠다.


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RFID, 유비쿼터스 시대의 기린아

 

최근의 IT 분야에서는 여러가지 새로운 기술들이 새로운 시장을 이끌고 있다. 특히 RFID는 기업환경의 자동화 시스템 분야 뿐 아니라 물류 유통 조달 군사 식품 안전 등 모든 분야에서 널리 응용되고 있으며 유비쿼터스 컴퓨팅 환경의 핵심 기술로 각광받고 있다. 이에 따라 RFID 란 기술의 진정한 의미를 살펴보고 관련 기술들을 살펴보기로 한다.

 

필자는 전자공학을 전공하고 잘못(?) 발을 헛디뎌 디바이스와 사람 그리고 애플리케이션 소프트웨어를 연결하는 일을 지금까지 업으로 삼게되어 살고 있다. 어려서부터 공상을 좋아하고 SF 만화보는 것을 대단한 즐거움으로 알고 있는데 최근의 유비쿼터스를 부르짖는 세상이 결국 매트릭스와 공각기동대의 현실화를 보는 것 같아 무척 즐겁기도 하고 두렵기도 하다.

스마트 콜라회사는 콜라를 캔에 담은 후에 자동으로 메모리 칩이 탑재된 작은 깨알 크기의 소자를 표면에 붙인다. 이 메모리 소자에는 전세계적으로 유일한 번호가 담겨 있다. 이 회사의 현장 생산관리 시스템은 이 번호를 자동으로 읽은 후 데이터베이스에 관련 정보를 기록한다. 생산 라인의 마지막에서는 포장 박스에 콜라캔들이 실리게 되고 애플리케이터(Applicator)라고 불리는 자동 라벨 부착 시스템이 박스에 바코드 라벨을 붙인다. 이 바코드 라벨 안쪽에는 콜라 캔에 붙어 있는 같은 종류의 메모리 칩이 내장되어 있다. 포장이 완료되어 컨베이어 벨트로 흘러가는 박스와 안에 실려 있는 콜라캔 정보들이 한꺼번에 주변에 설치되어 있는 안테너를 통해 전송되어 데이터베이스에 기록된다. 컨베이어 끝에는 포장 박스들이 겹겹이 쌓여서 팔레트에 실리고 지게차로 실어서 이동된다. 팔레트에도 역시 보이지 않는 메모리 칩이 내장되어 있어서 지게차가 출하 지역에서 대기하고 있는 트럭에 실을 자동으로 정보를 읽게 되고 트럭에 실리는 제품이 잘못해서 다른 트럭에 실리는 경우는 경광등이나 모니터 장치를 통해 작업자에게 경고하여 실수를 막아준다. 트럭의 부분에도 특수한 형태의 메모리 칩이 박혀 있어서 트럭에 대한 자동 인식이 가능하며 트럭 운전석에도 메모리 칩이 내장된 카드가 붙어 있어서 트럭이 회사의 정문을 통과할 4m 정도 떨어진 지역에서 트럭을 인식하여 게이트를 개방하여 정차없이 지나갈 있도록 해준다.

트럭은 물류 창고 정문을 통과하게 되는데 곳에서도 트럭을 미리 인식하여 통과할 있도록 하고 트럭의 도착 정보는 스마트 콜라 회사에 자동으로 알려 준다. 도착되는 제품에 대한 정보는 미리 전자 문서를 통해 받아 상태였다. 트럭에서 내려진 제품들은 지게차가 팔레트에 실린 제품을 들어서 안테너가 설치된 게이트를 통과하면 제품 정보들이 한꺼번에 인식되고 창고 관리 시스템은 도착 정보와 비교하여 제품 수량이나 대상 품목 등을 검사하여 이상이 있으면 다시 지게차 운전자에게 경광등이나 모니터를 통해 알려 주고 이상이 없으면 정보를 기록해 둔다. 지게차는 창고 저장 선반에 제품을 적치한다. 선반은 내부에 안테너 장치가 있어서 새로운 제품이 적치되었음을 자동으로 인식하고 이를 창고 관리 시스템에 알린다. 예전에는 일정 주기 마다 창고 재고 조사를 위해 밤늦게까지 작업을 하였지만 이제는 전혀 그럴 필요가 없게 되었다. 창고 출고를 위해서는 창고 관리 시스템을 통해 원하는 제품과 수량만 선택하면 정확한 제품의 위치를 알려주는데 짧은 거리만 이동해도 되도록 매우 효율적인 방법으로 지시를 해준다. 출고를 위해 빠진 제품 정보도 역시 정확하게 인식되고 출고 시에도 게이트를 통과하기만 하면 된다.

 유통 매장으로 납품된 제품은 물류 창고와 마찬가지로 입고 적치를 하게 되고 필요 수량은 매장에 진열되어 판매된다. 매장의 입구에는 홍보 제품들이 선반에 전시되어 있는데 관심있는 제품을 들면 정보가 자동으로 대형 모니터를 통해 정보를 알려주고 할인이나 쿠폰 증정 이벤트가 나타난다. 옆에 있는 키오스크에 제품을 가까이 가져가면 좀더 상세한 정보가 표시되고 제품 판매 위치를 알려준다. 쇼핑 카트에는 스마트 단말기가 부착이 되어 있어서 언제라도 제품 정보와 위치 정보를 있다. 또한 미리 지급된 포인트 카드에도 메모리 칩이 내장되어 있고 카드 발급시에 고객 정보 수집에 동의하였더니 (물론 나의 허락없이 다른 용도의 사용은 하지 않겠단 법적 약속을 받아 상태이다) 매장마다 설치되어 있는 안테너를 통해 나의 제품 선호도와 매장내 동선 경로를 파악하여 내가 필요로 하는 제품에 대한 안내를 미리 편리하게 제공하고 관심 있는 제품에 대한 신상품 소개와 더불어 할인 쿠폰을 미리미리 제공해 주고 있다. 선반에 진열된 제품들이 일정 수량 이하로 줄어 들게 되면 매장 관리 시스템에 자동으로 보충 요구를 하게 되어 언제라도 재고 부족으로 판매하지 못하는 상황은 발생하지 않는다. 구매가 모두 끝나고 쇼핑 카트에 물건들을 담고 매장 출구를 지나가면 카트내에 담겨 있는 모든 제품 정보들을 한꺼번에 읽어서 모니터에 표시해 주고 확인 후에 신용카드에 내장된 메모리 칩을 가까이 대어서 결재를 하고 통과하게 되어 사람들이 아무리 많더라도 거의 기다릴 필요가 없게 되었다. 물론 계산되지 않은 가지고 나가는 제품은 출구에서 인식하여 경고를 하게 되고 자동으로 보안 감시 시스템으로 알리게 되어 녹화 기록 된다.

 

지금까지 기술한 이야기는 RFID 설명하기 위해서 각종 언론 매체에서 흔히 소개되는 시나리오 일부이다. 그야말로 유비쿼터스(Ubiquitous) 컴퓨팅의 시대가 눈앞에 있는 하다. 가까운 시일 내에 실현이 된다면 매우 편리한 시대가 하고 또한 영화 마이너리티 리포트에서 보여 주듯 어디서든지 감시당하는 빅브라더의 세상이 도래할 것만 같다. 하지만 이것이 정말 가능한 일일까? 지금부터 필자는 RFID 개념과 현재 이슈가 되고 있는 사항들을 통해 가능성을 살펴 보도록 하겠다.

 

자동인식 (Auto-Identification) 기술

유사 이래 우리는 수많은 정보를 인식하여 이를 기반으로 새로운 정보를 유추하고 활용하였으며 문화의 발전이란 곧 정보 체계의 발전이라 해도 과언이 아닐 것이다. 이때 정보에 대한 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 냄을 뜻한다. 이때의 정보량은 개체 자체에 대한 이름표 정도로 표현이 가능하므로 상대적으로 적은 정보량으로 처리가 가능하다. 반면에 상황인식이라 하면 상태에 대한 인식과 그것이 어떤 의미를 갖는지 하는 판단이 필요하며 이를 처리하기 위해 필요로 하는 정보량은 꽤 많은 양이 필요하게 된다. 초기에 개체에 대한 인식의 정보량이 많이 축적되면 이를 활용하여 그의 의미를 부가하게 되고 또한 서로 다른 개체 인식 정보들이 결합되어 점점 상황 인식이 필요하는 단계로 발전하게 되는 것이 보통이다. 컴퓨터와 기계를 활용하여 자동화 시스템을 구성할 때도 역시 같은 과정을 거치게 되는데 앞으로 필자는 개체 인식을 자동으로 하기 위한 방법에 대해 이야기 할 것이다.

<그림 1> 인식 분야의 발전 단계

 

사용자 삽입 이미지

초기에 수기 인식으로 이루어지던 인식방법은 점차 자동 인식 체계로 진화하게 된다. 현재 널리 쓰이고 있는 자동 인식 방법으로 대표적인 것은 바코드(Barcode) 시스템을 들 수 있겠다. 바코드 시스템은 1973년 미국에 도입되어 전세계적으로 널리 쓰이게 되었다. 바코드 시스템은 굵거나 가는 막대 바(검은 막대)와 스페이스(흰 막대)를 패턴 방식으로 배열하여 지정된 기호로 된 Data 형식의 이진 코드를 광학 레이저 스캐너로 판독하는 시스템이다. 바코드 시스템은 UPC (Universal Product Code) EAN (European Article Number) 등의 표준 코드 방식을 사용하고 인코딩하는 방법에 따라 Code Codabar, Code 2/5 Interleaved, Code 39, Code 128 등이 사용되고 있다. 바코드 인식 기술은 제조, 물류, 유통 분야 및 의료, 출판, 도서관 등 거의 모든 분야에서 쓰이지 않는 곳이 없을 정도이다. 하지만 한번에 하나 밖에 인식하지 못할 뿐 아니라 바코드를 인식하기 위해서는 스캐너를 조준하여야만 한다는 단점이 있다.

1980년대 중반에 기존의 1차원 바코드가 많은 데이터를 표현하지 못하는 한계를 극복하기 위해 X, Y축 양 방향으로 데이터를 배열시켜 평면화하여 약 2,000 바이트 이상의 대용량 데이터를 저장할 수 있는 2차원 바코드가 개발되었다. 많은 데이터가 사용 가능함에 따라 영문, 숫자 등의 텍스트 뿐 아니라 기호, 사진, 지문, 전자 서명 등의 표현이 가능하여 보안 분야에서도 사용이 되고 있다. 하지만 정보 처리 속도가 상대적으로 느리다는 단점이 있다. PDF417, DataMatrix, MaxiCode, QR Code 등의 인코딩 방법이 사용되고 있으며 특허로 인해 모든 인코딩 방법을 자유롭게 사용할 수 있는 것은 아니다.

1960년대에 규격화된 문자는 일반적인 방법으로 사람도 읽을 수 있고 기계로도 읽을 수 있다는 생각으로 최초 개발된 OCR (Optical Character Recognition) 시스템도 사용되고 있다. OCR 시스템은 정보의 고밀도, 긴급상황 및 단순 확인 시 데이터를 시각적으로 확인이 가능하다는 장점이 있는 반면에 카메라 인식 기술을 바탕으로 하기 때문에 고가이고 다른 인식절차와 비쿄시 리더가 복잡하고 보편화 되지 않았다는 단점이 있다. OCR은 제조, 서비스 및 행정적인 분야에서 주로 사용된다.

