KR100656364B1 - 전자태그 봉지재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자태그 봉지재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자태그에 기록된 정보의 유출을 막기 위한 봉지재(sealing material)를 포토크로믹(photochromic) 재료를 이용하여 구현한 전자태그 봉지재에 관한 것이다.

본 명세서에서 개시하는 전자태그 봉지재는 포토크로믹 재료 또는 포토크로믹 재료가 코팅된 고분자 재료를 함유하는 표면; 및 정보의 기록과 입출을 위한 전자태그의 칩과 안테나가 부착되고, 전자파를 차폐할 수 있는 금속 또는 금속이 코팅된 고분자 재료를 함유하는 이면을 포함하여 본 발명의 목적 및 기술적 과제를 달성한다.

본 발명에 의한 전자태그 봉지재는 특정 파장 대역의 광선을 조사하는 것만으로 전자파의 차폐율을 조절할 수 있어, 손쉽게 전자태그 정보의 출입을 통제할 수 있다. 따라서 비용이 매우 저렴하며 필요할 때에 한해서만 전자태그의 정보를 입출력할 수 있고 별도의 전력 소모 없이 전자태그의 정보를 보호하는 방안을 제공한다.

Description

전자태그 봉지재{Sealing material for RFID tag}

도 1은 본 발명이 제공하는 전자태그 봉지재의 바람직한 구성예를 제시한 도면이다.

본 발명은 전자태그 봉지재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자태그에 기록된 정보의 유출을 막기 위한 봉지재(sealing material)를 포토크로믹(photochromic) 재료를 이용하여 구현한 전자태그 봉지재에 관한 것이다.

전자태그는 그 편리함으로 인하여 생활의 모든 영역에서 사용되는 추세에 있다. 전자태그는 매우 작은 소형 칩에 유통, 배달, 지불, 관리 등에 필요한 정보를 담고 전자파(RF 파)를 이용하여 그 정보를 손쉽게 입출력할 수 있어 매우 편리한 점을 갖고 있으나, 전자파를 이용해 태그의 정보를 입력 또는 출력하므로 본인도 모르는 새에 원하지 않는 상태에서 개인정보가 유출될 위험성이 있다.

이러한 전자태그에 기록된 개인정보의 유출을 막기 위한 다양한 방식이 현재 제시되어 있는데, 전자태그 무효화 방식, 패러데이 케이지 적용 방식, 방해 전자파 발생 방식, 인증을 통한 전자태그 리더의 한정 방식, 전자태그 정보 암호화 방식이 그것이다.

전자태그의 무효화 방식은 전자태그가 부착된 물품이 필요한 터미널을 통과한 후 전자태그를 떼어 버리거나 손상시키는 것이다. 전자태그를 손상시켜 버리면 전자태그로서의 기능을 상실하기 때문에 그 안의 정보를 유출하는 것이 불가능해진다. 그러나 이런 경우 애프터서비스 등의 전자태그를 이용하는 장점들을 활용할 수 없게 되어 전자태그의 이용가치가 크게 줄어들 수밖에 없다.

패러데이 케이지를 이용하는 방식은 전자태그 주위를 전자파 차단 특성이 있는 금속판 같은 것으로 둘러싸서 전자파를 이용한 정보의 출입을 물리적으로 봉쇄(physically shielding)하는 것이다. 이 방식은 비교적 간단하고 안전하게 전자태그 정보의 유출을 방지할 수 있으나 금속판을 붙이고 떼는 불편함 때문에 사용상 장애 요소가 있다. 방해 전자파를 발생하는 방식은 이론상으로는 가능하나 실제로는 사용될 가능성이 거의 없다. 본 방식은 방해파 발생 장치가 필요한데 들고 다니기가 무겁기 때문에 방해파 발생 장치를 가지고 다닐 사람은 없을 것이다.

인증을 통한 전자태그 리더의 한정 방식은 전자태그 내에 특정한 프로토콜을 발신하는 전자태그 리더에 한해서만 정보의 출입을 허가하는 알고리즘을 전자태그에 내장하는 것이다. 그러나 전자태그와 리더 사이에 인증 프로토콜을 주고받을 때 얼마든지 도청이 가능하여 인증 정보를 빼낼 수 있으므로 완벽한 정보보호를 할 수 없는 것이 단점이다.

