🧑‍🏫 선생님·학부모님을 위한 설명 도움말

동작 원리 자세히 보기

• 전파라기보다 '자기장'으로 통신한다 — 교통카드 단말기 안의 코일에는 13.56 MHz의 교류가 흘러, 주변에 빠르게 방향이 바뀌는 자기장이 생깁니다. 카드 속 코일(카드를 불빛에 비추면 가장자리를 따라 감긴 선이 보이기도 합니다)이 이 자기장 안에 들어오면 전자기 유도로 전류가 생기고(맥스웰 방정식의 ③ 패러데이 법칙), 이 전기로 칩이 깨어납니다. 멀리 퍼져 나가는 전파가 아니라 코일 가까이에만 있는 자기장(근거리장)을 쓰기 때문에 거리가 몇 cm로 짧습니다. 휴대전화 무선 충전도 같은 원리입니다.
• 카드는 어떻게 대답할까? — 부하 변조 — 카드는 스스로 전파를 낼 힘이 없습니다. 대신 자기 코일에 연결된 부하를 0과 1에 맞춰 켰다 껐다 합니다. 그러면 단말기 코일에 흐르는 전류가 아주 조금 변하고, 단말기는 이 변화를 읽어 카드의 정보를 알아냅니다. 진폭을 바꾸는 디지털 변조(ASK)의 한 형태입니다.
• 여러 장이 동시에 닿으면? — 단말기는 여러 카드에 차례로 번호를 묻는 '충돌 방지' 절차를 거칩니다. 하지만 교통카드는 두 장 중 어느 것으로 결제할지 정할 수 없어서 "카드를 한 장만 대 주세요"라는 안내가 나옵니다.
• 주파수에 따른 종류
  • 125 kHz 저주파: 오래된 출입카드, 반려동물 인식 칩(약 10 cm)
  • 13.56 MHz 고주파: 교통카드, NFC 결제, 도서관 책 관리(수 cm)
  • UHF(우리나라 약 917~923 MHz): 물류 상자·옷 재고 관리. 태그가 리더의 전파를 되비추는 방식(후방 산란)으로 수 m 떨어져서 여러 개를 한꺼번에 읽습니다.
  • 능동형(배터리 내장): 고속도로 하이패스 단말기(5.8 GHz)처럼 스스로 전파를 내 더 멀리, 빠르게 통신합니다.
• NFC의 세 가지 모드 — 휴대전화가 교통카드처럼 행동하는 '카드 모드', 스티커 태그나 카드를 읽는 '리더 모드', 휴대전화끼리 주고받는 'P2P 모드'가 있습니다. 결제 정보는 휴대전화 안의 보안 영역에 암호화되어 보관됩니다.

RFID/NFC의 발전사

비유로 설명하기

• 교통카드는 "손전등을 비춰야만 반짝이는 반사판"과 같습니다. 스스로 빛(전원)이 없지만, 단말기가 에너지를 비춰 주면 그 힘으로 잠깐 깨어나 대답합니다.
• 부하 변조는 "줄다리기 줄을 살짝살짝 당겨 신호 보내기"입니다. 줄(자기장)을 함께 잡고 있으면, 한쪽에서 살짝 당기는 박자를 반대쪽이 느낄 수 있습니다.

자주 하는 오해

• "교통카드는 항상 전파를 내보낸다" — 배터리가 없어서 단말기 가까이 있을 때만 잠깐 작동합니다. 지갑 속에서는 아무 신호도 내지 않습니다.
• "거리가 짧으니 해킹이 불가능하다" — 짧은 거리는 도움이 되지만 완벽한 방어는 아닙니다. 실제 보안은 카드와 단말기 사이의 암호화가 담당합니다.

함께 해 볼 질문·활동

• 교통카드를 알루미늄 포일로 감싸고 단말기(또는 NFC를 켠 휴대전화)에 대 보기 — 금속이 자기장을 막아 인식되지 않습니다.
• 교통카드 두 장을 겹쳐서 대 보며 '충돌 방지' 안내를 직접 확인하고, 왜 그런지 이야기해 보기
• 교통카드 앱 중 NFC로 잔액을 조회하는 기능을 이용해, 휴대전화가 '리더'가 되어 카드를 읽는 과정을 관찰하기