KR20090095085A - RFID [Radio Frequency Identification] Antenna for Tag and Reader using Cement Composite - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선주파수 식별시스템(RFID: Radio Frequency Identification)의 태그 및 리더기용 세라믹 안테나에 관한 것으로 태그 및 리더기 안테나로 구성된 무선주파수 식별시스템에서 태그와 리더기에 사용되는 세라믹 재료를 앨라이트계, 벨라이트계, 알루미네이트계, 포틀랜드계 시멘트용 복합재료를 사용 하여 건축물, 터널, 교량 등에 사용 가능한 시스템을 설계 하고자 하는 것이다. 무선주파수 식별시스템에 이용되는 주파수대역은 915MHz로 태그 안테나의 조성으로는 일반적으로 고주파용 유전체를 사용 한다. 고주파용 유전체에 사용 되는 고주파용 유전체 조성물은 온도계수가 안정된 상 유전체 재료를 사용한다. 일반적으로 고주파용 유전체 재료의 강도는 100MPa로 가혹한 환경에 노출 되면 파손이 일어 난다. 따라서 다양한 환경에 적용 되기 위해서는 고강도, 고인성, 고경도 세라믹의 특성이 요구된다. 시멘트용 복합재료는 강도가 높고 내 화학성이 뛰어나며 환경 친화적인 재료로 건축물, 철도, 교랑, 터널 등 다양한 분야에서 적용이 가능하다. 고강도, 고인성, 고경도의 기계적 특성을 갖는 무선주파수 식별시스템에서 태그와 리더기용 세라믹 안테나의 조성물로 시멘트 복합재료(물, 시멘트, 모래, 자갈)를 사용 함으로써 건축물, 터널, 교랑 등의 이력관리가 가능한 앨라이트계(3CaO.SiO2.Al203.MgO) 밸라이트계, 알루미네이트계, 포틀랜드계를 고용한 시멘트 복합재료를 RFID용 태그와 리더기로 이용한 안테나로 시멘트 타일에 시멘트 페이스트를 바른 후 은 코팅, 동박 또는 알루미늄 박을 부착하여 그라운드 및 탑 전극으로 형성한 후 전극의 부식을 방지 하 기 위하여 폴리마 코팅을 하여 건축물 등의 RFID용 태그 및 리더기 안테나로 사용하고자 한다The present invention relates to a ceramic antenna for a tag and a reader of a radio frequency identification system (RFID). The present invention relates to a ceramic material used for a tag and a reader in a radio frequency identification system consisting of a tag and a reader antenna. It is to design a system that can be used for buildings, tunnels, bridges, etc. using composite materials for cement, aluminate, and portland cement. The frequency band used in the radio frequency identification system is 915MHz, and the composition of the tag antenna generally uses a high frequency dielectric. The high frequency dielectric composition used for the high frequency dielectric uses a phase dielectric material having a stable temperature coefficient. In general, high-frequency dielectric materials have a strength of 100 MPa, causing damage when exposed to harsh environments. Therefore, high strength, high toughness, high hardness ceramics are required to be applied to various environments. Cement composites have high strength, excellent chemical resistance, and are environmentally friendly materials that can be applied in various fields such as buildings, railways, bridges and tunnels. History management of buildings, tunnels, bridges, etc. by using cement composite materials (water, cement, sand, gravel) as a composition of ceramic antennas for tags and readers in radio frequency identification systems with high strength, high toughness and high hardness Cement composites employing an allite-based (3CaO.SiO2.Al203.MgO) ballite, aluminate, and portland system that can be used with RFID tags and readers are coated with cement paste and then coated with silver paste. , Copper foil or aluminum foil is attached to form the ground and top electrodes, and then coated with poly-coated to prevent corrosion of the electrodes.
