안정적인 제품 식별과 정확한 이력 추적 솔루션에 대한 논의와 규정이 늘어남에 따라 제조 분야에서 식별 시스템은 필수적인 것이 되었습니다. 일반적으로 가장 많이 쓰이는 것은 Data Matrix Code (DMC)와 Radio Frequency Code (RFID)입니다.
현재 RFID에 대한 평가로는 실용성과 가격 대비 성능 부문에서 아직 시장이 성숙되지 않았습니다. 반면, DMC는 RFID 대비 실용성이 높고 비용 대비 고효율입니다. 귀사의 어플리케이션에 맞는 DMC와 RFID 중에 선택하고자 한다면 두 가지 기술의 근본적인 차이를 이해해야 합니다. 두 가지 기술 모두 장단점이 있으며 잘못된 선택은 경제적인 손실로 이어질 수 있습니다. 주로 대상 물체에 따라 어떠한 기술을 사용할지 결정되며 사이즈, 형태, 그리고 환경 조건에 따라 달라집니다.
DMC의 새로운 기회
데이터 매트릭스 코드는 2차원의 데이터 포인트 패턴이 다양한 형태와 사이즈의 사각형이 그리드 형태로 배열된 매트릭스 형태입니다. 매트릭스는 최소 10 x 10 심벌에서 최대 144 x 144심벌로 구성되어 있습니다. 데이터 매트릭스 코드는 0과 1로만 표현되는 바이너리 코드로 최대 용량은 1,556 바이트입니다.
가로 및 세로 테두리가 만나는 지점을 “파인딩 패턴 (Finding Pattern)”이라고 하며 이 패턴은 코드의 방향을 판별하는 역할을 합니다. 나머지 흑백의 사각형 패턴을 번갈아 배치한 구조의 “얼터네이팅 패턴 (Alternating Pattern)”은 매트릭스 의 사이즈와 위치를 나타냅니다. 이 패턴 안에 데이터 저장 공간이 있습니다
Advantages of DMC의 장점
이 기계 판독 코딩 형태는 1차원 코드와 비교하여 더 작은 영역에 많은 용량의 데이터를 포함시키기 위해 개발되었습니다. 카메라 스캐너는 안정적으로 가로 세로 2mm의 도트 패턴을 읽어 낼 수 있습니다. 물론 Data Matrix 코드는 매우 작은 제품이나 마킹을 할 공간이 거의 없는 둥근 표면에도 적합합니다.
코드 기술은 작은 영역에 많은 정보를 추가할 수 있습니다. 제품, 배치 번호, 제조 또는 유효 기간을 포함한 다른 중요한 제조 관련 데이터는 영구적으로 가공물에 저장할 수 있습니다.
이 코드의 특장점은 다른 인쇄 또는 엠보싱 기법으로 (라벨이 필요하지 않음) 부품에 직접 적용할 수 있다는 점입니다. 레이저, 잉크젯이나 열전사 인쇄도 가능하며 플라스틱, 종이, 금속 또는 기타 다양한 재질에도 사용할 수 있습니다. Data Matrix 코드를 판독하려면 바코드 리더기가 아닌 특수 카메라를 사용하므로 어느 방향에서도 판독이 가능합니다. 추가적으로 Data Matrix 코드를 판독할 때 오류 정정 기능이 있어 부가 정보 (Information redundancy)와 오류 수정 알고리즘 (error correction algorithm)을 활용합니다. Data Matrix 코드가 25-30% 정도 오염되거나 손상되어도 데이터를 복구할 수 있습니다.
Disadvantages of DMC의 단점
리니어 바코드 스캐너로 Data Matrix 코드를 판독을 하는 것이 불가능 하므로 사용자는 비싼 카메라 기반의 이미지 처리 시스템을 사용해야 합니다. 또한 표면의 모듈 배열이 데이터를 결정하므로 반드시 전체 표면을 판독해야 합니다. 그렇지 않으면 필요한 정보를 얻을 수 없습니다. Data Matrix 코드는 낮은 콘트라스트에도 판독이 가능하지만 (20% 까지) 광택 처리가 된 표면은 카메라에서 사용하는 빛이 최적으로 반사되지 않거나 산란되어 판독이 어렵습니다. 카메라가 장착되는 각도도 중요합니다. 마지막으로, Data Matrix 코드의 위치에 따라 판독 여부가 결정됩니다. RFID와 다르게 Data Matrix 코드는 광학으로만 판독할 수 있습니다. 숨겨진 데이터 매트릭스 코드는 판독이 불가능합니다. 보이는 선상에 있어도 데이터 매트릭스 코드는 특정 거리 범위 안에서만 판독할 수 있습니다.
