[스크랩] 유비쿼터스 시대의 기린아 RFID

 

유비쿼터스 시대의 기린아

RFID 시스템의 구성과 원리

 

최근의 IT 분야에서는 여러가지 새로운 기술들이 시장을 이끌고 있다. 특히 RFID는 기업환경의 자동화 시스템 분야 뿐 아니라 물류, 유통, 조달, 군사, 식품, 안전 등 모든 분야에서 널리 응용되고 있다. 유비쿼터스 컴퓨팅 환경의 핵심 기술로 각광받고 있다. 1부에서는 RFID란 기술의 진정한 의미와 관련 기술에 대해 살펴본다.

 

한 콜라회사의 공장 내부로 들어가보자. 생산 라인에서 끈임없이 콜라 캔이 쏟아져 나오고 있다. 이렇게 만들어진 콜라가 박스에 담기고 다시 팔래트에 모아져 화물 트럭에 실린다. 그런데 이상하다. 생산되는 제품을 개수하거나 검수하는 사람이 없다. 그뿐 아니다. 이렇게 화물차에 실린 콜라가 물류창고로 이동된 뒤에도 누구 하나 나와서 개수하지 않는다. 본래 물류 유통이란 것이 제품을 만드는 것 보다 관리하는 것이 더 복잡하고 까다롭다고 해도 과언이 아닌 일이다. 그런데도 이렇게 생산이나 이동되는 제품의 개수를 하지 않는 것은 RFID가 도입된 덕이다. 콜라캔과 박스에 붙여둔 RFID 태그를 인식해서 생산된 콜라 캔의 개수가 얼마인지 또 콜라가 어느 창고 어느 위치로 이동되었는지 까지 자동으로 집계되기 때문이다.

RFID의 혜택은 물류 관리에만 국한되지 않는다. 머지 않아 할인 마트에서도 다음과 같은 광경을 보게 될 것이다. 한 주부가 카트를 밀고 매장 안으로 들어간다. 자신이 사고싶은 물건을 선택하면 액정화면에 해당 제품에 대한 가격 및 조리법, 현재 진행중인 이벤트 등의 정보가 표시된다. 판매직원을 찾아가서 이것저것 묻는 수고 대신 제품만 몇 번 들었다 내렸다 한 뒤에 주부는 자신에게 가장 필요한 제품을 골라서 카트에 담는다.

이때, 카트의 손잡이 부분에 있는 액정에 카트에 담긴 제품명과 가격정보가 표시되고, 새로운 제품을 카트에 담을 때마다 같은 동작을 반복하며 카트에 담긴 전체 제품의 가격을 표시해 준다. 예상보다 제품을 많이 구입해서 낭패를 볼 일이 없어진 것이다. 그런데 이 주부 물건을 다 샀는지 계산대로 가더니 계산을 안 하고 유유히 카트를 밀고 주차장으로 향한다. 어찌된 일일까? 카트와 계산대가 통신을 하여 구입한 금액을 계산했기 때문이다. 물론 이렇게 되려면 아직 해결해야 할 문제가 많기는 하다.

이 밖에도 물에 빠진 사람의 위치를 가장 가까운 경찰정에 알려주는 RFID칩이 내장된 구명조끼와 애완동물이나 어린이의 위치를 알려주는 RFID 메달도 준비 중이다. 특정인 뿐 아니라 일반인들이 직접 사용할 수 있는 RFID 기술로 모바일 RFID 기술도 준비 중이다. 고급 와인이나 양주, 한우, 지방 특산물, 명품 가방 등에 부착된 RFID를 읽어서 해당 제품의 진품 여부와 여러가지 관련 정보를 휴대폰으로 확인할 수 있도록 해 주는 기술이다. 이 모바일 RFID는 현재 국내 통신 업체들이 시범 서비스를 준비중이며 한 두달 내에 이런 휴대폰을 만나볼 수 있게 될 것이다.

60여년 전에 만들어 진 기술이 진화하여 유통뿐 아니라 우리의 생활 자체를 바꾸기 위해 요동치고 있는 것이 바로 요즘 IT 및 RFID 업계의 동향이다. 그야말로 유비쿼터스(Ubiquitous) 컴퓨팅의 시대가 눈앞에 있는 듯 하다. 가까운 시일 내에 실현이 된다면 매우 편리한 시대가 될 듯 하고 또한 영화 “마이너리티 리포트”에서 보여 주듯 어디서든지 감시당하는 빅브라더의 세상이 도래하는 것이 아닌가 하는 걱정도 든다. 하지만 이것이 정말 가능한 일일까? 지금부터 필자와 함께 RFID의 개념과 현재 이슈가 되고 있는 사항들을 통해 그 가능성을 살펴보자.