Description
무선주파수 식별시스템은 무선주파수 인식을 통한 자동인식 기술로 리더기, 태그 및 호스트 컴퓨터로 구성되어 있다. 동작원리는 리더기 안테나를 통하여 전파가 나가서 태그안테나가 전파를 받아 들이는데 이때 태그안테나에 내장된 IC로 ID와 데이터를 전송하게 되고 안테나는 태그로부터 전송된 ID를 데이터 신호로 변환하여 컴퓨터는 미리 저장된 데이터베이스와 비교하여 서비스를 제공하는 원리를 이용한다. RFID의 장점으로는 인식방법이 비 접촉식이며, 인식거리가 길고 인식속도도 0.01~0.1초로 매우 빠르다. 인식률은 99.9% 이상이며, 금속을 제외하고 전파의 투과가 가능하다. 사용 기간은 10만 번(60년)으로 반영구적이며 데이터 보관은 64K바이트 이상으로 카드 손상율이 거의 없고 태그의 가격도 저렴하다. 보안능력은 복제불가하며 재활용이 가능하다. 주파수 별 RFID특성을 비교하면 125~135KHz 대역에서는 감지 거리가 0.5~1m, 13.56MHz는 약 1m, UHF대역인 860~960MHz대역에서는 감지거리가 약 3m로 데이터 전송속도가 빠르고 다중태그 인지 능력이 매우 우수하다. RFID의 응용으로는 유통물류 공급 망 관리, 자동차 통행료 징수 등에 이용되며 900MHz 대역의 태그는 인식 속도가 빠른 장점이 있다. RFID의 태크의 또 다른 이용으로는 전자제품, (노트북, PDA, 냉장고, TV) 자동차 산업, 금형태그, 자산관리, 차량 입 출입 관리, 도난방지, 재고관리, 기록물 관리, 카지노, PCB 보드관리, 철강업체(강재관리, 압연롤, 냉연코일, 제강 크레인), 건설현장의 콘크리트 구조물 양생 등 응용범위가 다양하다. 일반적인 RFID용 태그 및 리더기의 소재로는 ABS 플라스틱, FR4, 테프론, Polyimide, 우레탄, 스티로폼, 합성수지 등이 있다. 이 폴리머 소재의 유전율은 일반적으로 2~5로 태그 및 리더기의 크기가 큰 단점이 있다Radio frequency identification system is automatic recognition technology through radio frequency recognition and consists of reader, tag and host computer. The principle of operation is that the radio goes out through the reader antenna and the tag antenna receives the radio wave. At this time, the ID and data are transmitted to the IC built in the tag antenna, and the antenna converts the ID transmitted from the tag into a data signal and the computer is stored in advance. It uses the principle of providing a service compared to a database. The advantage of RFID is that the recognition method is non-contact, the recognition distance is long and the recognition speed is very fast, 0.01 ~ 0.1 seconds. The recognition rate is 99.9% or more, and radio waves can be transmitted except for metal. Its service life is 100,000 times (60 years) and it is semi-permanent. Data storage is more than 64K bytes, so there is little card damage rate and the price of tag is low. Security is not duplicated and can be recycled. When comparing the RFID characteristics by frequency, the sensing distance is 0.5-1m in the band 125 ~ 135KHz, about 1m in 13.56MHz, and the sensing distance is about 3m in the 860 ~ 960MHz band which is UHF band. great. Application of RFID is used for distribution logistics supply chain management, automobile toll collection, and the tag of 900MHz band has the advantage of fast recognition speed. Other uses of RFID tags include electronics, (laptops, PDAs, refrigerators, TVs), the automotive industry, gold bullion, asset management, vehicle access control, anti-theft, inventory management, records management, casinos, PCB board management, There are various applications such as steel companies (steel management, rolling rolls, cold rolled coils, steelmaking cranes), and curing concrete structures at construction sites. Common RFID tags and readers include ABS plastic, FR4, Teflon, Polyimide, urethane, styrofoam, and synthetic resin. The dielectric constant of this polymer material is generally 2 ~ 5, which has the disadvantage of large tag and reader size.
