[논문]RFID 및 USN을 이용한 스마트 도서관리 시스템 개발

이창수; 박상균; 안재명

doi:10.3745/kipstd.2012.19d.3.247

RFID 및 USN을 이용한 스마트 도서관리 시스템 개발
Intelligent Library Management System using RFID and USN 원문보기

정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part D. Part D, v.19D no.3, 2012년, pp.247 - 256

이창수 (ETRI 부설연구소) , 박상균 ((주)리테일테크 전략사업부) , 안재명 ((주)리테일테크)

초록
AI-Helper

중 대형 도서관에는 상당히 많은 양의 도서 및 미디어 관리대상이 있어 이를 효율적으로 관리하는 것이 쉽지 않다. 최근 마그네틱이나 바코드를 대신하여 RFID 기술을 적용하고 있으나 아직까지는 단순한 도서관리나 도난망지용으로만 한정되어 사용되고 있다. 최근 RFID 및 USN 기술의 발전으로 인하여 다양한 산업분야에서 이를 응용한 시스템이 활용되고 있고 기술적 한계를 좁혀감에 따라 도서관에서 효율적으로 도서를 관리할 수 있는 시스템에 대하여 연구하였다. 본 논문에서 제안하는 지능형 도서관리 시스템은 상기 기술을 적용하여 보다 효율적인 도서관리 체계와 사용자에게 다양한 컨텐츠와 편리성을 제공할 수 있는 시스템을 개발하여 기존의 도서관리 시스템의 단순관리 작업을 보다 다양하게 활용할 수 있는 지능형 도서관리 시스템을 개발하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

It's not easy for medium or large sized libraries to effectively manage their vast array of books and media data. Recently, in place of magnetic stripes and barcodes, RFID technology has been applied on a small scale to simple book management and theft-prevention initiatives. The development of RFID and USN applied systems and technology has led to RFID and USN being used in a diverse range of industrial fields, including book management systems in libraries. Using the aforementioned technology, the intelligent book management system suggested in this thesis can provide a more practical, effective, content-rich and convenient book management system.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서, 본 논문에서는 RFID/USN을 이용하여 상기한 문제점을 해결하고 기존의 RFID를 이용한 도서관리 시스템에 지능형 기능을 제공하고 사용자가 보다 편리하게 도서를 관리 및 이용할 수 있는 시스템을 제안하고자 한다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
본 논문에서는 기존 도서관에서 기 개발된 시스템에 대한 기능 개선을 위하여 제안하는 것이 아니라 신규로 도서관, 서점 등에 적용될 수 있는 부분을 제안하고자 한다. 대출입 및 회수 등 현재 RFID를 활용하여 구축된 몇몇 프로세스는 이미 효과등에서 많이 검증이 된 상태이다.

