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문제 정의
- 본 연구에서는 기존 하이패스플러스카드만을 인식하고 처리하는 기존 OBU를 수정하여 기존 하이플러스패스카드 카드뿐 아니라 전국호환 카드도 처리할 수 있도록 변경하는 것이 요구되었다. 따라서 전국호환 OBU는 하이패스 차로 진입 시, 기존 하이패스플러스카드와 전국호환 카드를 구분하여, 기존 하이패스플러스카드면 기존 방식 그대로, 전국호환 카드면 전국호환 카드 처리 방식으로 처리하도록 미들웨어를 설계 및 개발 하였다.
- 기존의 하이패스플러스카드 시스템은 표준을 따르고 있으나, 표준에 정의되지 않은 부분은 각자의 독자적인 구축이 이루어졌고, 이 때문에 지역 간, 사업자 간, 교통수단 간 상호호환이 불가능 하여 많은 문제가 발생하는 것을 발견하였다. 이에 본 논문은 기존의 하이패스플러스카드 시스템의 현황과 표준 규격을 분석하고, 기존의 하이패스플러스카드 시스템을 수정하여, 전국호환 하이패스플러스카드 교통카드, 전국호환 하이패스플러스카드 지불SAM, 전국호환 하이패스플러스카드 지불단말기, 상호 정산시스템 등의 전국호환 하이패스플러스카드 시스템과 전국호환 OBU의 시제품을 개발하였다. 이는 기존 하이패스플러스카드도 사용이 가능하고, 전국호환 기능이 부여됨으로써 생기는 오버헤드를 극복하기 위해 카드의 기존 구조를 유지하면서 CONFIG DF 및 EFCONFIG를 추가하여 미들웨어 환경을 만들었다는데 의의가 있다.
- 하이플러스카드, KFTC, KN이 각각 미들웨어가 포함된 자사의 인프라를 구축하고, 미들웨어가 포함된 각 사의 전국호환 카드를 타 사의 인프라에서 사용해 봄으로써 호환 기능이 잘 이루어지는지 확인하고, 하이패스플러스카드시스템을 실제 환경에 적용했을 때 나타나는 예상치 못한 문제점을 찾아 이를 개선하기 위함이다.
제안 방법
- 국제표준화기구에서 제정한 카드관련 국제표준,한국산업규격을 참조하여, 전국호환 하이패스플러스카드와 단말기 사이의 프로토콜과 명령어 처리가 올바르게 동작하는지 확인하기 위해 적합성 평가를 실시하였다. 이 적합성 절차는 전국호환 하이패스플러스카드를 위해 새롭게 추가되거나 수정하였다.
- 이렇게 인식하는데 시간이 오래 걸리는 문제점을 CONFIG DF를 통해 최대 2번의 선택 과정으로 인식이 가능하게 함으로써 해결한 것이다. 그리고 CONFIG DF 하위에 필수파일인 EFconfig와 선택파일인 EFconfig-2를 설계하였다.
- 그리고 기존 하이패스플러스카드 시스템을 수정하여, 전국호환이 가능한 전국호환 하이패스플러스카드, 전국호환 하이패스플러스카드 지불SAM, 전국호환 하이패스플러스카드 지불단말기, 전국호환 OBU, 상호 정산시스템 등 전국호환 교통카드 하이패스플러스카드 시스템을 개발하였다.
- 각 기관에 해당하는 매입 자료를 표준 전문을 통해 송수신한다. 그리고 이를 각 사의 상호 정산시스템에 반영하여 운영자에게 조회 단말을 통해 정산 정보를 제공한다.
- 기존에는 하이패스플러스카드만 통신을 하여 거래를 하였지만, 기존 하이패스플러스카드뿐만 아니라 전국호환 하이패스플러스카드, 전국호환 타사 카드를 모두 처리할 수 있도록 와 같이 미들웨어를 설계 및 개발하였다.
- 따라서 CONFIG DF의 하위에 존재하는 EFconfig를 이용하여 Read Record 명령으로 하이패스 거래에 필요한 필수 데이터를 읽어 와서 처리하게 함으로써, 기존 OBU의 초기화 시간과 비슷하게 100ms가 나올 수 있도록 성능을 개선하였다.
