http://dx.doi.org/10.5369/JSST.2014.23.2.122 pISSN 1225-5475/eISSN 2093-7563
시각장애인 의약품 정보 안내를 위한 RFID 고글 개발
김진영·강준희+
Development of an RFID Goggle to Deliver Medication Information to the Blinds
Jin Young Kim and Joonhee Kang+
Abstract
Recent development of ubiquitous technology prompted its application for the blinds. In this work, we developed an RFID goggle equipped with a voice guide for the blinds who have difficulties in obtaining medication informations. When a blind, wearing our RFID goggle, tags the RFID tag attached to a drug, the RFID goggle announces the already saved medication information. We used STM32 as MCU and MFRC523 for RFID chipset in the reader. Our miniaturized hardware supported ISO 14443A protocol, and the stan- dardized conformance test was performed. When the blinds wear our RFID goggle, they can conveniently access to the medication informations, and thus the drug misuse cases may decrease.
Keywords: Goggle, Blind, Drug information, RFID tag, Audio guidance
1. 서 론
오늘날 IT 산업의 급격한 발전으로 인하여 유비쿼터스 사회 로 변화되었다. 시각장애인을 비롯한 많은 장애인들을 위한 보 조공학(assistive technology)에 관한 연구가 다양한 분야에서 진 행되고 있다. 그 중에서도 특히 시각장애인을 위한 보조공학의 연구개발은 보행과 정보 접근을 위한 것이 대부분이고, 특히 정 보커뮤니케이션을 위한 음성 도서 디스플레이나, 컴퓨터 화면을 읽어주는 스크린리더, 저 시력자용 독서확대기, 점자 및 점자 정 보단말기 등이 주류를 이루고 있고 상품화되어 있다[1]. 그 외 에는 시각장애인이 일반도심을 보행하는데 필요한 로봇 분야를 들 수 있다[2]. 그러나 시각 장애인들이 의약품 정보를 손쉽게 확인하고 의약품 오남용을 방지하기 위한 분야에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 의료분야에서의 RFID 기술의 적용 현황은 RFID 태그를 혈액에 부착하여 수혈 안정성 향상, 온도 관리, 수술오류 감소, 투약 사고 방지 등에 활용하고 있으며, 환 자에게 부착하여 환자확인 등을 수행하는 수준이다[3]. 또한, 고
가의 의료기나 장비의 관리 분야에 적용하고 있다[4]. 최근에 우 리나라에서는 의약품의 유통 및 진위 여부 판정을 위해서 RFID 태그가 의약품에 부착되기 시작하였다. 물론 개별 아이템 레벨 이 아니라 박스레벨이라 하더라도 빠르게 RFID가 확산되고 있 는 추세이다. 본 연구팀은 RFID와 무선 기술을 통해 목걸이 형 태의 시각장애인의 의약품 정보안내 단말기를 구현하였다[5]. 본 연구를 통해 보다 소형화 되고 웨어러블 형태로 발전된 고글 시 스템을 개발하게 되었다. 본 연구는 시각장애인의 삶의 질을 개 선하고 의약품 정보에 접근성을 보다 용이하게 하도록 웨어러 블 형태의 시각장애인 의약품 정보 안내를 위한 RFID 고글을 개발하는데 초점을 맞추었다. 최근 구글이 발표한 구글 글래스 는 무선을 바탕으로 소형 디스플레이와, 카메라를 연동하여 다 양한 기능을 수행하도록 개발하여 판매를 하고 있다. 본 연구를 통해 개발된 시각장애인 고글은 시각장애인이 일상생활에서 의 약품을 복용할 때 손쉽게 해당의약품의 정보를 음성으로 안내 받아 오남용을 방지 하고 웨어러블 형태로 구현하여 일상생활 에서 착용하고 다닐 수 있도록 하였다.
