RFID(Radio Frequency Identification)는 버스카드, 출입문 카드, 물류유통, 건축자재 관리 등 일상생활에서 다양하게 사용되는 태그의 일종으로 ID정보를 무선 주파수(RF, Radio Frequency)를 사용하여 인식하는 무선인식장치이다. RFID는 투과성과 인식률, 메모리 크기, 다중태그 인식률, 외부 오염 먼지, 외부 충격 등에 따라 크기와 성능이 달라지고, 이와 같은 요소들을 고려한 RFID 보호를 위한 패키징이 필요하다. 현재 RFID는 건축자재의 효과적인 관리를 위해서도 다양하게 사용되고 있는데, 건축자재에 RFID를 부착하기 위해서는 외부로 부터의 충격에 강건한 건축자재용 RFID 패키징 제작이 요구되고 있다. 본 논문에서는 외부 충격에 강하고, 고장 시 RFID의 교체가 가능하도록 패키징 틀과 본체를 분리하여 설계된 건축자재용 RFID 패키징을 제안한다. 제안된 RFID 패키징을 위한 상세한 설계도를 제시하였으며, 3D 프린터를 사용하여 설계된 패키징을 직접 제작하여 성능 평가를 실시하였다.
RFID(Radio Frequency Identification)는 버스카드, 출입문 카드, 물류유통, 건축자재 관리 등 일상생활에서 다양하게 사용되는 태그의 일종으로 ID정보를 무선 주파수(RF, Radio Frequency)를 사용하여 인식하는 무선인식장치이다. RFID는 투과성과 인식률, 메모리 크기, 다중태그 인식률, 외부 오염 먼지, 외부 충격 등에 따라 크기와 성능이 달라지고, 이와 같은 요소들을 고려한 RFID 보호를 위한 패키징이 필요하다. 현재 RFID는 건축자재의 효과적인 관리를 위해서도 다양하게 사용되고 있는데, 건축자재에 RFID를 부착하기 위해서는 외부로 부터의 충격에 강건한 건축자재용 RFID 패키징 제작이 요구되고 있다. 본 논문에서는 외부 충격에 강하고, 고장 시 RFID의 교체가 가능하도록 패키징 틀과 본체를 분리하여 설계된 건축자재용 RFID 패키징을 제안한다. 제안된 RFID 패키징을 위한 상세한 설계도를 제시하였으며, 3D 프린터를 사용하여 설계된 패키징을 직접 제작하여 성능 평가를 실시하였다.
RFID (Radio Frequency Identification), which is a kind of the electronic tag, is a wireless access device using the radio frequency for recognizing the ID information. It has a variety of application such as the bus card, gate access card, distribution industry, and management of construction materi...
RFID (Radio Frequency Identification), which is a kind of the electronic tag, is a wireless access device using the radio frequency for recognizing the ID information. It has a variety of application such as the bus card, gate access card, distribution industry, and management of construction materials. The performance and size of RFID depend on the penetrability, recognition ratio, memory size, multi tag recognition, external pollution dust, and exterior impact, and RFID requires the packaging to protect itself considered above factors. Recently, RFID is diversely employed to effectively manage construction materials and the RFID packaging, which is robust to the external impact, is required to attach RFID on construction materials. In this paper, we propose the construction material RFID packaging designed to be robust for the external impact and to be practicable for change of the broken RFID. For the change of RFID, we separate the cast and body of the packaging. Also, we present the detail drawing for the proposed construction material RFID packaging and implement the performance evaluation of the packaging manufactured using 3D printer.
RFID (Radio Frequency Identification), which is a kind of the electronic tag, is a wireless access device using the radio frequency for recognizing the ID information. It has a variety of application such as the bus card, gate access card, distribution industry, and management of construction materials. The performance and size of RFID depend on the penetrability, recognition ratio, memory size, multi tag recognition, external pollution dust, and exterior impact, and RFID requires the packaging to protect itself considered above factors. Recently, RFID is diversely employed to effectively manage construction materials and the RFID packaging, which is robust to the external impact, is required to attach RFID on construction materials. In this paper, we propose the construction material RFID packaging designed to be robust for the external impact and to be practicable for change of the broken RFID. For the change of RFID, we separate the cast and body of the packaging. Also, we present the detail drawing for the proposed construction material RFID packaging and implement the performance evaluation of the packaging manufactured using 3D printer.
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문제 정의
목재나 석재에는 일반적인 RFID 태그를 부착하여 사용할 수 있으나, 금속재질을 포함하는 건설자재에는 난반사의 문제로 일반 스티커형 RFID 태그에 패드를 부착한 형태의 RFID 태그나 메탈 (metal)형 RFID 태그를 사용하여야 한다[12]. 본 논문 에서는 다양한 재질을 포함하는 건설자재를 고려하여 일반 스티커형 RFID 태그, 패드 부착 RFID 태그, 메탈형 RFID 태그 등을 위한 RFID 패키징을 각각 설계하고 제작하였다. RFID 태그의 전송주파수는 2장에서 설명하였듯이 건설자재의 특성을 고려하여 900 MHz를 사용한다.
