본 논문은 항만폐기물 수거에 및 관리에 자동인식 시스템인 RFID를 활용하기 위한 선행연구로써, 최근 급속히 늘고 있는 구리와 아연합금의 양식용 철제 가두리에 대하여 RFID를 부착하는 효율적인 방안을 제시하고자 한다. 이는 재활용률 향상과 환경오염 예방을 위하여 꼭 해결이 필요한 과제인데, 철제 가두리는 사용 환경 특성으로 인하여 수분이 함유된 철제 어구(fishing equipment)인 바, 금속 혹은 고무, 유리 등과 같은 물질에 RFID 태그를 부착할 때 발생하는 RFID 인식률과 관련된 중요한 기술적 난제인 RFID에너지의 반사와 흡수 현상을 극복할 수 있는 실용적 방안이 강구되어야 한다. 최근 스티로폼(Styrofoam)이나 합성수지 등을 이용하여 금속에 부착할 수 있는 900MHz 대역의 금속태그가 개발되어 보급되고 있으나, 이 또한 일반 태그에 비하면 가격이 상대적으로 고가인 현실적인 문제점이 있다. 본 연구에서는 전형적 금속형 어구인 철제 가두리를 대상으로 RFID 인식률 향상을 위한 스치로폼 패드(styrofoam pad) 활용 방안을 제시하고, 아울러 안테나 각도 등의 리더기 활용 최적조건 등을 실험을 통하여 살펴본다. 실험계획 및 분석은 다구찌(Taguchi)기법을 적용하였고, Minitab S/W를 활용하였다. 실험결과로써, 스티로폼 패드의 두께는 두꺼울수록 좋으며, 태그의 부착위치는 모서리(edge)부분, 리더기 각도는 $0^{\circ}$(정면)가 인식률이 가장 좋은 것으로 나타났다.
본 논문은 항만폐기물 수거에 및 관리에 자동인식 시스템인 RFID를 활용하기 위한 선행연구로써, 최근 급속히 늘고 있는 구리와 아연합금의 양식용 철제 가두리에 대하여 RFID를 부착하는 효율적인 방안을 제시하고자 한다. 이는 재활용률 향상과 환경오염 예방을 위하여 꼭 해결이 필요한 과제인데, 철제 가두리는 사용 환경 특성으로 인하여 수분이 함유된 철제 어구(fishing equipment)인 바, 금속 혹은 고무, 유리 등과 같은 물질에 RFID 태그를 부착할 때 발생하는 RFID 인식률과 관련된 중요한 기술적 난제인 RFID에너지의 반사와 흡수 현상을 극복할 수 있는 실용적 방안이 강구되어야 한다. 최근 스티로폼(Styrofoam)이나 합성수지 등을 이용하여 금속에 부착할 수 있는 900MHz 대역의 금속태그가 개발되어 보급되고 있으나, 이 또한 일반 태그에 비하면 가격이 상대적으로 고가인 현실적인 문제점이 있다. 본 연구에서는 전형적 금속형 어구인 철제 가두리를 대상으로 RFID 인식률 향상을 위한 스치로폼 패드(styrofoam pad) 활용 방안을 제시하고, 아울러 안테나 각도 등의 리더기 활용 최적조건 등을 실험을 통하여 살펴본다. 실험계획 및 분석은 다구찌(Taguchi)기법을 적용하였고, Minitab S/W를 활용하였다. 실험결과로써, 스티로폼 패드의 두께는 두꺼울수록 좋으며, 태그의 부착위치는 모서리(edge)부분, 리더기 각도는 $0^{\circ}$(정면)가 인식률이 가장 좋은 것으로 나타났다.
RFID(Radio Frequency IDentification) is an emerging technology which brings enormous productivity benefits in applications where objects have to be identified automatically. But despite of RFID's advantage, it is not easy to realize the RFID technology in business world. The failure to read RFID tag...
RFID(Radio Frequency IDentification) is an emerging technology which brings enormous productivity benefits in applications where objects have to be identified automatically. But despite of RFID's advantage, it is not easy to realize the RFID technology in business world. The failure to read RFID tags is the most urgent problem that should be solved for RFID application. Specially, in metal and liquid material, recognition rate of RFID tag is lower than others. Though some special tags for metal and liquid have been invented, it has not prevalent in business world on account of high price. In this paper, styrofoam pad is suggested to improve recognition rate of RFID tag for metal pipe which is used in fish cultivating industry. We makes experiment using Taguchi method and analyze the effects on styrofoam thickness, attachment location of tag, and angle of antenna.
RFID(Radio Frequency IDentification) is an emerging technology which brings enormous productivity benefits in applications where objects have to be identified automatically. But despite of RFID's advantage, it is not easy to realize the RFID technology in business world. The failure to read RFID tags is the most urgent problem that should be solved for RFID application. Specially, in metal and liquid material, recognition rate of RFID tag is lower than others. Though some special tags for metal and liquid have been invented, it has not prevalent in business world on account of high price. In this paper, styrofoam pad is suggested to improve recognition rate of RFID tag for metal pipe which is used in fish cultivating industry. We makes experiment using Taguchi method and analyze the effects on styrofoam thickness, attachment location of tag, and angle of antenna.