RFID로 제조 공정에 대한 가시성 확보
RFID 기술을 RFID 데이터 캐리어가 장착된 모든 아이템을 비 접촉 방식으로 분명하게 식별할 수 있습니다. 제조 공정의 RFID 시스템은 몇 천개의 데이터 캐리어 (RFID 태그 또는 트랜스폰더라고 함)와 최소 1개의 읽기/쓰기 디바이스 (일반적으로 리더기라고 함), 안테나로 구성이 됩니다. RFID 리더기는 안테나로 약한 전자기장을 생성합니다. 자기장 내에 태그를 가져오면 RFID 태그의 마이크로칩이 에너지를 공급하고 리더기로 (비접촉식으로) 데이터를 전송하고 마이크로칩에 새로운 정보를 저장합니다. RFID 태그가 자기장을 벗어나면 리더기와의 연결이 끊어지며 마이크로칩이 비활성화 상태로 돌아갑니다. 저장된 데이터는 태그 메모리에 남아 있습니다.
RFID 태그는 수많은 형태가 있습니다. 단순한 부착 타입이거나 디스크, 볼트 또는 유리 태그 타입도 있습니다. 0.001 mm 사이즈의 태그가 공구 식별을 위해 사용되는 경우도 있으며 매우 큰 사이즈의 트랜스 폰더가 콘테이너 식별을 위해 사용되기도 합니다.
RFID의 장점
RFID태그에는 3가지 주요 장점이 있습니다:
- 리더기가 비접촉식으로 판독합니다
- 태그는 반영구적으로 읽기/쓰기 가능
- 동시에 여러 개의 태그를 판독할 수 있습니다. (멀티 태그/벌크로 판독)
이러한 기능들은 데이터 매트릭스 코드가 제공할 수 없는 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 만약 RFID 태그가 팔레트나 공구에 통합되어 있거나 육안으로 확인을 할 수 없어도 여전히 식별할 수 있습니다. 심하게 오염이 되어도 비접촉 방식으로 판독이 가능합니다. 태그는 무제한으로 읽기/쓰기가 가능하므로 사용자는 언제라도 칩 내에 데이터를 변경, 삭제, 그리고 보충할 수 있습니다. RFID 시스템이 제조 공정에 통합되면, 사람이 최소한으로 개입되어도 시스템을 운영할 수 있습니다. 새로운 명령어가 입력되면, 신규 정보가 태그에 자동으로 입력됩니다. 하나의 태그에 최대 128 kbyte 데이터가 포함됩니다. RFID가 장착된 부품의 감지는 1초 이내에 이루어지며 바코드보다 판독 속도가 빠릅니다. RFID 사용으로 관리 오류가 감소되며 투명성을 확보하고 생산속도가 매우 향상됩니다.
RFID를 사용하면, 부품의 처리 이후에도, 평생 부품을 추적할 수 있습니다. 각 생산 단계가 문서화되어 RFID 태그의 내부 또는 일부에 바로 읽기/쓰기가 됩니다. 보안 문제를 피하기 위해 데이터는 암호 처리되며 데이터를 영구 삭제할 수 있는 “KILL” 기능을 포함할 수 있습니다.
RFID의 단점
RFID는 일부 단점도 있습니다. 사용되는 주파수에 따라, 물리적 조건이 문제가 되기도 합니다. 예를 들어 금속 컨테이너나 금속 재질의 내용물이 문제를 일으키거나 판독되지 않을 수도 있습니다. 수분이 많은 제품은 주파수를 흡수하여 리더기가 특정 물체를 감지하지 못할 수 있습니다
또 다른 단점은 비용입니다. RFID의 많은 양을 사용해도 통합 안테나와 태그를 지불해야 하기 때문에 Data Matrix 코드보다 비쌉니다. 하지만 반영구적으로 사용이 가능하며 폐루프 어플리케이션에서 수만번의 태그 사용으로 높은 초기 투자 비용이 회수됩니다.