- 본 연구에서는 기존 하이패스플러스카드만을 인식하고 처리하는 기존 OBU를 수정하여 기존 하이플러스패스카드 카드뿐 아니라 전국호환 카드도 처리할 수 있도록 변경하는 것이 요구되었다. 따라서 전국호환 OBU는 하이패스 차로 진입 시, 기존 하이패스플러스카드와 전국호환 카드를 구분하여, 기존 하이패스플러스카드면 기존 방식 그대로, 전국호환 카드면 전국호환 카드 처리 방식으로 처리하도록 미들웨어를 설계 및 개발 하였다. 이는 <그림 5>와 같다.
- 본 논문은 2장에서 기존 하이패스플러스카드 시스템을 파악하고자 표준 규격과 기존 하이패스플러스카드를 분석한 결과를 기술한다. 그리고 3장에서는 전국호환을 위해 카드의 파일구조와 프로토콜 변경 사항, 전국호환을 위해 준수한 지불SAM의 명령어, 지불단말기의 변경된 사양, 전국호환 OBU, 상호 정산시스템 등 전국호환 교통카드 하이패스플러스카드 시스템 개발에 대한 주요 내용을 기술한다.
- 상호 정산시스템은 하이패스플러스카드 인프라에서 발생하는 기존 하이패스플러스카드 거래내역 및 전국호환카드의 거래내역과 타 인프라에서 생성된 전국호환 하이패스플러스카드의 매입 자료를 수집하여, 각 기관별로 상호정산 수익금을 집계하고. 각 기관에 해당하는 매입 자료를 표준 전문을 통해 송수신한다.
- 그러나 전국호환 하이패스플러스카드에 신규 AID를 부여하고, 단말기 접촉 시 모든 AID와 비교하여 카드를 인식하는 기존과 같은 방법으로 카드 발행사를 식별한다면, 각각 부여할 AID수가 너무 많이 필요하고, 기존보다 2배정도의 확인 프로세스를 수행하여야 한다. 이러한 문제를 고려하여 본 연구에서는 루트 디렉토리 하위에 기존 파일 및 구조를 유지하고, 그 외에 CONFIG DF 및 EFconfig와 EFconfig-2등의 미들웨어를 추가하여 전국호환 하이패스플러스카드와 기존 하이패스플러스카드와 구분 가능하게 하였다. 변경된 전국호환 하이패스플러스카드의 구조는 <그림 3>과 같다.
- 또한 하이플러스카드가 기존 하이패스플러스카드 시스템을 타 인프라에 적용하려고 할 경우, 타 인프라에 설치되어 있는 시스템을 활용할 수 없어 하이플러스카드만의 독자적인 구축을 해야 하는 사회적 손실을 유발하였다. 이렇게 기존 하이패스플러스 시스템이 사용자의 이중 소비 및 사업자의 이중 투자 등 비효율적 비용을 유발하기 때문에 이를 해결하고자 하이플러스카드는 교통카드, 지불SAM(Secure Application Module), 지불단말기, OBU(On Board Unit), 정산시스템 등으로 이루어져 있는 기존 하이패스플러스카드 시스템의 기술 및 현황을 분석하였다. 그리고 기존 하이패스플러스카드 시스템을 수정하여, 전국호환이 가능한 전국호환 하이패스플러스카드, 전국호환 하이패스플러스카드 지불SAM, 전국호환 하이패스플러스카드 지불단말기, 전국호환 OBU, 상호 정산시스템 등 전국호환 교통카드 하이패스플러스카드 시스템을 개발하였다.
- 이를 위해 기존 OBU가 초기화 시 읽는 EFIEP, EF카드소지자정보 파일에 저장된 내용 전부 다 하이패스 거래에서 필요하지는 않다는 점을 착안하여 연구하였다. 따라서 CONFIG DF의 하위에 존재하는 EFconfig를 이용하여 Read Record 명령으로 하이패스 거래에 필요한 필수 데이터를 읽어 와서 처리하게 함으로써, 기존 OBU의 초기화 시간과 비슷하게 100ms가 나올 수 있도록 성능을 개선하였다.
- 지불SAM 적합성 평가 S/W를 이용하여, Initialize SAM command, Credit SAM command, Cancellation SAM command, Re-Initialize SAM command, Re-Credit SAM command, Initialize SAM for Cancellation command등의 적합성 준수 여부를 확인하였다.