. 고주파 특성이 양호한 900MHz 대역의 세라믹 재료는 환경 영향이 인체 친화적이며 파장이 짧으므로 태그의 소형화가 가능하며 전 방향인식 및 방향성 문제 해결이 가능하다. 세라믹 태그의 또 다른 장점은 방수성, 내환경성, 내습성이 우수하며 열악한 환경에 적용이 가능하고 최소의 면적에 부착이 가능하며 고온특성이 좋아 다양한 환경에 응용이 가능하다. 일반적으로 건축용 복합재료의 조성물의 강도는 100MPa 정도로 외부 환경에 노출 시 취약한 단점이 있어 다양한 환경에 적용이 불가능 하다. 따라서 본 발명에서는 다양한 환경에 적용이 가능 한 건축용 시멘트 복합재료를 개발 하여 고주파용 특성을 가지며 기계적 특성이 우수한 RFID용 세라믹 태그 및 리더기 안테나용 세라믹 재료를 개발 하였다. Ceramic materials in the 900MHz band, which have good high frequency characteristics, are environmentally friendly and have a short wavelength, which makes the tag compact and solves omnidirectional recognition and directional problems. Another advantage of the ceramic tag is that it is excellent in waterproof, environmental resistance and moisture resistance, and can be applied to harsh environments, can be attached to a minimum area, and can be applied to various environments due to its high temperature characteristics. In general, the strength of the composition of the building composite material is weak to 100MPa when exposed to the outside environment is not applicable to various environments. Therefore, in the present invention, the development of a building cement composite material that can be applied to various environments has developed a ceramic material for RFID ceramic tag and reader antenna having high frequency characteristics and excellent mechanical properties.
본 발명은 고강도 고인성 고경도의 기계적 특성을 갖는 무선주파수 식별시스템에서 태그와 리더기용 세라믹 안테나의 조성물로 시멘트 복합재료(물, 시멘트, 모래, 자갈)인 콘크리트 타일에 시멘트 페이스트를 도포 후 RFID용 태그와 리더기용 안테나로 사용 함으로써 건축물, 터널, 교랑 등의 이력관리가 가능 하다. 예를 들면 오래된 노후 아파트의 경우 리 모델링 시 아파트에 사용된 건축 자재의 이력 및 설계도면이 있으면 재 시공 하기가 편리하다. 건축물이나 교랑, 터널 등 유지보수 시에도 소용된 자재, 시공방법, 설계도 등의 이력관리 되면 유지보수가 쉽다. 앨라이트계(3CaO.SiO2.Al203.MgO), 벨라이트계, 알루미네이트계, 포트랜드 시멘트 복합재료를 RFID용 태그와 리더기 안테나로 사용할 경우 추가로 안테나의 설치 비용을 줄일 수 있고 시공이 간단한 장점 때문에 경제적이다.The present invention is applied for RFID after cement paste is applied to concrete tile of cement composite material (water, cement, sand, gravel) as a composition of ceramic antenna for tag and reader in radio frequency identification system with high strength, high toughness and high hardness. By using it as a tag and reader antenna, history management of buildings, tunnels, bridges, etc. is possible. For example, in older aging apartments, it is convenient to reconstruct if there is a history and design drawings of the building materials used in the apartment during remodeling. Maintenance is also easy if the history of materials, construction methods, designs, etc. used during maintenance of buildings, bridges, tunnels, etc. is maintained. When using Allite (3CaO.SiO2.Al203.MgO), Bellite, Aluminate, and Portland cement composites as RFID tags and reader antennas, the installation cost of the antenna can be further reduced and the construction is simple. It is economical.
