◆현상과 원리 / 교통카드의 RFID기술◆
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| 그림1. 교통카드와 단말기 |
버스와 지하철을 탈 때 현금이나 기존의 승차권 대신 많이 쓰이는 교통카드는 단말기에 접촉하지 않아도 요금이 계산된다. 심지어는 교통카드를 지갑이나 가방에서 꺼내지 않고도 간편하게 요금을 지불할 수 있다. 이번주에는 교통카드에 숨어 있는 과학적 원리를 알아보도록 하자.
교통카드는 RFID(radio frequency identificationㆍ전파식별) 기술을 활용한 것이다. RFID 기술은 아군 전투기를 식별하기 위한 방안으로 개발되었다. 미사일 기지에서 송신한 전파가 전투기에 부착된 RFID 태그에 수신되고 다시 RFID 태그가 송신한 정보를 미사일 기지가 수신하여 아군 전투기를 적군 전투기와 구별한다.
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| 그림2. RFID의 개관 |
현재의 RFID 기술은 태그 내부에 전원을 지니고 있는 Active RFID와 전원을 지니고 있지 않은 Passive RFID로 나뉜다. 교통카드는 자체에 정보를 저장하고 단말기와 정보를 주고받아야 하기 때문에 일정한 전류를 필요로 한다. 그런데 교통카드 자체에 전원을 내장하면 교통카드를 소형화하기 어렵고 전원을 내장하더라도 매번 충전해야 하는 번거로움이 따른다. 따라서 교통카드에는 전원을 내장하지 않는 Passive RFID 태그가 사용된다.
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| 그림3. 교통카드에 들어가는 코일 |
교통카드가 단말기에 정보를 보내려면 교통카드가 전파를 송신해야 한다. 이때 필요한 전류를 생산하는 데 유도 전류가 활용된다. 교통카드는 카드 내부에 루프 형태로 감겨 있는 코일과 축전기를 내장하고 있다. 단말기가 송신한 전자기파는 변하는 전기장과 자기장으로 이루어져 있다. 따라서 전자기파가 교통카드 내부 코일을 관통하게 되면 변화하는 자기장에 의해 유도 전류가 발생한다. 유도 전류의 세기는 코일의 단면을 지나는
자기력선속의 시간적 변화율에 비례하고, 코일의 감은 횟수에 비례한다.(
패러데이의
전자기 유도 법칙) 이 유도 전류를 통해 전하가 축전기에 저장된다. 축전기에 저장된 전하는 교통카드에 내장된 메모리칩의 신용정보를 단말기로 보내는 데 쓰인다.
교통카드에 활용되는 RFID 기술은 단말기와의 접촉을 필요로 하지 않기 때문에 현금카드나 신용카드에 쓰이는 자기 테이프에 의한 방식보다 편리하면서 데이터가 훼손될 가능성도 작다. 때문에 활용되는 영역이 점차 넓어지는 추세다.
[정재원 대성논술아카데미 수석연구원]
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