현석봉 한국전자통신연구원(ETRI)
▲ 현석봉 한국전자통신연구원(ETRI)
NFC(Near Field Communication)가 모바일 결제수단으로 최근 주목받고 있다. 이에 본지는 2회에 걸쳐 NFC 기술의 주요 특징과 중요성, 국가 경제 및 산업에 미치는 영향 등에 대한 기고를 준비했다. 지난 호에서는 다른 통신 기술에 비해 NFC가 갖고 있는 고유한 특성, 그리고 포럼에서 규정한 구조에 대해 알아보았다. 이번 호에서는 응용 서비스와 표준화 동향에 대해 소개한다. 또한 NFC 서비스 구현에 대한 핵심 이슈와 전망 등에 대해서 알아본다.
III. NFC 프로토콜
NFC표준 문서중 Ecma-340 규격서에는 발신기(Initiator)와 목표기(Target) 간의 능동(active) 및 수동(passive) 모드를 통한 통신 프로토콜이 규정되어 있다. 수동 모드는 RFID와 유사하게 동작하여, 발신기가 리더기의 역할을 하고 목표기는 태그의 역할을 하며 발신기에 의해 생성된 상호유도 전류에 의해 목표기가 활성화되어 RFID와 동일한 부하변조(load modulation) 방식에 의해 목표기의 메모리 등에 저장된 정보가 발신기로 전송된다. 이때 목표기에서 수신되는 신호 크기는 상호유도 결합계수에 비례하는데, 이는 다음과 같이 발신기와 목표기간 거리(x)가 일정 수준 이상 멀어질 때 급격히 감소하는 특성을 갖는다. 대략 10cm 이내에서는 신호 감소가 거의 없으므로, 목표기가 교통카드 등의 기존 스마트카드인 경우 지갑속에 겹쳐져 있는 여러 장의 카드는 충돌을 일으킬 수 있고, 이를 방지하기 위한 충돌회피 프로토콜이 고려되어야 한다.
한편, 능동 모드에서는 발신기와 목표기가 모두 RFID의 리더기처럼 동작하여, 두 기기가 모두 자체적으로 13.56MHz 전파를 생성하며 이때 통신을 먼저 시작한 쪽이 발신기 역할을 하게 된다.
두 기기간 통신의 초기화부터 데이터 교환이 완료되는 일련의 과정을 트랜잭션(transaction)이라 부르는데, 하나의 트랜잭션 기간 동안에는 능동 및 수동 모드 간의 전환이 일어날 수 없다. 즉 능동에서 수동으로 또는 그 반대로의 모드 전환은 목표기가 비활성화되거나 제거된 후 초기화 단계부터 다시 시작될 때 가능하다.
가. RF 인터페이스
다른 무선통신과 마찬가지로 NFC도 RF 전파 강도의 최대 한계치를 규정하고 있는데, 전자기파나 전계 강도를 규정하는 다른 통신기기와 달리, 자기장의 강도를 제한한다는 점에서 큰 차이를 보인다. 표준 문서에서 규정하는 자계 강도(H)의 허용 범위는 1.5A/m에서 7.5A/m까지이다.
발신기와 목표기 간의 통신은 진폭변조방식(Amplitude Shift Keying, ASK)을 이용하는데, 이때 ASK 신호의 포락선(envelope) 펄스 신호의 자계 강도는 다음 그림과 같이 정의된다. ASK에서 1 비트에 해당하는 펄스 폭은 106 kbps 모드에서 2 ~ 3us 범위이다. 능동 106 kbps 모드는 다른 모드와 달리 100% ASK 변조방식이며, 이를 제외한 나머지 모든 모드는 10% ASK의 맨체스터 인코딩 방식을 적용하고 있다.
▲ NFC 포락선 펄스 형태
<이하 상세 내용은 컴퓨터월드 3월 호 참조>