출입통제 등 개인에 대한 인식이 필요한 분야에서 제 3의 물리적 매체를 통한 인식은 무엇인가를 항상 지니고 다녀야 한다는 불편함과 다른 사람에게 도용될 수 있다는 보안상의 문제로 인해 생체의 기관을 이용해 극복하고자 하는 기술이 개발되어져 왔다. 이러한 생체 인식 기술로서는 지문인식(fingerprint), 장문인식(handprint), 음성인식(voice recognition), 홍채인식(iris recognition), 망막인식(retina recognition), 정맥인식(vein recognition), 얼굴인식(face recognition) 등이 있다. 생체 인식의 역사는 생각보다 길어서 지문인식의 경우 1968년 미국 월스트리트의 한 증권회사에서 최초로 상업적 용도로 사용이 되었고 최근에 기술적 발전과 더불어 다시금 각광 받고 있는 기술 중의 하나이다. 문제는 인식의 정확성이며 높은 정확성을 위해서 주로 방대한 양의 데이터베이스를 요구하기 때문에 처리 속도가 상대적으로 느리다는 단점이 있다.

보안이나 금융 지불 분야 등에서 사용되는 스마트 카드는 신용카드 크기의 플라스틱 카드에 마이크로프로세서(CPU), 메모리, 보안모듈이 탑재되어 있는 IC 칩을 부착하고 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 보안에 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 있는데 이것은 다음 절에서 좀더 자세히 알아 보도록 한다. < 1>은 각 자동인식 기술에 대한 대략적인 비교를 보이고 있다. 이 외에도 각종 환경 정보를 수집하는 센서와 카메라 등이 자동인식 기술 중의 하나이다.

 

< 1> 자동인식 기술 특성 비교

System Parameters

 

 

Barcode

 

OCR

 

Voice Recog.

 

Biometry

 

Smart Card

 

RFID

 

Typical data quantity (bytes)

 

1-100

1-100

-

-

16-64K

16-64K

Data density

 

Low

Low

High

High

Very High

Very High

Machine Readability

 

Good

Good

Expensive

Expensive

Good

Good

Readability by people

 

Limited

Simple

Simple

Difficult

Impossible

Impossible

Influence of dirt/damp

 

Very high

Very high

-

-

Possible (contacts)

Little Influence

Influence of (opt.) covering

 

Total failure

Total failure

-

Possible

-

Little Influence

Influence of direction and position

 

Low

Low

-

-

Unidirectional

Little Influence

Degradation/wear

 

Limited

Limited

-

-

Contacts

No Influence

Purchase cost/reading electronics

 

Very Low

Medium

Very high

Very high

Low

Medium

Operating costs (e.g. printer)

 

Low

Low

None

None

Medium (contacts)

None

Unauthorized copying/modification

 

Slight

Slight

Possible (audio type)

Impossible

Impossible

Impossible

Reading speed (including handling of data carrier)

 

Low

~4s

Low

~3s

Very Low

> 5s

Very Low

>5-10s

Low

~4s

Very Fast

~0.5s

 

Maximum distance between data carrier and reader

 

0-50 cm

< 1 cm scanner

0-50 cm

Direct contact

Direct contact

0-100 m microwave

 

 

RFID의 개요

RFID Radio Frequency Identification의 약자로서 초소형 반도체에 식별정보를 입력하고 무선주파수를 이용하여 이 칩을 지닌 물체나 동물, 사람 등을 판독, 추적, 관리할 수 있는 기술로서 유비쿼터스 컴퓨팅의 기반기술의 하나로 중요성을 인정받고 있다. 하지만 RFID 기술이 오늘날에서야 개발된 가장 최근의 자동인식 기술이라고 이해하고 있다면 오해다. 실제로 RFID 기술의 개발과 상용화는 바코드보다 먼저 2차대전 때 아군기와 적군기를 원격에서 판별하는 용도로 실용화 되었고 1960년대도 미국 국립연구소에서 출입통제, 도난방지, 항공기 화물 관리에 사용되었다. 우리 주변에서도 RFID 기술을 응용한 사례는 도서관에서 도서 관리나 매장에서의 도난방지 (EAS 기술), 교통카드 등에 쓰이고 있음을 알 수 있다. 그렇다면 그러한 RFID 기술이 최근에야 두각을 나타내고 또한 바로 상용화 되지 못하는 이유가 무었일까?

그 이유를 살펴보기 전에 RFID의 기술적인 요소들을 먼저 이해하도록 하자. RFID <그림 2>에서 보는 바와 같이 반도체 칩과 주변에 안테너를 결합한 태그(RFID Tag)와 태그와 통신하기 위한 안테너와 연결된 RFID 리더(RFID Reader), 그리고 이러한 시스템을 제어하고 수신된 데이터를 처리하는 서버(Server) 군으로 이루어져 있다.

 

<그림 2> RFID 시스템 구성

사용자 삽입 이미지


RFID 태그 안에 내장된 안테너가 리더의 안테너에서 발산된 전파를 수신하면 RFID 태그의 칩(Chip)이 안테너로부터 공급되는 미세 전류로 기능하여 칩안의 정보를 신호화하여 태그의 안테너로부터 리더의 안테너에게 다시 재전송한다. RFID 태그가 자체 전원으로서 배터리를 요구하는 형태를 능동형(Active), 그렇지 않은 형태를 수동형(Passive) 으로 구분하며 능동형은 자체 전원으로 인해 매우 먼 거리에서도 인식이 가능하고 환경적인 영향을 적게 받는다. 하지만 자체 전원으로 인한 태그의 사용 수명이 있으며 개별 태그 가격이 매우 비싸며 작은 크기의 태그를 제조하는데도 한계가 있게 된다. 반면에 수동형 태그는 가격이 싸고 어떠한 형태로도 제조가 가능하며 수명도 반영구적인 장점이 있지만 인식 거리가 짧고 주변 환경의 영향을 많이 받게 된다. 또한 능동형 태그처럼 배터리를 내장하였지만 리더로부터 동작 명령을 받았을 때만 동작하는 반능동형(Semi-Active) 형태도 있다.

RFID는 여러 대역의 주파수에서 사용이 되고 있는데 < 2>에서 보는 바와 같이 주파수 대역에 따라 RFID 특성은 매우 달라진다. 일반적으로 주파수 대역이 낮을수록 인식 속도가 느리고 짧은 거리에서 동작하지만 환경의 영향을 적게 받으며 고주파가 될수록 그 반대의 특성을 갖는다.

 

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< 2> 주파수 대역별 RFID 특성

 

주로 저주파 대역의 태그는 Faraday의 자기유도 원리로 동작하는 Near-field RFID 방식을 사용하고 100 MHz 이상의 고주파 대역에서는 전자기파 에너지를 사용하는 Far-field RFID 방식을 사용한다. 현재 Near-field RFID의 경우는 표준화가 잘 이루어져 있고 사용하기 가장 손쉬운 형태이긴 하지만 주파수 또는 통신 속도가 증가하게 되면 작동 거리가 짧아지는 단점 때문에 태그 ID가 크고 한 장소에서 많은 수의 태그를 읽을 경우는 고속을 요하므로 Far-field RFID를 필요로 한다. RFID는 응용 분야별 특성에 따라 적절한 주파수 대역을 선택하여 사용하여야만 하지만 근래에 화두가 되고 있는 RFID 900 MHz 에 해당하는 UHF 대역에 모든 초점이 모아져 있다. 그 이유에 대해서는 뒤에 따로 언급이 되겠지만 앞으로 필자가 이야기하는 RFID UHF를 중심으로 설명할 것임을 밝혀 둔다.

RFID 태그에 있어서 또하나의 중요한 사항은 바로 RFID 칩에 어떤 정보를 담을 것이며 그 정보의 양은 얼마 정도가 적당한 것이가 하는 문제가 될 것이다. 이 부분에 대해서는 이후에 RFID 표준에서 다루도록 하겠다.

RFID 리더는 수동형 RFID 태그에 RF 에너지를 공급하여 활성화하고 태그로부터 정보를 받아 들이는 역할을 하며 RF 전송부는 안테너 회로와 동조 회로, RF carrier generator를 포함한다. RF 수신부는 신호를 받아 들여 디코딩을 수행하고 호스트 컴퓨터와 직렬 통신 또는 TCP/IP 등의 인터페이스로 통신을 수행한다. 보편적으로 RFID 리더는 단지 읽기 기능만을 제공하며 읽기와 쓰기 기능이 모두 제공되는 것을 Interrogator라고 하지만, 실제로 Interrogator를 그냥 리더라고 부르고 있다. RFID 리더는 일정한 장소에 설치하여 사용하는 고정형 리더와 PDA 등에 탑재하여 이동하면서 사용하는 이동형 리더 또는 Hand-held 리더로 나뉜다. 고정형 리더는 안테너를 내장하는 경우도 있지만 주로 패치형으로 1, 2 포트 또는 4 포트의 안테너를 제공하고 있다. 고정형 리더는 UHF의 경우 태그 종류나 주변  환경에 따라 다르긴 하지만, 보통 3~7 m 정도의 인식 거리를 보이고 있으며 초당 인식할 수 있는 태그 수도 리더 제조사 마다 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 있으며 이동형 장비의 특성상 배터리 용량의 한계를 보이며 특히 UHF 리더의 경우는 배터리 소모량이 많고 만일 무선랜과 동시에 사용을 한다면 연속 가동 시간이 훨씬 줄어 드는 것이 보통이다. 또한 인식 거리도 일반적으로 1.5 m 이내에 불과하고 초당 동시 인식 수도 15개 미만으로 알려져 있다. 하지만 고정형이동형 리더는 사용하는 방법이나 응용 용도가 매우 달라서 단순한 성능적 차이로만 비교하기는 힘들다. 일반적으로 고정형 리더는 일정한 장소에서 감시의 용도로 쓰이고 있고 실제 많은 업무 프로세스에 있어서 이동형의 요구가 크기 때문에 최근에 들어서는 이동형이 가능하면서 고정형의 성능을 보이는 이동이 가능한 고정형 리더 (Fixed Mobile Reader)라는 신조어가 탄생하고 있다.

리더에 부착되는 안테너는 리더에서 보내온 신호를 공간으로 방사하는 역할 및 태그에서 보내 온 신호를 수신하여 리더에 보내는 역할을 수행하는데 일반적으로 저주파 및 고주파용 안테너는 원형 코일 또는 원형 형태의 동박 에칭 패턴으로 제작되며 초고주파 및 마이크로파의 안테너는 일반적으로 특정한 판넬 모양의 동박 패치의 Tx/Rx 부로 나누어져 만들어 진다. 안테너는 전파를 방사하는 패턴에 따라 선형(Linear) 안테너와 원형(Circular) 안테너로 나뉘고 제조 당시의 형태에 따라 다이폴 안테너, 야기우다 안테너, 평판 안테너, 슬롯 안테너, 터널형 안테너 등의 많은 종류가 있다. 실제로 RFID를 적용하여 성공을 하기 위해서는 안테너 기술의 중요성이 매우 큰 비중을 차지하고 있다.