본 장에서는 RFID를 강한 충격, 비정상적인 온도 및 습도로부터 보호할 수 있는 건설 자재 용 RFID 패키징 제작을 위한 상세한 설계도를 제시한다. 본 논문에서 제시된 RFID 패키징은 파손된 RFID의 용이한 교체를 위해 RFID를 보호하기 위한 패키징 본체와 본체를 건설자재에 부착하기 위한 틀로 구분된다.
또한, RFID는 전송 주파수에 따라 각기 다른 특징을 가진다. 본 논문에서는 각 주파수대역을 사용하는 RFID 의 특성을 분석한 후, 건설자재에 가장 적합한 RFID를 선택한다.
RFID를 건축자재에 직접 부착하게 되면, 건축자재들 사이의 충돌 등 외부요인에 의한 강한 충격, 비정상적인 습도 및 온도에 의한 파손 등의 심각한 문제점을 지니게 된다. 본 장에서는 RFID를 강한 충격, 비정상적인 온도 및 습도로부터 보호할 수 있는 건설 자재 용 RFID 패키징 제작을 위한 상세한 설계도를 제시한다. 본 논문에서 제시된 RFID 패키징은 파손된 RFID의 용이한 교체를 위해 RFID를 보호하기 위한 패키징 본체와 본체를 건설자재에 부착하기 위한 틀로 구분된다.
건설자재 용 RFID는 특성 상 충격에 매우 강해야 하는데, RFID 자체를 건설자재에 직접 부착할 시 충격을 완화시킬 방법이 없다는 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 효율적인 건설 자재 용 RFID 패키징을 제안한다. 제안된 RFID 패키징은 RFID 보호를 위한 패키징 본체와 본체를 건설 자재에 부착시키기 위한 패키징 틀로 구분된다.
건설현장의 특성상 건설자재에 RFID를 부착할 시 외부충격, 비정상적인 습도 및 온도 등의 문제점에 직면하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문에서는 RFID 보호를 위한 건설자재용 RFID 패키징을 제안한다. 제안된 패키징은 크게 RFID 보호를 위한 본체와 본체를 건설자재에 부착시키기 위한 패키징 틀로 나뉘어 설계된다.
제안 방법
그림 6은 사용된 3D 프린터의 작동되고 있는 내부모습 사진이다. ABS 합성수지 패키징 제품을 제작하기 위해 ABS 합성수지 3D 프리터 토너를 사용 하였다. 제작된 패키징은 RFID의 모양 및 크기에 따라 치수가 달라지는데, 앞에서 언급한 일반스티커형 RFID, 패드 부착 RFID, 메탈형 RFID 등 세 종류의 RFID에 대한 패키징 제품을 제작하였다.
본 장에서는 완성된 건설자재용 RFID 패키징에 RFID를 내장하여 목재와 금속에 부착시킨 후 RFID 데이터 인식성능을 확인하였다. RFID가 내장된 패키징을 부착시키기 위해 목재와 금속자재에 적당한 크기의 홈을 만들어 패키징을 부착하였다. 그림 9는 목재에 패키징을 삽입한 사진이고, 그림 10은 금속자재에 패키징을 삽입한 사진이다.
충격완충을 위한 공간은 RFID 패키징 단면도를 나타내는 그림 5에서도 확인할 수 있다. 건설자재에 패키징 틀을 고정하기 위한 홈을 만들 때에도 일정한 공간을 부여하여 이중의 충격완충 작용기능을 지니도록 설계한다. 그림 5의 우측 상단과 좌측 하단의 그림 중간에 위치한 빈 공간은 RFID를 내장하기 위한 공간으로 RFID의 모양과 크기에 따라 달라진다.
제안된 패키징은 크게 RFID 보호를 위한 본체와 본체를 건설자재에 부착시키기 위한 패키징 틀로 나뉘어 설계된다. 목재, 금속 등 다양한 건설자재들을 고려하여, 일반 스티커형, 패드 부착형, 메탈형 RFID에 적합한 패키징을 설계하였다. 설계된 패키징은 3D 프린터를 이용하여 제작되었고, 제작된 결과물을 제시하였다.
본 장에서는 3D 프린터를 사용하여 제안된 건설자재용 RFID 패키징을 제작하여 그 결과물을 제시한다. 제작된 RFID 패키징을 목재 및 금속 재질에 부착하여 성능평가를 실시하였다.
