바코드의 원리(줄무늬에 담긴 많은 정보)

[늘푸른소나무]

어떤 물건을 구입할 때 판매원이 제품의 한 쪽 끝에 있는 검은색 줄무늬에 빨간 색 빛을 쏘아

자동 계산하는 것을 본 적이 있을 것이다.

바코드는 암호처럼 되어 있는 검은 줄무늬 부분을 말한다.

이를 자세히 보면 굵기가 서로 다른 검은 막대와 흰 막대가 섞인 채 배열되어 있는 모양을 가지는데,

'막대(Bar) 모양으로 생긴 부호(Code)'라는 뜻으로 바코드란 이름을 가진다.

바코드의 탄생

바코드는 1948년 미국 필라델피아 드렉셀 공과대학의 대학원생인 버나드 실버(Bernard Silver)에 의해 시작되었다.

그는 우연히 식품체인점 업계에서 자동으로 상품정보를 읽을 수 있는 시스템을 필요로 한다는 소식을 들었다.

 실버는 이 소식을 친구 우드랜드(Norman Joseph Woodland)에게 이야기하면서 결국 현재의 바코드를 발명하고,

1952년 ‘분류 장치와 방법’이란 특허를 냈다.

그들이 생각해낸 바코드 체계의 핵심은 일종의 이진법 표시체계였다.

아래 '네 줄로된 바코드' 그림은 그들이 제안한 세 줄짜리 기본 바코드인데,

검은 바탕에 4개의 흰 줄이 그어져 있다.

이중 1번 줄은 기준선이 되고 나머지 2,3,4번 줄은 위치가 고정되어 있어

정해진 곳에 있는 경우 1, 그렇지 않은 것은 0을 나타낸다.

          네 줄로 된 바코드

아래 '미국 특허' 그림에서 그림.2는 기준선 외에 세 개의 선이 다 그어져 있으므로 111₍₂₎,이고,

이는 1*2²+1*2¹+1*2⁰=7을 나타낸다.

그림.3은 기준선과 2번 선과 3번 선이 있고 4번 선은 없으므로 110₍₂₎=이 되어 1*2²+1*2¹+0*2⁰=6이 된다.

이와 같이 하면 그림.4는 101₍₂₎=1*2²+0*2¹+1*2⁰=5,  그림.5는 100₍₂₎=1*2²+0*2¹+0*2⁰=4를 나타낸다.

그리고 이들은 십진수로 환산된 숫자에 물건에 대한 정보를 대응시켜  정보를 표시할 수 있게 하였다.

기준선을 제외한 줄의 수가 3개인 이 경우 0~7인 8가지를 표시할 수 있지만,

한 자리수가 더 늘어나 네 자릿수가 되면 8(=2³)가지를 더 표현할 수 있다.

이같이 줄의 수를 늘림으로 간단히 정보의 수를 기하급수적으로 표시할 수 있게 했다.

실버와 우드랜드는 정보를 나타내는 줄의 색을 달리하거나 직선으로 된 줄을 변형하여

그림.10과 같은  동심원(Bull's eye로 불림)으로도 정보를 표기할 수 있다고 했다.

미국 특허 Patent number: 2,612,994 (1952.10.7.)

바코드의 해독의 구성과 원리

바코드에 있는 정보를 읽어내는 시스템에는 스캐너, 디코더 및 컴퓨터가 포함되어 있다.

스캐너에는 레이저 빛을 쏘는 부분과 빛을 검출하는 부분이 있다.

바코드에 빛을 쏘면(①) 검은 막대 부분은 적은 양의 빛을 반사하고, 흰 부분은 많은 양의 빛을 반사한다.(②)

스캐너는 반사된 빛을 검출하여 전기적 신호로 번역되어 이진수 0과 1로 바뀌어 진다.(③④⑤)

이는 다시 문자와 숫자로 해석되어진다.(⑥)

이는 디코더에 의해  컴퓨터가 바코드를 수집할 수 있는 형태로 변환한 뒤에

호스트컴퓨터로 데이터를 전송하게 된다.

스캐너에서의 정보 인식 과정

바코드의 해독 원리

바코드의 종류

바코드를 국가단위로 사용한 것은 실버와 우드랜드가 특허를 낸 후 20여년이 지나서였다.

이렇게 늦어진 것은 먼저 한 나라 안에서 유통되는 각각의 상품에 대하여 규격화된 규칙을 정해야 했기 때문이다.

이를 최초로 실시한 나라는 미국이다.

1973년 미국음식연쇄조합은 세계상품코드(Universal Product Code, 이하 UPC)을 도입하여 사용했다.

유럽에서도 1978년, 영국, 프랑스, 독일 등과 일본이 연합하여

국제공통상품번호 (European Article Number, EAN)를 도입하였다.