 

다양한 종류의 자동인식 (Auto-Identification) 기술

 

유사 이래 인간들은 수많은 정보를 수집하고 이를 기반으로 새로운 정보들을 만들고 활용해 왔다. 문화의 발전 역시 정보체계의 발전과 함께 했다 해도 과언이 아닐 정도다. 보통 정보 인식은 개체 인식(Identification)과 상황 인식(Awareness)으로 나누어 생각해 볼 수 있다. 개체 인식이란 사물 자체의 존재 유무에 대한 인식과 그 사물이 무엇인지 다른 사물과 어떻게 다른지를 구별해 내는 것이다. 이때의 정보량은 개체 자체에 대한 이름표 정도로 표현할 수 있기 때문에 상대적으로 적은 정보량으로 처리할 수 있다.

반면에 상황인식은 상태에 대한 인식과 그것이 어떤 의미를 갖는지 판단해야 하며 이를 처리하기 위해서는 개체 인식보다 훨씬 많은 양의 정보가 필요하다. 보통 개체에 대한 인식의 정보량이 많이 축적되면 이를 활용하여 각 정보에 대한 의미를 부가하게 되고 또한 서로 다른 개체 인식 정보들이 결합되어 점점 상황 인식 단계로 발전하게 되는 것이 일반적인 정보 인식 과정의 흐름이다. 이는 컴퓨터나 기계를 이용할 때에도 동일하게 적용된다. 지금부터 RFID 이외의 개체 인식을 자동으로 하기 위한 방법들에 대해 알아보자.


<그림1> 인식 분야의 발전 단계

 

자동 인식 기술의 대명사 바코드

 

초기에 수기 인식으로 이루어지던 인식방법은 점차 자동 인식 체계로 진화하게 되었다. 현재 가장 대표적으로 쓰이고 있는 자동 인식 방법이 바로 바코드(Barcode) 시스템이다. 바코드 인식 기술은 제조, 물류, 유통 분야 및 의료, 출판, 도서관 등 거의 모든 분야에서 쓰이고 있다. 하지만 한번에 하나 밖에 인식하지 못할 뿐 아니라 바코드를 인식하기 위해서는 스캐너를 조준해야만 한다는 단점이 있다.

이런 1차원 바코드가 많은 양의 데이터를 표현하지 못하는 단점을 해결하기 위해 1980년대 중반에 고안된 것이 X축, Y축 양 방향으로 데이터를 배열시켜 약 2,000 바이트 이상의 대용량 데이터를 저장할 수 있는 2차원 바코드다. 2차원 바코드는 많은 양의 데이터를 사용할 수 있는 덕에 영문, 숫자 등의 텍스트 뿐 아니라 기호, 사진, 지문, 전자 서명 등의 표현이 가능하여 보안 분야에도 활용되고 있다. 하지만 2차원 바코드는 많은 데이터를 읽어야 하는 만큼 처리 속도가 느리다는 단점이 있다.

 

사람도 읽을 수 있는 자동 인식 시스템 OCR

 

바코드와 다른 용도에서 발전을 거듭해 오고 있는 또다른 기술은 자동인식뿐 아니라 사람도 읽을 수 있도록 1960년대에 고안된 OCR(Optical Character Recognition) 시스템이다. OCR 시스템은 정보의 고밀도, 긴급 상황 및 단순 확인 시 눈으로 내용을 확인할 수 있다는 장점이 있는 반면에 카메라를 통해 인식해야 하기 때문에 장비 가격이 만만치 않다. 또, 다른 인식절차에 비해 리더의 구조가 복잡하고 보편화 되지 않았다는 점도 문제다. OCR은 제조, 서비스 및 행정적인 분야에서 주로 사용된다.

 

이세상 단 하나뿐인 정보 생체 인식 기술

 

출입 통제 등 개인에 대한 인식이 필요한 분야에서는 생체 인식 기술이 개발되어 사용 중이다. 생체 인식의 역사는 생각보다 길어서 지문인식의 경우 1968년 미국 월스트리트의 한 증권회사에서 최초로 상업적 용도로 사용되면서 처음 시작되었다. 문제는 생체 인식 기술의 인식 정확도를 높이기 위해 방대한 양의 데이터베이스를 갖추고 있어야 하기 때문에 상대적으로 느리다는 단점이 있다.