제안 방법

서적 수거기의 오배열 도서 순서는 (그림 5)에서 2차원 배열에서 제1상태로 표시된 부분은 사서가 이동할 수 없는 경로를 나타내고, 제2상태는 사서가 이동할 수 있는 경로이며, 제 3상태는 도서가 위치하는 곳이므로 서적 수거기의 시작점을 기준으로 도서를 (a) → (b) → (c) → (d) 로 이동하여 도서를 배열하고 사서에게 u-Terminal을 통해 배열위치를 알려준다. 그리고 이러한 오배열 알고리즘은 서가의 선반에서 오배열 도서 검출 및 도서배가 순서에도 동일한 알고리즘을 적용하였다.
본 논문에서 제안한 시스템의 실험을 위하여 KAIST의 “이종문 라이브러리 및 기증도서실”에서 소장하고 있는 도서 중 1만권여권 정도의 도서에 도서관리 태그를 은닉하였고, 각 서가의 정면에 ZigBee 통신을 통하여 서가위치를 표시하는 ESI(Electric Shelf Information)와 측면부에 위치하는 u-Terminal을 설치하였다. 또한 서가의 서적재고조사 및 오배열 조사등과 같은 기능을 검사하기 위한 성능 실험을 위하여 ESI와 ZigBee 통신이 가능한 내장형 ZigBee 통신모듈이 탑제된 PDA를 사용하였고 도서대출, 반납하기 위한 테이블형 리더(Reader)와 서가에 도서를 효율적으로 배치하기 위한 , 서적 수거기를 제작하여 실험하였다.
서적 수거기에는 RFID Reader가 장착되어 있고 이를 이용해 정리할 서적이 해당 구역에 있는지 아닌지를 확인하는 기능을 구현하였다. 또한 자동배열 알고리즘을 제공하여 재배열 순서대로 서적을 카트 위에 배치 할 수 있도록 구성하고 최단거리 알고리즘을 사용하여 서가의 위치를 표시하는 네비게이터 기능을 구현하였다. 실제 개발된 서적 수거기는(그림 12)와 같고, (그림 13)는 서적 수거기의 u-Terminal을 통하여 사용자가 오배열관리와 서거의 위치를 찾을 수 있도록 해주는 화면이다.
본 논문에서 제안한 RFID/USN을 이용한 지능형 도서관리 시스템은 기존 도서관에서 적용되고 있는 시스템을 보다 효율적으로 도서를 관리할 수 있는 시스템을 개발하였고, 기존의 도서관리 시스템과 호환될 수 있도록 개발하였다. 도서관리 태그의 인식 성능 실험과 서적 수거기의 오배열 성능실험을 통하여 도서관리 시스템의 적합성을 보였다.
서적 수거기에는 RFID Reader가 장착되어 있고 이를 이용해 정리할 서적이 해당 구역에 있는지 아닌지를 확인하는 기능을 구현하였다. 또한 자동배열 알고리즘을 제공하여 재배열 순서대로 서적을 카트 위에 배치 할 수 있도록 구성하고 최단거리 알고리즘을 사용하여 서가의 위치를 표시하는 네비게이터 기능을 구현하였다.
배열순서는 서가에 도서를 적재할 경우 최단거리로 이동하여 도서를 적재 할 수 있도록 한다. 오배열 관리 실험을 하기 위하여 도서에 은닉된 태그를 인식하는 실험과 최단거리로 도서를 배열할 수 있도록 다양한 위치에 있는 도서로 테스트 하였다.
제안 시스템에서는 u-Terminal을 사용하여 특정한 정보를 조회하거나 스케줄을 통한 알림 및 광고 등에 이용할 수 있다. u-Terminal은 터치 LCD 기반의 조작과 RFID 리더 및 ZigBee 모듈이 탑재되어 여러 가지 부가 서비스를 제공한다.
제안 시스템은 RFID/USN을 이용하여 기존 도서관 시스템의 문제점을 해결하고 기존의 RFID를 이용한 도서관리 시스템에 지능형 기능을 제공하고 사용자가 보다 편리하게 도서를 관리 및 이용할 수 있는 시스템이다.
제안 시스템인 지능형 도서관리 시스템은 KAIST의 “이종문 라이브러리 및 기증도서실”에서 소장하고 있는 도서에 도서관리 RFID Tag와 EAS기능이 융합된 UHF 대역의 태그를 개발하여 도서 사이에 은닉하였고, ZigBee 통신이 가능한 ESI 및 PDA 내장형 ZigBee 모듈 개발, u-Terminal과 서적 수거기 제작 및 도서 대여 및 반납이 가능한 응용 어플리케이션 개발 및 도서관리용 서버를 개발하였다.
제안하는 전체시스템 구조도인 (그림 3)은 기존의 RFID를 이용한 도서관리 시스템에 지능형 기능을 제공하고 시스템의 경쟁력을 확보하며 관리자가 보다 편리하게 도서를 관리 및 이용할 수 있는 시스템을 제안한다. 제안 시스템의 구성은 다음과 같다.
이 u-Terminal에서 제공하는 정보는 관리자가 손쉽게 컨텐츠를 변경, 구성 및 스케줄링 할 수 있다. 즉 제안하는 시스템에서는 도서의 위치, 서가의 Label 표시, 공지사항 전달 등을 보여 준다.

