【トリビア】アルミホイルの上にICカードを置くと読み取れなくなる

コジマです。

タイトル通りなのですが、広げたアルミホイルの上に普段使っている交通系ICカードを置き、スマホのアプリで読み取ってみてください。おそらく読み取れないと思います（読み取れてしまった場合、アルミホイルを折りたたむなどして厚くして試してみてください）。

不思議ですね。アルミホイルが電波を遮断するという話は聞いたことがあると思います。「カードとスマホの間にアルミホイルが挟まっていると読み取れない」ならわからなくもないですが、アルミホイルの上にカードを置いただけであれば別に遮るものはありません。

どうして読み取れなくなるのでしょうか？　その答えは交通系ICカードの動作原理に隠されています。

交通系ICカードも電源で動いているはずだけど……？

私たちの生活の中で当たり前に使われているから忘れがちですが、交通系ICカードをタッチしたとき、その瞬間に「あなたは◯◯駅から△△駅まで移動しました。運賃の××円を引きましたので、残額は□□円です。」といった計算が行われているわけです。スゴい！

ICカードを通じてこのような処理ができているということは、ICカード側に残額の情報や利用者情報が記録されていて、それを受信機（改札機や決済機器、スマホなど）とやり取りしているということになります。

こんなことは電源がないとできそうにないですが、「カードの電池が切れちゃった！」という人を見たことがあるでしょうか？　おそらくないはずです。なぜならICカードに電池はないから。

ICカードが「電力を受け取っている」？

ではどうやってICカードは動作しているのかというと、実は、ICカードを受信機に近づけた瞬間、ICカードは電力を受け取っているのです。

そんなことできるの？　「電磁誘導」を使えばできます。電磁誘導とは、コイルの中を通る磁界が変化するとコイルに電流が流れる現象で、1831年にファラデーが発見しました。「磁石をコイルに近づけたり遠ざけたりすると、コイルに電流が流れる」という実験をやったことがある人もいるかもしれません。

これを利用すれば、ICカードにコイルを埋め込み、その中を通る磁界を変化させることでICカードに電流を流すことができます。

ではどのように磁界を変化させるのでしょう？　実は、受信機側にもコイルが入っており、そこに交流電流を流すことで実現しています。電磁誘導とは逆に、電流のまわりには磁界が発生します（アンペールの法則）。コイルに一定周期で変化する電流を流すことで、常に変化する磁界を作り出すことができるわけです。

トータルで見ると、受信機側が電流を電磁波に変換し、ICカード側が電磁波を電流に変換するという構図になっていることがわかります。このようにして「受信機側がICカードに電力を送る」仕組みを実現しているのです（スマホなどのワイヤレス給電も同じ仕組みを使っています）。

基本的な仕組みの説明としては以上の通りですが、実際は受信機とICカードが理想的な位置関係で近づくとは限りません。コイル同士がずれていても効率よく電力を伝送する必要があります。

そのため、共振現象によって遠距離でも磁界の変動が伝わる「磁界共鳴」という現象を利用できるように、コイルの形状や電磁波の周波数が細かく規定されています。

どうしてカードが読み取れなくなるのか

冒頭の、アルミホイルの上に置くとカードが読み取れなくなる件に話を戻します。

ICカードが給電されるには、ICカードに組み込まれたコイルの中を磁束が通れなければいけません。しかし、電磁波はアルミホイルのような金属の中を通れないことが知られています。

アルミホイルとICカードが密着していると、受信機から発せられた電磁波がコイルの中を通ることができず、ICカードが十分に給電できなくなるというわけです。

パスケースに金属を入れたりしてない？

普通はICカードをアルミホイルの上に置くことなんてないと思うので、これはムダ知識……かと思いきや、「何かICカードがうまく読み取れないな……」という状況を改善するヒントになるかもしれません。

例えば、パスケースに金属製の板状のものを入れていると、ICカードが読み取れない可能性があります。

また、金属製の板でなくても、ICカードが複数重なった状態だと読み取りができない原因になり得ます。「金属じゃないんだし電磁波は通れるじゃん！」と思われるかもしれませんが、ICカードが重なるとコイルが2つ重なった状態になりますよね。こうするとコイルの巻き数が変わったのと同様の状態になるため、ICカードの設計意図通りの挙動をしない可能性があるのです。

頻繁に決済が失敗するときは、パスケースにICカード以外のものを入れていないか確認してみましょう。

【あわせて読みたい】