 

RFID의 맞수 스마트 카드

 

RFID와 비슷한 분야인 금융 지불 및 보안 분야에서 사용되고 있는 기술이 스마트 카드다. 신용카드 크기의 플라스틱 카드에 마이크로프로세서(CPU), 메모리, 보안 모듈이 탑재되어 있는 IC 칩을 부착하고있는 스마트 카드는 정보의 저장 및 처리 시 스마트카드 터미널과 연계되는 일종의 소형 컴퓨터라 할 수 있는 장치이다. 프로세서 없이 EEEPROM 메모리 만으로 구성된 것은 메모리 카드라고 하는데 엄밀한 의미에서 스마트 카드와는 구분된다. 1984년 선불 전화카드 형태로 최초 출시되었으며 주로 금융권 등과 같이 돈과 관련된 부분이나 보안과 관련된 부분에 사용되고 있다. 스마트 카드는 카드 판독기로부터 접촉식 또는 비접촉식으로 칩의 동작을 위한 전원과 클럭 신호를 얻어서 구동된다.

전기적 접촉을 요구하는 스마트 카드와는 달리 자계 또는 전자계 영역을 이용하여 동작하는 RFID 시스템이 있다. 이것은 다음 절에서 좀더 자세히 알아 보도록 한다. <표 1>은 각 자동인식 기술에 대한 대략적인 비교내용이다. 이 외에도 각종 환경 정보를 수집하는 센서와 카메라 등이 자동인식 기술 중의 하나이다.


<표1> 자동인식 기술 특성 비교

 

RFID 시스템의 구성

 

RFID(Radio Frequency Identification)는 초소형 반도체에 식별정보를 입력하고 무선주파수를 이용하여 이 칩을 지닌 물체나 동물, 사람 등을 판독, 추적, 관리할 수 있는 기술이다. 유비쿼터스 컴퓨팅 기반 기술의 하나로 중요성을 인정받고 있다. 하지만 RFID 기술이 오늘날에서야 개발된 가장 최근의 자동인식 기술이라고 이해하고 있다면 오해다. RFID 기술의 개발과 상용화는 바코드보다 빠른 2차 대전 당시 아군기와 적군기를 원거리에서 판별하는 용도로 실용화되었기 때문이다. 1960년대에는 미국 국립연구소에서 출입 통제, 도난 방지, 항공기 화물 관리에도 사용되었다. 그렇다면 이처럼 오래된 RFID 기술이 어째서 최근에야 두각을 나타내게 된 것일까? 그 이유를 살펴보기 전에 RFID의 기술적인 요소들을 먼저 이해하도록 하자. RFID 시스템은 <그림 2>에서 보는 바와 같이 반도체 칩과 주변에 안테나를 결합한 태그(RFID Tag), 태그와 통신하기 위한 안테나와 RFID 리더(RFID Reader), 그리고 이러한 시스템을 제어하고 수신된 데이터를 처리하는 서버(Server) 군으로 구성되어 있다.

RFID 태그 안에 내장된 안테나가 리더의 안테나에서 발산된 전파를 수신하면 RFID 태그의 칩(Chip)이 안테나로부터 공급되는 미세 전류로 기능하여 칩 안의 정보를 신호화한다. 이 신호는 태그의 안테나로부터 리더의 안테나에게 다시 재전송된다.


<그림2> RFID 시스템 구성

 

RFID 태그

 

RFID 태그는 전원의 내장 상태에 따라 자체 전원으로서 배터리를 요구하는 형태의 능동형(Active)과 자체 전원이 없는 수동형(Passive)으로 구분한다. 능동형은 자체 전원으로 인해 매우 먼 거리에서도 인식이 가능하고 환경적인 영향을 적게 받는다. 반면에 자체 전원으로 인한 태그의 사용 수명이 제한적이다. 또 개별 태그 가격이 매우 비싸고 태그의 크기를 줄이는데 한계가 있다는 문제가 있다. 수동형 태그는 가격이 싸고 어떠한 형태로도 제조가 가능하다. 수명도 반영구적인 장점이 있지만 인식 거리가 짧고 주변 환경의 영향을 많이 받는 점이 약점이다. 또한 능동형 태그처럼 배터리를 내장했지만 리더로부터 동작 명령을 받았을 때만 동작하는 반능동형(Semi-Active) 형태도 있다.

RFID는 여러 대역의 주파수에서 사용되고 있는데 <표 2>에서 보는 바와 같이 주파수 대역에 따라 RFID 특성과 적용분야가 달라진다. 일반적으로 주파수 대역이 낮을수록 인식 속도가 느리고 짧은 거리에서 동작하지만 환경의 영향을 적게 받으며 고주파에 가까울수록 그 반대의 특성을 갖는다.