RFID 리더에서 데이터를 읽어 들일 때 매우 중요한 기술적 요소로서는 Anti-Collision 이란 기술을 들 수 있겠다. Anti-Collision이란 리더가 수많은 태그들을 구분하여 인식하는 기술을 말하는데 쉽게 이야기 하자면 깜깜한 방안에서 여러 사람들이 앉아 있고 내가 그 사람들을 한명 한명 인식하는 것에 비유할 수 있겠다. 깜깜한 방에서 여러 사람들을 향해서 이 곳에 누가 있는가? 라고 소리 치면 이를 들은 사람들이 저마다 자기 이름을 대답할 것이고 이렇게 되면 한꺼번에 많은 사람들이 대답하게 되므로 내가 알아 듣는 사람들은 몇 사람 밖에 안될 것이다. 또한 멀리 있는 사람들은 나의 질문 조차 듣지 못한 사람도 있게 된다. 이때 충돌이 발생한다고 하고 이러한 충돌을 방지하기 위해서 질문을 하는 사람이 이 중에 김씨 성 가진 사람만 대답하시오. 등 동시 대답 수를 줄일 수 있도록 질문을 하고 각 개별 질문을 시간차를 두어서 하게 된다면 개별 인식이 가능할 것이다. 이때 중요한 것은 바로 속도가 된다. 많은 사람을 한명 한명 인식할 수 있으면서도 매우 빨리 처리할 수 있는 방법이 Anti-Collision 알고리즘의 핵심이 된다.

지금까지 언급한 기본적인 RFID 구성 요소의 응용 요소로서 스마트라벨(Smart Label)이란 것이 있다. 스마트라벨이란 기존의 바코드 라벨 뒷면에 RFID 태그가 내장된 형태를 말하며 겉으로 봐서는 일반 바코드 라벨인 듯 하지만 RFID가 제공하는 스마트(?)한 기능을 제공한다고 해서 붙여진 이름이다. 스마트라벨에 부착되기 전의 RFID 태그를 인레이(Inlay) 라고 부른다. 스마트 라벨이 필요한 이유는 명백하다. 어떤 물건에 RFID 태그를 부착한 후 리더를 통해 데이터 처리를 아무리 잘 해낸다고 하더라도 기하학적인 패턴만을 지니고 있는 RFID 태그만을 사람이 육안으로 판별한다는 것은 불가능한 일일 것이고 현장에 널려 있는 어떤 제품이 무엇인지 판별하기 위해 RFID 리더를 갖다 대어야만 한다는 것도 불합리해 보인다. 따라서 자연스럽게 육안으로 판별이 가능한 문자를 쓰고자 할 것이다. 또한 RFID가 부착된 물건은 여러 협력 업체 또는 조직들을 거쳐 이동되고 그 정보를 공유하게 되는데 예상컨데 적어도 하나 이상의 연결 고리에 있어서는 RFID를 도입하지 못하거나 사용하지 못하는 곳도 있을 것이다. (실제로 아직까지 바코드 시스템도 도입하지 못한 영세 업체가 많다.)  이러한 이유로 인해 실제 RFID를 적용하는 곳에서는 수기, 바코드 기능을 동시에 만족하기를 원하며 대부분의 경우 스마트라벨이 사용되고 있다. 스마트라벨의 표면에 글자와 바코드를 출력하고 RFID 태그에 데이터를 동시에 쓸 수 있는 기능을 제공하는 장치를 RFID 프린터/인코더 라고 하며 통칭하여 RFID 프린터라고 부른다. RFID 프린터는 기존의 바코드 프린터에 작은 크기의 RFID Interrogator를 내장하여 RFID 태그에 데이터를 쓰고 다시 읽어 검증하고 바코드 정보까지 출력하는 기능을 제공한다. 또한 RFID 프린터를 통해 출력된 스마트라벨을 자동으로 물체에 부착하는 장치를 애플리케이터(Applicator) 또는 오토라벨러(Auto-Labeler)라고 부른다.

 

RFID가 주목받는 이유

국내외 IT 관련 업체들과 IT 관련 언론 매개체를 살펴 보면 RFID를 빼고는 얘기할 수가 없을 정도이다. 일례로 RFID/USN 협회의 회원사 수를 살펴보면 2004 2월 출범할 당시에 51개사로 출발하였으나 2006 4월 말 기준으로 235개로 급증한 것만 봐도 알 수 있다. 정부에서도 정통부, 산자부, 과기처 등에서 RFID를 핵심 성장기술로 지원을 아끼지 않고 있으며 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 노력과 함께 경쟁을 가속화하고 있다. 그렇다면 앞에서 이야기한 바와 같이 50년 이상되는 역사를 가지고 있는 RFID 기술이 왜 하필이면 이때에 이렇게 두각을 나타나고 있는 것일까?

필자의 개인적인 생각으로는 시대적 요구사항에 적절히 맞아 떨어진 이유라고 생각하고 있다. 무슨 말인고 하면 2000년대 초반 전세계적으로 특히 미국에서는 닷컴 붕괴에 따른 IT를 필두로 한 경제 성장 모티브가 필요한 상황이었고 이러한 해결책으로 RFID 란 기술이 어찌 보면 운좋게 접목이 되었고, 보다 절실한 상황으로 보면 1990년대 말부터 기업시장에서는 어떻게 하면 Supply Chain을 성공할 것인가를 두고 많은 고민을 하였지만 여러가지 기술적인 해결책과 노력에도 불구하고 그렇게 큰 성과를 보지 못한 것이 사실이다. 그것에 대한 원인으로는 여러가지가 있겠지만 SCE (Supply Chain Execution)의 핵심이 되는 물류 가시성과 투명성이 보장되지 않고 기업간 데이터 공유를 통한 협력이 어렵고 표준에 대한 준수가 잘 이루어지지 않은 것이 큰 이유가 되지 않았나 생각한다. 제조 현장의 제품 창고 현장이나 물류 유통 분야의 창고 현장을 방문해 본 사람은 잘 알 수 있겠지만, 창고내에서 하루에 이동되는 많은 물동량을 처리하는 데 있어 아무리 바코드 시스템이 잘 구축된 곳이라고 하더라도 작업자가 일일이 데이터를 입력하는 것은 매우 어려운 일이다. 실제로 창고 현장에서 작업자는 하루 처리한 물동량으로 비용을 청구하며 데이터 입력을 위해 소비되는 시간을 낭비라고 생각하는 것이 일반적이다. A.T. Kearney의 조사에 의하면 비효율적인 공급망에 의해서 생기는 영업손실이 연간 400억불 이상이라고 한다.

이러한 현실에 대한 타개책으로 고민을 하던 MIT Auto-Id Center 연구소에서는 RFID 기술을 이용하여 이러한 고민을 해결하고자 하였다. (이 연구소는 이후에 EAN UCC의 조인트 벤처로서 EPCglobal 이란 단체로 바뀌게 되는데, 이 단체의 홈페이지에서 우리의 임무는 공급망에서 개별 아이템에 대한 진정한 정보 가시성을 부여함으로써 좀더 효율적인 조직을 만드는 것이다. 라고 밝히고 있다.) Auto-Id Center RFID 기술에서 기대하는 바는 물류가 이동할 때 별도의 데이터 입력 작업이 없어도 현장 작업을 진행하기만 해도 한꺼번에 빠르고 정확한 데이터가 수집되는 특징이었다. 이를 위해 기존에 저주파나 고주파 중심으로 이루어지던 RFID 기술 시장을 초고주파(UHF) 대역으로 초점을 돌려 놓았으며 개별 아이템 단위로 태그를 부착하기 위해서는 비싼 가격이 큰 걸림돌이었으므로 이를 떨어뜨리기 위해 최소의 메모리 크기만을 요하면서도 전세계적으로 유일성을 보장하는 코드 체계를 제안하고 이를 통해 공통된 네트워크 인프라를 통해 전세계 어디에서도 접근이 가능한 방법을 제안하였다. 이러한 제안은 하나의 도화선이 되어 마침 RTE(Real-Time Enterprise)와 유비쿼터스(Ubiquitous) 가 화두가 되어 있는 IT 시장의 강력한 기폭제 역할을 하게 되었다. 그리고 이것은 나라들간의 경쟁으로 이어져 더욱 무게를 싣게 되었는데 미국은 언제나 하던 방식대로 표준화를 무기로 관련 업체들을 규합하여 세력을 키워 나갔고, 유럽에서는 이를 견제하는 세력으로 부상하였으며, 일본은 자체 내수 시장을 큰 무기로 미국과는 다른 표준을 제시하면서 (일본은 고주파을 중심으로 한 기술에 주력하였다.) 한국은 IT 강대국의 면모를 유감없이 발휘하던 저력을 바탕으로 좀 늦었지만 이를 만회하기 위해서 많은 노력을 기울였고 특히 기존의 네트워크 인프라 또는 통신 인프라를 통한 확장에 박차를 가하였으며 한국 IT의 독특한 접근법인 더 빨리, 새롭게 특성을 유감없이 발휘하여 전세계의 강력한 테스트베드의 역할과 새로운 비즈니스 모델 창출의 장이 되고 있다. 중국은 이후에 대규모 시장을 무기로 세력을 키워나가고 있는 상황이다.

여기에서 한가지 짚고 넘어갈 사실은 UHF 대역, 초고주파 대역은 각 나라와 지역 마다 사용할 수 있는 주파수 대역이 조금씩 틀리다는 것이다. 북미 지역의 경우는 902 ~ 928 MHz (ISM 대역 대역폭은 26 MHz), 유럽은 865 ~ 868 MHz (대역폭 3Hz), 일본은 950 ~ 956 MHz (대역폭 6 Mhz), 한국은 908.5 ~ 914 MHz (대역폭 5.5 MHz)가 사용되고 있다. 또한 출력이나 주파수 선택 방식 등이 지역마다 다르기 때문에 같은 UHF라고 하더라도 지역에 따라 인식률이 큰 차이를 보이고 있다. 이러한 면에서 미국이 가장 유리한 입장에 있으며 힘의 논리로 미국이 정한 표준을 따를 수 밖에 없는 것도 현실이다.

 

<그림 3> 860 ~ 960 MHz RFID 기술기준 제정 전망 (출처: 정통부 주파수분배 공청회 자료)

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하지만 필자가 생각하는 RFID의 진정한 철학이란 자동화(Automation), 혁신(Innovation), 표준화(Standardization) 이렇게 세가지라고 생각한다. RFID는 분명히 전통적인 자동인식 기술의 하나임에는 분명하지만 그 이상의 가치가 있다는 것은 자동인식과 디바이스, 사람, 애플리케이션 등 시스템 통합을 위한 자동화의 필요성을 일깨워 주고(Automation), RFID 도입을 계기로 전체 업무 프로세스에 대한 혁신 및 국가간 경쟁 뿐 아니라 신기술에 대한 한발 앞선 도입을 통해 기업 홍보 효과를 노리게 되어 경영자로부터의 Top-Down 방식으로 IT 기술의 필요성을 인식하게 되고(Innovation), 국제적인 표준의 요구사항과 이를 준수해야만 하는 힘이 발생함으로써 표준에 의한 상호 연동 인프라가 조성되는 기반이 된다(Standardization)는 것이다.

 

RFID의 시장 동향

한국 RFID/USN 협회의 2005 9RFID 산업 동향 및 전망이란 보고서에서 RFID는 세계적으로 도입 초기 단계에 있기 때문에 그 시장 규모를 전망하기가 매우 어려운 상태라고 발표하고 있다. 사실상 발표 자료마다 조금씩 차이를 보이고 있지만 대략적으로 2005 7조원대의 규모를 2010년에는 약 80조원 대의 시장규모를 전망하고 있다. 2004년도 VDC 조사에 따르면 2005년 약 21억 달러에서 2009년 약 71억 달러의 성장을 예상하였으며, 2005 IDTechEx의 자료에서는 2005년 약 18 2010년에는 107억 달러 수준을 내다 보았다. (<그림 4> 참조) 우리나라의 시장 규모는 보통 경제협력기구 (OECD) 자료를 토대로 세계 IT 시장의 국내시장 점유율 5.2 %를 근거로 산출하고 있다.