- 카드 적합성 평가 S/W를 이용하여, 과 같이, Initialize CARD command, Purchase CARD command, Re-Initialize CARD command, Re-Purchase CARD command, Initialize CARD for Cancellation command, Cancellation CARD command등의 적합성 준수 여부를 확인하였다.
- 이 교통카드는 교통 이용자에게 편리함을 제공하고, 교통운영주체의 경영 효율화를 도모하기 위하여 도입이 되었다[1]. 하이플러스카드도 이에 동참하여 산업표준규격을 준수하여 하이패스플러스카드 대중교통시스템을 개발하고, 운영하였다. 그러나 산업표준규격에는 사업자의 AID(Application ID)와 같은 정의 되지 않은 부분이 존재하였다.
대상 데이터
- 하이플러스카드 및 KFTC와 KN이 공동으로 광주광역시에서 테스트요원을 선발하여 2008년 12월 23일 ~ 2009년 6월 30일까지 약 6개월 동안 테스트베드를 구축 및 운영을 하였다. 하이플러스카드, KFTC, KN이 각각 미들웨어가 포함된 자사의 인프라를 구축하고, 미들웨어가 포함된 각 사의 전국호환 카드를 타 사의 인프라에서 사용해 봄으로써 호환 기능이 잘 이루어지는지 확인하고, 하이패스플러스카드시스템을 실제 환경에 적용했을 때 나타나는 예상치 못한 문제점을 찾아 이를 개선하기 위함이다.
이론/모형
- 전국호환 하이패스플러스카드 지불SAM이 거래에 사용하는 명령은 KSX6923을 준용하였고, 변경된 명령의 APDU(Application Protocol Data Unit)는 위의 과 같다.
성능/효과
- Anti-Collision 알고리즘을 포함하는 통신 측정기과 충돌방지 측정기를 이용하여, 거리 0~10cm, 각도 0~90° 사이에서 시료의 접촉 각도에 따른 통신거리 확인하고, 여러 개의 시료 존재 시 충돌이 방지됨을 확인하였다.
- 그리고 기존 하이패스플러스카드 시스템을 수정하여, 전국호환이 가능한 전국호환 하이패스플러스카드, 전국호환 하이패스플러스카드 지불SAM, 전국호환 하이패스플러스카드 지불단말기, 전국호환 OBU, 상호 정산시스템 등 전국호환 교통카드 하이패스플러스카드 시스템을 개발하였다. 개발 시 중점이 된 사항은 기존 하이패스플러스카드의 거래도 가능해야 한다는 것과, 전국호한 기능이 추가됨에도 기존의 성능을 낼 수 있는 방안을 모색하는 것이었고, 이를 미들웨어 환경을 조성함으로써 극복하였다. 그리고 이렇게 개발한 전국호환 하이패스플러스카드 시스템을 검증하기 위해, 버스 및 지하철에서 사용되는 금융결제원(KFTC)의 전국호환 K-CASH 카드와 철도에서 사용되는 코레일네트웍스(KN)의 전국호환 X-CASH 카드와 같이 적합성 평가 및 테스트베드를 운영함으로써 호환이 잘 이루어짐을 증명하였다[2-4].
- 이로써 기존 하이패스플러스카드와 전국호환 하이패스플러스카드 모두 사용이 가능하며, 전국호환 기능을 부여됨에도 불구하고 기존시스템과 비슷한 성능을 낼 수 있다. 그리고 시제품에 적용된 기술의 성능을 평가하기 위해 적합성 평가를 실시하여 통과하였고, 테스트베드 과정을 거쳐 오류를 보완함으로써 성공적으로 마쳤다. 이로써 전국호환이 되지 않아 중복 소비 및 중복 투자가 불가피했던 사용자와 사업자 그리고 정부차원의 사회적 비용 낭비를 방지할 수 있을 것으로 기대된다.
- 개발 시 중점이 된 사항은 기존 하이패스플러스카드의 거래도 가능해야 한다는 것과, 전국호한 기능이 추가됨에도 기존의 성능을 낼 수 있는 방안을 모색하는 것이었고, 이를 미들웨어 환경을 조성함으로써 극복하였다. 그리고 이렇게 개발한 전국호환 하이패스플러스카드 시스템을 검증하기 위해, 버스 및 지하철에서 사용되는 금융결제원(KFTC)의 전국호환 K-CASH 카드와 철도에서 사용되는 코레일네트웍스(KN)의 전국호환 X-CASH 카드와 같이 적합성 평가 및 테스트베드를 운영함으로써 호환이 잘 이루어짐을 증명하였다[2-4].
