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오늘날 자동화 무선인식 기술은 기존 바코드 시스템을 대체하고, 다양한 산업의 자동화가 이루어질 것으로 기대하고 있다. 자동화 무선인식 기술의 대표 격인 RFID(Radio Frequency IDentification) 기술은 단시간에 많은 물품을 인식하여 기존 바코드의 대체 기술로 인정받고 있다. RFID 기술은 단순 인식 기술에서 벗어나 활용도가 기하급수적으로 증가하고 있다. 예를 들어, 기존 RFID 시스템은 단순 물품관리 또는 출입 통제의 한정적 응용분야에서 활용하였다면, 근래 들어 상품의 생산이력관리, 여권과 신분증등과 같은 분야에 적용하여 개인의 신분 관리와 같이 활용 분야가 점점 확대되고 있다. 이와 더불어 RFID 시스템을 이용하여 ...

오늘날 자동화 무선인식 기술은 기존 바코드 시스템을 대체하고, 다양한 산업의 자동화가 이루어질 것으로 기대하고 있다. 자동화 무선인식 기술의 대표 격인 RFID(Radio Frequency IDentification) 기술은 단시간에 많은 물품을 인식하여 기존 바코드의 대체 기술로 인정받고 있다. RFID 기술은 단순 인식 기술에서 벗어나 활용도가 기하급수적으로 증가하고 있다. 예를 들어, 기존 RFID 시스템은 단순 물품관리 또는 출입 통제의 한정적 응용분야에서 활용하였다면, 근래 들어 상품의 생산이력관리, 여권과 신분증등과 같은 분야에 적용하여 개인의 신분 관리와 같이 활용 분야가 점점 확대되고 있다. 이와 더불어 RFID 시스템을 이용하여 RTLS 시스템의 구축에 필요성이 대두 되고 있다. 예를 들어 자재창고의 경우 수많은 자재가 창고에 보관되어 있고, 생산에 필요한 자재의 재고 비축 및 필요한 양을 출고 할 수 있어야 한다. 비슷한 예로 도서관은 수많은 도서들이 꼽혀 있는 수많은 책장 중에서 사용자가 원하는 도서를 바로 검색하고, 그 위치를 사용자에게 정확히 알려주어 도서를 즉시 반출 할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 자재 또는 도서의 위치가 실시간으로 파악되어야 한다. 이를 위해 수많은 응용분야에서 RFID 태그(Tag)의 인식 기술 이외에도 RTLS(Real Time Location System) 기술로 불리는 위치기반시스템( LBS : Location Based System)[1]기술의 적용을 추진하고 있다. 현존 가장 많이 사용되는 위치기반시스템은 일반적으로 GPS(Global Positioning System) 기술을 활용하였다. GPS 기술은 초기에는 미사일의 이동을 추적하기 위한 시스템으로 시작하였으며, 인공위성에서 발신하는 마이크로파(Micro Wave)를 GPS 수신기에서 수신하여 위치 벡터로 변환하여 위치를 결정짓는 기술이다[2][3]. 초기 대체적으로 군사 분야에 활용되었던 GPS 기술이 자동차 내비게이션(Navigation)을 거쳐, 요즘은 핸드폰과 같은 무선 단말기에 장착됨으로 그 응용분야가 점점 증가하고 있다. 그러나 GPS 기술은 위성 신호를 받을 수 있는 실외(Outdoor)의 개방적 공간이어야 한다는 단점이 있다. 위에서 언급한 생산 라인의 자재와 도서관의 서적은 실내에 있는 반면 GPS 시스템은 실외에서만 정확한 위치추적(Location Tracking)이 가능하다. 이를 위해 실내의 위치 인식을 위해서는 2.4 GHz 대의 능동형 RFID 기술을 이용하여야 한다. 능동형 RFID 기술은 실내의 위치 인식에 많이 활용되어 왔으며, 그 효율성은 이미 입증되어 있다[4]. 능동형 RFID의 위치 인식 시스템은 WI-FI의 위치 인식과 같이 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 이용하게 된다. RSSI는 Friis 공식을 이용해 자유공간(Free Space)에서 전파의 주파수 이동 속도와 출력과 입력 신호의 세기를 사용한다. 즉, 출력전파 대비 입력전파의 신호 강도는 해당 주파수의 전파가 자유공간의 특정 거리를 이동하는데 반드시 필요한 손실(Loss)을 계산한다. 이때 전파의 입력 수신 강도(RSSI)로 나타나며, 이를 사용해 거리를 계산하는 방법이다[5]. 그러나, 능동형 RFID 기술의 경우 RFID 인식 대상인 태그의 가격이 $5 ~ $10으로 매우 비싸다. 또한 소모성의 생산자재와 수많은 도서에 능동형 RFID를 부착하여 사용할 경우 그 비용은 기하급수적으로 증가한다. 