주로 저주파 대역의 태그는 패러데이(Faraday)의 자기유도 원리로 동작하는 니어필드(Near-field) RFID 방식을 사용하고 100 MHz 이상의 고주파 대역에서는 전자기파 에너지를 사용하는 파필드(Far-field) RFID 방식을 사용한다. 니어필드 RFID의 경우는 이미 표준화가 잘 이루어져 있고 사용하기 가장 손쉬운 형태이긴 하지만 주파수 또는 통신 속도가 증가하게 되면 작동 거리가 짧아지는 단점이 있다. 때문에 태그 ID가 크고 한 장소에서 많은 수의 태그를 읽어야 하는 경우에는 파필드 RFID를 사용한다. RFID는 응용 분야별 특성에 따라 적절한 주파수 대역을 선택하여 사용하지만 근래에 화두가 되고 있는 RFID는 900MHz에 해당하는 UHF 대역이 있다. 그 이유에 대해서는 뒤에 따로 언급이 되겠지만 앞으로 필자가 이야기하는 RFID는 UHF를 중심으로 설명할 것임을 먼저 밝혀 둔다.


<표2> 주파수 대역별 RFID의 특성

 

RFID 리더

 

RFID 리더는 수동형 RFID 태그에 RF 에너지를 공급하여 활성화하고 태그로부터 정보를 받아 들이는 역할을 한다. RF 전송부는 안테나 회로와 동조 회로, RF 캐리어 제네레이터(carrier generator)를 포함한다. RF 수신부는 신호를 받아 들여 디코딩을 수행하고 호스트 컴퓨터와 직렬 통신 또는 TCP/IP 등의 인터페이스로 통신한다. 단지 읽기 기능만을 제공하는 RFID 리더와 달리 읽기와 쓰기 기능이 모두 제공되는 것을 인터로제이터(Interrogator)라고 하는데 보통의 경우 인터로제이터도 그냥 리더라고 부른다.

RFID 리더는 일정한 장소에 설치하여 사용하는 고정형 리더와 PDA 등에 탑재하여 이동하면서 사용하는 이동형 리더 또는 핸드헬드(Hand-held) 리더로 나뉜다. 고정형 리더는 안테나를 내장하는 경우도 있지만 주로 패치형으로 1, 2 포트 또는 4 포트의 안테나를 제공하고 있다. 고정형 리더는 UHF의 경우 태그 종류나 주변 환경에 따라 다르지만, 보통 3~7m 정도의 거리에서 인식할 수 있다. 초당 인식할 수 있는 태그 수도 리더 제조사마다 큰 성능 차이를 보이고 있지만 50개 이상의 속도를 보여 준다.

반면에 이동형 리더는 PDA 형태로 이루어져 주로 작업자가 UI를 기반으로 동작하고 원하는 경우에만 태그를 읽을 수 있도록 사용하고 있다. 이동형 장비의 특성상 배터리 용량의 한계를 보이며 특히 UHF 리더의 경우는 배터리 소모량이 많고 만일 무선랜과 동시에 사용한다면 연속 가동 시간이 훨씬 줄어 드는 것이 보통이다. 또한 인식 거리도 일반적으로 1.5m 이내에 불과하고 초당 동시 인식 수도 15개 미만으로 알려져 있다. 하지만 고정형과 이동형 리더는 사용하는 방법이나 용도가 매우 달라서 단순한 성능 차이로만 비교하기는 힘들다. 일반적으로 고정형 리더는 일정한 장소에서 감시의 용도로 쓰이고 있고 실제 많은 업무 프로세스에 있어서 이동형의 요구가 늘고 있다. 최근에 들어서는 이동형이 가능하면서 고정형의 성능을 보이는 ‘이동이 가능한 고정형 리더 (Fixed Mobile Reader)’라는 신조어도 탄생하고 있다.

 

안테나

 

리더에 부착되는 안테나는 리더에서 보내온 신호를 공간으로 방사하는 역할과 태그에서 보내 온 신호를 수신하여 리더에 보내는 역할을 수행한다. 일반적으로 저주파나 고주파용 안테나는 원형 코일 또는 원형 형태의 동박 에칭 패턴으로 제작되며 초고주파 및 마이크로파의 안테나는 일반적으로 특정한 판넬 모양의 동박 패치의 Tx/Rx 부로 나누어져 만들어 진다. 안테나는 전파를 방사하는 패턴에 따라 선형(Linear) 안테나와 원형(Circular) 안테나로 나뉘고 제조 당시의 형태에 따라 다이폴 안테나, 야기우다 안테나, 평판 안테나, 슬롯 안테나, 터널형 안테나 등의 많은 종류가 있다. 실제로 RFID를 적용하여 성공하기 위해서는 안테나 기술의 비중이 크다.

RFID 리더에서 데이터를 읽어들일 때 매우 중요한 기술적 요소로서는 충돌방지(Anti-Collision) 기술을 들 수 있다. 이는 여러 RFID 태그들이 보내는 정보들의 충돌을 방지하고 인식율을 높이기 위해 사용되는 기술이다.

