KR100486117B1 - 근거리 데이터 통신 시스템에서의 알에프 통신모듈을 갖는금속 장신구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속의 본체를 갖는 시계, 반지, 펜던트 등의 장신구류에 RF 모듈을 내장하여 교통카드나 도어록의 전자키로 사용하기 위한 RF 통신모듈을 갖는 장신구에 관한 것으로, 특히 RF 동신모듈의 마이크로 칩의 데이터를 읽거나 수정하기 위한 근거리 데이터 통신 시스템에서 RF 통모듈이 내장된 단말기로서 금속으로 형성된 장신구 본체와 그 배면에 형성된 플라스틱 베이스 커버와, 상기 프라스틱 베이스 커버 위에 RF 통신모듈, 부도체, 차폐막의 구조로 형성되어 장신구 본체를 형성하는 금속의 영향을 받지 않고 상기 모듈에 기록된 데이터를 읽어 처리할 수 있도록 하는 RF 통신모듈을 갖는 금속 장신구를 제공한다.

Description

근거리 데이터 통신 시스템에서의 알에프 통신모듈을 갖는 금속 장신구{Metal Ornament Having RF Transceiver for Local Data Communication System}

본 발명은 RF 통신모듈의 마이크로 칩에 데이터를 저장하거나 또는 저장된 데이터를 읽어내거나 수정하기 위한 근거리 데이터 통신 시스템에 사용되는 RF 통신모듈이 내장된 단말기로서 금속의 본체를 갖는 시계, 반지, 펜던트 등의 장신구류에 RF 모듈을 내장하여 교통카드나 도어록의 전자키로 사용하기 위한 RF 통신모듈을 갖는 장신구에 관한 것이다.

특히, 종래의 금속으로 형성된 장신구 내부에는 RF 통신모듈을 장착하여 근거리 통신을 할 수 없는 것으로 알려져 있으나 이러한 문제점을 해결하기 위하여 금속 장신구 본체 내부에 RF 통신모듈과 부도체 구조물 및 차폐막을 순차적으로 배열하여 근거리 데이터 통신이 가능하도록 하고자 하는 것이다.

일반적으로 RF 통신모듈을 이용한 근거리 데이터 통신 시스템은 RF 통신모듈이 장착된 단말기와, 상기 단말기가 지근거리에 위치하였을 경우 전파를 발생시켜 상기 단말기의 RF 통신모듈로부터 데이터를 읽어오거나 새로운 데이터를 저장하기 위한 판독기와, 상기 판독기에서 읽어들인 데이터를 처리하거나 또는 저장할 데이터를 판독기에 제공하는 정산기로 구성된다.

상기 RF 통신모듈을 이용한 근거리 통신 시스템으로는 교통카드 결제 시스템, 음식요금 정산 시스템 등이 있으며, 최근에는 전자 도어록에도 사용되고 있다.

좀더 자세히 설명하면, 상기 교통카드 결제 시스템은 RF 통신모듈이 내장된 플라스틱 카드인 교통카드를 단말기로 사용하며, 판독기는 지하철의 개찰구 또는 버스의 출입문에 설치되어 상기 교통카드로부터 데이터를 읽어내 교통요금을 처리한다.

상기 RF 통신모듈이 장착된 교통카드는 요금을 충전한 후 대중교통 이용시 사용금액에 따라 요금이 정산되는 선불식 교통카드와, 사용하는 교통요금이 누적되어 차후 신용카드 등으로 결제되는 후불식 교통카드 등이 있다.

상기 선불식 교통카드는 사용하기 위한 금액의 데이터를 미리 내장된 RF 통신모듈의 마이크로 칩에 저장하고, 상기 교통카드를 지하철 개찰구나 버스 출입구에 설치된 교통카드 판독기에 일정거리에서 위치시킴으로써 소요되는 요금을 정산하고 나머지 금액을 교통카드에 저장하게 된다.

또한, 후불식 교통카드는 교통수단 이용시 카드를 판독기에 위치시키면 사용되는 요금이 카드에 누적 저장되고, 그 정보는 판독기를 통해 후불식 카드를 제공한 카드사로 자동 이체되어 신용카드 결제일에 정산될 수 있도록 하고 있다.