일반적으로 RFID용 태그와 리더기에서 사용 되는 주파수 범위는 915MHz 대역으로 유전체 조성물은 온도계수가 안정된 온도보상용 상 유전체를 사용한다. 유전체 세라믹 조성물의 강도는 100MPa 정도로 철강산업, 자동차산업, 조선산업 및 건축용으로 응용 하기에는 RFID용 태그 및 리더기의 소재로는 취약하다. 따라서 본 발명에서는 유전율이 5~10의 값을 가지며 기계적 특성(강도, 인성, 경도)이 양호하며 원 편파 손실을 줄이기 위해 Q값을 갖는 전기적 특성 및 기계적 특성이 뛰어난 RFID용 태그와 리더기용 안테나의 조성 개발에 목적이 있다. 시멘트 복합재료의 조성물은 CaOSiO2를 주성분으로 하고 Al2O3, MgO를 첨가 한 후 물, 시멘트, 모래, 자갈 등을 첨가하여 콘크리트 타일을 제조하였다. 이들 조성에 의한 RFID용 시멘트 복합재료는 기계적 특성이(고강도, 고인성, 고경도) 양호하고 유전율이 5~10으로 RFID용 태그 및 리더기의 소재로 활용 가능하다. 본 발명의 고강도, 고인성, 고경도 특성을 갖는 시멘트 복합재료의 특성과 제조공정을 실시 예를 통하여 상세히 설명하고자 한다. 그림1에서는 앨라이트 조성 계의 RFID용 태그 및 리더기 안테나의 전기적 및 기계적 특성을 나타내었다. W/C (물/시멘트 비) =0.5 일 때 유전율이 7.5이며 0.8일 때 9.8을 나타내었다. 압축강도는 W/C=0.5이고 90일 경화 시켰을 때 477MPa를 나타내었다. 그림2와 3에서는 시멘트 타일 위에 시멘트 페이스트를 도포 한 후 경화 시킨 다음 IC를 인레이 한 도면을 나타내었다. 가로가 60mm, 세로가 20mm, 두께가 3mm 인 경우 IC를 정면에 부착 시 인식거리는 2m인 반면 IC를 측면에 부착 하였을 때는 4m로 2배 이상 차이를 나타내었다. IC를 측면에 부착 시 편파손실이 줄어들어 인식거리가 증가되었다In general, the frequency range used in the RFID tag and reader is 915MHz band, and the dielectric composition uses a temperature compensation phase dielectric with stable temperature coefficient. The strength of the dielectric ceramic composition is about 100 MPa, which is vulnerable to RFID tags and readers for applications in steel, automotive, shipbuilding, and construction. Therefore, in the present invention, the dielectric constant has a value of 5 to 10, the mechanical properties (strength, toughness, hardness) are good and the electrical and mechanical properties of the RFID tag and reader antenna having excellent Q values to reduce circular polarization loss. The purpose is to develop the composition. The cement composite was composed of CaOSiO2, Al2O3, MgO, and water, cement, sand, gravel, etc., to prepare concrete tiles. The cement composite material for RFID by these compositions has good mechanical properties (high strength, high toughness, high hardness) and has a dielectric constant of 5 to 10, which can be used as a material for RFID tags and readers. The characteristics and manufacturing process of the cement composite material having high strength, high toughness, and high hardness of the present invention will be described in detail by examples. Figure 1 shows the electrical and mechanical characteristics of the RFID tag and reader antenna of the Allite composition system. The dielectric constant was 7.5 when W / C (water / cement ratio) = 0.5 and 9.8 when 0.8. Compressive strength was W / C = 0.5 and showed 477MPa when cured for 90 days. In Figures 2 and 3, the cement paste is applied on the cement tile, cured and then inlayed. In the case of 60mm in width, 20mm in length, and 3mm in thickness, the recognition distance was 2m when the IC was attached to the front side, whereas the difference was more than doubled by 4m when the IC was attached to the side. When the IC is attached to the side, the polarization loss is reduced and the recognition distance is increased.
