RFID, 환상에 앞서 문제 해결 시급

1980년대 전 세계적으로 사용되어 유통 물류에 대변혁을 일으킨 바코드 시스템을 널리 알린 존재는 ‘월마트’였다. 그 월마트가 당시 사람들에게는 너무도 생소했던 RFID를 현장에 도입하겠다고 발표함으로 관련업계를 또다시 술렁거리게 한 것은 이미 너무도 잘 알려진 이야기이다.

환호받는 RFID

휴대전화 이후 가장 빠른 성장을 보이고 있는 무선기술로 평가되는 RFID. 그러나 혜성처럼 등장, 모든 사람들의 관심을 한 몸에 받은 RFID는 이제 더 이상 개론 수준에서 1년 전과 비교해 더 나올 뉴스는 없는 상황이다. 이미 일반적인 내용이나 상황은 거의 알려진 상황이고, 오히려 그보다는 한 단계 깊어지기 위해 개론 수준을 뛰어넘는 각론의 단계로, 실제 작업 현장에서 나온 결과 치를 가지고 고민해야 할 때라고 학계 저명한 한 관계자는 말했다. 그럼에도 불구하고, 깊은 각론의 단계로 넘어가기 전, RFID 개요를 짚고 넘어가도록 하자.

가장 대중적으로 널리 알려져 사람들을 환호하게 만든 RFID 시나리오는 아무래도 IBM이 만든 것이라고 생각된다. 처음 RFID 개념을 시장에 소개할 때 IBM은 쇼핑 센터 예를 들었다. 카트를 끌고 매장 안에 들어선 사람은 필요한 물건을 카트 안에 집어 넣은 후 물건 값을 계산할 필요 없이 그냥 매장을 빠져 나와 자동차로 가면, 그가 매장을 빠져 나올 때 매장에 설치된 안테나에서 전파를 보내 물건에 부착된 (RFID) 태그를 인식하여 쇼핑한 물건의 총액을 계산한 뒤 그의 은행 계좌에서 대금을 자동 출금한다는 것.

사람들은 이 시나리오에 열광했고 RFID가 모든 안고 있는 문제점을 해결해 주어 현장 실수율 제로인 세상이 금방이라도 도래할 듯했다. 그러나, RFID의 선풍적 인기와 관심, 발전에 가려져 기술적인 약점에 대해서는 그다지 많이 언급되지 않았다.

RFID의 제약들

현재 RFID 기술에는 몇 가지 기술적인 약점과 제도적인 약점이 존재한다. 우선은 동시에 하나 이상의 태그에서 발생하는 응답을 판독기가 안정적으로 인식하기 위한 부분이 가장 큰 기술적 약점으로 꼽히고 있으며, 인식문제에 있어 금속물질과 RFID 태그의 간섭이나 투과 문제 또한 해결해야 할 심각한 문제이다.

제도적인 문제로는 크게 경제적 문제와 사회적 문제가 있다. 경제적 문제로는 현재의 RFID 태그 가격이 5센트 이하로 떨어지지 않고, 판독기 또한 1,000달러를 호가하는 구조에서 기존의 UPC 바코드를 대체할 경제적 이유가 없다는 것. 물론 앞으로 기술 발전이 이루어지면서 이러한 제조 원가를 떨어뜨릴 것은 쉽게 짐작할 수 있다. 현재 RFID 채택의 손익 분기점은 대상 제품의 가격에 좌우되는데 대략 업계에서는 15달러가 그 분기점이라고 생각한다. EPC 네트워크를 구축한 EPC 글로벌은 2008년 정도면 모든 산업계에서 RFID를 적용 가능한 가격 구조로 진입할 것으로 보고 있다.

RFID 인식률 문제는 여전히 제한사항으로 남아 있다. 물론 성능 실험 결과에서 최근 개발된 RFID Tag의 경우 99% 이상의 인식률을 보이고 있으나 실제 비즈니스 영역에 적용했을 경우, RFID 인식율과 관련하여 안정적이고 균일한 인식률을 보장하지 않는 것은 여전히 풀리지 않는 제한 사항이다. 소매 상품의 관리, 특히 창고 관리의 경우 한꺼번에 수 백 개의 태그를 읽어내는 경우나, 저가 또는 소매 제품에 사용될 Passive Tag의 경우 자율적인 발신 기능이 없기에 수 미터까지 정보를 전달하는 것은 어려울 것으로 보인다는 실험결과치 등이 쏟아져 나왔다. 또한, 건물 내에서 건물 외부에 있는 Tag를 인식하는 경우나 주위에 금속 등 전파 반사물이 존재하는 경우, 또는 형광등이나 네온 등 노이즈 발생원이 있는 경우, 부착물의 재질이 어떠한지 등등, 우리 주위에서 흔히 접할 수 있는 상황에서 RFID가 주파수를 사용한다는 특성상 인식률의 수준에 상당한 차이를 나타낼 수 있다.