본 장에서는 RP(rapid prototyping) 장비인 3D 프린터를 사용하여 건설자재용 RFID 패키징을 제작한 결과물을 제시한다. 사용된 3D 프린터는 미국의 Stratasys사에서 제작된 Dimension SST 1200es라는 제품이다.
본 장에서는 완성된 건설자재용 RFID 패키징에 RFID를 내장하여 목재와 금속에 부착시킨 후 RFID 데이터 인식성능을 확인하였다. RFID가 내장된 패키징을 부착시키기 위해 목재와 금속자재에 적당한 크기의 홈을 만들어 패키징을 부착하였다.
목재, 금속 등 다양한 건설자재들을 고려하여, 일반 스티커형, 패드 부착형, 메탈형 RFID에 적합한 패키징을 설계하였다. 설계된 패키징은 3D 프린터를 이용하여 제작되었고, 제작된 결과물을 제시하였다. 또한, 각 패키징의 데이터 인식성능을 목재와 금속자 재에 부착시켜 평가하였고, 평가결과 패키징에 의한 데이터 인식률 저하는 미비한 것으로 판단된다.
본체와 틀로 구분한 이유는 RFID의 파손 및 고장 시 RFID의 교체를 용이하게 하기 위함이다. 외부의 충격을 완화하기 위해 본체와 틀 결합 시 충격완화를 위한 공간을 확보하도록 설계하였다. 패키징의 재질은 강한 외부충격과 가공성능을 고려하여 ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene resin) 합성수지를 사용한다.
위에서 언급한 건축자재용 RFID 패키징의 특징에 적합한 재질을 선택하기 위해 알루미늄 합금, 고무, ABS 합성수지 등을 고려하였다. 알루미늄 합금은 주조성, 내식성, 내열성이 우수하여 건축자재, 자동차, 항공기 등의 부품재료로 많이 사용되며, 소성변형가공, 주조, 용접 등 금속 가공법에 이용하기 적합한 재료이다[9].
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 효율적인 건설 자재 용 RFID 패키징을 제안한다. 제안된 RFID 패키징은 RFID 보호를 위한 패키징 본체와 본체를 건설 자재에 부착시키기 위한 패키징 틀로 구분된다. 본체와 틀로 구분한 이유는 RFID의 파손 및 고장 시 RFID의 교체를 용이하게 하기 위함이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문에서는 RFID 보호를 위한 건설자재용 RFID 패키징을 제안한다. 제안된 패키징은 크게 RFID 보호를 위한 본체와 본체를 건설자재에 부착시키기 위한 패키징 틀로 나뉘어 설계된다. 목재, 금속 등 다양한 건설자재들을 고려하여, 일반 스티커형, 패드 부착형, 메탈형 RFID에 적합한 패키징을 설계하였다.
본 장에서는 3D 프린터를 사용하여 제안된 건설자재용 RFID 패키징을 제작하여 그 결과물을 제시한다. 제작된 RFID 패키징을 목재 및 금속 재질에 부착하여 성능평가를 실시하였다.
ABS 합성수지 패키징 제품을 제작하기 위해 ABS 합성수지 3D 프리터 토너를 사용 하였다. 제작된 패키징은 RFID의 모양 및 크기에 따라 치수가 달라지는데, 앞에서 언급한 일반스티커형 RFID, 패드 부착 RFID, 메탈형 RFID 등 세 종류의 RFID에 대한 패키징 제품을 제작하였다.
대상 데이터
본 논문에서 고려된 메탈형 태그의 치수는 38mm×14.5 mm×2.5mm이다.
본 논문에서 사용된 일반 스티커형 RFID 태그는 21mm×21mm의 정사각형의 모양을 가지며, 두께는 0.02mm로 매우 얇다.
본 논문에서 사용된 패드 부착형 RFID 태그는 24mm×24mm의 정사각형 모양을 가져 일반 스티커형과 비슷하지만, 두께가 2.5mm로 일반형에 비해 다소 두껍다는 단점을 지닌다.
그림 1의 본체에 RFID를 고정하고, 방수 기능을 가지는 접착제를 이용하여 그림 2의 뚜껑과 조립하면 RFID를 내장한 패키징 본체가 완성된다. 본 논문에서 제시된 설계도는 모두 CATIA(Computer Aided Three-dimensional Interactive Application)를 이용한 결과물이다.
본 논문에서는 건설자재의 환경을 고려하여, 물과 금속의 영향을 적게 받고, 비교적 원거리의 통신이 가능하며, 데이터 전송속도가 빠른 900MHz RFID 태그를 건설자재 용 RFID로 선정하였다. 이 RFID 태그는 수동형은 물론 반능동형 및 능동형 형태로 제작이 가능해 건설자재의 효율적인 관리를 위한 양방향 통신 데이터 패킷 설계도 가능하다는 장점을 보유한다.