본 발명에서는 시멘트 복합재료 계로 고강도 및 기계적 특성을 갖는 RFID용 세라믹 태그 안테나와 리더기용 안테나의 조성물로 강도가 400MPa인 앨라이트계 시멘트 복합재료를 이용 하므로 일반적으로 RFID용 세라믹 조성은 강도가 100MPa인데 비하여 압축강도가 ~470MPa까지 확장이 가능 하고 나아가 인성과 경도가 양호한 RFID 태그 및 리더기용 시멘트 복합재료로 안테나의 기계적 특성이 우수하고 내 화학성이 뛰어나며 내해수성이 증대되며 환경 친화적인 시멘트 복합재료 조성의 개발이 가능하다.In the present invention, since an allite cement composite material having a strength of 400 MPa is used as a composition of an RFID ceramic tag antenna and a reader antenna having high strength and mechanical properties as a cement composite material, the ceramic composition for RFID is generally 100 MPa in strength. Compressive strength can be extended to ~ 470MPa, and furthermore, it is a cement composite material for RFID tags and readers with good toughness and hardness. It has excellent mechanical properties, excellent chemical resistance, seawater resistance, and environmentally friendly cement composite composition This is possible.
[실시 예 1]Example 1
시멘트 복합재료의 조성물은 CaOSiO2를 주성분으로 하고 Al2O3, MgO를 첨가하였다. 칭량한 후 물(7wt%)과 모래(30wt%), 자갈(44wt%) 등을 이용 하여 콘크리트 타일을 제조하였다. 혼화재료로는 플라이애쉬나 포졸란을 첨가 하였다. 혼합한 슬러리를 직경 10mm, 두께 7mm, 원판형 금형 몰드에서 상온에서 경화시켰다. 유전율은 2장의 은판 사이에서 TE11 공진 모드를 이용한 Hakki-Coleman 방법으로 측정하였다. 또한 시편의 기계적 강도측정을 위해서 인스트론 (Instron)을 사용하였으며 이에 사용되는 측정시편의 크기는 지름 15Cm, 높이 30Cm 정사각형 시험체를 사용 하였다. The composition of the cement composite was based on CaOSiO2 and Al2O3 and MgO were added. After weighing, concrete tiles were prepared using water (7 wt%), sand (30 wt%), and gravel (44 wt%). As a mixed material, fly ash or pozzolane was added. The mixed slurry was cured at room temperature in a diameter of 10 mm, a thickness of 7 mm, and a disc mold. The dielectric constant was measured by Hakki-Coleman method using TE11 resonance mode between two plates. Instron was also used to measure the mechanical strength of the specimen. The specimen size was 15Cm in diameter and 30Cm in height.
[실시 예2]Example 2
실시 예1에서와 같이 시멘트의 종류로는 벨라이트, 알루미네이트, 포트랜드 등의 시멘트를 이용, 콘크리트 타일을 제조 하여 RFID용 태그 및 리더기 안테나로 이용As in Example 1, cement is used as a tag and reader antenna for manufacturing concrete tiles by using cement such as bellite, aluminate, and portland.
도1 앨라이트 조성 계의 RFID용 태그 및 리더기 안테나의 전기적 및 기계적 특성1 Electrical and Mechanical Characteristics of RFID Tag and Reader Antenna of Allite Composition System
도2 시멘트 타일 위에 시멘트 페이스트를 도포 후 경화 시킨 다음 IC를 인레이 한 도면Fig. 2 Inlay of IC after cement paste is applied on cement tile and cured
도3 시멘트 타일 위에 시멘트 페이스트를 도포 후 경화 시킨 다음 IC를 측면에 인레이한 도면Fig. 3 A diagram in which the cement paste is applied on a cement tile, cured, and then the IC is inlaid on the side
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020080020180A KR20090095085A (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | RFID [Radio Frequency Identification] Antenna for Tag and Reader using Cement Composite |
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2008
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20080304 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
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