사회 제도적 문제는 개인의 사생활 침해와 관련하여 계속적인 태클에 시달리고 있다. 실시간 재고관리 및 유통과정 추적 등 기업적인 마케팅 전략의 효과가 RFID에 있지만, 고객이 태그가 붙은 상품을 들고 매장을 나갈 경우에도 추적이 될 가능성이 있다는 것이 사생활 침해의 주요 이슈다. 이러한 제한점들은 RFID의 실제 비즈니스 영역 적용에 현재 상당 부분 걸림돌로 작용한다.

바코드와 RFID

RFID 발전 배경에는 바코드(Barcode)가 있다. 그간 유통분야에서 물품관리를 위해 바코드가 사용되어 왔으나 바코드는 가격이 저렴한 반면 다량의 물품 처리에 한계가 있고, 많은 시간이 소요되며, 실시간 정보 파악이 불가능한 점을 아킬레스건으로 지니고 있다. 또한 근접한 거리에서만 정보를 읽을 수 있는 것도 단점이다. 바(bar·검은색 막대)와 공백(space·흰색 막대)을 특정한 형태로 조합해 문자와 숫자, 기호 등을 표현하고 이를 스캐너로 읽을 수 있도록 고안해 놓은 일종의 상품 정보인 바코드에는 불과 몇 센티미터밖에 안 되는 막대 표시에 상품을 제조한 국가·회사·제품 번호가 숨겨져 있다. 바코드는 지난 23년 연구 과제로 선보인 이후 트랜지스터가 발명된 50년대 첫 상용화되었으며 현재와 같은 표준으로 정착된 60년대 이후 무려 50년 동안 세계적인 상품정보 표준으로 굳건히 자리를 지켜 왔다. 국내에서는 지난 80년대 대한상의 산하 유통센터 중심으로 도입돼 1700개 제조업체의 32만개 상품에서 이를 사용하고 있다.

RFID(Radio Frequency Identification)는 자동인식(AIDC) 기술의 한 종류로, 마이크로 칩을 내장한 태그, 카드, 라벨 등에 저장된 데이터를 무선주파수를 이용하여 비접촉으로 읽는 기술로 태그 반도체 칩과 안테나, 이를 읽어 내는 리더(인식기), 내장되는 정보를 식별하는 코드, 미들웨어 등 소프트웨어로 구성된 무선주파수 시스템이다. 최첨단 기술이 아니라 이미 20세기 중반에 개발된 RFID는 대중에게 널리 알려지기 전에도 이미 로컬시스템으로 도난방지 시스템, 감시 장치, 제조공정관리 등에 사용되어 왔다.

반도체 칩에는 태그가 부착된 상품의 정보가 저장되어 있고, 안테나는 이러한 정보를 무선으로 수 미터에서 수십 미터까지 날려 보내며, 리더는 이 신호를 받아 상품정보를 해독한 후 컴퓨터로 보낸다. 따라서 태그가 달린 모든 상품은 언제 어디서나 자동적으로 확인 또는 추적이 가능하며, 태그는 메모리를 내장하여 정보의 갱신 및 수정이 가능하다.

RFID의 도입에 따른 효과와 이점에 대해서는 작업량 절감이나 인건비 절감 등의 비용 절감이라는 측면과 바코드 같은 다른 종류의 인식방식에 비해 비환경성, 비접촉성 등의 유리한 점을 들 수 있다.

RFID의 종류는 안테나로부터 고주파 태그(RF Tag)로 전파를 송신해 △다양한 변조 및 복조 단계와 물리적 특성을 고려한 자계를 이용한 전자결합방식 △평면안테나를 통한 마이크로방식 △전파를 활용하는 전자유도방식 △광방식 등이 있다. 또한 전원공급 여부, 주파수 대역, 통신접속 등의 분류 기준에 따라 세밀한 분류가 가능하고 분류에 따른 특장점을 보이고 있다.