그러나, 상기 선불식 및 후불식 교통카드는 모두 프라스틱 카드내에 RF 통신모듈을 내장한 형태로 제공되고 있어 별도로 구입하거나 발급 받아야 하고, 사용자가 버스나 지하철 등의 개찰구에 있는 카드 판독기를 통과하기 전에 매번 교통카드를 꺼내어 판독기 근처에 위치시켜야만 교통요금을 정산할 수 있으므로, 대중교통을 이용할 때마다 일일이 꺼내고 넣는 번거로운 과정을 반복해야 하는 문제점이 있었다.

상기 교통카드 시스템의 결제 방법은 교통카드를 사용할 경우 카드가 판독기에 스쳐 통과할 때마다 카드 판독기는 안테나의 수직방향으로 전자파를 발생시키고, 이에 따라 교통카드 주위에 자장을 형성하여 자계유도 현상에 의해 교통카드의 RF 통신모듈에 내장된 루프 안테나를 통하여 파워와 펄스신호가 교통카드에 내장된 마이크로 칩에 전달된다. 이와 동시에 카드 판독기에서 저장데이터 처리명령 신호를 발생시켜 교통카드에 저장되어 있는 사용요금을 정산하거나, 그 카드정보를 입력받아 카드회사로 사용금액을 통보하고 있다.

따라서, 교통카드로서의 기능을 수행하기 위해서는 판독기로부터 발생된 전자파를 일정 거리에서 감응할 수 있어야만 한다. 그리고 일반적인 교통카드의 판독거리는 교통 관련법상 3cm 이상이어야 한다.

상기와 같은 교통카드의 문제점을 해결하기 위하여 손목에 착용하는 손목시계 내부에 RF 통신모듈을 장착하여 교통요금 정산시 간단하게 사용할 수 있도록 하고 있다.

그 한 실시예로서 1999년 12월 2일자로 등록된 특허 제246023호인 '교통카드가 부설된 시계'가 있다.

상기 교통카드가 부설된 시계는 도1에 도시된 바와 같이 시계의 케이스(11)와, 이 케이스(11)의 내부면에 고정되는 무브먼트(14)와, 상기 케이스(11)의 상부면을 덮는 투명 유리와, 상기 케이스(11)의 하부면을 덮는 베이스 커버(12) 및 시계를 손목에 고정하는 시계밴드로 구성되어 있고, 상기 시계 케이스(11)의 하부면을 덮는 베이스 커버(12) 내부의 일정한 지점에 교통카드의 핵심부품인 마이크로 칩(15)과, 루프 안테나(16)로 이루어진 RF 통신모듈을 설치하여 구성하였다. 즉, 일반적인 손목시계의 베이스 커버 내부에 마이크로 칩과 안테나를 갖는 통신수단을 구비한 것이다.

그러나, 일반적으로 시계는 시계의 케이스와 문자판, 그리고 베이스 커버를금속으로 형성하며, 저가의 패션시계는 플라스틱으로 형성된 것도 있다.

그리고, 상기 특허의 상세한 설명에는 케이스(11)와 베이스 커버(12)를 합성수지와 같은 플라스틱으로 제조하여 교통카드로서의 기능을 수행하도록 하고 있다.

그러나, 플라스틱으로 제조된 시계는 내구성과 착용감, 그리고 사용연령에 한계가 있어 장년층의 사람들이 사용하기에는 부담스럽다는 문제점이 있었다.