 

스마트 라벨

 

지금까지 언급한 기본적인 RFID 구성 요소의 응용 요소로서 스마트 라벨(Smart Label)이란 것이 있다. 스마트 라벨이란 기존의 바코드 라벨 뒷면에 RFID 태그가 내장된 형태를 말한다. 겉으로 봐서는 일반 바코드 라벨인 듯 하지만 RFID가 제공하는 스마트(?)한 기능을 제공한다고 해서 붙여진 이름이다.

스마트 라벨이 필요한 이유는 명백하다. 어떤 물건에 RFID 태그를 부착한 후 리더를 통해 데이터 처리를 아무리 잘 해낸다 하더라도 기하학적인 패턴만을 지니고 있는 RFID 태그를 사람이 육안으로 판별할 수 없기 때문이다.
실제 RFID를 적용하는 곳에서는 수기, 바코드 기능을 동시에 만족하기를 원하며 대부분의 경우 스마트라벨이 사용되고 있다.

 

RFID가 주목받는 이유

 

최근 국내외 IT 관련 업체들과 언론 매체에서는 RFID를 앞다퉈 다루고 있다. RFID/USN 협회의 회원사만 해도 2004년 2월 출범할 당시에 51개사로 출발하였으나 2006년 4월 말 기준으로 235개로 급증한 것만 봐도 RFID의 인기를 실감할 수 있다. 정부에서도 정통부, 산자부, 과기처 등에서 RFID를 핵심 성장기술로 정하여 지원을 아끼지 않고 있다. 건교부, 조달청, 환경부, 문광부 등 다른 정부 부처에서도 그 수요처로서 매우 적극적이다. 외국의 사례만 봐도 유럽, 미국, 중국, 일본, 싱가폴 등 대부분의 나라들이 RFID와 관련한 핵심 기술을 차지하고 시장을 선도하기 위해 엄청난 노력을 기울이고 있다. 그렇다면 앞에서 이야기한 바와 같이 50년 이상의 역사를 가지고 있는 RFID 기술이 왜 하필이면 최근들어 이렇게 두각을 나타나고 있는 것일까?

필자 생각으로는 시대적 요구사항과 적절히 맞아 떨어진 덕이라고 생각한다. 무슨 말인고 하면 2000년대 초반 전 세계적으로 특히 미국에서는 닷컴 분괴로 인해 새로운 IT 성장 모티브가 필요한 상황이었다. 그 해결책으로 RFID란 기술이 운좋게 접목된 것이다. 1990년대 말부터 기업시장들은 서플라이 체인(Supply Chain)의 성공 여부에 지대한 관심을 갖기 시작했다. 이러한 지속적인 노력에도 불구하고 그렇게 큰 성과를 보지 못한 점도 중요한 원인으로 작용했다. 실패의 원인은 여러 가지가 있겠지만 SCE(Supply Chain Execution)의 핵심이 되는 물류 가시성과 투명성이 보장되지 않은데 있었다. 또 기업 간 데이터 공유를 통한 협력이 어렵고 표준에 대한 준수가 잘 이루어지지 않은 탓도 컸다. 제조 현장이나 물류 유통 분야의 창고 현장을 방문해 본 사람은 잘 알 수 있겠지만, 창고 내에서 하루에 이동되는 많은 물동량을 처리하려면 아무리 바코드 시스템이 잘 구축된 곳이라도 작업자가 일일이 데이터를 입력하기란 매우 어려운 일이다. 실제로 창고 현장에서 작업자는 하루에 처리한 물동량으로 비용을 청구하며 데이터 입력을 위해 소비되는 시간을 낭비라고 생각하는 것이 일반적이다.

국제적인 컨설팅회사 A.T. Kearney의 조사에 의하면 비효율적인 공급망에 의해서 생기는 영업 손실이 연간 400억불 이상이라고 한다. 이러한 현실을 지켜 본 MIT의 Auto-Id Center 연구소에서는 RFID 기술을 이용한 해결책을 내놓게 되었다. 그 후 RFID 기술은 전 세계 어디에서도 접근할 수 있는 네트워크 인프라를 활용할 수 있는 방법으로 제시되었다. 이 연구소의 제안은 하나의 도화선이 되어 마침내 RTE(Real-Time Enterprise)와 유비쿼터스(Ubiquitous)가 화두가 되어 있는 IT 시장의 새로운 화두가 된 것이다. 그리고 이것은 국가간의 경쟁으로 이어져 미국은 표준화를 무기로 관련 업체들을 규합하여 세력을 키워 나갔다.