2. 연구 방법
2.1 하드웨어 설계 및 제작
시각장애인 의약품 정보 안내를 위한 RFID 고글 개발을 위 해 회로를 설계하였다. 고글 형태는 시각장애인들이 많이 착용 하고 있으며, 실제 생활에서 편리하게 사용할 수 있기 때문에
인천대학교 물리학과 (Dept. of physics, Incheon National University)(Songdo-dong)119 Academy-ro, Yeonsu-gu, Incheon, Korea.
+Corresponding author: [email protected]
(Received: Dec. 20, 2013, Revised: Feb. 5, 2014, Accepted: Mar. 7, 2014)
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중요한 포인트 중의 하나이다. 이러한 고글 형태를 구현하기 위 해서는 소형화가 필수적이며, 사용자들이 거부감을 갖지 않도록 외관의 디자인도 개발 시 중요한 포인트 중 하나로 고려하였다.
Fig. 1 은 시각장애인 의약품 정보 안내를 위한 RFID 고글 시 스템 구성도를 나타내고 있다. 관련 의약품 정보는 식품의약품 안전처에서 운영하는 국가공인 사이트 이지드럭 (http://
ezdrug.mfds.or.kr) 에서 기본 정보를 취득하여 사용할 수 있도록 개발하였다[6].
본 시스템의 사용 시나리오는 다음과 같다. 시각장애인 사용 자는 RFID 고글을 착용하고 약국에 가면 약국에 미리 비치된 시스템을 통해 의약품 정보서버에 접속하여 처방전에 따른 의 약품 정보를 사용자가 착용하고 있는 고글형 단말기에 저장하게 된다.
시각장애인은 의약품의 사용법이나 주의사항 등을 눈으로 확 인할 수 없는 불편함이 있기 때문에 의약품을 RFID 고글에 태 깅하면 의약품 정보를 음성으로 안내 받을 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 교통카드와 같은 13.56 MHz 주파수 대역을 사용 하도록 하였다. 따라서 태그의 인식거리는 5 cm 이내가 된다.
13.56 MHz 대역에서는 인식거리가 짧기 때문에 태그 간 간섭 은 없다고 봐도 무방하며, 다만 두 개의 태그가 겹쳐져서 태깅 될 경우에는 오류가 발생하게 되지만 하나의 태그를 인식하게 될 경우에는 문제없이 인식이 가능하다. 시각장애인은 복용하기 위한 의약품을 고글에 태깅하여 어떤 의약품인지 명확하게 구 별이 가능하다. UHF 대역의 RFID의 경우에는 최대 10 m 이내 의 태그를 정확하게 인식 할 수 있으나, 이 경우에는 시각장애 인이 멀리 있는 의약품도 인식하기 때문에, 적용이 불가능하다.
UHF 대역의 RFID는 재고조사나 물류 분야에서는 엄청난 효과 를 발휘할 수 있지만 개별아이템에 대한 본 응용분야에서는 적 용에 많은 제약이 있다고 할 수 있다. Fig. 2는 시각장애인 의 약품 정보 안내를 위한 RFID 고글형 단말기의 블록 다이아 그 램을 나타내고 있다.
그림에서 알 수 있듯이 회로의 제어를 담당하는 MCU와 무
선 기능을 담당하는 RF 회로, 그리고 PC와의 통신을 담당하는 인터페이스 회로 등으로 구성되어 있으며, 사용자의 편리를 위 해 음성안내 회로를 탑재 하였다.
RFID 고글은 RFID 기능, 무선데이터 송수신 기능, 음성 데 이터 재생 기능, 배터리 충전 및 보호 기능 등 다양한 기능을 수행하도록 설계되었으며, 이를 위해 최근 많이 사용하고 있는 cortex M3 기반의 STM32 MCU를 사용하였다. STM32 칩셋은 기존 8 bit MCU를 대체하기 위해 출시된 고성능의 32 bit 프로 세서이다. 72 MHz 로 동작이 가능하며, 49개의 I/O포트를 내 장하고 있을 뿐만 아니라 USB 2.0 (12 Mbit/s)을 지원하고 있 다. 이와 아울러 16CH 12 bit ADC 기능을 포함하고 있다. 구 동 전압은 3.3 V 이며, 3 ch UART 인터페이스 포트를 포함하 고 있다. 본 연구에서는 고성능인 32 bit STM32 MCU를 사용 하여 시각 장애인용 RFID 고글을 개발하였다[4]. Fig. 3은 장애 인이 착용하고 있는 고글형 단말기에 정보를 전송하는 송신기 를 설계한 PCB layout 결과를 나타내고 있다. 무선 회로를 담 당하는 무선 회로와 PC와의 인터페이스를 위한 TCP/IP, USB 인터페이스 포트를 내장하고 있다.