태그의 종류

우선 전원공급 유무에 따라 능동형 태그(Active Tag)와 수동형 태그(Passive Tag)로 나뉜다. 능동형은 내장 배터리를 사용하고 있고, 읽기/쓰기가 가능한 메모리를 크기 별로 가지고 있다. 전원공급이 되므로 수명이 최장 10년이라는 제한성이 있으나, 장거리(30∼100m) 데이터 교환범위를 갖는다는 장점이 있다. 고가의 장비로 주로 대형 창고와 같은 물류나 유통분야에 적합하며, 컨테이너 단위의 적용분야에 유리하다. 이에 반해 수동형은 외부 전원의 공급이 없으므로 구조가 비교적 간단하며 가볍다. 또한 저가이고 반영구적 수명을 가진 반면, 인식거리가 매우 짧고 읽기 전용 메모리로 높은 출력의 리더가 필요하다. 따라서 소단위 적용에 사용된다. 중간 단계인 반수동형(Semi-Passive Tag)로도 구분이 가능하며, 상자나 팰릿 단위에 적용될 수 있는 태그로도 분류가 가능하다.

주파수 대역에 따라 고주파와 저주파로 나눠지는데, <표2>△30∼500KHz를 사용하는 저주파 태그는 짧은 가독 거리로 인해 보안, 자산관리, 정품식별등에사용되며, △860∼960MHz나 2.45GHz의 고주파는 30m이상의 가독 거리로 철도, 물류, 유통 등에서 고려되고 있다. 고주파일수록 인식속도가 빠르고, 환경에 민감하며, 테그 크기가 작아진다.

현재 크게 5개의 주파수 대역이 있는데 주파수의 성질에 따라 다양한 응용이 진행되고 있다. △125∼135KHz (ISO 18000-2)는 축산물 유통이나 출입카드 등에서 활용되고 있으며, △13.56MHz (ISO 18000-3)은 우리가 흔히 접하는 신용카드나 교통카드, 혹은 작은 단위에서 활용이 된다. △433.92MHz(ISO18000-7)부터 능동형 태그가 적용될 수 있는데, 보통 컨테이너 등에 적용이 가능하며, △860∼960MHz (ISO18000-6)은 현재 세계 공통의 물류 유통 공용 주파수대이다. △2.45GHz(ISO 18000-4)는 일본의 ‘μ-chip'과 같은 전자문서나 여권 위조 방지 등에 적합한 주파수 대역 제품이다. 정통부는 글로벌 물류ㆍ유통 등의 RFID 리더용 주파수로 908.5㎒~914㎒(5.5㎒)를 우선 분배하기로 했으며, 글로벌 컨테이너관리용 RFID, 센싱형 RFID인 차량 TPMS 및 차량 RKE용은 433.92㎒가 분배되었다.

기술현황

현재 국내 관련 기술개발 현황은 칩의 경우 전량 해외수입에 의존하며, 태그는 일부 업체에서 소량 조립생산하고 있다. 또 주변 환경에 영향을 받지 않는 차폐기술 등 패키징 기술력은 해외 선진업체에 비해 약세를 면치 못하고 있고, 리더기는 RF모듈, 안테나 등 핵심부품을 수입해 조립 생산하는 수준이다.

태그는 사용 목적과 크기 등에 따라 △칩형 △칩레스(chipless)형 △센싱ㆍ초소형 태그 △태그 안테나 등이 개발 중이다. 칩형 태그는 현재 5센트 이하의 가격을 목표로 하고 있으며, 칩레스 형은 1센트 이하를 목표로 기술을 개발하고 있다. 또 RFID는 부착물의 특성 및 주변 환경에 매우 민감함에 따라 각각의 특성에 적합한 패키징 기술도 연구되고 있다.

RFID 리더는 태그 신호충돌 방지 알고리듬을 채용해 현재 초당 100개까지 인식이 가능한 수준이며, 수 백개 이상을 목표로 기술이 개발되고 있다. 아울러 여러 대역에서 인식이 가능한 멀티밴드, 멀티 프로토콜 리더기도 개발되고 있다. 현재 리더기는 인식성능을 높이기위해 2∼4개의 안테나를 배열해 사용하고 있으나 앞으로 주변 환경에 적응해 빔을 제어할 수 있는 빔성형 안테나 기술도 적용될 전망이다.

바코드 및 RFID 등 자동인식 및 데이터 획득 시스템에 대한 AIDC(Automatic Identification and Data Capture) 기술은 상품 공급망 활동에서 사람의 작업이나 판단을 궁극적으로 배제하고 상품이 갖는 정보를 자동적으로 취득하여 온라인으로 관련정보를 처리하는 자동처리 시스템기술이다.