 

RFID의 기술 동향

 

한국 RFID/USN 협회의 2005년 9월 ‘RFID 산업 동향 및 전망’이란 보고서에 따르면 RFID는 세계적으로 도입 초기 단계에 있다. 그 시장 규모도 전망하기가 매우 어려운 상태라고 한다. 사실상 발표 자료마다 조금씩 차이를 보이고 있지만 RFID 시장 규모는 대략적으로 2005년 7조원대의 규모에서 2010년에는 약 80조원 대에 달할 것으로 전망하고 있다. 2004년도 VDC 조사에 따르면 2005년 약 21억 달러에서 2009년 약 71억 달러의 성장을 예상하고 있다. 2005년 IDTechEx의 자료에서는 2005년 약 18억, 2010년에는 107억 달러 수준으로 급성장할 것으로 내다보고 있다(<그림 4> 참조). 우리나라의 시장 규모는 보통 경제협력기구(OECD) 자료를 토대로 세계 IT 시장의 국내시장 점유율 5.2%를 근거로 산출하고 있다.

2005년 IDTechEx사에 등록된 노리지(Knowlegebase)를 기준으로 2005년 10월 현재 구축사례 수가 1,500 여건을 넘어섰다. 구축 국가별로는 미국이 전체 사례 건수 중 33.5%를 차지하는 520건, 한국은 네덜란드에 이어 36건으로 8위를 기록하고 있다(물론, 보고되지 않은 실제 사례가 훨씬 많을 것으로 생각된다). 주파수 대역별로는 HF(13.56 MHz)가 가장 많은 사례로 314건(20.2%)을 차지하였으며 UHF(868~950 MHz)는 81건(5.2%)을 기록하고 있다. 각 태그별 모양으로는 스마트라벨 형태가 총 221건(14.2%)로 가장 많고 다음으로는 카드 형태가 127건(8.2%)로 나타났다. 응용 분야별로는 소매 및 소비재 상품에 347건으로 나타났고, 그 다음으로 금융 및 안전 분야가 241건, 자동차 및 수송분야에 230건으로 나타났다. 자세한 내용은 참고자료 중의 ‘RFID 구축사례 심층분석’을 참조하기 바란다.


<그림3> 860~960 MHz RFID 기술기준 제정 전망 (출처 : 정통부 주파수분배 공청회 자료)


<그림4> 전세계 RFID 시장 규모 측정

 

RFID 시스템의 심장, 미들웨어

 

앞에서 EPC 글로벌의 시스템 구조를 설명하면서 RFID 미들웨어란 개념을 잠깐 언급했지만 이 부분에 대해서는 좀 더 상세히 살펴볼 필요가 있다. RFID에서의 미들웨어는 복잡한 기기들과 애플리케이션 사이에서 서로를 투명하게 연결하는 기능을 담당한다. 그로 인해 복잡성을 완화시키고 굳이 상대방을 일일이 모르더라도 믿고 자기 일만을 열심히 수행하면 되도록 하는 기능을 제공한다. 또한 변화 요인에 대해 버퍼링 기능을 수행하여 새로운 장비가 추가, 변경되거나 업무 프로세스가 바뀌더라도 다른 부분에 영향을 주지 않도록 해야 한다. 이러한 기능을 원활히 수행하기 위해서는 어느 하나의 소프트웨어 만으로 처리하기는 사실상 어렵고 각각 전문화된 단위 기능을 수행하는 소프트웨어들이 분산되어 유기적으로 동작되어야 한다. 기능적으로 살펴보면 <그림 5>에서 보는 바와 같이 기기들과 직접 연결되어 하위 레벨의 Raw Data를 실시간으로 처리하여 데이터의 정확한 수집과 처리를 담당하는 Device Interface 부분(이를 최근에는 Edgeware 란 용어를 즐겨 사용하고 있으며, 전통적으로는 AIDC, Automatic Identification and Data Capture 컨트롤러란 용어를 사용하였다.)과 애플리케이션 간의 연결을 담당하는 EAI(Enterprise Application Integration) 부분, 그리고 이들을 연결하여 업무 프로세스를 전개하고 관리하는 BPM(Business Process Management) 부분이 그것이다.