 

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<그림 4> 전세계 RFID 시장 규모 추정 (출처: IDTechEx, 2005)

 

2005 IDTechEx 사에 등록된 Knowlegebase 를 기준으로 2005 10월 현재 구축사례 수가 1,500 여건을 넘어섰으며 구축 국가별로는 미국이 전체 사례 건수 중 33.5%를 차지하는 520, 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 314 (20.2%)를 차지하였으며 UHF(868~950 MHz) 81 (5.2%)를 기록하고 있다. 각 태그별 모양으로는 스마트라벨 형태가 총 221(14.2%)로 가장 많고 다음으로는 카드 형태가 127(8.2%)로 나타났다. 응용 분야별로는 소매 및 소비재 상품에 347건으로 나타났고, 그 다음으로 금융 및 안전 분야가 241, 자동차 및 수송분야에 230건으로 나타났다. 자세한 내용은 참고자료의 RFID 구축사례 심층분석 참조하기 바란다.

 


RFID 표준화 동향

앞에서도 이야기 한 바와 같이 MIT Auto-Id 연구소에서 독립한 EPCglobal은 상품코드의 국제표준 개발/관리 기구인 EAN UCC의 통합으로 탄생한 GS1 2003 11월에 설립한 자회사로서 EPC라는 코드 체계에 기반한 EPCglobal 네트워크의 전 세계 보급을 총괄하고 있는 국제 민간 기구이다. 이 기구가 현재 RFID, 특히 UHF RFID에 대한 사실상 표준 (de facto standards)을 이끌고 있다. 5개 액션 그룹과 31개 워킹그룹으로 이루어져 있으며, 우리나라에서는 유통물류 진흥원(GS1 Korea)이 이 역할을 담당하고 있다. <그림 5> EPCglobal이 추진하고 있는 표준의 내용과 EPCglobal Architecture Framework을 나타내고 있다.

 

 


<그림 5> EPCglobal Architecture Framework

 

EPCglobal이 제시하고 있는 주요한 구성요소들은 < 3>과 같다.

< 3> EPCglobal 주요 구성 요소

구성요소

기능

EPC

공급체인 상의 특정 물품의 고유 식별 번호

ID 시스템

ID 시스템은 EPC 태그와 리더로 구성된다. EPC 태그는 마이크로칩과 안테나로 구성되어 있으며 박막으로 덮여 있음. EPC 코드는 이 태그에 담겨 케이스 팔렛트 또는 단품에 부착. EPC 태그는 RFID를 이용하여 EPC 코드를 리더에 전송. 리더는 EPC 태그와 전파를 통해 교신하며 EPC 미들웨어를 이용, 기업 정보 시스템에 정보를 전달.

EPC 미들웨어

EPC 미들웨어는 실시간 판독 동작 및 정보를 관리하고 경고음을 발생하며 EPC IS와 기업의 기타 정보시스템에 전송할 기본 판독 정보를 관리. EPCglobal은 정보시스템과 판독기 단독 또는 네트워크 판독기 간의 데이터 교환을 위한 소프트웨어 인터페이스 표준을 개발 중.

디스커버리
서비스

사용자가 특정 EPC 코드에 대한 데이터를 찾아 그 데이터에 대한 접속 승인을 요청할 수 있도록 지원하는 종합 서비스를 의미. ONS는 디스커버리 서비스의 일부임.

EPC IS

EPC IS는 사용자가 EPC 코드 관련 데이터를 EPCglobal 네트워크를 통해 거래업체와 교환할 수 있게 함.

 

EPCglobalInternet of Things라는 개념을 표방하였다. 모든 사물에 전세계적으로 고유한 식별 체계를 부여하고 전세계 언제 어디서든 이 번호를 통해 조회하면 정보를 공유할 수 있는 구조이다. 마치 인터넷에서 URL 만 웹브라우저에 입력하면 전세계 어디에 있는 웹서버이든지 그 정보를 조회할 수 있는 형태이다. RFID에 들어 있는 EPC란 번호 체계를 인식하여 해당  EPC 정보 내용을 담고 있는 서버(이것을 EPCIS, 또는 EPC Information Service라고 부른다)의 주소를 알려 줄 수 있도록 ONS(Object Naming Service, DNS 체계와 유사하다)를 통해 질의하고 이 주소로 EPCIS에 접근하여 해당 EPC의 정보 내역을 얻어 오는 것이다. 또한 EPC 가 부착된 물체가 이동하는 경로를 추적하기 위해 DDNS 개념과 유사한 디스커버리 서비스 (Discovery Service)를 통해 이력 데이터의 접근도 가능하다.

EPCglobal에서 추진하고 있는 표준 내역은 Tag에 저장되는 코드체계인 EPC 정의, RFID 태그와 리더간의 인터페이스 프로토콜 (Air Interface라고 한다), 리더와 연결되는 컴퓨터간의 통신 프로토콜, RFID 태그 데이터를 수집하고 정제하는 프로그램(이를 RFID 미들웨어라고 한다)으로부터 데이터를 요청하는 인터페이스 방법(이것을 ALE, Application Level Events 라고 부른다), 그리고 EPCIS 데이터 저장소에 수집된 데이터를 넣어 주는 방법 (EPCIS capture Interface) 그리고 다른 응용프로그램에서 수집된 데이터를 조회할 수 있는 방법(EPCIS query Interface) 등의 인터페이스 방법에 대한 표준이다. 현재 표준 제정이 완료된 것도 있고 개정 작업 중이거나 개념만을 내놓고 준비 중인 항목 들도 있다. 가장 먼저 근본이 되는 코드체계인 EPC에 대한 제정이 공표되었고 이에 따라 RFID 태그의 Air Interface 표준(Class 1 Generation 2 라고 한다.)이 완료되었으며 ALE 표준도 발표되었다. 올 연말까지 EPCIS의 스펙도 완료될 것으로 예상된다.

공식적인 표준 이른바 De jure Standards 진영에는 국제 표준화 기구인 ISO(International Organization for Standardization)가 담당하고 있다. ISO는 저주파(LF), 고주파(HF) 대역에 대해 이미 많은 표준을 완료해 둔 상태이며 초고주파(UHF) 대역에 대해서 추가적인 표준 제정을 하고 있다. 흥미로운 사실은 실제적인 표준인 EPCglobal을 인정하여 RFID 태그의 Air Interface C1G2 (Class1 Generation2) 스펙에 대해 몇가지 사항만을 추가하여 ISO 18000-6C 라는 스펙으로 인정하였다는 것이다. 이로서 관련 업체들은 실제적 표준과 공식적 표준 사이에서 고민할 필요 없이 실용화에 박차를 가할 수 있는 결과를 낳게 되었다. <그림 6> ISO에서 제정하는 표준 내역에 대해 표시하였다.

 


 

<그림 6> ISO/IEC 표준과 스펙

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ISO 15961은 호스트 컴퓨터와 리더간의 명령에 대한 규약을 정의하고 있고, ISO 15962는 리더의 로지컬 메모리와 태그 드라이버의 데이터 구문을 규정하고, ISO 15963은 각 태그들이 고유한 식별체계를 가질 수 있도록 고유번호 제정 룰을 규정하고, Air Interface ISO 18000에서 정의하며, 특히 초고주파(UHF) 18000-6 이번에 새로 제정된 EPCglobal C1G2 스펙은 기존의 A,B 타입에 이어서 18000-6C로 정의하고 있다.

EPCglobal C1G2 ISO 18000-6C 가 같은 스펙이라고는 하나 세부 항목을 적용하는 데 있어서는 크고작은 차이를 보이고 있고, 아직까지는 태그와 리더를 공급하는 하드웨어 벤더들이 EPC를 기준으로 제공하고 있으며 ISO에서 요구하는 세부 규정은 미약한 편이다. 최근 국내에서는 EPC의 필요성을 강하게 강조하는 분야(주로 물류 유통 분야) ISO를 통한 표준 확산을 강조하는 분야가 공존하고 있는 실정이다. 국내에서 진행하고 있는 RFID 시범사업들도 이러한 맥락에서 이해를 할 필요가 있다.

 

RFID 미들웨어 개념

앞에서 EPCglobal의 시스템 구조를 설명하면서 RFID 미들웨어란 개념을 잠깐 언급한 적이 있는데 이 부분에 대해 조금 상세하게 살펴 볼 필요가 있을 것 같다. 여기에서 말하는 미들웨어란 개념은 무엇인가의 가운데에 존재하여 일을 처리하는 일반적인 용어로 이해하면 된다. 그렇다면 무엇의 가운데인가 하면 기업환경이 있어서 자동화를 통한 응용 애플리케이션 구축이란 관점에서 바로 기계 또는 자동 인식 기기들과 기업의 운영 애플리케이션 사이라고 보면 된다. <그림 7>에서 보는 바와 같이 기업환경에서는 조직이 크면 클수록 많은 응용 애플리케이션들이 존재하고 또한 이에 대한 데이터를 발생 시키는 근원들 또한 많으며 또한 이를 통해 처리해야 하는 업무 프로세스도 많게 된다. 좀더 자세히 보자면 기계들의 경우도 비정형화된 통신 방법과 구조를 가지고 있으며 애플리케이션간의 연동과 업무 프로세스 전개 역시 적용 대상과 상황에 따라 다르고 또 끊임없이 변화하는 속성을 가지고 있다.

 

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<그림 7> 기업환경에서의 미들웨어 개념

 

이때 미들웨어의 역할은 이러한 복잡한 기기들과 애플리케이션 사이에서 서로를 투명하게 연결해 줌으로써 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 결합되어 동작되어야 한다. 기능적으로 살펴보면 <그림 7>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 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 전개할 수도 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 RFID 만을 생각하면 실제 기업환경에서 적용하기는 극히 제한적이 된다. 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 관여를 해야 할 것이다.

EPCglobal에서도 Auto-Id Center 시절부터 Savant란 이름으로 RFID 미들웨어 개념을 역설했는데 지금은 ALE (Application Level Events)란 이름으로 바뀌고 앞에서 설명한 바와 같이 수집된 RFID 데이터에 접근하는 공통된 스펙으로 정의된다. 이는 마치 여러 이기종 데이터베이스들이 ODBC를 통해 그 종류에 상관없이 투명하게 접근할 수 있는 기능을 제공하는 것 처럼 RFID를 사용하는 애플리케이션들이 수많은 RFID 리더나 태그의 종류에 상관없이 RFID 데이터에 접근할 수 있다는 것을 뜻한다. 여기에서 주의할 점은 프로그램에서 ODBC를 이용해 데이터를 호출한다는 것이다. , 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 EPCglobal 네트워크를 곧 RFID 미들웨어라고 이야기하는 사람들도 있다. 하지만 필자의 생각으로는 EPCglobal 네트워크는 마치 웹서비스처럼 파트너끼리 서로 다른 시스템끼리 연동할 수 있는 표준과 인프라를 제공하는 것이지 그것 자체가 RFID 미들웨어라고 표현하는 것도 조금 무리가 있지 않을까 생각한다. (개념에 대한 표현 방법과 해석이 다를 수 있으므로 필자와 다른 의견이 얼마든지 있을 수 있다.)

 

국내외 RFID 적용 사례

전세계 RFID 수요는 미국과 EU가 주도하고 있다고 해도 과언이 아니다. 그러나 RFID가 적용된 국외사례를 살펴보면 크게 3지역으로 나눌 수 있다. 월마트와 미국 국방성으로 대표되는 미국, 매트로 그룹과 테스코가 주도하는 EU, 그리고 한국과 일본이 주도하는 아시아 지역이다.