마지막으로 전자태그 정보 암호화 방식은 암호 알고리즘을 내장한 리더만이 전자태그의 정보를 해독할 수 있어 정보 유출의 가능성이 매우 적고 필요한 때에 언제든지 전자태그의 정보를 입출력할 수 있어 편리한 방식이다. 별도의 물리적인 소자나 장치도 필요 없어 경제적인 면에서도 유리할 것으로 생각할 수 있다. 그러나 실제로 매우 저렴한 비용으로 보급되어야 할 전자태그 입장에서 복잡한 암호 알고리즘을 내장하는 것은 비용적인 측면에서 어려운 점이 많다.

더구나 복잡한 알고리즘을 통과하여 정보를 입출력하기 위해서는 상당한 전력의 소모가 필요하다. 따라서 수동형 전자태그에서는 복잡한 알고리즘을 사용하기가 어렵고 능동형이라고 하더라도 전자태그의 수명을 생각하면 암호화 알고리즘을 어렵게 만들 수 없게 된다. 너무 간단한 암호 알고리즘은 쉽게 해독되므로 전력 소모가 극히 적은 초경량이면서도 쉽게 풀어낼 수 없는 새로운 암호화 알고리즘의 개발이 필요하다. 그러나 전자태그에 적합한 가격과 소모 전력을 유지하면서도 충분한 암호 회로를 내장하는 것은 실제적으로 곤란하다.

본 발명은 상기와 같은 기존의 여러 전자태그 정보 보호 방식의 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적 및 이루고자 하는 기술적 과제는 구현 비용이 저렴하면서도 전자태그에 기록된 개인 정보 보호의 용이화를 꾀할 수 있는 전자태그 봉지재를 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 목적 및 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 명세서에서 개시하는 전자태그 봉지재는 포토크로믹 재료 또는 포토크로믹 재료가 코팅된 고분자 재료를 함유하는 표면; 및 정보의 기록과 입출을 위한 전자태그의 칩과 안테나가 부착되 고, 전자파를 차폐할 수 있는 금속 또는 금속이 코팅된 고분자 재료를 함유하는 이면을 포함하여 이루어지도록 하는 것이 본 발명의 목적 및 기술적 과제의 달성을 위해 바람직하다.

상기 포토크로믹 재료는 TiO₂ 또는 SiO₂ 중 어느 하나 또는 두 재료를 혼합한 재료를 기지재료로 하고, 상기 기지재료에 이온 상태의 금속이 도핑된 재료를 채용하는 것이 본 발명의 목적 및 기술적 과제의 달성을 위해 바람직하다.

도핑은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 텅스텐(W) 중 하나 또는 둘 이상이 선택되어 이루어지게 하는 것이 발명의 목적 및 기술적 과제의 달성을 위해 바람직하다.

우선 이해의 편의를 위해 본 발명의 기술적 사상을 제시하고자 한다.

본 발명이 제공하는 기술적 사상은 전자태그 속에 포함된 개인정보를 보호하기 위해서 사용자가 원하는 경우에만 전자태그에 기록된 개인정보를 독출할 수 있고 그 이외의 경우에는 개인정보 입출력을 일체 차단할 수 있도록, 전자태그 봉지재의 재료로서 포토크로믹(photochromic) 재료를 채용하여 전자태그에 출입하는 전자파를 차폐율을 가변적으로 조절할 수 있도록 하는 것이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위해, 본 발명의 실시예에 근거하여 그 구성 및 동작을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.

전자태그는 수동형과 능동형으로 나누어진다. 수동형의 경우는 일반적으로 정보를 저장하고 정보의 입출력을 조절하는 회로(소정의 마이크로 칩으로 구현된다)와 전자파 신호를 흡수하고 발생시키는 안테나로 구성되어 있다. 봉지재는 이 안테나와 칩을 보호하기 위하여 전자태그를 둘러싸는 재료로서, 일반적으로 전자파의 출입에 방해가 되지 않도록 전자파 차폐율이 매우 낮고 두께도 얇다. 봉지재 재료가 전자파 차폐율이 높고 두께가 충분할 경우에는 전자태그에 입력되거나 출력되는 전자파가 차단되어 전자태그에 내장된 정보를 보호할 수 있다.