아키텍처적인 측면에서 보면 디바이스 인터페이스(Device Interface) 부분은 데이터를 수집하여 생성하는 계층이며, 그 위로는 수집된 데이터를 소비하는 계층이라고 할 수 있다. 이러한 계층 구조를 명확히 하는 것이 시스템 안정성이나 확장성에 도움을 줄 것이다. 각 세부 기능들 하나 하나 만으로도 별도의 비즈니스 영역을 차지할 만큼 큰 부분이어서 여기에서 더 세부 내용을 설명할 수는 없지만, 일반적으로 RFID 미들웨어라 하면 RFID와 연결되는 Device Interface 부분을 이야기하는데 여기에서의 맹점이 바로 필자가 장황하게 미들웨어 개념을 늘어 놓는 이유가 된다. RFID 미들웨어라고 하더라도 RFID만을 생각하면 실제 기업환경에서 적용하기는 극히 제한적일 수 밖에 없다. 실례로 창고 입출고 시에 RFID를 사용한다고 가정할 때 하나의 게이트를 통해 입고와 출고를 동시에 진행한다고 하면 RFID 데이터만으로 입출고 방향을 판별할 수 있을까? 이럴때는 다른 센서와 데이터를 결합해 사용하여야 하며 상위 애플리케이션과의 업무로직 처리에도 관여 해야 할 것이다.

EPC 글로벌에서도 Auto-Id Center 시절부터 사반트(Sava nt)란 이름으로 RFID 미들웨어 개념을 역설했는데 지금은 ALE (Application Level Events)란 이름으로 정의하고 있다. 이는 마치 여러 이기종 데이터베이스들이 ODBC를 통해 그 종류에 상관없이 투명하게 접근할 수 있는 기능을 제공하는 것처럼 RFID를 사용하는 애플리케이션들이 수많은 RFID 리더나 태그의 종류에 상관없이 RFID 데이터에 접근할 수 있다는 것을 뜻한다. 여기에서 주의할 점은 프로그램에서 ODBC를 이용해 데이터를 호출한다는 사실이다.

즉, RFID를 염두에 둔 애플리케이션이 ALE란 표준 스펙을 알고 있어서 RFID 데이터에 접근이 가능하다는 것인데, 그렇다면 예전에 개발되어 소스 코드가 없거나 패키지 애플리케이션을 구매하여 소스 코드 없이 변경이 불가능한 레거시(Legacy)들은 어떻게 할 것인가? 따라서 ALE 스펙이 곧 RFID 미들웨어의 필요충분 조건이라고 생각하면 곤란하다. 또한 RFID 전문가들 중에서도 EPC 글로벌 네트워크를 곧 RFID 미들웨어라고 이야기하는 사람들도 있다. 하지만 필자의 생각으로는 EPC 글로벌 네트워크는 마치 웹서비스처럼 파트너끼리 서로 다른 시스템끼리 연동할 수 있는 표준과 인프라를 제공하는 것이지 그것 자체가 RFID 미들웨어라고 표현하는 것도 조금 무리라고 생각한다 (개념에 대한 표현 방법과 해석이 다를 수 있으므로 필자와 다른 의견이 얼마든지 있을 수 있다).


<그림5> 기업환경에서의 미들웨어 개념

 

이제 계산대에서 기다릴 필요가 없겠지?

 

필자가 약 10년 정도 전에 어떤 TV에서 미래 기술을 소개하는 프로를 본 적이 있다. 어떤 남자가 유통 매장에서 쇼핑할 물건을 마구 카트에 담고서 계산대를 통과하자 깨알 같은 것이 붙어 있는 각 상품들에서 정보를 방출하고 유유히 웃으면서 통과하던 장면이었다. 그리고 바코드 시스템을 대체할 미래의 기술이라고 소개하던 해설자의 멘트도 생각이 난다. 도대체 계산은 어떤 방식으로 했는지는 알 수 없지만 세월이 한참 지나서 RFID를 접하고 예전에 봤던 기억이 되살아 나면서 정말 편리한 세상이 되겠구나 하고 무척 흥분했었다. 하지만 언제나 그렇듯이 현실은 무척 냉혹하기에 실제로 가능한 일인지에 대한 고민을 하게 된다. 현재 UHF RFID 기술이 갖는 한계점도 많고 아무리 완벽한 시스템이라고 하더라도 항상 오류가 발생할 수 있는 탓에 TV에서 소개한 것처럼 단순한 프로세스로는 적용이 힘들지도 모른다. 어쨌든 지금 당장은 그렇다.

몇 년전 UHF RFID가 소개될 때만 해도 사정은 마찬가지였다. 나름대로 실체를 파악하게 되자 RFID는 쓸 수 없는 기술이라고 결론 내리는 사용자도 있었다. 세상 모든 일이 그렇듯이 어느날 갑자기 천지가 개벽하 듯이 환벽한 상태로 나타나는 기술은 없다. RFID를 다른 자동인식 기술처럼 성공적으로 적용해서 사용하려면 많은 준비와 노력이 필요할 것이다. 서두에 예시한 RFID 적용 시나리오의 현실 가능성에 대한 대답은 필자로서는 아직 ‘아니오’이다. 하지만 그것을 가능하도록 만들려는 꾸준한 노력이 선행된다면 머지않아 꿈 같은 현실이 찾아올지도 모른다. 그 날을 앞당기는 것은 모두 우리 개발자들의 몫이다.