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문제 정의
본 연구는 이러한 노력의 일환으로 추진 중인‘RFID를 이용한 항만폐기물의 회수시스템 개발’에 관한 연구의 일환이다.
본 연구는 간단한 스치로폼 패드와 일반 RFID 태그를 이용하여 금속(철제) 대상물에 대해서 인식률을 향상시키는 방안에 관하여 살펴본다. 대상물의 형상과 여건에 따라 본 연구의 결과가 상이할 수는 있으나, 방법론을 제시함에 따라 실용화 측면에서의 의미가 높다고 판단된다.
본 연구에서도 다구찌 방법을 수행하기 위하여 먼저 제어 가능한 인자와 제어 불가한 인자를 각각 설정하고, 직교좌표에 의한 실험을 실시하여 특성치인 인식률에 대한 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio)를 계산하여 최대의 S/N비(S/N Ratio)를 나타내는 인자들의 조건을 찾아내고자 하였다. 관련되는 기존의 연구결과와 현실적 상황 등을 고려해 볼 때, 태그의 인식률에 영향을 미치는 제어인자는 태그 부착위치, 안테나각도와 스치로폼 패드의 두께이며, 잡음인자로써는 수분의 함량이 고려되었다.
수분 함량은 실질적으로 통제할 수 없는 상황이며, 현실을 고려해 볼 때 인식 대상물은 상당한 수분 함량을 가질 수 있으므로 수분 함량에 둔감한 제어인자의 최적 조합을 발견하고자 실험을 진행하였다. 수분함량은 적은 경우와 많은 경우의 2가지로 구분하고, 적은 경우란 5%를 기준으로 하고 많은 경우는 20%를 기준으로 하였다.
본 논문은 항만폐기물 수거에 및 관리에 자동인식 시스템인 RFID를 활용하기 위한 기초연구로써, 최근 해양 양식업계의 관심을 끌고 있는 구리와 아연합금의 양식용 철제 가두리에 RFID 태그를 부착하여 실용적으로 활용할 수 있는 방안을 제시하였다. 철제 가두리는 사용 환경 특성으로 인하여 수분이 함유된 철제어구인 바, 금속 물질에 RFID 태그를 부착할 때 발생 하는 RFID 인식률 저하 현상을 극복할 수 있는 방안을 강구해야 하며, 특수 태그가 아닌 일반 태그이 활용가능성을 높이기 위하여 스치로품 패드를 활용하는 실험을 실시하였다.
본 논문은 항만폐기물 수거에 및 관리에 자동인식 시스템인 RFID를 활용하기 위한 기초연구로써, 최근 해양 양식업계의 관심을 끌고 있는 구리와 아연합금의 양식용 철제 가두리에 RFID 태그를 부착하여 실용적으로 활용할 수 있는 방안을 제시하였다. 철제 가두리는 사용 환경 특성으로 인하여 수분이 함유된 철제어구인 바, 금속 물질에 RFID 태그를 부착할 때 발생 하는 RFID 인식률 저하 현상을 극복할 수 있는 방안을 강구해야 하며, 특수 태그가 아닌 일반 태그이 활용가능성을 높이기 위하여 스치로품 패드를 활용하는 실험을 실시하였다. 인식 대상물에 수분이 함유되어 있는 상황이나 수분량을 제어하기 어려운 상황이므로, 수분량에 둔감한 최적 조건을 구하기 위하여 다구찌 기법을 활용하였다.
제안 방법
실험을 통하여 결정해야 할 인자(Factor)는 총 3가지이며, 가두리용 철제봉의 부착위치를 각(Angle)이지는 부위인 곡각부와 직선인 가운데 부위, 그리고 끝부분 3군데를 대상으로 실험하며, 태그를 인식하기 위한 안테나의 각도도 정면(0°), 45°, 측면(90°)으로 구분 하여 실험해 본다.
실험을 통하여 결정해야 할 인자(Factor)는 총 3가지이며, 가두리용 철제봉의 부착위치를 각(Angle)이지는 부위인 곡각부와 직선인 가운데 부위, 그리고 끝부분 3군데를 대상으로 실험하며, 태그를 인식하기 위한 안테나의 각도도 정면(0°), 45°, 측면(90°)으로 구분 하여 실험해 본다. 스티로폼 패드를 금속이나 액체에 사용할 경우에 스티로폼의 두께가 두꺼우면 인식률에 좋은 영향을 미칠 것으로 예상되지만 확인이 필요하며, 패드의 두께로 인하여 인식 작업상의 불편이 수반되므로 가급적이면 얇은 두께가 좋은 상황임을 고려하여 0.1cm, 0.2cm, 0.3cm 3가지 종류에 대한 실험을 실시한다.