본 발명은 전자태그에 기록된 개인 정보의 유출을 물리적으로 차단(physically shielding) 하는 봉지재를 제공한다. 이를 위해 본 발명에서는 포토크로믹 재료의 광화학 반응(photochemical reaction, M+(metal ion) ↔ M(neutral metal)) 특성을 이용한다. 상기의 M+는 양이온 상태의 금속이고 M은 중성 상태의 금속 입자이다. 광화학 반응은 기지재료 내에 금속 이온 상태로 존재하는 금속 첨가물(dopant)이 특정 파장대의 광 에너지를 받아 환원되어 나노미터 크기의 금속 입자로 변하거나, 역으로 중성 금속 입자가 특정 파장의 광 에너지에 의해 금속 이온으로 산화되는 가역 반응을 의미한다.

전자태그 리더(reader)에서 발생하여 전자태그에 도달하는 전자파에 대해 상기의 광화학 반응 특성을 이용하면 전자파 차폐율을 조절할 수 있으며, 이로써 전자파를 가변적으로 차폐할 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 봉지재에 의해 전자태그에 기록된 개인정보의 유출을 원천적으로 봉쇄할 수 있다.

은, 금, 구리 등의 금속은 이온화 되어 산화물로 존재하는 상태와 중성 금속 입자로 존재하는 상태에 따라 전자파 차폐율에 현격한 차이가 나는데, Donald R. J. White의 A HANDBOOK ON ELECTROMAGNETIC SHIELDING MATERIALS AND PERFORMANCE에 의하면 전자파 차폐율(SE_dB)을 다음 식과 같이 정의한다.

여기서 t는 차폐막의 두께이고,

이다.

다시 위 식에서 f는 투과광의 주파수(frequency), μ는 투자율(permeability), ε0은 진공 유전율(vacuum dielectric constant), σ는 물질의 전기 전도도(conductivity)이다.

따라서 이온 상태의 금속 산화물이 중성 금속입자로 바뀌면 전기 전도도가 급격히 올라가고 상기 식에 의해 전자파 차폐율도 급격히 올라감을 알 수 있다. 예를 들어 구리의 경우 산화물 상태인 산화구리(CuO)에서는 전기 전도도가 약 1.7X10-6 Ωcm 이나 금속 상태의 구리(Cu)의 전기 전도도는 약 5.9X105 Ωcm로 급격히 증가하여 전자파 차폐율도 10배 이상 올라가게 된다.

본 발명에 의한 전자태그 봉지재는 TiO₂ 또는 SiO₂ 화합물 중 어느 하나 또 는 상기 두 화합물이 혼합된 재료를 기지재료로 하고 은, 금, 구리 등의 금속 이온을 도핑(doping)한 재료로 구현된 것이다. 금속 이온이 도핑된 상태의 봉지재는 전자파 차폐율이 비교적 낮아 전자파 출입이 가능하며 봉지재의 두께를 조절함으로써 전자파의 투과량을 조절하여 정보를 입출력할 수 있다.

이때, 자외선 등의 특정 파장 대역(광환원 반응을 일으키기 위한 에너지를 갖는 빛의 파장 대역)을 갖는 빛을 전자태그에 조사(irradiation)하면 도핑된 이온 상태의 금속들이 광 에너지를 흡수하여 광화학 반응 M+(metal ion) → M(neutral metal)에 의해 중성 금속 입자로 환원되면서 금속 입자 클러스터가 발생하고 환원된 금속 입자들은 기지재료의 분자 공극에 응집되어 나노 입자로 만들어진다. 금속 이온들이 금속 입자로 환원되면 위에서 본 바와 같이 전자파 차폐율이 현저히 올라가 전자파 출입이 차단된다.

상기의 중성 금속 입자는 백색광 등의 특정 파장 대역(광산화 반응을 일으키기 위한 에너지를 갖는 빛의 파장 대역)을 갖는 빛을 다시 조사하면 산화 가역 반응 M(neutral metal) → M+(metal ion)이 일어나 이온 상태로 복귀한다. 그러면 전자파 차폐율이 다시 낮아져 전자파의 출입이 가능하게 되고 전자태그의 정보를 읽어낼 수 있게 된다. 이렇게 특정 파장을 갖는 광선을 필요한 경우에 조사함으로써 가역적으로 전자태그의 입출력을 차단하거나 열어 놓을 수 있다.

전자태그는 전자파를 통하여 정보와 에너지를 주고받기 때문에, 이러한 광화학 반응의 원리를 이용하면, 전자파 출입 허용 파장을 갖는 전자파 이외의 여타 전자파의 태그의 출입을 차폐하여 전자태그의 정보가 유출되는 것을 원천적으로 방지 할 수 있다.