- 또한 기존 OBU는 초기화 단계에서 EFIEP, EF카드소지자정보 두 가지 파일을 읽고 메모리에 저장하기 때문에 97ms가 소요되는데, 이러한 방법으로 전국호환 카드를 처리하게 되면 230ms가 소요되어, 기존 OBU에 비해 2배 이상 시간이 지체되어 성능 개선이 요구되었다.
- 이러한 문제는 기존 하이패스플러스카드 사용자가 다른 사업자가 운영하는 대중교통 수단을 이용하려고 할 경우, 각각 그에 맞는 카드를 따로 구입하여야 하고, 여러 개의 카드를 항상 소지하고 다녀야 하며, 환승 할인과 같은 혜택도 받을 수 없어 불만을 야기 시켰다. 또한 하이플러스카드가 기존 하이패스플러스카드 시스템을 타 인프라에 적용하려고 할 경우, 타 인프라에 설치되어 있는 시스템을 활용할 수 없어 하이플러스카드만의 독자적인 구축을 해야 하는 사회적 손실을 유발하였다. 이렇게 기존 하이패스플러스 시스템이 사용자의 이중 소비 및 사업자의 이중 투자 등 비효율적 비용을 유발하기 때문에 이를 해결하고자 하이플러스카드는 교통카드, 지불SAM(Secure Application Module), 지불단말기, OBU(On Board Unit), 정산시스템 등으로 이루어져 있는 기존 하이패스플러스카드 시스템의 기술 및 현황을 분석하였다.
- 이에 본 논문은 기존의 하이패스플러스카드 시스템의 현황과 표준 규격을 분석하고, 기존의 하이패스플러스카드 시스템을 수정하여, 전국호환 하이패스플러스카드 교통카드, 전국호환 하이패스플러스카드 지불SAM, 전국호환 하이패스플러스카드 지불단말기, 상호 정산시스템 등의 전국호환 하이패스플러스카드 시스템과 전국호환 OBU의 시제품을 개발하였다. 이는 기존 하이패스플러스카드도 사용이 가능하고, 전국호환 기능이 부여됨으로써 생기는 오버헤드를 극복하기 위해 카드의 기존 구조를 유지하면서 CONFIG DF 및 EFCONFIG를 추가하여 미들웨어 환경을 만들었다는데 의의가 있다. 이로써 기존 하이패스플러스카드와 전국호환 하이패스플러스카드 모두 사용이 가능하며, 전국호환 기능을 부여됨에도 불구하고 기존시스템과 비슷한 성능을 낼 수 있다.
- 전국호환 하이패스플러스카드 지불단말기에 나타는 지불요금과 카드잔액을 통해 육안 또는 음성으로 정상적으로 작동함을 확인하였다.
후속연구
- 이로써 전국호환이 되지 않아 중복 소비 및 중복 투자가 불가피했던 사용자와 사업자 그리고 정부차원의 사회적 비용 낭비를 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 교통카드 전국호환 서비스 제공의 기술적 기반을 조성하고, 전국호환 교통카드 시스템에 의한 서비스의 다양화, 신뢰성, 실시간 유용성을 빨리 확보하는데 도움이 될 것으로 기대된다. 그리고 한 사용자가 전국 어디에서나 이용 가능한 하나의 카드를 사용함으로써, 국민의 대중교통 이용 실태 파악이 쉽고, 이를 반영하여 대중교통 정책 수립하는데도 도움을 줄 수 있다.
- 그리고 시제품에 적용된 기술의 성능을 평가하기 위해 적합성 평가를 실시하여 통과하였고, 테스트베드 과정을 거쳐 오류를 보완함으로써 성공적으로 마쳤다. 이로써 전국호환이 되지 않아 중복 소비 및 중복 투자가 불가피했던 사용자와 사업자 그리고 정부차원의 사회적 비용 낭비를 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 교통카드 전국호환 서비스 제공의 기술적 기반을 조성하고, 전국호환 교통카드 시스템에 의한 서비스의 다양화, 신뢰성, 실시간 유용성을 빨리 확보하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
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