미국은 세계 1위의 소매유통업체인 월마트가 2005년부터 납품 순위 100대 공급업체부터 상품 박스와 팔레트 단위 태그 부착을 의무화하였으며 2006년부터 C1G2 태그로 납품 업체 수를 확대하고 있다. 사실상 UHF RFID 의 관심을 증폭시킨 장본인이라 할 수 있으며 질레트, P&G 등 주요 공급 업체들이 이에 발맞추고 있고 이에 따라 EPCglobal을 중심으로 한 UHF 표준을 이끌고 있다.미국 국방부도 2004년부터 군수물자 재고관리 효율성 제고와 인력 절감을 꾀하고 주요인적 자원의 재배치를 통해 전투기능 강화와 업무프로세스의 유기화 도모를 목적으로 1차 상품을 제외한 모든 물품에 대해 특정 기지에 조달되는 물품의 포장 및 팔레트에 RFID 태그 부착을 의무화하고 있다. 유통 물류 분야 이외에도 식품점, 의약, 목축, 금융, 환경 분야 등에 맥도날드, FDA, 마스터카드 등의 업체 및 기관들이 적용을 추진하고 있다.

유럽 지역은 영국의 테스코와 Marks & Spencer 와 매트로 그룹이 주도하고 있다. 특히 각 지역 소매상의 RFID 접목이 활발하다. 세계 4위 유통 업체인 메트로는 2002 7 Auto-Id Center에 가입한 뒤 RFID 프로젝트를 수행해 왔으며 2004 4월에는 인텔, SAP, IBM, MS IT 업체들과 공동으로 세계 최초의 RFID 결합매장인 퓨처스토어를 개설하기도 했다. 이 회사는 향후 1~2년 내에 100여곳의 대형 공급사들로부터 독일 내 10개 창고 및 250여개 점포에 RFID를 부착한 상품을 공급받을 계획을 추진중이다.

일본은 미국과 유럽에 비해 RFID 보급이 늦은 편이나 최근 정부 주도로 급속도로 기술이 발전하고 있다. 아직까지 대규모로 적용된 사례가 적지만 135kHz 이하 중파 대역 RFID는 스키장 리프트 승차권이나 회전초밥 접시 등에서 활발히 쓰이고 있다는 것이다. 특히 일본은 동경대학을 중심으로 일본 독자 표준인 uID 센터를 운영하면서 향후 RFID시장의 기득권 확보를 위해 추진하고 있으나 최근 UHF 대역의 실증 실험도 병행하여 추진하고 있다. 2002년과 2003년 시행된 정부 시범사업으로 현재 2.45GHz 900MHz 대역 RFID에서는 상당한 기술축적이 이루어진 것으로 알려졌다. 최근 의류·식품·출판 가전 등 4개 분야에서 UHF 대역 RFID 실증실험이 이뤄졌으며, 현재는 7개의 새로운 시범사업을 추진하였다.
또한, 히비키 프로젝트를 시작하여 2006년에는 주파수 대역에 상관없이 RFID 태그를 인식하는 멀티프로토콜 리더, 2009년에는 태그 안테나 프린팅기술, 2010년에는 태그집적 칩 기술을 개발한다는 계획을 마련하고 의욕적으로 추진하고 있다. 또한, 정부와 기업이 공동으로 참여해 RFID 태그 가격을 낮추는데 박차를 가하고 있으며 저가 안테나와 태그 표면 장착 기술, 국제표준 UHF IC칩 제조 등을 2005년도에 개발하고 태그가격을 60, 2006년도에는 45원까지 낮추는 것을 목표로 하고 있다.

국내 RFID 도입 추진은 주로 현장 적용성을 사전 검증 과정으로 하였으며 실제 적용 보다는 정부 및 기술연구기관을 중심으로 실증 실험 위주의 사업으로 추진 되어왔다. 국내 IT시장의 활성화와 더불어 정부 및 민간 산업에 폭 넓게 RFID 확산 노력이 매우 빠른 속도로 진행 되고 있다. 이에 대한 가시적인 성과로 정부공공부문에서 산업자원부, 조달청, 국방부 등의 시범사업, 서울시의 요일제 차량관리 시스템 운영 등과 민간부문에서 도서관리, 자동차 생산공정관리, 반도체 생산라인, 철강생산라인 등에 폭넓게 추진되고 있다.

정통부 시범사업으로는 2004년에 정부 주도아래 RFID 기술 활성화를 위한 시범사업을 항공, 유통, 축산 등 여러 분야에 걸쳐 진행하였으며, 2005년에는 적용 및 구축사례를 확산하기 위한 노력들이 여러 부처 및 산업계로 확산하는 단계에 있으며 2006년도에는 u-IT 선도사업 과제로 RFID확산사업이 추진되고 있다. 2004년도 정보통신부는 정부공공기관의 RFID 적용 시범사업으로 조달청의 물품관리 시스템 구축, 국방부의 탄약관리 시스템 구축, 산업자원부 "수출입 국가물류 인프라 지원사업, 국립수의과학검역원의 수입쇠고기 추적 서비스 체계 구축, 한국공항공사의 항공수화물 추적통제시스템구축, 해양수산부의 항만물류 효율화 사업 등 6개 사업을 추진하였다. 2005년에도 2004년도 시범사업과 동일하게 공공기관을 대상으로 환경부의 감염성폐기물 관리시스템, 국방부 공군본부의 F-15K 부품관리 시스템구축, 통일부의 개성공단 기반 구축 사업, 강원도 "대관령 한우 시스템구축, 인천 광역시의 항공화물 RFID 시범사업, 국립현대미술관의 u-Museum 서비스 등 6개 사업을 추진하였다. 2006년도 확산사업은 약 150억원 예산으로 국방부의 RFID를 활용한 u-국방탄약관리 확산사업, 해양수산부의 RFID 기반 항만물류 효율화 사업, 환경부의 RFID 기반의 감염성폐기물 관리시스템 확산 구축, 통일부의 RFID기반기술을 이용한 개성공단 통행·통관시스템 및 물류 기반 구축 등을 추진하고 있다.
정보통신부 시범사업과 확산사업은 국내의 RFID 기술 수준이 선진국과 격차가 있었음에도 불구하고 이를 극복할 수 있는 계기와 RFID에 대한 확신을 심어 줬다는 성과와 정부공공분야의 RFID 본격 적용을 통한 업무 프로세스 혁신 및 대국민 서비스 개선과 사업 추진과정을 통해 RFID 상용화 촉진 및 관련 산업 육성을 위한 대규모 수요창출 실현코자 하는 의미가 있다.

산업자원부에서도 2004, 2005년도에 RFID를 적용하는 시범사업을 시행했다. 특히, 산업자원부의 시범사업은 정보통신부가 공공분야의 RFID 적용 부분에 대해 초점을 맞추었다면 민간 기업을 대상으로 유통/물류분야의 시범 사업을 전개했다는 차이점이 있다.
2004
년도 사업은 삼성테스코의 RFID 시범사업으로 유통물류상에서 RFID 도입의 예상 이익과 전제 조건 분석, 현재 기술수준 및 활용 가능성을 검토하는 사업이었고 CJ GLS 시범사업은 실제 물류현장에 RFID를 적용한 운영모델 개발 및 기존 시스템과의 연계를 통한 부가가치 서비스 검토하는 사업이었다
.
2005
년도 사업은 삼성테스코의 유통매장 고객 동선파악 시범사업은 카트와 장바구니에 RFID 태그를 부착하여 고객의 이동에 따라 안테나에서 이동 관련 정보(태그 ID)를 감지, RFID 서버로 데이터를 전송 후 관련데이터를 가공, 분석, 파악 코자 하는 사업이고, CJ() 식품이력 적합성 검증 사업은 식품생산 공정에 RFID를 활용하여 원부재 관리를 통해 이력을 관리하는 시스템 구축사업이고, 제일모직의 의류관리 시스템 구축사업은 의류제조부터 매장관리까지 전 과정에 RFID 시스템을 도입 적용하는 시범사업으로 3개 사업이 추진되었다.

민간 분야에서도 각 업종의 선도업체들을 중심으로 자체적으로 시범사업과 현장 실증 사업과 적용사업을 추진하였다. 의류 매장의 매장 재고 관리 및 물류 관리, 자동차 생산라인의 물류관리와 협력업체 부품 생산 정보의 연계, 설비 자동화 라인 운영을 진행하였고 도서유통 물류에 RFID를 도입하여 효율화를 꾀하고 도서관에 RFID를 도입하여 무인 대출, 반납, 장서 관리, 분실 방지 등에 적용하였으며 반도체 생산 라인에 RFID를 도입하여 LOT 추적에 사용하였다. 철강 분야에서도 RFID 도입을 적극 추진하였으며 농림부 APC 건설에 산지 과수 물류에 RFID를 적용하고 유통 매장에서는 자사 PB 제품 홍보를 목적으로 미래 유통관을 선보이기도 하였다.

 

이제 계산대에서 기다릴 필요가 없겠지?

필자가 약 10년 정도 전에 어떤 TV에서 미래 기술을 소개하는 것을 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 현실은 언제나 그렇지만 무척 냉혹한 것이어서 그게 과연 가능은 한 것일까? 라는 생각이 들 정도다. 현재 UHF RFID 기술이 갖는 한계점도 많고 아무리 완벽한 시스템이라고 하더라도 항상 오류 상황은 발생할 수 있기 때문에 TV에서와 같은 단순한 프로세스로는 적용이 힘들 것으로 보인다.

몇 년전 UHF RFID가 소개될 때 모두 이러한 동영상이나 설명을 듣곤 했었다. 그리고 비용과 상관없이 적용을 시도하여 실체를 파악한 후로는 RFID는 쓸 수 없는 기술이란 섣부른 결론을 내린 사용자도 많다고 한다. 세상 모든 일이 그렇지만 어느날 갑자기 천지가 개벽하 듯이 완벽한 무언가가 갑자기 나타나는 일은 없는 듯 하다. RFID는 다른 자동인식 기술과 마찬가지로 성공적으로 적용해서 사용하려면 많은 준비와 노력이 필요할 것 같다. 서두에 예시한 RFID 적용 시나리오의 현실 가능성에 대한 대답은 필자로서는 아니오이다. 하지만 그것을 가능하게 하려는 노력이 꾸준히 진행되고 있기 때문에 어느날 갑자기 유유히 매장 계산대를 통과할 날이 와 있을 지도 모를 일이다. 물론 계산은 하고서 말이다. 그렇지 않으면 도난 방지 장치가 작동할 것이 때문에

 

 

 

참고자료

- EPCglobal 홈페이지, http://www.epcglobalinc.org

- 한국 RFID/USN 협회 홈페이지, http://www.karus.or.kr

- 한국유통물류진흥원 홈페이지, http://www.gs1kr.org/

- 2차원 바코드, http://www.saeyon.com/download/okgiro_session_01.pdf

- 스마트 카드, http://www-903.ibm.com/kr/ibm/webzine/archive/2004spring/pdf/03.pdf

- RFID 구축사례 심층분석, http://ettrends.etri.re.kr/PDFData/21-2_161_169.pdf

- ETRI 홈페이지, http://www.etri.re.kr

- 한국 전산원 홈페이지, http://www.nca.or.kr/

- 유비쿼터스 사회의 RFID, 유승화, 전자신문사

RFID 이론과 응용, 조대진, 홍릉출판사

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2008. 7. 21. 16:32

PDA형 RFID 리더 개발 고려 사항

2004년 한국 최초의 RFID 시범사업이 시작되었다. 잘은 모르겠지만 미래의 신성장동력 사업으로 크게 주목을 받던 RFID였기 때문에 최초의 정부 시범사업이었으므로 너도 나도 이 사업에 대한 관심이 지대했다. 그중에서도 특히 주목을 받던 분야가 조달청에 적용하는 모델이었다. 처음에는 조달청의 물품 창고 관리를 대상으로 시작되었으나 자세한 이유는 잘 모르겠지만 중간에 자산 관리 쪽으로 내용이 바뀌었다. (들리는 소문으로는 ~카더라 라고 하는 출처 불분명한 여러가지 가설과 음모 같은 이야기가 떠돌기는 했었다...)