또한, 당업자들 사이에서는 금속체 내부에 RF 통신모듈을 장착하였을 경우에는 판독기에서 발생된 전파를 감응하는 거리가 발생하지 않아 금속체 내부의 RF 통신모듈과는 통신을 할 수 없는 것으로 확인되고 있다. 따라서, 상기 시계의 케이스와 베이스커버가 금속으로 제조되어 있을 경우에는, 정산기로부터 발생된 전파가 시계 내부에 위치한 통신모듈에 미치지 못하여 교통카드로서의 기능을 수행하지 못한다는 문제점이 있었다. 이는 RF 통신모듈의 문제점으로서 금속 내부에 위치한 RF 통신모듈의 마이크로 칩에 저장된 정보를 읽거나 또는 정보를 쓰기 위해서는 일정한 조건이 갖추어져야만 한다.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, RF 통신모듈을 이용한 근거리 데이터 통신 시스템에 있어서 RF 통신모듈이 장착된 단말기로서 금속으로 형성된 장신구를 사용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

즉, 금속으로 형성된 장신구 본체 밑면에 일정한 공간을 형성하고, 그 공간을 덮을 수 있는 플라스틱 베이스 커버를 형성한 후, 상기 플라스틱으로 형성된 베이스 커버 내부에 데이터를 저장하기 위한 RF 통신모듈과, 부도체 판, 그리고 차폐막을 순차적으로 형성하여 상기 RF 통신모듈에 전파가 미치도록 함으로써 RF 통신모듈의 마이크로 칩에 내장된 정보를 읽어 내거나 수정할 수 있는 금속 장신구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 금속으로 형성된 시계에 RF 통신모듈과 부도체 판 및 차폐막이 적층된 플라스틱 커버를 별도로 형성하여, 기존 금속의 베이스 커버를 대체함으로써 근거리 데이터 통신 시스템의 단말기로 사용할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 RF 통신모듈의 마이크로 칩에 저장된 데이터를 읽거나 수정하기 위한 근거리 통신 시스템의 RF 통신모듈이 내장된 단말기에 있어서, 금속으로 형성되며 밑면에 일정한 공간이 형성되어 있는 금속 장신구 본체와, 상기 금속 장신구 본체의 밑면공간을 덮을 수 있도록 플라스틱으로 형성된 베이스 커버와, 상기 베이스 커버 상부에 설치된 RF 통신모듈과, 상기 RF 통신모듈 상부에 설치된 부도체 판과, 상기 부도체 판 상부에 설치된 차폐막을 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신모듈을 갖는 금속 장신구를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 RF 통신모듈을 이용한 근거리 데이터 통신 시스템에서 사용되는 RF 통신모듈이 장착된 단말기에 관한 것으로, 교통카드 결제 시스템 등과 같은 근거리 통신 시스템은 당업자라면 이미 쉽게 알 수 있는 사항이므로 본 발명에서는 RF 통신모듈이 장착된 단말기에 관해서만 설명하기로 한다.

도2는 본 발명에 따른 RF 통신모듈이 장착된 단말기의 한 실시예로서 RF 통신모듈이 내장된 금속 장신구의 개략적인 형태를 나타낸 것으로서, 금속으로 형성되며 밑면에 공간이 형성되어 있는 장신구 본체(21)와, 상기 장신구 본체(21)의 밑면 공간을 덮을 수 있는 플라스틱으로 제조된 베이스 커버(22)와, 상기 베이스 커버(22) 상부에 설치되는 마이크로 칩과 루프 안테나로 이루어진 RF 통신모듈(23)과, 상기 RF 통신모듈(23) 상부에 설치되는 부도체 판(24)과, 상기 부도체 판(24) 상부에 설치되는 차폐막(25)으로 구성된다.

상기와 같이 금속 재질의 장신구 본체(21) 내에 공간을 형성하고 플라스틱의 베이스 커버(22)와, RF 통신모듈(23), 부도체 판(24), 그리고 차폐막(25)의 순차적인 구조를 갖도록 형성하는 이유는 금속 재질의 본체 내부에 RF 통신모듈만 설치할 경우 RF 통신모듈 판독기로부터 발생된 전자파가 금속으로 인해 RF 통신모듈에 미치지 못하여 기능을 발휘할 수 없기 때문이다.

따라서, 본체 또는 케이스가 금속으로 형성된 시계, 반지, 펜던트와 같은 장신구들에 RF 통신모듈을 설치하여 교통카드 또는 전자 도어록의 전자키 기능을 갖도록 하기 위해서는 본 발명에 따른 구조를 갖추어야만 한다.