도 1은 본 발명이 제공하는 전자태그 봉지재의 바람직한 구현예를 제시한 도면이다.

본 발명에 의한 전자태그 봉지재를 구조적 측면에서 살펴보면, 본 발명에 의한 전자태그 봉지재는 표면(11)과 이면(21)으로 구성된다. 본 발명에 의한 봉지재는 표면(11)과 이면(21)이 서로 접착된 평면의 형태이나, 도 1에는 설명의 편의를 위해 양 면을 분리해서 도시하였다.

표면(11)은 포토크로믹 재료를 함유하거나 포토크로믹 재료가 코팅된 고분자 재료(그 예로 실리콘 수지, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane(PDMS))을 함유하는데, 전자태그 칩과 안테나가 부착되는 면(이면)의 반대면이다.

표면(11)의 대표적 제조 방법으로, 포토크로믹 재료만을 함유하는 경우에는 졸(sol) 상태로 제조된 포토크로믹 재료를 전자태그가 부착된 상태의 이면(21) 위에 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅 등의 방법으로 도포한 후 겔(gel)화 하거나 적절한 온도에서 열처리하여 제작하는 방법을 들 수 있다.

다음으로 포토크로믹 재료가 코팅된 고분자 재료를 함유하는 경우는 졸(sol) 상태로 제조된 포토크로믹 재료를 일정한 두께를 가진 상기 고분자 재료의 시트(sheet) 위에 딥 코팅, 스프레이 코팅 등의 방법으로 도포한 후 겔(gel)화 하거나 적절한 온도에서 열처리하여 전면판을 제작하고 적절한 크기로 절단한 후 전자태그가 부착된 상태의 이면(21) 위에 유기 접착제 등으로 부착하여 사용하는 방법을 들 수 있다.

이면(21)은 전자태그 기판(30), 칩(31), 안테나(32)를 포함하는 전자태그가 부착되는 면으로, 알루미늄(Ag), 금, 은, 구리, 철, 니켈, 크롬, 텅스텐 등 전자파 차폐율이 높은 중성 금속(합금 포함)이 코팅된 고분자 재료(그 예로 실리콘 수지, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane(PDMS) 등) 또는 단순 금속 박판을 이용할 수 있다. 상기 이면(21)을 전자태그의 기판으로 직접 사용할 수도 있으며, 또 다른 고분자 판이나 종이 등을 기판으로 사용하여 제작된 전자태그를 이면(21)에 부착시키는 방법을 이용할 수도 있다.

이렇게 이면(21)에 전자파 차폐율이 높은 금속을 접착 내지 코팅시켜, 전자태그에 출입하는 전자파는 표면(11)을 통해서만 전자태그의 안테나에 전달되도록 하고, 이면(21)의 다른 부분을 통해서는 전자파의 투과가 일체 발생하지 아니하도록 한다. 따라서 포토크로믹 재료가 도포된 표면(11)을 통해서만 광화학 반응 특성을 이용해 전자태그의 정보가 입출력 될 수 있도록 한다.

그리고 표면(11)은 상기한 포토크로믹 재료를, 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅 방식을 채용하여, 후면 및 전자태그 위에 도포하여 제작하거나 고분자 재료 등의 전자파 투과율이 매우 높은 얇은 판 위에 상기한 포토크로믹 재료를 코팅하여 사용한다. 아울러 표면(11)에 코팅된 포토크로믹 재료에 도핑된 금속 이온이 이온 상태로 존재하는가 또는 중성 금속 입자로 존재하는가에 따라서만 전자파의 투과 여부가 결정되도록 하여 전자태그의 정보 유출을 표면(11)에 도핑된 금속의 상태에 의해 조절되게 한다.

<본 발명의 적용예>

본 발명에 의한 전자태그 봉지재는 다음과 같이 전자태그의 정보 보호에 이용될 수 있다. 전자태그를 부착한 물품의 유통이나 배달 과정 중에는 전자태그의 봉지재가 전자파를 투과하여 전자태그를 이용한 물류 및 관리에 필요한 정보를 얻을 수 있게 한다. 그러나 그 물품이 개인에게 인도되는 마지막 과정이나 개인 정보 보호가 필요한 상황에서는 전자태그 봉지재에 특정 파장 대역의 광선 조사 등의 광학적 방법을 통해 전자파를 흡수 반사하는 차폐율을 증가시켜 전자태그에 내장된 개인정보에 접근을 방지한다.