어찌되었든, 이 사업은 우리나라 RFID 사업의 진행에 있어서 큰 물줄기를 만드는 역할을 하게 된다. (그 내용이 긍정적이었는지 아니면 부정적이었는지는 사람마다 서로 다른 판단을 할 것이다.) 그 중에 두가지 중요한 내용은 다음과 같다.

1. 그당시 Metrics, Alien 으로 대표되던 Class0, Class1 기반의 EPCglobal 표준 중심의 UHF RFID 논의가 갑자기 ucode 기반의 Philipse 칩(ISO-18000 6B) 사용이 주요한 기술적 요소가 되어 버린다.

2. 일반적 물류 창고 관리 중심에서 논의되던 고정형 리더 보다는 PDA 기반의 이동형 리더의 필요성이 새롭게 부가된다.

좀더 부가적인 설명을 좀더 하자면, Philipse chip 사용의 필요성은 최소 메모리 사용으로 실제 데이터는 DB에서 온라인으로 읽어 들이겠다는 EPC 기반의 아키텍처와는 달리 RFID Chip 내에 데이터를 저장하여 오프라인 형태로 정보를 읽어 사용하겠다는 이른바 Walking Database 기능의 RFID를 사용하겠다는 주관자의 의지 때문이었다. 이로 인해 한국 RFID는 두가지 형태로 나뉘게 된다. 물류 중심의 EPC 기반(주로 산자부 시범사업들)과 ISO 기반(주로 정통부 시범사업들)으로 나뉘게 되고 시범사업을 주관하는 두 부처의 밥그릇 싸움과 맞물려 RFID 산업체의 줄서기는 어느 분야에 참여할 것인가에 따라 표준과 개발 기술이 달라지고 혼란이 일어나게 되었다. (물론, 이 부분에 대해서는 얼마든지 이유가 있었다. 하지만 어찌되었든 이러한 사업들은 RFID의 효용성을 보고 앞으로의 기술개발에 대한 발판을 마련한다는 사업이었다는 관점에서 보면, 이러한 선택으로 인해 시장에 혼란을 주었다는 것은 사실이다.) 결국, Walking Database 기능은 원하는 성능을 발휘하지 못했고 이후에는 ID만 저장하는 형태로 태그 스펙이 바뀌게 되었다. 반대로 긍정적인 면은 외산 업체들 중심으로만 진행되던 EPC 표준에 대항하여 국산 업체들은 ISO 기반으로 만들어진 사업으로 국산 장비를 개발하는 기회를 갖게 되었고 EPC Gen2 스펙이 완성되기까지 시간을 벌 수 있는 계기가 되었다는 것이다.

이동형 리더에 대한 요구사항은 RFID 산업을 준비하던 업체들의 허를 찌르는 것이었다. 이제 겨우 고정형 리더가 어떤것인가를 준비하던 업체들에게 갑자기 PDA형 이동형 리더가 요구되고 그에 따른 여러가지 기술적인 사항들, PDA에 탑재해서 동작이 가능할 만큼의 작은 리더 모듈이 있었어야 하고 전원 문제를 해결해야만 했다. 그것도 약 6개월의 짧은 사업 기간 내에 전세계에도 존재하지 않는 PDA형 리더를 제작하여 납품해야 했고, 혹시나 딴 나라에 있었다고 하더라도 국산 제품을 써야만 헀기 때문에 사용하지 못했을 것이다. 이 때 사업을 했던 업체들은 정말 많은 고생을 했으리라 생각한다. 결국은 정곡법(?)은 아니지만 해결하여 납품을 완료했고 이후에 정말 우리나라는 획기적인 이동형 리더 장비들의 개발이 이어지게 되었다. 결국은 PDA 형태의 이동형 UHF 리더의 기술개발은 우리나라가 주도를 했다고 하더라도 과언은 아닐 것 같다.

현재 사용되는 이동형 RFID 리더는 Windows CE 기반의 OS를 사용하고 있다. 따라서 이를 이용한 개발을 위해서는 일반적인 PDA용 S/W 개발을 기반으로 하면 된다. 여기서 잊지 말아야 할 것은 PDA는 PC의 경우와는 달리 모든 장비가 서로 호환되거나 동일한 구조와 환경을 갖지는 않는다는 점이다. PDA 제조사마다 서로 다른 방식을 제공한다는 점을 명심해야 한다. 자세한 것은 제조사에 문의해서 기술 지원을 받아야 하며 개발을 위해서는 매뉴얼과 함께 소스와 함께 구동이 가능한 샘플을 요청해야만 한다.

사용 언어는 PDA 개발에 일반적으로 자바로 개발하지는 않는다. (기본적으로 PDA에는 JVM이 탑재되어 있지 않는다. 이것이 필요하면 별도로 비용을 지불하고 사서 사용해야만 한다. 물론 PDA 제조사마다 이러한 환경이 다를 수는 있다.)
그렇다면 보통 C/C++ 기반으로 Native Code로 개발하거나 .NET 기반의 Managed Code로 개발하는 방안을 선택할 수 있다. VB 기반의 Native Code는 WinCE 3.0 버전 이전에는 embedded VB라는 이름으로 가능했지만 이후로는 모두 .NET 기반으로 통합되었다. 따라서 Native Code 로 개발하려면 오직 C/C++로만 개발이 가능하다. 하지만 Native Code는 CPU와 OS 버전에 따라 호환이 되지 않기 때문에 바이너리 코드만으로는 기종이 바뀌게 되면 문제가 될 수 있다. 따라서 최근에는 .NET 기반으로 개발이 많이 되고 있다.

PDA에서 .NET은 Compact Framework 이란 이름의 VM (Virtual Machine)을 사용하는데 이는 일반 PC에서 사용 가능한 버전의 Subset 기능을 제공한다. 따라서 PC에서는 사용이 가능한 기능이 PDA에서는 사용이 안되는 기능이 많기 때문에 이를 잘 확인하여 개발해야만 한다. 여러모로 .NET 기반으로 개발하는 것이 편리하다. 언어도 C#.NET 또는 VB.NET 이 모두 사용 가능하기 때문에 개발자가 익숙한 언어를 사용하기에도 좋다.

여기에서 한가지 생각하고 넘어가야 할 것이 있다. 바로 일반적인 PDA 개발 문제와 다른 점 하나가 바로 RFID 리더가 달려 있다는 것이다. 이것은 바코드 스캐너가 달려 있는 것과는 다르다.
무슨 말인고 하면, 바코드 스캐너의 경우는 바코드를 읽어서 텍스트로 표시가 되기때문에 이를 문자열로서 처리를 한다. 따라서 keyboard wedge 타입으로 마치 키보드로 입력한 것과 같이 일반 텍스트 표시창에 입력된 문자열을 표시하기 때문에 개발할 당시에는 바코드 스캐너는 별도의 기기로 인식하는 경우가 잘 없다. (이것도 모든 장비에 해당하는 것은 아니다. 일부 장비는 별도의 API를 직접 호출하여 바코드 스캐너를 제어하는 방식을 사용하기도 한다.)

하지만 RFID 리더가 달려 있는 경우는 보통은 PDA와 리더가 내부적으로 Serial 포트로 연결되어 서로 디바이스 통신을 하여 제어하여야 한다. 장비는 별도의 요구하는 포토토콜을 만족하여야만 동작이 가능하다. (특정 장비의 경우에는 File System으로 데이터를 처리하는 방식을 제공하는 것도 있었다.) 이러한 점 때문에 하드웨어 제조사는 개발 편의를 위해 API를 제공해야만 한다.
물론 이 API는 성능에 있어서는 제조사가 보장을 해야만 한다. 버그로 인해 프로그램이나 장비가 멈춘다거나 제대로 된 성능을 제공하지 않는다면 이 하드웨어 제조사는 자격이 없다.
그리고 또하나 고려할 것은 자신의 개발 언어가 무엇이냐에 따라 이에 적합한 언어의 API를 제공 받아야 한다. 대부분의 업체들은 C로 된 Native Code API만 제공하는 것이 일반적이다. 만일 이 경우 .NET 기반으로 개발한다고 하면 .NET Inter-Operability를 사용하여 Native Code 호출하거나(잘못 할 경우 심각한 버그를 양산할 수도 있고 제대로 사용하기까지 많은 시간을 허비할 수도 있다.) 자신이 프토토콜을 구현하여 API를 개발해야만 한다.

또하나 바코드와 RFID 리더가 다른 점 중에 하나는 당연한 것이지만 바코드 스캐너는 한번에 하나의 데이터를 읽는 반면에 RFID의 경우는 한꺼번에 여러개의 데이터가 입력될 수 있다는 것이다. 당연하지만 개발자가 가장 많이 착각하는 부분이기도 하다. 바코드 스캐너를 사용하는 사용자 화면은 하나의 데이터를 읽는 Text Box를 준비하고 있으면 충분하지만 RFID의 경우는 기본적으로 여러개의 데이터를 처리하는 List Box를 기반으로 UI를 꾸며야 한다. 그리고 이를 처리하는 데에 있어서 다양한 에러 처리 방식이 필요할 수도 있다는 점을 늘 명심해야 한다.

하지만 한편으로는 RFID 리더를 사용하지 못할 경우에는 바코드 스캐너를 이용하거나 수기로 입력하는 방안에 대해서도 함께 준비하고 있어야만 한다. 이를 위해서 Smart Label을 사용하는 방안, 코드 체계 등에 대한 고민이 함께 이루어져야 한다.

그리고 어떤 경우는 박스는 RFID, 개별 아이템은 바코드와 같은 형태로 RFID 리더와 바코드 스캐너를 동시에 사용해야 하는 경우도 운영상에서 발생할 수 있으므로 장비가 바코드 스캐너와 RFID 리더가 동시에 동작 가능한지도 미리 확인해야 한다.

하드웨어 적으로는 배터리 소모량이 너무 커서 방전이 너무 쉽게 발생한다든지, PDA와 리더의 충전을 별도로 해야 하는 불편함이 있다든지, 건 트리거 또는 버튼과 같이 하드웨어적인 장치로 RFID 리더 또는 바코드 스캐너를 동작시킬 수 있는 기능이 제공되는지도 확인해야 한다. (프로그램에서 버튼을 눌러 읽기 시작/중지 하는 방식은 너무 불편하여 실제 작업시에는 사용할 수가 없다.)