국제적으로 AIDC 기술표준화를 주도하는 양대 공적 표준화기구인 ISO(국제표준화기구)와 IEC(국제전기표준회의)는 1996년 3월 JTC 1(Joint Technical Committee, 합동기술위원회)내에 AIDC 기술표준화를 위한 31번째 분과위원회(Sub-Committee)를 설립하고 바코드 및 물품관리용 RFID에 대한 국제표준화 활동에 착수하였다.

Workign Group 4내에는 다시 네 개의 하위 부서가 있어 분야별로 표준화를 진행하고 있다. 시스템간 프로토콜 표준화는 SG1, RFID 태그의 유일식별을 위한 번호부여 방법 표준화는 SG2, RFID 시스템의 핵심인 주파수 대역별 Air Interface 표준화는 SG3 등에서 각각 맡아하고 있다.

표준화기구

RFID표준화 기구는 다시 두 부류로 나누어 볼 수 있다. 대부분의 IT산업들이 자사의 제품을 표준 프로토콜로 연결하려는 기업표준인 드팩토 스탠다드(De facto standard)에서 EPC 글로벌과 u-ID 센터가 활동을 하고 있고, 국제표준인 드쥐레 스탠다드(Dejure standard)에서도 ISO 표준화가 이루어졌다.

물품관리용 RFID 기술은 두 가지 측면에서 표준화가 고려되어야 하는데, △RFID 태그와 판독에 이용하는 기기의 규격과 △ 태그에 입력되는 정보의 코드체계, 혹은 데이터 정의와 데이터의 운용이다. 구체적으로 ISO/IEC JTC1/SC31 WG 4(물류관리용 RFID; 규격, 데이터구문, UID, 응용조건 심사)는 물품관리용 RFID 태그에 대한 응용요구 프로파일, 응용명령/응답, 로직메모리/태그 드라이버, 에어 인터페이스, 성능시험방법, 일치성 시험방법, 고유식별자 등을 표준화의 심의 대상으로 하고 있다.

오토 ID 센터와 유비쿼터스 ID 센터는 RFID 표준화 기구의 두 지류이다. 미국 MIT중심의 Auto-ID센터는 1999년 유럽의 EAN(European Article Number)과 미국의 UCC(Uniform Code Council) 및 전 세계 100여개 기업 및 비영리단체들이 모인 차세대 RFID 스마트 태그를 비즈니스에 적용하고자 창설한 단체이다. EPC 프로젝트를 글로벌 표준안으로 설정, 프로젝트의 모토인 ‘The Internet of Things’에서 알 수 있듯이 인터넷과 네트워크를 통해 전자태그가 부착된 아이템을 원거리에서 실시간 감시하는 개념이다. 세계 어느 곳이라도 어떤 것도 자동적으로 확인할 수 있는 열린 세계 정보망을 구축하는 것이 이 센터의 목표이다. 2003년 EAN 총회에서 2004년부터 GS1(Global Standard Num 1)으로 명칭을 바꾸고 유통과 물류, 전자상거래 관련 모든 표준화를 관장한다는 점에서 식별코드, 분류코드, 전자 카탈로그, XML, RFID 등 코드체계와 전자상거래 표준과의 통합 등으로 업무를 확장했다. GS1은 ISO 18000-6의 무선접속규격과 연계한 MIT 오토ID센터의 EPC를 물류시스템 표준화를 추진하기 위해 오토ID Inc.(향후 EPC　글로벌로 명칭 변경）를 설립하고 RFID 응용기술 상용화에 필요한 표준 개발을 위한 표준화를 주도한다.

또 RFID의 동향을 살펴봐야 할 곳이 일본 NEC 히다찌 중심의 유비쿼터스 ID센터. 2003년 3월 11일 설립, 현재 NEC, 히타치, NTT도코모, 후지쯔, 삼성전자, NCR 등 한국 중국 일본진출 기업 등 180여 개 사가 참여하고 있으며 IC태그의 표준 규격을 확정 발표하였다. 크기는 송수신용 안테나 포함 1㎜이하, 메모리 기억용량은 128bit 이상으로 정보를 기록하면 변경이 불가능한 1종과, 변경 가능한 3종을 제시하였으며 태그와 판독기와의 무선통신 거리를 4~5m로 확정 발표하였다. 물류와 유통에 집중되는 RFID를 넘어 사물이나 소프트웨어, 서비스에도 ID를 부여한다는 것으로 특히 마쓰시다, 히다찌 등 민간 업체의 각종 애플리케이션 사업이 활발히 진행되고 있다. 마루에쓰, 마루베니, NTT데이터 등 3사의 식품과 일용품 분야에 적용하였고, 그　외에도 다양한 산업분야에서 RFID 프로젝트가 진행되고 있다.