대상 데이터

기존 13.56MHz 대역의 RFID 태그의 기술적, 경제적 한계를 극복하기 위하여 UHF 대역(900MHz 대역)의 RFID 태그를 사용한다. UHF 대역의 도서 부착 RFID 태그는 (그림 10)과 같고, 태그는 다음과 같은 3가지 기능을 가진다.
이와 같이 도서에 은닉된 태그 정보는 리더(Reader)를 통하여 정확하게 읽어 들일 수 있어야 한다. 도서관리 태그의 인식 실험 방법은 1만권의 도서를 램덤하게 추출하여 실험 하였다. 또한 PDA, 데이블형 리더(Reader)와 서적 수거기에서 태그 인식 성능을 실험한 결과는 <표 2>와 같다.
u-Terminal은 터치 LCD 기반의 조작과 RFID 리더 및 ZigBee 모듈이 탑재되어 여러 가지 부가 서비스를 제공한다. 본 논문에서 사용되는 주 분야는 서적 수거기 및 서가용 Display 장치이다. 서적 서거기에 사용되는 u-Terminal은 위에서 언급한 내용처럼 서적 수거기에 적재되는 서적에 대한 다양한 관리 기능 및 조회 기능을 제공한다.
본 논문에서 제안한 시스템의 실험을 위하여 KAIST의 “이종문 라이브러리 및 기증도서실”에서 소장하고 있는 도서 중 1만권여권 정도의 도서에 도서관리 태그를 은닉하였고, 각 서가의 정면에 ZigBee 통신을 통하여 서가위치를 표시하는 ESI(Electric Shelf Information)와 측면부에 위치하는 u-Terminal을 설치하였다.

이론/모형

이진 FM 변조 방식은 송수신기의 복잡한 회로구성을 최소화하도록 설계되었다. 최대 데이터 전송속도는 1Mb/s이고, 풀 듀플렉스(Full Duplex) 전송을 위해서는 시간분할 다중 방식(Time-Division Duplex scheme)이 사용된다[6]. 블루투스 베이스밴드 프로토콜은 회로와 패킷 교환의 조합이다.

성능/효과

기본적인 Star 네트워크 형태나 P2P(Peer-to-Peer)네트워크 형태는 당연히 지원되고, ZigBee와 유사한 다른 무선 표준들이 지원하지 못하는 Mesh 네트워크 형태를 지원해서 복잡한 네트워크형성도 가능하다. 그리고 ZigBee 표준을 따른 여러 가지 ZigBee기기를 상호운용 할 수 있는 무선네트워크에 적합한 신기술로 전망된다. 이와 같은 ZigBee 특징은 다음과 같고 네트워크 구조는 (그림 1)과 같다.
본 논문에서 제안한 RFID/USN을 이용한 지능형 도서관리 시스템은 기존 도서관에서 적용되고 있는 시스템을 보다 효율적으로 도서를 관리할 수 있는 시스템을 개발하였고, 기존의 도서관리 시스템과 호환될 수 있도록 개발하였다. 도서관리 태그의 인식 성능 실험과 서적 수거기의 오배열 성능실험을 통하여 도서관리 시스템의 적합성을 보였다. 또한 도서 검색 및 대여, 반납과 같은 일련 작업을 보다 쉽게 할 수 있고, 서가에서 검색하고자 하는 도서의 위치를 표시해주는 ESI를 통하여 쉽고 빠르게 도서를 찾거나, 적재 할 수 있기 때문에 도서를 찾는데 낭비되는 시간을 절약할 수 있는 장점을 가지고 있다.
태그의 최대 인식 거리가 길다는 것은 도서관 이용자나 운영자에게 여러 가지 서비스를 제공할 수 있다는 점에서 중요하다. 제안한 UHF 대역의 RFID 태그는 책갈피 속에 삽입 되었을 경우 최대 3m 정도의 인식 거리를 확보하고 있으며 이는 도난 방지 시스템을 별도로 설치하지 않고도 도서 관리와 도난 방지를 동시에 할 수 있다는 면에서 비용절감의 효과가 있다.