도3은 본 발명에 사용되는 RF 통신모듈의 한 실시예를 나타낸 것으로, 전파 감응능력을 향상시키기 위해 원형으로 형성하며, 중앙 상단에 데이터를 저장하기 위한 마이크로 칩(26)이 내장되어 있고, 상기 마이크로 칩과 연결되어 원형의 루프 안테나(27)가 형성되어 있다. 이때, 상기 루프 안테나의 안테나 선들의 간격(a)을 통해 판독거리에 영향을 줄 수 있다.

또한, 상기 부도체 판(24)은 주로 플라스틱의 원형판을 사용하며, 유리, 나무 등 부도체인 물질은 모두 사용 가능하다. 또한, 차폐막(25)은 강자석 시트(Ferrite 시트)를 사용한다.

상기와 같이 구성된 통신모듈을 갖는 금속 장신구가 판독기에서 발생된 전파를 감지하여 데이터를 송수신하기 위한 거리를 실험예를 들어 설명하기로 한다.

(실험예 1)

RF 통신모듈과 부도체 판, 그리고 차폐막의 직경이 모두 30mm이고, RF 통신모듈의 두께는 0.45mm, 부도체판의 두께는 1.45mm, 차폐막의 두께는 0.4mm로 하여 적층 순서를 달리하였을 경우,

1) 베이스 커버 내면으로부터 RF통신모듈, 부도체판, 차폐막 순으로 적층할 경우에는 판독기로부터 3cm 이내의 거리에서 데이터 통신이 가능하였다.

2) 베이스 커버 내면으로부터 상기 적층 순서를 변경하거나 부도체판 또는 차폐막을 적층하지 않았을 경우에는 판독기에 밀착시키더라도 데이터 통신이 이루어지지 않았다.

3) 베이스 커버 내면으로부터 RF 통신모듈과, 두께가 1.05mm인 부도체판, 그리고 상기 차폐막 두 개를 적층하였을 경우 판독기로부터 1cm 이내의 거리에서 데이터 통신이 가능하였다.

(실험예 2)

실험예1의 1)과 같은 두께와 적층 순서를 가지며, RF 통신모듈의 직경을 달리하였을 경우,

1) RF 통신모듈의 직경이 25mm일 경우에는 판독기로부터 2cm 이내의 거리에서 데이터 통신이 가능하였다.

2) RF 통신모듈의 직경이 30mm일 경우 판독기로부터 3cm 이내의 거리에서 데이터 통신이 가능하였다.

3) RF 통신모듈의 직경이 35mm일 경우 판독기로부터 3.5cm 이내의 거리에서 데이터 통신 가능하였다.

(실험예 3)

실험예1의 1)과 같은 조건에서 장신구 본체와 베이스 커버 사이의 공간의 높이를 달리하였을 경우,

1) 상기 공간의 높이가 2.9mm일 경우 판독기로부터 1cm 이내의 거리에서 데이터 통신이 가능하였다.

2) 상기 공간의 높이가 3.9mm일 경우 판독기로부터 3cm 이내의 거리에서 데이터 통신이 가능하였다.

4) 상기 공간의 높이가 4.9mm일 경우 판독기로부터 3.5cm 이내의 거리에서 데이터 통신이 가능하였다.

(실험예 4)

실험예1의 1)과 같은 조건에서 RF 통신모듈의 루프 안테나 선 사이의 간격을 달리하였을 경우,

1) 루프 안테나의 선 간격이 0.3mm일 경우 판독기로부터 2cm이내의 거리에서 데이터 통신이 가능하였다.

2) 루프 안테나의 선 간격이 0.25mm일 경우 판독기로부터 3cm이내의 거리에서 데이터 통신이 가능하였다.

3) 루프 안테나의 선 간격이 0.2mm일 경우 판독기로부터 2cm 이내의 거리에서 데이터 통신이 가능하였다.

4) 루프 안테나의 선 간격이 0.17mm일 경우 판독기로부터 1cm 이내의 거리에서 데이터 통신이 가능하였다.