 

RFID 관련 용어 해설

● USN : Ubiquitous Sensor Network의 준말이다. 단순 인식정보를 제공하는 RFID에 센싱 기능이 추가되고 이들 간의 네트워크가 이루어져 실시간으로 통신이 가능하게 되는 형태를 말한다. 시스템에 대해 간단히 살펴보면 먼저 필요한 모든 사물에 RFID를 부착하고(Ubiquitous), 이를 통해 각 사물의 인식 정보를 수집한다. 또 주변의 환경정보(온도, 습도, 오염정도 등)까지 탐지한 뒤에 이를 네트워크로 연결해서 정보를 관리하는 시스템이다. 이 시스템은 궁극적으로 모든 사물에 컴퓨팅 및 커뮤니케이션 기능을 부여하여 언제 어디서나 통신이 가능한 환경을 구현하는데 있다.

● RFID Event Management System : RFID 자동식별 미들웨어의 주요 구성요소로서, 다수/다종의 리더를 통해 실시간으로 전달되는 수많은 이벤트 데이터를 수집/필터링하는 시스템이다. 또 프로세싱을 통해서 수집된 데이터를 정제/가공하는 역할을 수행하는 시스템하기도 한다. 물리적/논리적으로 분산 가능하며 시스템 간에 계층적인 구조를 가질 수 있다. 계층적 구조에서 말단에 위치한 시스템은 리더기와 직접적으로 연결되어 대량의 실시간 이벤트 정보를 효과적으로 처리하는데 목적이 있다. 상단에 위치한 시스템은 말단에서 수집된 데이터를 분산시켜 유지 관리하는데 목적이 있다.

● RBPMS(Real-Time Business Process Management System) : RFID 자동식별 미들웨어의 주요 구성요소로서, 사물 식별 코드 정보 서비스, 기존 기업 응용 시스템(예: ERP, CRM, IMS, WMS 등)과 응용 프로그램을 연결시키는 역할을 하는 시스템이다. RFID 자동 식별 미들웨어, EPC IS, 또는 기존 기업 응용 시스템에서 인식, 발생, 혹은 질의를 통해서 인식된 이벤트를 기반으로 정해진 조건에 따라 정해진 조치을 취할 수 있도록 하는 규칙 기반 시스템이다. RBPMS는 기업의 업무 프로세스(Business Process)를 자동화하는 것을 목적으로 하며, 특히 RFID의 도입으로 인해 발생 가능한 업무 프로세스를 자동으로 구동시키는 것을 주요한 목적으로 한다.

● ONS(Object Name Service) 서버 : 인터넷 주소 정보를 제공하는 DNS(Domain Name Service)처럼 ONS는 RFID 상품 정보를 제공한다. 즉, PML 서버의 주소를 정의하고 있다가 사반트(Savant)가 필요로 할 경우 이를 전달해 PML 서버의 제품 정보를 찾아낼 수 있게 도와준다.

● EPC : Electronic Product Code의 약자이다. RFID 기술을 이용하여 사물을 고유하게 식별하기 위해 부여되는 식별코드이다.

● PML : Physical Markup Language의 약자이다. PML은 사람과 컴퓨터가 함께 이해할 수 있도록 Auto_ID 센터가 개발한 상품기술방식이다.
이것은 물체, 시스템, 공정, 그리고 물체와 관련된 환경을 기술하는 XML 기반의 언어이다. 판독기나 그 외의 센서들로부터 얻어지는 일반적인 정보들이 PML 이라는 표준 공통 언어로 표시되어 배포함으로써 여러 가지 업무와 응용시스템 등에 이용할 수 있도록 된다.

 

참고 자료

1. EPC 글로벌 홈페이지, http://www.epcglobalinc.org
2. 한국 RFID/USN 협회 홈페이지, http://www.karus.or.kr
3. 한국유통물류진흥원 홈페이지, http://www.gs1kr.org/
4. 2차원 바코드, http://www.saeyon.com/download/okgiro_session_01.pdf
5. 스마트 카드, http://www-903.ibm.com/kr/ibm/webzine/archive/2004spring/pdf/03.pdf
6. RFID 구축사례 심층분석, http://ettrends.etri.re.kr/PDFData/21-2_161_169.pdf
7. ETRI 홈페이지, http://www.etri.re.kr
8. 한국 전산원 홈페이지, http://www.nca.or.kr/
9. 유비쿼터스 사회의 RFID, 유승화, 전자신문사
10. RFID 이론과 응용, 조대진, 홍릉출판사

출처 : 디지털팔방미인

글쓴이 : 최홍진 원글보기

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