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2008. 7. 17. 14:02

RFID 의 진정한 의미

어느날 자고 일어났더니 스타가 되었더란 이야기가 있다. 비록 아직 스타는 아니지만 많은 사람들이 스타가 될지 모른다고 법석을 떠는 RFID에게도 적용되는 이야기이다.
2003년 부터 RFID가 사람들에게 관심을 받고 높으신 정부쪽 인사들과 학계에서도 관심을 갖게 되고 언론에서도 30살 먹은 김대리가 아침에 일어나서 어쩌구로 시작하는 미래의 모습을 소개할때도 RFID는 화장실에서도 등장하고 마트에서도 등장하는 유비쿼터스의 첨병으로 포장되어 사람들에게 깊은 각인을 찍는 유명인사가 되었다. 반도체와 휴대폰을 이어서 차세대 한국을 먹여 살릴 중요한 기술의 하나로서 말이다.
전세계가 이 기술을 가지기 위해서 노력하는 중이고 우리도 미국이나 유럽의 선진 국가에 뒤처지지 않으려면 이 RFID 기술을 반드시 가져야 한다고 역설하면서... 이후로 참으로 많은 종류의 시범사업 (사실 자세히 내막을 들여다 보면 주체측과 이름만 좀 다를 뿐이지 하고자 하는 것은 대동소이하다.)이 행해지고 무수히 많은 돈을 쏟아 부었다. (이러한 시범사업의 내용과 허실에 대해서는 다음 기회에 논하기로 한다.)

하지만 자동인식 분야 (바코드나 센서를 가지고 씨름하는 사람들의 모임, 앞에서 소개한 글에서 보자면 기업 시스템 아키텍처 중에서 수직축에서 일하는 사람들의 집단)에서 일하는 사람들은 좀 의아해 했다. 왜냐면 이 RFID라는 녀석은 오래전부터 사용되고 있었기 때문이다. 그냥 그자리에서 좀 써먹으려고 하면 애 좀 먹이는 다른 평범한(?) 자동인식 솔루션의 하나로서 조용히 지내고 있던 녀석인데 갑자기 미래를 책임질 막중한 임무를 떠안게 된 것이다.
어찌 되었든간에 자의든 타의든 RFID가 미래의 지구를 지킨다면 나로서도 더이상 바랄 바가 없겠다. 하지만 대부분의 일들이 그렇듯이 제대로 된 모습을 보지 못하고 너무 한편의 모습만 바라보다가 원하는 모습이 아니었을때는 또 언제 그랬냐는 듯이 아예 죽여 버리는 잔인한 면이 우리에게는 있다.
따라서 모든 사람들로부터 집중 조명을 받기 전의 RFID는 어떤 모습이었나 혹은 조명을 받게 되면서 자신도 모르게 지니게 된 능력 같은 것을 한번 얘기해 보고자 한다.

RFID가 여러가지 자동인식 솔루션중의 하나라는 것은 앞에서 언급한 바가 있다. 그러면 RFID가 집중조명을 받게 되면서 떠안게 된 의의를 살펴 보면 <그림1>과 같다.
이를 다시 풀어 설명하면 다음과 같다.

- 자동화 (Automation) : RFID는 자동인식 솔루션의 하나로서 결국은 사람이 데이터 처리하는 과정에서의 오류를 최소화함으로써 데이터 정확도를 높이고 실시간 데이터 처리를 하기 위해서 사용되는 기술이다.

- 혁신 (Innovation) : RFID는 쓰레기통에 버려둔다고 해서 저절로 쓰레기를 정화시켜 쓸모있는 것으로 만들지는 않는다. RFID를 제대로 쓰기 위해서는 쓰레기를 모두 치우고 간결하게 주변 정리를 해야만 한다. 이것이 곧 프로세스 혁신 활동이고 이것이 제대로 되어야만 RFID가 가치 있어진다. 예전에 사용하던 모습 그대로에서 RFID만 사용한다고 해서 절대로 앞에서 얘기한 미래의 모습은 오지 않는다. 자동화에 대한 프로세스를 혁신해야 하고 관련된 시스템을 혁신해야 한다.

- 표준화 (Standardization) : 바람직한 모습이라고는 할 수 없지만 RFID를 통해서 자동인식 분야 (수직축)에 대한 관심이 생겨났고 이를 체계화된 형태로 정리하는 과정에 표준활동과 이를 통한 전세계의 일관된 통신 체계가 생겨났다. 정확히 말하면 이것도 그전에 있었는데 새롭게 환기를 하게 되고 참여하는 사람들이 늘어났다고나 할까. 하지만 결론적으로 이 과정에서 실제 현장의 요구사항보다는 너무 많은 정치적인 면과 비즈니적인 면이 개입하면서 제대로된 모습이 만들어지지 않은 아쉬운 점이 있긴 하다.

사용자 삽입 이미지
<그림 1> RFID의 의의

결국 RFID는 기업에 있어서 효율적인 업무처리를 위한 애플리케이션 구축에 있어서 여러가지 자동인식 기술중 하나의 역할을 차지하며, 때로는 RFID 자체를 주목적으로 하여 (사실 주객과 목적과 수단이 전도된 것이기 때문에 바람직하지는 않지만) 시스템 구축을 시도하다 보니 결국 전체 시스템의 혁신과 표준화를 이루게 된 경우도 있다. (이른바 Wag the Dog 현상 즉, 꼬리가 몸통을 흔드는 경우이다. 꼬리가 몸통을 바람직하게 흔들었다면 결론적으로는 좋은 일이긴 하며, 실제로 이런 사례는 꽤 있다.)

그러면 RFID는 기업 애플리케이션 상에서 어떤 역할을 수행하며 RFID 솔루션이란 어떤 내용을 가지고 있는지 분해해서 내용을 살펴보자. RFID로 사업을 한다고 하는 회사들은 아마도 <그림2> 가운데 어떤 부분을 차지하고 있을 것이다. (물론 RFID의 모든 사업군이 <그림2>에 표시된 것은 아니다. 이것은 기업의 솔루션 분야에서 표시된 것이고 주차관제라든지, 공공 분야라든지 전혀 다른 어떤 비즈니스 군이 있을 수도 있다. 이것은 하나의 도식을 위한 예임을 이해하기 바란다.)

사용자 삽입 이미지
<그림2> RFID 솔루션 분해

<그림2>에서는 RFID 솔루션을 크게 Core Solution, Unit Solution, Application Solution, Integration Solution 의 네 부분으로 나누었는데 이에 대한 내용은 <표1>에 설명하고 있다.

 
솔루션
설명
특징
Core Solution
q개별 세부 기술 중심으로 핵심 기술 요소
q다른 분야로의 응용 가치가 매우 높음
q상품 판매와 별도로 구현 및 구축 공수가 필요
q지속적이고 전문적인 유지보수 필요
q단위 상품으로 판매 가능
Unit Solution
qCore Solution을 조합하여 새로운 가치 창출
q단위 업무 로직을 담고 있으므로 자체가 하나의 작은 Application 이면서 더 큰 여러 Application의 한 요소로 사용 가능
q기존 기술 또는 신규 기술의 발굴이 중요
q신뢰성 있는 파트너 정책 필요
q혁신적인 아이디어 중요 (특허가 중요)
q시스템 설계가 중요
q단위 상품 또는 서비스로 판매 가능
Application Solution
qCore Solution, Unit Solution 등을 사용하여 좀더 큰 규모의 Application 구축
q출입 관리 시스템, 창고 관리 시스템, 자산관리 시스템 등과 같이 H/W, S/W를 총 망라하는 규모로 가장 부가가치가 높음
q더 큰 부가가치와 확장성을 위해서는 SOA 개념의 시스템 설계가 필요
q직접 개발 시에는 많은 공수와 비용이 필요하며 지속된 유지보수 비용과 위험 요소 발생
q신뢰성 있는 파트너 정책으로 개발 비용과 유지보수, 위험요소를 줄일 수 있으나 진입장벽이 낮아짐
qS/W, H/W 판매 및 컨설팅, 커스터마이징 프로젝트 연계
Integration Solution
q모든 Core, Unit, Application Solution 뿐 아니라 레거시 시스템, 파트너 사 들까지 연계
qIntegration Tool은 새롭게 만드는 것이 아니라 범용 솔루션을 선택, 사용
q시스템의 지속적 사용자는 개발자가 아니라 현업 담당자
q프로세스 혁신 관점에서 프로젝트화 필요
q컨설팅을 통해 RFID 뿐 아니라 전체 시스템 통합 필요
q신뢰성 있는 플랫폼 선택 필요
q상품 판매가 아닌 프로젝트 방식
<표1> RFID 솔루션 분류

참고로 이처럼 RFID 관련한 사업군이 넓게 정의될 수 있기 때문에 자신 또는 자신이 속한 회사가 어떤 기반의 솔루션을 가지고 있느냐에 따라 RFID 솔루션에 대한 이해와 내용이 엄청난 차이가 난다는 사실이다. 일반적으로 많은 사람들은 상위 서버 중심의 시각과 백그라운드를 가지고 있기 때문에 이를 중심으로 솔루션을 정의하고 해석하고자 하는 경향이 있다.

대부분의 글로벌 IT 벤더들 역시 마찬가지인데 자사가 지닌 서버 애플리케이션 솔루션을 중심으로 RFID를 지원하는 형태로 RFID를 바라보고 있다. 문제는 초창기 Sun Microsystems 처럼 RFID를 새로운 신규 시장으로 보고 지나치게 낙관적인 자세를 취하다가 이는 수평 축에서 움직이는 아키텍처가 아닌 수직축 아키텍처가 더 중요하다는 사실을 뒤늦게 깨닫고 RFID에 대한 지원 부분을 철수하거나 매우 소극적으로 취하고 있는 사실이다. 오라클과 최근에는 오라클로 합병된 BEA 같은 경우도 같은 형태를 취하고 있다. 마이크로소프트 역시 BizTalk 플랫폼을 지원하는 하나의 어댑터 형태로만 정의한 후 큰 기대는 하지 않는 듯한 느낌을 주고 있다. IBM 같은 경우는 스스로가 대형 SI 업체이기 때문에 연구소를 중심으로 한 솔루션과 구현의 관점에서 접근하기 때문에 소프트웨어 솔루션 중심으로 접근하는 다른 벤더들과는 조금 다른 접근 방식을 가지고 있는 듯 하다.
대부분의 벤더들이 서로 경쟁하듯이 RFID에 대한 장미빛 전망과 관련 솔루션들을 내놓았지만 어느새 슬그머니 솔루션 자체가 없어지거나 매우 축소되어 이름만 겨우 맹맥만 유지하는 경우가 대부분이다. 그 이유를 짚어 보자면 무엇보다 돈이 안된다는 사실일테지만, 좀더 냉정하게 바라보면 역시 RFID는 그 자체가 목적이 아니라는 사실이고 그를 이용한 새로운 IT 할성화에는 아직 역부족이란 현실의 냉엄한 이해가 될 것이다. RFID와 비슷한 시기에 유행한 SOA 관련 프로젝트가 제자리를 찾아 가는 것을 보면 대조적이다. 너무도 현실적이고 세부적인 RFID와 개념적인 SOA의 자리 찾기가 이렇게 다르다는 것과 이들이 합쳐진다면 사실 엄청난 효과를 볼 수 있다는 점에서 조금 아쉬운 생각이 든다.

끝으로, 글로벌 IT 벤더들의 RFID 관련 솔루션 개념도는 다음과 같다.
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2008. 7. 11. 17:29

RFID 스마트 선반

UHF RFID 가 제대로 시장이 활성화 되려면 유통 분야에서 적절하게 사용할 수 있는 환경이 되어야 할 것으로 생각한다. UHF RFID의 사용에 기대를 많이 걸었던 초반의 애플리케이션에는 SCM 분야 뿐 아니라 매장에서의 일괄 인식과 실시간 선반 재고관리에 대한 기대도 매우 컸다.