송신기를 제작한 이유는 이지드럭 사이트의 정보는 인터넷 망 을 통해 접속을 하고, 약국에서는 이러한 정보를 시각장애인의 단말기에 전송을 하는 기능을 수행하여야 하기 때문에, 2.45 GHz RF 무선회로를 내장하는 별도의 송신 장치를 개발하게 되 었다. Wi-Fi를 사용하면 더 편리하다고 판단할 수 있으나, 이러 한 경우에는 전력소모가 더 클 뿐만 아니라 일반적으로 Wi-Fi 의 경우에는 해당 무선망에 접속하는 인증절차를 수행하여야 한 다. 가장 흔한 경우가 무선망의 비밀번호를 사용자가 넣게 되는 데, 시각장애인의 입장에서는 Wi-Fi 망에 고글을 통해 암호를 입력하는 것 자체가 불가능 할 수 있기 때문에 전용 RF 회로를 내장하여 바로 전송이 가능하도록 시스템을 구현하였다.
본 연구에서의 가장 중요한 핵심 부분은 소형화였다. PCB보 드를 고글에 탑재하기 위해서는 소형화가 필수적이며, 각종 회 로들을 고글의 다리 부분에 적층 형태로 장착하기 위해서 PCB 를 소형화하는데 초점을 맞추었다. 이를 위해 3장으로 PCB를 제작하였으며, 전원회로 및 배터리 충전 관련 회로는 고글의 왼 쪽 다리에 배터리와 함께 장착하였으며, 오른쪽 다리에는 RFID Fig. 1. System diagram of an RFID goggle to deliver medication
information to the blinds.
Fig. 2. Hardware block diagram.
회로와 무선회로 MCU를 내장하였다. 그리고 RFID 인식성능을 높이기 위해서 고글의 렌즈부위에 13.56 MHz 안테나를 장착하 였다[7]. 본 연구에서 무선통신을 구현하기 위해서 TI사의 CC2500 칩셋을 사용하였으며, 13.56 MHz RFID 회로부분은 NXP사의 MFRC 523 칩셋을 사용하였다. MFRC 523 칩은 모바일 전용 칩셋으로 저전력 기능을 포함하고 있으며, 모바일에 적합한 소 형 칩셋으로 모바일이나 핸드 헬드 디바이스 등에 적합한 RIFD 칩셋 이라고 할 수 있다[8-9].
Fig. 4 는 고글형 시스템의 주요 회로를 제작한 결과물을 나타 내고 있다. PCB 기판의 사이즈는 52 mm×20 mm 였다.
2.2 응용 소프트웨어 개발
Fig. 5 는 시각장애인의 의약품 정보 안내를 위한 의약품 코드 관련 정보 검색 프로세스를 나타내고 있다. 본 연구에서는 국가 에서 운영하고 있는 이지드럭 사이트의 정보를 이용하여 의약 품을 검색하고 해당되는 의약품의 사용법 및 주의 사항 등의 정
보를 가공 할 수 있도록 응용소프트웨어를 개발하였다.
Fig. 6 은 본 연구를 통해 개발한 의약품 정보를 처리하는 응 용소프트웨어의 화면을 나타내고 있다. 현재 판매되고 있는 의 약품의 종류는 매우 많기 때문에 필요한 의약품 품목코드 관련 정보를 선별하여 취득 하는 것이 필수적이라 할 수 있다. 그림 에서 알 수 있듯이 이지드럭에서 제공하는 자료는 매우 다양하 다. 본 연구에서 개발한 응용 소프트웨어는 그 중에서도 시각장 애인 사용자가 반드시 알아야 할 내용인 의약품의 명칭, 효능효 과, 용법용량, 사용상 주의사항을 중심으로 다운로드 하도록 하였다.