상기한 바와 같은 실험예들에서 알 수 있듯이 금속 케이스 또는 금속 장신구 본체에 RF 통신모듈을 적용하여 RF 통신모듈의 마이크로 칩에 저장된 데이터를 읽거나 수정하기 위해서는 반드시 플라스틱으로 제조된 베이스 커버와, 그 상부에 RF 통신모듈과 부도체판, 그리고 차폐막을 하부로부터 순차적으로 적층하여 설치함으로써 판독기로부터의 일정한 판독거리를 확보할 수 있다.

또한, 상기 실험예에서 측정된 판독거리에 따라 각 구성요소들의 수치를 금속 장신구에 적용함으로써 대중교통의 선후불 교통카드 결제시스템에 적용하거나, 도어록의 키로 사용할 수 있다.

그 한 실시예로서 도4에 도시된 바와 같이 교통카드 기능을 갖는 시계를 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 RF 통신모듈을 갖는 시계는 금속의 케이스(31)와, 상기 케이스 상부를 덮는 글라스와, 상기 케이스(31) 내부에 설치되어 시간을 나타내는 문자들이 있는 문자판(33)과, 상기 문자판(33)의 문자를 가리켜 시간을 나타내기 위한 시침, 분침, 초침과, 상기 각 침들을 움직이기 위한 무브먼트(34)와, 상기 무브먼트를 케이스 내부에 고정시키기 위한 무브먼트 홀더(35)를 가지며, 상기 무브먼트 하부로부터 일정한 공간을 두고 플라스틱으로 형성된 베이스 커버(32)를 갖는다. 또한, 상기 무브먼트(34)와 베이스 커버(32) 사이의 공간에는 상술한 바와 같이 베이스 커버(32)로부터 RF 통신모듈(36), 부도체 판(37), 차폐막(38) 순으로 적층하여 설치한다.

이때, 상기 RF 통신모듈을 갖는 시계를 교통카드로 사용하기 위해서는 판독기로부터의 판독거리가 교통 관련법상 3cm 이상을 유지해야 하고, 시계의 직경 및 두께도 고려해야 하기 때문에 가장 적당하게는, RF 통신모듈은 직경이 30mm, 두께가 0.45mm인 것을 사용하고, 부도체 판은 상기 RF 통신모듈과 직경이 동일하며 두께가 1.45mm인 것을, 차폐막은 직경이 상기 RF 통신모듈과 동일하며 두께가 0.4mm인 것을 사용하여야 한다. 이때, 금속 장신구인 시계 본체와 베이스 커버가 이루는 공간의 높이는 최소 3.9mm 이상이어야 하고, RF 통신모듈의 루프 안테나들의 간격은 0.25mm가 가장 바람직하다.

또한, 기존 금속 케이스와 금속의 베이스 커버를 갖는 시계에 RF 통신모듈과 부도체 판, 그리고 차폐막이 순차적으로 적층된 플라스틱 베이스 커버를 별도로 제조하여 금속의 베이스 커버를 대신함으로써 착용 중이던 시계로도 근거리 데이터 통신 시스템의 단말기로 사용할 수 있다.

상기 시계는 금속의 케이스를 가지므로 그 형태를 다양화하여 연령에 상관없이 착용할 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 RF 통신모듈을 갖는 금속 장신구로서 반지나 펜던트 등에 적용하여 교통카드 또는 전자 도어록의 전자키로도 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 RF 통신모듈을 갖는 금속 장신구는 금속으로 형성된 반지, 펜던트, 시계 등에 적용할 수 있으므로 휴대가 간편하고 몸을 치장할 수 있는 수단과 겸하면서 교통카드 및 도어록의 전자키를 대신하여 사용할 수 있다.

또한, 시계의 경우 종래에는 판독기의 판독거리를 확보하기 위해 합성수지와 같은 부도체로 제조해야 했으나 본 발명에서는 금속 시계에도 적용할 수 있으므로, 기존의 금속 시계에도 간편하게 설치할 수 있을뿐 아니라 합성수지로 제조된 시계에 비해 내구성을 향상시킬 수 있고, 또한 다양한 연령대에서 다양한 형태의 RF 통신모듈을 갖는 시계를 구현하여 착용할 수 있으므로 교통카드로서의 사용범위를 전 연령층으로 확대할 수 있으며, 이에 따라 별도로 교통카드를 휴대해야 하는 번거로움을 없앨 수 있다.