3개의 제어인자는 와 같이 각각 3가지의 수준값을 갖고, 잡음인자인 수분함량은 ‘많음(20%이상)’,과 ‘적음(5%이하)’의 2가지 수준값을 갖는 상황이며, 다구찌 방법으로 도출된 실험계획에 따라 실험실 환경에서 실제로 측정하였으며, 측정결과는 와 같이 정리된다.
데이터처리
측정대상이 인식률이므로 망대특성치(Larger is better)를 갖는 본 실험에 대하여 SN비와 평균값에 대한 민감도를 통계 소프트웨어인 Minitab을 활용하여 분석한 결과, 각각 과 과 같이 정리된다.
이론/모형
실험계획 및 분석은 다구찌(Taguchi)법을 적용하기고 하고 는 실험 내역이다.
철제 가두리는 사용 환경 특성으로 인하여 수분이 함유된 철제어구인 바, 금속 물질에 RFID 태그를 부착할 때 발생 하는 RFID 인식률 저하 현상을 극복할 수 있는 방안을 강구해야 하며, 특수 태그가 아닌 일반 태그이 활용가능성을 높이기 위하여 스치로품 패드를 활용하는 실험을 실시하였다. 인식 대상물에 수분이 함유되어 있는 상황이나 수분량을 제어하기 어려운 상황이므로, 수분량에 둔감한 최적 조건을 구하기 위하여 다구찌 기법을 활용하였다. 실험 결과를 통계적으로 분석한 결과, 예상대로 스티로폼 패드의 두께는 두꺼울수록 유리하고, 태그의 부착 위치는 가두리 환봉의 모서리 부위가 좋으며, 안테나는 정면으로 설치하는 것이 인식률 향상에 도움이 되는 것을 알 수 있었다.
성능/효과
(3) 시민 특성 : 쓰레기 정책은 사회적, 지역적 특성을 고려해야 하는 것으로 농어촌 환경 특성에 따른 어려움이다.
아울러 각 인자별 수준 값의 변화에 따라 SN비와 평균치가 얼마나 민감하게 변화되는 지를 보여주는 민감도 분석의 결과, 모두 과 에서 분석되었던 결과와 동일하게 세 가지 인자 중에서 스티로폼의 두께가 인식률에 가장 큰 영향을 미치며, 스티로폼의 두께가 두꺼울수록 인식률이 높게 나타나는 현상을 확인할 수 있다.
인식 대상물에 수분이 함유되어 있는 상황이나 수분량을 제어하기 어려운 상황이므로, 수분량에 둔감한 최적 조건을 구하기 위하여 다구찌 기법을 활용하였다. 실험 결과를 통계적으로 분석한 결과, 예상대로 스티로폼 패드의 두께는 두꺼울수록 유리하고, 태그의 부착 위치는 가두리 환봉의 모서리 부위가 좋으며, 안테나는 정면으로 설치하는 것이 인식률 향상에 도움이 되는 것을 알 수 있었다.
후속연구
각종의 농자재 및 어구의 불법 방치 및 폐기는 농어촌의 환경파괴 뿐만 아니라 거주 및 종사자의 안전에도 큰 지장을 초래하는 바, 적절한 회수 물류시스템의 개발이 필요하다. 특히 각종 폐어구의 불법 방치는 선박안전과 해양오염에 중요한 위협 요인이 되고 있으므로 이러한 항만 폐기물의 회수를 위한 체계적인 방안과 시스템의 개발이 요구된다.
본 연구는 항만폐기물의 주요 품목 중 하나인 양식용 철제 가두리에 RFID를 활용하기 위한 기초 연구이며, 연구결과는 유사한 철제형 항만 폐기물의 RFID 적용에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 항만폐기물의 재활용률 향상과 환경오염 예방이라는 관점에서 중요한 의미를 가지며, 철제 가두리가 아닌 다른 항만 폐기물에 대해서도 응용 가능할 것으로 판단된다.
향후 연구 과제로써는 이러한 항만폐기물의 수집 및 폐기 과정을 시스템화 하는 연구와, 관련된 정책개발 등이 필요할 것이다.
홍성묵, 조용욱, 박영규, "다구찌 방법을 이용한 알루미늄 배선덕트의 유도노이즈(잡음)측정에 관한 연구", 산업경영시스템학회지, 제24권, 제67호, pp.61-67, 2001.
홍정의, "다구찌 방법과 신경회로망을 이용한 사출 성형 가공공정의 최적 가공조건 선정에 관한 연구", 한국산업시스템공학회, 제25권, 제2호, pp.71-76, 2002
탄혜수산자원연구소, "구리와 아연합금으로 만든 가두리가 질병예방", www.fis.com, 2012.
Andres Garcia, Yoon Seok Chang, Ricardo Valverde, "Impact of new identification and tracking technologies on a distribution center", Computers & Industrial Engineering, pp.542-552, 2006.
Kacker, Paugh N., Off-line quality control parameter design", Journal of quality technology, Vol 17, No4, 1985, pp176-188.
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