현재 오토 ID 센터가 제안하고 있는 오토-IDS의 구조를 살펴보면, 96비트로 구성된 EPC(Electronic Product Code) 코드가 스마트 태그라는 안테나가 내장된 마이크로 메모리 칩에 저장된 후 상품에 부착되는 것이다.

EPC의 코드 포맷을 보면 헤더는 대개 EPC 버전을 저장하고, EPC 매니저라는 28비트는 제조업체 정보를 기록한다. 대략 2억6천8백만 개의 상품 제조업체를 식별이 가능하며, 각각의 EPC는 24비트의 해당 제조업체의 상품을 식별하며, 동일 상품에 대해 시리얼을 36비트에 부여하게 된다. 그리고, 무선 라디오 주파수 베이스 판독기가 스마트 태크를 스캐닝한 후 EPC 코드를 인터넷상으로 전송한다. 인터넷에 연결되어 제품의 여러 정보를 얻어낼 수가 있다.

이를 위해서는 몇 가지 기술이 요구된다. 우선 읽혀진 EPC코드는 ONS(Object Name Service)를 통해 하나의 EPC코드가 가진 객체정보를 어느 서버에서 찾을 수 있는지 서버의 인터넷주소(IP)를 획득한 후 EPCN(EPC Network)에서 인정되는 PML(Product Markup Language)이라는 언어를 프로토콜로 사용하여 해당 객체의 정보를 얻게 된다. 또한 계층화된 분산구조에서, 리더에서 발생하는 EPC 이벤트를 안정적으로 처리하고, 분산된 계층간의 통신과, 라우팅 기능을 처리하는 사반트 플랫폼도 필요하다.

Deloitte Touche(다국적 회계 및 경영 컨설팅 전문기업)에서 발표한 2005년 첨단기술, 미디어 및 통신산업(TMT, Technology Media and Telecommunications)에 따르면 올 연말까지 100억 개의 RFID 태그가 판매/사용될 것으로 전망되어 물류산업에 혁명이 예상된다고 하였다. RFID는 가격별 적용분야가 다를 것으로 보인다. <표 3> 10만원 정도라면 군사나 의료분야에서 위치측정과 진단, 보안 등에 사용될 수 있고 10원 정도의 저가라면 소매품목 관리 및 추적 등에 사용할 수 있을 것으로 일본 총무성이 분석한 바 있다.

RFID 시장은 급성장하고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI)과 시장조사업체인 아이디테크 등에 따르면 세계시장이 지난해 16.1억 달러 규모에서 RFID 부문은 연평균 30.8%, 센싱 부문에 연평균 81.3% 의 성장으로 2010년에는 768.1억 달러에 이를 것이라는 전망이다. u-센서네트워크 시장은 ID인식, 이력관리, 환경정보 센싱, RFID간 통신(AD-hoc), RFID 제어의 기술발전 단계에 따른 RFID태그ㆍ리더ㆍ센서ㆍ태그제어용 하드웨어 및 미들웨어 등이 포함된다. 국내시장에 대해서는 구체적인 전망치가 나오지 않은 상태이나 경제협력개발기구(OECD) 자료를 토대로 세계 IT시장에서 국내시장 점유율이 5.2%에 달한다는 것을 감안할 때 2010년경 약 4조8000억원(40억달러) 규모로 성장할 것이라는 추정이다.



GS1 (Global Standard Number 1)

- UCC(북미코드표준화기구)와 EAN(유럽코드표준화기구)이라는 국제 상품코드 표준화기구가 통합 2004년 1월 공식 출범

- 북미지역에 기반을 두고 있는 UCC 12자리 바코드와 북미를 제외한 유럽 및 전세계 1백1개국에서 쓰이는 EAN 13자리 바코드가 14자리 GTIN으로 통합

- GS1의 공식 출범을 앞두고 지난 6월에 오토 ID센터를 합병하여 RFID 국제표준화에 적극 나섬

- 총 800만달러를 출자해 ‘MIT 오토 ID센터’를 비영리 조인트벤처 ‘오토 ID’로 새롭게 바꾸고 RFID보급과 상용화에 적극 나섬

- 또한 글로벌 표준 제정을 맡고 있는 ‘ISO SC31’ 기구에서도 GS1에서 의장과 위원의 3분의 2이상을 차지하는 등 중심적인 역할을 맡고 있음