우리나라의 경우 1988년 EANA 에 가입하여

국가 번호코드 ‘880’ 을 부여받아 한국상품번호 (KAN)를 사용하고 있다.

현재 EAN 체계를 따르는 나라는 전 세계적으로 100개국이 넘는다.

한편 UPC체계는 미국 외 캐나다에서 사용되고 있다.

바코드의 구성

우리나라에서 사용하는 KAN 코드는 표준형 13자리와 단축형 8자리가 있다.

표준형코드의 13자리는 국가코드(3)+제조업체 코드(4)+자체상품코드(5)+검증코드 (1)로 구성되어 있다.

단축형 코드는 국가코드(3)+제조업체 코드(3)+자체상품코드(1)+검증코드(1)로 크기가 표준형보다 약간 작아서

인쇄 공간이 부족하거나 표준형 코드 사용이 부적당한 경우에 사용한다.

표준형 코드와 단축형 코드

2차원 바코드

기존의 바코드는 정보의 배열이 나란히 나열된 선 모양을 가지므로 흔히 1차원 바코드라 부른다. 

이에 반해 2차원 바코드 는 점자식 또는 모자이크식 코드로 조그만  사각형 안에 정보를 표현한다.

1차원 바코드가 막대선의 굵기에 따라 가로 방향으로만 정보를 표현할 수 있는데 반해,

2차원 바코드는 가로와 세로 모두에 정보를 담을 수 있다.

 따라서 2차원 바코드는 기존의 것에 비해 100배나 많은 정보를 담을 수 있다.

특히 그 자체로 파일 역할을 할 정도의 정보를 가지고 있기에

1차원 바코드와 같이 데이터베이스와 연동되지 않아도 정보파악을 할 수 있다.

또한 코드가 상당부분 훼손되어도 해당정보를 파악할 수 있다.

1차원 바코드와 2차원 바코드 <출처: wikipedia>

현재 ISO 국제 표준화된 2차원 바코드로는 QR 코드, 데이터 매트릭스, PDF417, Maxi Code가 있다.

 이 중에서 QR 코드와 데이터 매트릭스 중  업코드(UPCODE)는 스캐너 외에

모바일 환경에서 작동되도록 설계되어 휴대폰에서 많이 사용되고 있다.

ISO 국제 표준화된 2차원 바코드 예시 <출처: wikipedia>

실제로 스마트폰에 2차원 바코드를 인식할 수 있는 애플리케이션을 설치하여,

관심 있는 상품에 인쇄된 바코드를 스마트폰 카메라로 인식하게 한 후

온라인 마켓의 데이터를 불러와 최저가를 검색할 수도 있다.

또한 명함에 이런 바코드를 넣을 경우 스마트폰으로 손쉽게 연락처를 등록할 수도 있다.

신문이나 잡지 등의 기사 끝에도 2차원 바코드를 넣어

기사와 관련된 멀티미디어 콘텐츠를 보여줄 수도 있다. 

그 외에도 광고, 영화안내, 관광이나 전시, 박물관 등에서는 휴대폰과 연계하여

원하는 내용을 보여주거나 들려줄 수 있어 그 활용도는 대단히 크다고 할 수 있다.

스마트폰에서 바코드를 인식할 수 있는 애플리케이션을 통해 원하는 정보를 검색할 수 있다.

관련링크 : 통합검색 결과 보기    바코드 검색 애플리케이션 다운받기

 

1. 국제공통상품번호

   EAN 바코드는 원래 "European Article Number"였다. 그러나 지금은 “International Article Number”로 개명되었다. 하지만 약자로는 여전히 EAN으로 쓰인다.

2. EANA

   European Article Numbering Association의 약자

3. 한국상품번호

   EAN 체계 도입초기에는 KAN 코드라는 이름이 쓰였으나 EAN이 공식명칭이기에 대외적으로는 EAN KOREA로 블리고 있다.

4. 검증코드

   바코드의 오류를 검증하는 코드

5. 2차원 바코드

   2차원 바코드를 2D 바코드라고도 한다. 여기서 D는 Dimension으로 차원을 뜻한다.

 글 곽효길 / 대성중학교 교사, 서울과학교사모임

서울과학교사 모임은 딱딱한 과학수업을 재미있게 풀기 위해 모인 수도권 지역 과학선생님들의 모임이다.

재미있는 과학 교육을 위해 [묻고 답하는 과학 톡톡 카페1,2], [숨은 과학] 등을 출간하였다.

발행일  2010.12.02

그림 곽윤환 / 일러스트레이터

전남 진도 출생으로 홍익대학교 미술교육원에서 수묵화를 전공하고

만화, 일러스트 작가로 활동 중이다.

최근에는 동화, 교과서 삽화 등을 그리고 있으며 한국교육과정평가원의 삽화팀을 맡고 있다.

http://blog.naver.com/redeye21c