Gillete 면도기는 작은 날 제품은 소모품으로서 매우 인기가 많은데 문제는 그 크기가 매우 작을 뿐 아니라 가격이 매우 비싸기 때문에 도난이 가장 많이 일어나는 제품 중 한가지라고 한다. 이를 사전에 방지할 수만 있다면 비용이 좀 들더라도 태그를 부착하여 관리하고자 하는 의향이 충분히 있는 적용 분야이다. 그래서 초반에 이에 대한 실제 테스트를 진행을 했고 카메라와 연동하여 도난 방지 용도로 사용 가능한지를 시범적용하기도 하였다. 공식적인 결과는 좋았다라고 하기는 했지만 실제로 모든 매장에 잘 적용되지 않은 걸 보면 여러가지 문제점이 있었으리라 생각한다. 물론 개인 프라이버시에 대한 문제도 불거졌고 그렇게 까지 모든 고객을 잠재적인 범죄자로 취급하는 것 자체가 또하나의 큰 부담이었을 것이다. 하지만 기술적인 문제는 없었을까?

2005년도에 롯데마트에서 퓨처스토어라는 이름으로 자사 브랜드 상품에 대해 홍보를 위한 스마트선반을 서울역점에 설치하여 대대적인 언론 홍보를 하기도 하고 최근에 많은 정부 시범사업에서도 대국민 서비스 또는 사업 홍보 차원에서 매장에 스마트선반 개념을 도입하기도 하고 가장 최근에는 이마트 수서점에 와인을 대상으로 하는 스마트선반을 구축하기도 하였다. 이 모든 것들이 UHF 대역의 RFID를 사용한 것이다.



문제는 바로 이 UHF 대역의 주파수 특성이 문제이다. <그림 1>에 UHF 안테너 빔 패턴을 나타내었다. 보통 UHF RFID는 멀리 있는 여러개의 제품을 동시에 빨리 인식하고자 하는 물류 분야에 사용하려고 하였고 여기에 맞는 특성을 가지고 있다. 하지만 스마트선반은 선반위에 놓여진 제품을 짧은 거리 내에서만 인식을 하고 일정 거리를 살짝 벗어날때 인식을 중지해야 하는 애플리케이션으로 사용되어야 한다는 것이다.

스마트 선반을 통해 구현하고자 하는 시나리오는 보통 다음과 같다.

- 관심 있는 제품을 선반에서 꺼내 들면 이에 대한 정보를 선반에 있는 모니터를 통해 보여 준다.
- 선반 위에 놓여진 제품을 실시간으로 인식하여 그 재고 정보를 관리하고 결품이 예상되는 제품인 경우는 담당 직원을 호출하여 자동으로 알려준다.
- 여러개의 제품을 한꺼번에 꺼낼때는 도난의 의도가 있을 수도 있기 때문에 이때 감시 카메라와 연동하여 수상한 행동을 하지 않는지 보안 담당 직원에게 미리 알려 줄 수도 있다. (질레트 테스트 시나리오)

UHF 빔 패턴은 파의 소스인 안테너로 부터 작은 파가 생기고 일정 거리 이후에 이를때 파 패턴이 넓어 지면서 이 곳에 태그가 존재할 때 잘 읽히게 된다. 하지만 우리가 원하는 대로 스마트 선반에서 인식을 잘 하고자 하면 빔 패턴이 납작하면서도 옆으로 골고루 퍼진 상태로 눌러 만들어야만 하는 것이다. 어찌 보면 자연의 섭리를 거역하는 모습이라고나 할까?
사실상 이런 형태의 주파수는 저주파가 더 어울린다. 일본에서는 HF (13.56 MHz) 대역을 사용하여 매우 성능 좋은 스마트선반 솔루션을 만들어 내었다. 원래 저주파 대역은 UHF 대역에 비해서 처리 속도가 좀 느리고 Anti-Collision이 약해서 문제가 되었으나 최근에 완성된 솔루션을 보면 전혀 그런 문제가 없음을 알 수 있었다.



사용자 삽입 이미지
<그림 1> UHF 안테너 빔 패턴

그런데 굳이 UHF 대역을 사용해서 스마트선반을 만들어야 하는 이유는 무엇일까? 우선 우리나라에서는 오직 UHF 만이 대세라는 인식하에 다른 주파수에 대한 다양성을 인정하지 않는 사회 분위기가 가장 큰 원인이다. 그것보다 좀더 현실적인 원인으로서는 단순하게 매장에서 단품 관리 용도로만 사용될 것이 아니라 중간의 유통 과정에서 물류 관리에도 같이 사용하고자 하기 때문에 두가지 주파수로는 해답이 없는 경우가 많기 때문이다.
두개의 주파수를 지원하기 위해 두개의 태그를 붙이고 두 종류의 리더를 곳곳에 설치할 수는 없지 않은가? (물론 일본 TOPPAN 이란 회사에서는 하나의 태그로 여러가지 주파수를 동시에 사용할 수 있는 태그 개발에 나섰지만 내가 아는 한 상용화에는 실패한 것으로 안다. 우선 비용적인 부담이 만만치 않을 것 같다.)

어쩔 수 없이 UHF 를 사용하여 스마트 선반을 꾸며야만 한다면, 발생되는 기술적 문제점들은 다음과 같다.

- 음료수 같은 액체로 된 제품이거나 금속 성분을 포장지 또는 케이스로 사용하고 있는 제품들에 적용할때는 인식률이 현저히 떨어진다.
- 많은 제품들이 너무 조밀하게 밀집되어 있기 때문에 서로 간의 간섭으로 인해 인식률이 많이 떨어진다.
- 여러 선반에 같이 적용했을 경우 다른 선반의 태그를 오인식할 수도 있다.
- 한꺼번에 너무 많은 태그가 있음으로 해서 인식 속도가 저하될 수 있다.
- 주어진 하나의 선반 영역 내에서만 읽히고 벗어나면 안 읽히게 하고 싶지만 이를 구현하기가 매우 힘이 든다.
- 밀집된 지역에 여러 리더가 사용될 수 있으므로 Dense Reader Mode 가 지원되는 리더 사용이 필수적이다.
- 선반 영역 내에서 음영 지역이 없도록 안테나를 설치하여야 한다.

요약해 보면 액체에서 잘 읽히는 태그를 개발해야 하고 안테나를 잘 만들어 가까운 곳에 있는 태그를 오류 없이 여러개 읽을 수 있도록 하고, 성능 좋은 리더를 사용해야만 한다. 차폐 장치 등 부가적인 장치도 추가적으로 필요하다.
이런 분야에 사용하기 위해서 기존의 Far-Field 방식의 문제점을 Near-Field 개념으로 해결하고자 하는 노력들이 진행되고는 있지만 이 점 역시 그리 쉽게 해결되고 있지는 않은 것 같다. (Near-Field 에 대해서는 앞에서 설명한 바가 있다.)

하드웨어 입장에서 모든 문제를 해결해 주면 상관이 없겠지만 그것이 현실적으로는 어려운 점이 많기 때문에 소프트웨어 입장에서도 해결책이 있어야만 한다. 우선 태그의 인식이 들쑥날쑥하면 이를 에러 없이 일관된 정보로 유지하는 방법이 이른바 Smoothing이란 방법을 써야 하는데 사실상 RFID 미들웨어가 가져야 하는 기본 기능이라고 할 수 있다. 문제는 대부분 이 Smothing 알고리즘을 구현하기 위해서 일정 시간동안 판단을 보류함으로써 그 일정 시간동안 데이터 변화가 없다고 판단하는 방법을 많이 사용하고 있는데 이는 근본적인 해결책이 아니며 실시간 데이터 인식이 불가능하다. 실시간성과 데이터 안전성은 서로 반비례하는 특성이 있다.

이를 해결하기 위해서는 리더가 데이터를 넘겨주는 속도가 매우 빨라야만 한다. 최대한 많은 데이터를 모아 두고 이 중에서 몇번이 빠졌나를 판단하여 처리하여야만 데이터 안전성과 함께 실시간성을 보장 받기 때문이다. 일반적으로 사용자가 제품을 하나 들었을때 그 정보가 보여지는 시간이 3초 이내여야만 지루함이 없다. 그러기 위해서는 초당 4~5번 이상의 데이터 전송 속도가 보장되어야만 한다. 이런 분야에 사용될 리더를 선정할때 고려해야 하는 특성 중 하나이다.


사용자 삽입 이미지
<그림 2>스마트 선반 시스템 구성

보통 스마트 선반에 사용되는 시스템 구성은 <그림2>와 같다. 역시 RFID 미들웨어가 내장된 로컬 컨트롤러는 현장에 놓이는 것이 좋다. 그래야만 실시간 데이터 처리에 대한 대처가 가능하기 때문이다. 일반적으로 매장에서는 무선 네트워크를 사용하여 상위 서버와 연동되는 점을 참고하기 바란다.

다음은 실제 매장에 스마트 선반을 지속적으로 운영한다고 가정했을 때의 문제점을 생각해 보자.

- 스마트 선반은 이제부터는 하나의 설비가 되는 것이다. 따라서 전자 기기로서 관리되고 유지보수가 필요해 진다. 어떤 매장은 24시간 운영되기 때문에 24시간 365일 운영될 수 있는 튼튼한 장비가 필요하다.
- 원격 관리 기능은 필수적이다. 많은 매장에 많은 선반이 놓이게 된다면 일일이 현장에서 이를 모니터링하고 관리한다는 것은 불가능하다. 원격 중앙에서 이러한 관리가 가능하도록 해야 한다.
- 일반적으로 <그림2>에서 보는 바와 같이 여러개의 장비들이 서로 연동되어 구성되기 때문에 케이블이라든지 여러 구성이 매우 복잡해 질 수 있다. 하지만 매장에서는 수시로 레이아웃을 바꾸고 이동할 수 있기 때문에 이런 구성이 너무 복잡하면 다음 변경 작업 때는 철거하게 될 것이다.
- 전자 기기들이기 때문에 발생되는 열이 엄청나다. 이를 대비한 완벽한 해결책이 있어야만 한다.
- 매장에서는 가끔 바닥 물청소를 한다는 것을 잊지 말라. 전자 제품에 물이 묻으면 치명적이라는 사실도 잊지 말라.
- 아무리 DRM 기능이 완벽하게 지원되는 리더라고 하더라도 인식률을 높이기 위해서 많은 리더를 사용하려고 하지는 말라. 우선 설치 비용이 문제이고 너무 많은 리더가 매장에 깔려 있다고 생각해 보라. 위에서 얘기한 모든 문제점들의 관리 포인트가 그만큼 늘어날 것이다. 최대한 적은 수의 리더로 해결할 수 있는 방법은 없을까?
- 안테너를 잘 튜닝하고 겉으로 드러나지 않도록 미관에도 신경을 써야 하지만 이를 위해서 새로운 선반 집기를 제작하여 설치하여야만 한다면, 이는 시범적으로 설치되는 선반에만 적용할 수 있을 뿐이다. 지속적으로 사용되기 위해서는 기존 선반에 손쉽게 설치하여 성능을 발휘할 수 있는 간편한 방법이 있어야만 한다.
- 지속적인 컨텐츠의 관리가 가능해야만 한다. 이를 위한 시스템 유지보수 팀과 인력의 노력이 지속적으로 들어 가야만 한다. (당연한 이야기다.)

개인적으로 스마트 선반 기술이 여러 RFID 응용 시스템 중에서 기술적으로는 가장 어려운 제품이 아닌가 생각한다. 특히 위에서 얘기한 유지보수 문제를 생각하면 더욱 그렇다.

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