또한 능동형 RFID 기술의 경우 태그에 전원 공급을 위해 배터리를 사용하며 배터리 소모에 대한 유지보수의 문제점이 있다. 따라서 능동형 RFID 기술은 수많은 소모성 생산자재나 도서와 같은 아이템 레벨까지 능동형 RFID 태그를 부착하는 것은 비용 문제로 인해 거의 불가능 하다. 이에 비해 수동형 타입의 RFID 태그를 사용할 경우 저비용으로 많은 양의 태그를 부착할 수 있다. 수동형 RFID 태그 기술은 $0.05 ~ $0.1의 저비용으로 RFID 태그를 부착가능하다. 또한 수동형 RFID의 경우 배터리 없이 안테나에서 전원을 공급받기 때문에 유지보수의 문제 또한 해결이 가능하다. 이러한 장점으로 인해 수동형 RFID 기술의 필요성이 증가하고 있다. 수동형 RFID 기술은 저가에 대상물에 부착이 가능하지만, 시장 진입 확대를 위해서는 정확한 인식율과 정확한 데이터의 처리가 가능하여야 한다. 그러나 수동형 RFID의 경우 태그 자체 전원이 없고, 안테나의 출력에 의한 전자파 출력 파워을 태그에서 수신 받아 RFID 태그를 깨우(Wake-Up)고, RFID 태그는 데이터 정보를 다시 그 신호에 실어 수신받기 때문이다. 이러한 불안정한 전원의 의존적 수신신호가 미약하여, 전파의 간섭, 전파의 반사와 같은 수많은 변수가 존재한다. 따라서 수동형 RFID는 신뢰성 있는 수신 강도 RSSI의 측정이 어렵다. 이는 위치기반 서비스의 위치를 파악하는데 있어 반드시 필요한 정확한 거리 측정에 악영향을 준다. 추가적으로 수동형 RFID 수신신호강도의 신뢰성에 악영향의 주는 원인으로는 태그의 부착 거리, 부착 재질, 부착 각도, 전파가 통과하는 환경 및 반사 환경뿐만 아니라, 위치를 인식하고자 하는 타겟(Target) RFID 태그가 지속적으로 움직임으로 인해 공기 중 산란에 의해 위치인식에 있어 비선형의 연속적인 변화에 의해 악영향의 주된 원인이 되고 있다. 이러한 문제점으로 인해 지금까지 수동형 RFID 에서의 수신강도에 의한 실시간위치추적시스템(RTLS)는 한계에 부딪쳐 왔으며, 이를 해결하기 위해 수많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나, 현재 까지도 수동형 RFID 에서의 실질적인 위치추적 시스템은 Friis 공식에 의한 단순 위치 추정이 어렵기 때문에 오차율이 위치 인식을 목적으로 사용하기에는 한계가 있다. 본 논문은 수동형 RFID 시스템에서의 위와 같은 한계점을 극복하기 위한 방안을 마련하고자 한다. 이를 위해 태그의 여러 변수에 대한 환경적 요인에 의한 에러를 실험을 통해 보정하고, 조금이나마 정확한 RSSI 수신 감도를 측정할 수 있는 객관적 방법을 제시하고자 한다. 또한 기존 위치 인식을 위한 RTLS 기술들에 대해 조사하고, 해당 시스템들이 위치 인식에 있어 장점 및 단점을 서술하고자 한다. 또한 본 논문에서 적용하고자 하는 LANDMARC를 사용한 위치 인식의 필요성 및 해당 분야의 RTLS에 있어 필요성에 대해 실험을 통해 증명하겠다. 또한 보정된 수동형 RFID 기술의 위치기반시스템을 위해 LANDMARC 태그를 사용하여 주변 환경에 의한 위치 인식 오류를 줄이고, 더불어 실시간으로 입력되는 수동형 RFID의 RSSI를 사용해 주변의 LANDMARC Tag을 사용하여 위치 인식에 있어 Adaptive한 위치기반 서비스를 구성하는데 있다. 이를 위해 본 논문의 1장에서는 자동 인식 기술의 역사와 무선 자동인식 기술의 표준을 살펴보고 이에 수동형 RFID 시스템의 활용에 대해 알아보도록 한다. 2장에서는 실제 수동형 RFID 시스템의 기초 이론에 대해 설명하고, 수동형 RFID 시스템이 갖는 특정에 대해 살펴보도록 한다. 3장에서는 실제 수동형 RFID 태그의 RSSI를 사용한 거리 측정에 대해 설명한다. 3장까지가 수동형 RFID의 기본적인 내용이라면 4장에서는 실제 위치 인식의 방법론 및 위치인식 프로세서를 설명한다. 5장에서는 본 논문의 시스템 설계 내역 및 Adaptive한 위치인식 알고리즘에 대해 설명한다. 본 논문은 실제 수동형 RFID 환경의 주변 환경에 따른 위치 인식의 애로사항을 실시간 입력된 데이터를 기반으로 Adaptive한 Tag RTLS 알고리즘을 사용해 인식하고자 하는 위치인식 목적 태그의 정확도를 높이고, 수동형 RFID 시스템의 정확한 위치를 검색하기 위한 방법을 제시하고자 한다.

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