어플리케이션에 따른 주파수 사용
RFID 에는 3가지 무선 주파수 범위가 있습니다
어플리케이션에 따라 주파수를 선택합니다. 저주파 (LF) 시스템은 중간 정도의 감도로 공구 식별과 같이 금속에 태그를 매립해야 하는 어플리케이션 용으로 설계되었습니다.
고주파 (HF) 시스템은 대용량의 데이터를 빠르게 전송하므로 WIP (Work in Progress) 어플리케이션에 이상적입니다. 플랜트에서 리더기와 태그 사이의 근접을 허용하지 않을 경우에는 초고주파 (UHF) 가 가장 적합합니다. 아이템 상의 다양한 위치에 있는 RFID 태그는 단일 UHF 안테나로 판독할 수 있습니다. 판독 범위 내의 모든 태그를 동시에 판독할 수 있으므로 UHF 시스템은 전체 팔레트 로드를 감지하는 데 이상적입니다.
Data Matrix 코드와 RFID 태그의 주요 차이점
Data Matrix Code와 RFID의 가장 중요한 차이점에 대해서 보기 쉽도록 정리해 놓은 표입니다:
귀사의 어플리케이션에는 어느 기술이 더 적합할까요?
궁극적으로, 어느 한쪽의 기술을 선택하는 것은 항상 상황에 근거하여 결정해야 합니다. 귀사에 적합한 기술을 선택하기 위해 스스로에게 물어볼 수 있는 기본 질문들을 준비했습니다. 자! 시작해 볼까요?
- 마킹 표시가 된 제품은 재사용되나요? → 클로즈드 루프 어플리케이션 = RFID, 오픈 루프 어플리케이션 = DMC
- 마킹은 한번만 되나요? 아니면 반복해서 데이터의 쓰기/변동이 공정상에 필요한가요? → 한번의 마킹 = DMC, 다시 쓰기 = RFID
- 감지 거리는 어느 정도인가요? → 짧으면 = DMC, 넓으면 = RFID
- 물체의 데이터량은 어느 정도인가요? → 적으면 = DMC, 많으면 = RFID
- 물체에 공정 데이터가 저장이 되나요? → 네 = RFID, 아니요 = DMC
- 공정 속도는 어느 정도인가요? 관계없음 = DMC, 높음 = RFID
- 조명 조건과 컨트래스트는 어떤가요? → 좋음 = DMC, 나쁨 = RFID
- 마킹 공간은 충분한가요? → 좁음 = DMC, 충분함 = RFID
- 판독해야 하는 물체를 육안으로 확인하기 어렵나요? → 네 = RFID, 아니요 = DMC
- 오염이나 손상과 같은 잠재적 방해 요소가 있나요 ? → 네 = RFID, 아니요 = DMC
- 금속이나 액체와 같은 잠재적 방해 요소가 있나요? → 네 = DMC, 아니요 = RFID
It’s Not Always About “Either/Or”
DMC와 RFID 사이에서 저울질을 할 필요가 없습니다. 때로는 두 기술을 조합하여 사용하는 것이 유리할 수도 있습니다. 가능한 솔루션의 조합은 RFID 라벨에 Data Matrix 코드를 인쇄하는 것입니다. 물체 상의 Data Matrix 코드를 스캐너로 직접 읽을 수 있으며, RFID 태그는 다른 작업을 수행합니다. 특수 기술 덕분에 포장이 된 상태에서도 식별이 가능합니다. 추가로 모든 공정 데이터는 RFID 데이터 캐리어에 저장하고 토탈 밸류체인에 부가 가치를 제공할 수 있습니다.
RFID 기술에 대한 보다 자세한 내용은 발루프 홈페이지를 참고해 주십시오 www.balluff.com.