본 장에서는 RP(rapid prototyping) 장비인 3D 프린터를 사용하여 건설자재용 RFID 패키징을 제작한 결과물을 제시한다. 사용된 3D 프린터는 미국의 Stratasys사에서 제작된 Dimension SST 1200es라는 제품이다. 그림 6은 사용된 3D 프린터의 작동되고 있는 내부모습 사진이다.
이론/모형
그림 3은 건축자재용 RFID 틀의 설계도이다. 틀의 외부는 본체와의 조립 시 움직임을 최소화하기 위해 정육각형을 선택하였다. 정육각형 형태는 프레스, 금형 등의 가공이 쉽다는 장점도 지닌다.
성능/효과
메탈형 RFID 패키징에 대한 데이터는 완벽하게 인식되었다. 거리가 50cm 이상 2m 이하의 비교적 먼 거리에서는 일반 스티커형과 패드 부착형 RFID 패키징에 대한 데이터 인식은 불가능 하였고, 메탈형 패키징에 대한 데이터는 완벽하게 인식되었다. 이에 대한 성능평가 결과는 표 5에 정리되어 있다.
설계된 패키징은 3D 프린터를 이용하여 제작되었고, 제작된 결과물을 제시하였다. 또한, 각 패키징의 데이터 인식성능을 목재와 금속자 재에 부착시켜 평가하였고, 평가결과 패키징에 의한 데이터 인식률 저하는 미비한 것으로 판단된다. 향후, 보다 다양한 사이즈에 대한 패키징을 제작하여 실제 건축자재에 부착하여 성능평가를 실시할 예정이다.
표에서 확인할 수 있듯이, 각 RFID 태그의 크기에 따라 설계된 패키 징의 치수가 달라진다. 메탈형 RFID 패키징의 사이즈가 가장 크고, 일반 스티커형 RFID 패키징의 사이즈가 가장 작았다. 각 패키징 본체 및 틀의 높이는 모두 같은 치수를 가지도록 설계하였다.
또한 습도 및 온도 변화에도 강하다는 장점을 지닌다[11]. 이와 같은 특성들을 종합해 볼 때 ABS 합성수지가 건축자재용 패키징 재질로 가장 적합하다는 결론을 도출하였다.
각 완성제품은 RFID를 내장 하여 조립한 후 건설자재에 부착된다. 패드 부착형과 메탈형의 패키징은 패키징 본체에 1.5mm, 뚜껑에 1mm의 RFID 내장 공간을 마련하여 전체 패키징의 높이를 최소화하였다.
후속연구
또한, 각 패키징의 데이터 인식성능을 목재와 금속자 재에 부착시켜 평가하였고, 평가결과 패키징에 의한 데이터 인식률 저하는 미비한 것으로 판단된다. 향후, 보다 다양한 사이즈에 대한 패키징을 제작하여 실제 건축자재에 부착하여 성능평가를 실시할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
RFID란?
RFID(Radio Frequency Identification)는 버스카드, 출입문 카드, 물류유통, 건축자재 관리 등 일상생활에서 다양하게 사용되는 태그의 일종으로 ID정보를 무선 주파수(RF, Radio Frequency)를 사용하여 인식하는 무선인식장치이다. RFID는 투과성과 인식률, 메모리 크기, 다중태그 인식률, 외부 오염 먼지, 외부 충격 등에 따라 크기와 성능이 달라지고, 이와 같은 요소들을 고려한 RFID 보호를 위한 패키징이 필요하다.
건축물의 생산과 운영과정에서 발생하는 문제점을 해결하기 위해 필요한 것은?
건축물의 생산과 운영과정에서 발생하는 지구 환경 부하는 세계 총에너지 소비 및 온실가스 방출량의 30~40%를 차지하고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 건물의 철거 및 건설 시 사용 가능한 건설자재의 재사용이 절실히 필요하다[1]. 최근에 건설 자재의 재사용을 위해 RFID가 활발히 사용되고 있다.
RFID에서 크기와 성능이 달라지는 요인은?
RFID(Radio Frequency Identification)는 버스카드, 출입문 카드, 물류유통, 건축자재 관리 등 일상생활에서 다양하게 사용되는 태그의 일종으로 ID정보를 무선 주파수(RF, Radio Frequency)를 사용하여 인식하는 무선인식장치이다. RFID는 투과성과 인식률, 메모리 크기, 다중태그 인식률, 외부 오염 먼지, 외부 충격 등에 따라 크기와 성능이 달라지고, 이와 같은 요소들을 고려한 RFID 보호를 위한 패키징이 필요하다. 현재 RFID는 건축자재의 효과적인 관리를 위해서도 다양하게 사용되고 있는데, 건축자재에 RFID를 부착하기 위해서는 외부로 부터의 충격에 강건한 건축자재용 RFID 패키징 제작이 요구되고 있다.
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