이후 사용자가 그 전자태그의 정보를 이용해야 할 경우 즉 애프터서비스를 받는다든지 유통기한 및 상품 정보를 알고 싶을 경우 등에는 다시 다른 특정 파장 대역의 광선을 조사하여 봉지재의 전자파 차폐율을 낮추어 전자태그의 정보를 입출력할 수 있게 한다. 이렇게 사용자가 필요한 경우에 한해 전자태그 봉지재의 전자파 차폐율을 높이거나 낮추는 등 차폐율의 가변적 조정으로 원하지 않는 정보의 유출을 차단하고 사용자 프라이버시 및 개인 정보를 보호할 수 있다.

본 발명에 의한 전자태그 봉지재의 이용예로 대표적인 것은 특히 우편물 등의 각종 물류 전자 배달 시스템의 전자태그 정보 보호 시스템에 사용될 수 있는 것이다. 전자태그를 이용한 우편물 배달 시스템의 경우 현재 사용되고 있는 우표나 바코드 대용으로 발송처와 배송처 및 우편물 내용의 정보가 들어 있는 전자태그를 사용한다.

이 전자태그를 이용한 배송 시스템은 우편물을 분류할 때나 배달할 때 전자태그 내의 필요한 정보를 자동으로 인식함으로써 사람이 일일이 확인하지 않고 빠 르고 용이하게 처리할 수 있는 장점이 있다. 또한 우편물 외부 봉투에는 전자태그 이외에 일체의 정보를 기록하지 않을 수 있어 불필요하게 송수신인의 정보가 유출되어 프라이버시 침해를 일으킬 염려도 줄어든다.

그러나 전자태그의 특성상 전자태그의 정보는 전자파를 통해서 자유롭게 빼낼 수 있기 때문에 우체국 내의 전자태그 리더 이외에도 원하지 않는 상황에서 전자태그의 정보가 쉽게 유출될 수 있는 위험이 있다. 이런 정보 유출은 우편물의 발송인 또는 배송인에게 불의의 피해를 줄 수 있고 심각한 프라이버시 침해의 위험이 있다. 이런 불의의 피해를 방지하기 위하여 암호 알고리즘을 적용한다던가 정보 보호 회로를 칩에 함께 집적할 수 있으나 비용이 많이 들고 전력을 많이 소모하기 때문에 초소형 저가로 공급해야 하는 전자태그 적용하기에는 문제점이 많다.

따라서 본 발명에 의한 봉지재를 이용하면 우편물이 우체국 배달 시스템 내에서 분류되고 운송될 때는 전자파를 투과하게 하고 우편물이 수취인에게 배달된 후에는 전자파가 차폐되도록 상기의 방법으로 조절하여 주면 우편함 등에서 타인에게 자신의 개인 정보가 유출되거나 프라이버시가 침해되는 일을 방지할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있 으며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의한 전자태그 봉지재는 특정 파장 대역의 광선을 조사하는 것만으로 전자파의 차폐율을 조절할 수 있어, 손쉽게 전자태그 정보의 출입을 통제할 수 있다. 따라서 비용이 매우 저렴하며 필요할 때에 한해서만 전자태그의 정보를 입출력할 수 있고 별도의 전력 소모가 없는 전자태그 정보 보호 방안을 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 포토크로믹 재료 또는 포토크로믹 재료가 코팅된 고분자 재료를 함유하는 표면; 및

   정보의 기록과 입출을 위한 전자태그의 칩과 안테나가 부착되고, 전자파를 차폐할 수 있는 금속 또는 금속이 코팅된 고분자 재료를 함유하는 이면을 포함하여, 상기 포토크로믹 재료의 광화학 반응 특성에 의해 전자파를 가변적으로 차폐할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자태그 봉지재.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 포토크로믹 재료는

   TiO₂ 또는 SiO₂ 화합물 중 어느 하나 또는 상기 두 화합물이 혼합된 재료를 기지재료로 하고, 상기 기지재료에 이온 상태의 금속을 도핑시켜 구현되는 것을 특징으로 하는 전자태그 봉지재.
3. 제 2 항에 있어서,

   금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 텅스텐(W) 중 하나 또는 둘 이상이 선택되어 상기 도핑이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 전자태그 봉지재.

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