도1은 종래의 RF 통신모듈이 장착된 시계를 나타낸 단면도.

도2는 본 발명에 따른 RF 통신모듈이 장착된 금속 장신구의 개략적인 구조를 나타낸 단면도.

도3은 본 발명에 사용되는 RF 통신모듈을 나타낸 평면도.

도4는 본 발명에 따른 RF 통신모듈이 장착된 금속 장신구의 한 실시예인 손목 시계를 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11,31 : 시계 본체 12 : 베이스 커버

13,33 : 문자판 14,34 : 무브먼트

15,26 : 마이크로 칩 16 : 안테나

21 : 금속 장신구 본체 22,32 : 베이스 커버

23,36 : RF 통신모듈 24,37 : 부도체 판

25,38 : 차폐막 27 : 루프 안테나

35 : 무브먼트 홀더

Claims (6)

1. RF 통신모듈의 마이크로 칩에 데이터를 읽거나 수정할 수 있는 근거리 데이터 통신 시스템의 RF 통신모듈이 내장된 단말기에 있어서,

   금속으로 형성되며 밑면에 일정한 공간을 갖는 장신구 본체와;

   상기 장신구 본체의 밑면 공간을 덮기 위해 플라스틱으로 형성된 베이스 커버와;

   상기 장신구 본체에 결합된 베이스 커버 내면에 설치된 RF 통신모듈과;

   상기 RF 통신모듈 상부에 부착된 부도체 판과;

   상기 부도체 판 상부에 부착된 차폐막을 포함하는 근거리 통신 시스템의 단말기로 사용되는 것을 특징으로 하는 RF 통신모듈을 갖는 금속 장신구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 RF 통신모듈이 교통카드의 기준인 3cm 이상의 판독거리를 확보하기 위하여 RF 통신모듈의 직경은 3cm, 두께는 0.45mm이고, 부도체 판의 직경은 3cm, 두께는 1.45mm이고, 차폐막의 직경은 3cm, 두께는 0.4mm이며, 금속장신구 본체와 베이스커버 사이의 공간이 3.9mm 이상인 것을 특징으로 하는 RF 통신모듈을 갖는 금속 장신구.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 부도체판은 플라스틱, 나무, 유리 등 전기가 통하지 않는 물질인 것을 특징으로 하는 RF 통신 모듈을 갖는 금속 장신구.
4. 제 1 항에 있어서

   상기 금속 장신구는 시계, 반지 또는 펜던트인 것을 특징으로 하는 RF 통신모듈을 갖는 금속 장신구.
5. 대중 교통 이용시 교통카드를 이용하여 교통 요금을 지불하는 교통카드 시스템의 교통카드에 있어서,

   시계를 구성하는 무브먼트와 문자판 그리고 시, 분, 초를 나타내는 침이 내장된 금속 케이스와;

   상기 금속 케이스 내의 무브먼트와 일정한 간격으로 설치되며 플라스틱으로 형성된 베이스 커버와;

   상기 베이스 커버 내면에 설치된 RF 통신 모듈과;

   상기 RF 통신 모듈 상부에 설치된 부도체판과;

   상기 부도체판 상부에 설치된 차폐막을 포함하여 교통 카드 시스템의 교통카드로 사용되는 것을 특징으로 하는 RF 통신 모듈이 내장된 시계.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 무브먼트와 베이스 커버 사이의 공간은 3.9mm 이상이며,

   상기 RF 통신모듈은 3cm 직경과 0.45mm 두께를 가지며,

   상기 부도체 판은 상기 통신 모듈과 같은 직경과 1.45mm 두께로 적층되고,

   상기 차폐막은 상기 통신모듈과 같은 직경과 0.4mm 두께로 적층되어서 판독기로부터 3cm 이상의 판독거리를 갖는 것을 특징으로 하는 RF 통신모듈을 갖는 시계.