다운 받은 상세정보를 가공 하여 시각장애인이 착용하고 있 는 RFID 음성안내 고글로 전송하는 기능을 구현하였다. 상세정 보를 수신한 고글은 해당 태그정보가 고글에 인식되면 상세정 보를 사용자에게 음성으로 안내가 가능하도록 하였다.
3. 테스트 결과
Fig. 7 은 본 연구를 통해 개발된 RFID 시각장애인 의약품 정 보 안내용 고글형 단말기와 송신기의 시제품을 나타 내고 있다.
평상시에도 편리하게 착용할 수 있도록 디자인을 하는데 중점 을 두었다.
Fig. 3. Transmitter PCB board layout result.
Fig. 4. Hardware PCB result.
Fig. 5. Block diagram of drug information search process.
Fig. 6. Application software snapshot.
본 연구를 통해 개발된 RFID 고글의 인식거리를 측정한 결 과 ISO 14443A 태그의 인식거리는 2 cm였다. 실제 고글을 착
용한 상태에서 2 cm 이내에 태그를 위치시키면 정상적으로 태 그의 정보를 인식하고 해당된 의약품의 정보를 음성으로 들을 수 있었다. 뿐만 아니라 시각장애인 의약품 정보 안내용 고글의 RFID 성능을 측정하기 위해서 인천 송도에 위치한 RFID/USN 센 터에서 표준적합성 테스트를 수행하였다. 그 세부 결과를 Table 1 에 나타내었고, 표에서 알 수 있듯이 모든 항목에서 ISO 14443A 표준을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다.
4. 결 론
본 연구에서는 시각장애인을 위한 의약품 정보안내 RFID 고 글을 설계하고 제작하였다. 본 연구는 웨어러블 형태로 단말기 의 사이즈를 소형화하는데 초점을 맞추었다. 시각장애인들은 평 상시에도 짙은 색의 선글라스를 착용하는 경우가 많은데, 본 고 글을 일상 생활에서도 적용하여 사용할 수 있도록 하였다. 뿐만 아니라 의약품에 부착된 태그의 정보를 RFID 고글이 분석하여 해당되는 의약품 안내 정보를 음성으로 시각장애인에게 알려주 는 기능을 구현하였다. MP3 기능도 내장하여 평상시에는 음악 을 듣는 용도로도 사용할 수 있도록 하였다. 배터리는 고글의 다리 부분에 내장하여 이동 중이나 평상시에도 사용할 수 있도 록 하였으며 충전식 배터리를 채용하여 사용의 편리성을 극대 화 하였다. 스마트폰에서 채택한 마이크로 5pin USB 포트를 통 해 충전이 가능하도록 하였다. 의약품 정보는 국가기관인 식품 의약품 안전청의 이지드럭 사이트를 통해 정보를 수집할 수 있 도록 응용소프트웨어를 구현하였다. 그리고 이지드럭 사이트를 통해 수집된 의약품 정보를 시각장애인에게 전송하기 위한 전 용 전송장치를 개발하였다. 본 연구를 통해 개발된 시각장애인 안내 단말기가 시각장애인들에게 보급된다면, 의약품 오남용 사 고를 방지할 뿐만 아니라 일상생활에서 편리하게 사용할 수 있 을 것으로 기대되며, 향후에는 보다 다양한 서비스가 가능하도 록 시스템을 업그레이드할 계획이다. 시각장애인의 의약품 정보 안내를 위한 고글형 단말기에 대한 연구는 거의 이루어지지 않 고 있으며, 본 연구를 통해 보다 더 다양한 시각장애인을 위한 보조공학 분야에 대한 연구가 활성화 되기를 기대한다.
감사의 글
이 논문은 인천대학교 2013년도 자체연구비 지원에 의하여 연구되었음.
REFERENCES