후속연구

대출입 및 회수 등 현재 RFID를 활용하여 구축된 몇몇 프로세스는 이미 효과등에서 많이 검증이 된 상태이다. 따라서 본 논문에서는 지능형 도서관으로서 보다 향상된 기능을 제안하며 이러한 기능모듈은 기존에 구축된 도서관에 쉽게 Add On 될 수 있고, 신규로 구축되는 지능형 도서관에도 기존 시스템과 같이 도입되어 활용될 수 있다.
향후 계획은 제안한 시스템의 효율성을 증대하기 위하여 신분증 또는 학생증만으로 자가대출 및 반납등을 자동으로 처리할 수 있는 방안을 모색하고, 다양한 컨텐츠 개발 및 접목하여 실용성을 더욱 높일 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ZigBee란 무엇인가?	ZigBee란 IEEE 802.15.4 기반으로 저전력과 저가격을 목표하는 저속 근거리 개인 무선통신의 국제 표준 스펙이다. 전력소모가 적고 칩 가격이 저렴하고 통신의 안정성이 높아 최근 가장 급속한 발전을 하고 있는 기술로서 ZigBee는 IEEE 802.
	현재 도서관에서 RFID 기술을 적용을 어디에 국한되어 사용하나요?	중 대형 도서관에는 상당히 많은 양의 도서 및 미디어 관리대상이 있어 이를 효율적으로 관리하는 것이 쉽지 않다. 최근 마그네틱이나 바코드를 대신하여 RFID 기술을 적용하고 있으나 아직까지는 단순한 도서관리나 도난망지용으로만 한정되어 사용되고 있다. 최근 RFID 및 USN 기술의 발전으로 인하여 다양한 산업분야에서 이를 응용한 시스템이 활용되고 있고 기술적 한계를 좁혀감에 따라 도서관에서 효율적으로 도서를 관리할 수 있는 시스템에 대하여 연구하였다.
	새로운 RFID 시장으로 주목받고 있는 도서관에서 현재 RFID 시스템 도입비율은 어느정도인가?	그러나 아직은 도입비율이 미미한 수준이다. 공공도서관의 경우 11.8% 수준이며, 민간도서관은 1.6%에 그치고 있다. 때문에 더더욱 성장 가능성 크다.

참고문헌 (10)

IS.A.Weis, S.E.Sarma, R.L. Revest, D.W. Engels, "Security and Privacy Aspects of Low-Cost Radio Frequency Identification Systems" accepted for publication to the First International Conference on Security in Pervasive Computing (SPC 2003), March pp.12-14, 2003.
S. Kinoshita, F. Hoshino, T. Komuko, A. Fujimura and M. Ohkubo, "Nonidentifiable Anonymous-ID Scheme for RFID Privacy Protection", Proc. of CSS 2003 pp.497-502, IPSJ, 2003.
Lindquist, M.G, "RFID in libraries - introduction to the issues", Presentation at 69th IFLA General Conference and Council 2003, August, 2003.
McArthur, "A Integrating RFID into library systems-Myths and realities", Present -ation at 69th IFLA General Conference and Council, 2003. August, 2003.
Murray, P.E, "The Radio Frequency Revolution: Tips and Trends for Implementing RFID Systems in Libraries", University of Connecticut's Implementation, January 28, 2003.
Baker, N., "ZigBee and Bluetooth strengths and weaknesses for industrial appli- cations," Computing&Control Engineering Journal, Vol.16, No.2, pp.20-25, April-May, 2005.
EPC Global Consortium, "http://www.epcglobalinc.org"
RFID Journal, "http://www.rfidjournal.com"
마이크로소프트웨어, 개발자들의 신대륙 RFID, 2006.
안재명 외 2인, "RFID/EPCglobal Network 기술 및 활용", 글로벌 출판사, 2007. 2.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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