본 연구는 스마트팩토리 환경에서의 사이버 보안 리스크 관리 체계를 제시하였다. 스마트팩토리는 제조업에서 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷(IoT), 자동화 등 첨단 기술을 활용하여 생산 시스템을 최적화하고 효율성을 높이는 공장을 의미한다. 이러한 기술들은 생산 프로세스를 자동화하고 데이터를 실시간으로 수집하여 분석하므로, 생산 과정에서의 결함을 빠르게 감지하고 조치할 수 있다. 그러나 이러한 디지털화된 환경은 사이버 공격에 취약하며, 생산 시스템의 중단이나 정보 유출로 인한 심각한 피해를 입을 수 있어 사이버 보안 리스크를 효과적으로 관리하는 체계적인 접근 방식이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 비즈니스 프로세스 기반 보안 위험 평가와 더불어 스마트팩토리 환경에서의 사이버 보안 리스크 관리체계를 제안하였다. 이러한 연구들은 스마트팩토리의 사이버 보안 리스크 관리를 더욱 향상시키는 데 도움이 될 것이다. 또한 스마트팩토리가 안전하고 효율적으로 운영될 수 있도록 하는 데 중요한 역할을 할 것이다.
스마트공장은 운영 기술에 최신 정보 기술이 융합된 복합 체계이다. 스마트공장은 복합 기술의 융합으로 기존 공장에 비해 제조 능력 향상, 맞춤형 생산, 자원 절감 등을 목표로 두고 있다. 이처럼 스마트공장은 개방된 환경으로 공장의 효율성을 증가시킬 수 있음에도, 기존 정보 기술의 취약점이 그대로 전이되어 공장의 보안 수준은 낮다. 게다가 스마트공장의 보안 전문가의 부재로 피해 발생 시 업무연속성계획의 대응 및 복구가 미흡한 실정이다. 상기 문제에 대응하기 위해, 우리는 실제와 유사한 디지털트윈 기반의 스마트공장에서 랜섬웨어 공격을 발생 시켜 피해를 분석하는 정보보안 실습 콘텐츠를 제안한다. 우리의 정보보안 콘텐츠에서는 디지털트윈의 실습 환경 구축을 위해 물리적 기기들을 가상 머신 또는 시뮬레이션 모델로 전환하는 기술을 소개한다. 이 콘텐츠는 구현된 디지털트윈에서 정해진 시나리오에 따라 두 가지 유형의 랜섬웨어 공격을 발생한다. 이 발생된 공격이 성공적으로 완료될 경우 23대의 가상 요소 중 최소 8대와 5대에서 각각 피해를 본다. 그리하여 우리의 제안 콘텐츠는 가상세계의 스마트공장에서 두 가지 유형의 랜섬웨어를 발생시켜 이의 피해를 직접 확인한다.
제4차 산업혁명을 기점으로 핵심기술들이 산업에 적용되어 각종 스마트 환경을 구축하기 시작하였다. 제조업의 스마트팩토리는 맞춤형 생산을 위한 광범위한 데이터의 수집과 제어를 실행할 수 있는 IIoT를 핵심기술로 적용하여 고품질 제품을 생산하게 되었다. 그러나, IIoT를 통하여 개방형으로 전환된 스마트팩토리의 네트워크 환경은 다양한 보안 위험에 노출되었다. 보안 침해에 따라 IIoT는 네트워크 망의 교란, 위변조된 IIoT의 사용 및 유지로 인하여 생산 제품, 생산 공정의 품질저하를 나타내었으며, 기업의 비즈니스에 신뢰성에 문제를 발생시킬 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 스마트팩토리 초기 구축 시 IIoT의 안전한 연결 및 활용을 위하여 스마트팩토리에 연결된 IIoT에 대한 실질성 확인과 무해화 환경 구축을 실행할 수 있는 방법으로 IIoT 연결 상황을 확인할 수 있는 연구를 실행하였다.
본 연구의 목적은 공학적인 보안지식을 필요로 하는 보안과목을 개발하는 것이다. 특히 스마트공장보안 등의 보안업무를 수행하기 위해서는 공학 지식이 필요하다. 하지만 기계경비지도사, 산업보안관리사, 산업보안전문가(CPP) 등 유사한 자격증이 있지만 공학 지식을 바탕으로 하지 않는다. 이에 전문가 인터뷰를 통한 델파이 분석을 사용하여 보안공학직무분석을 도출하고 이에 필요한 지식을 정리하게 되었다. 연구결과 1선 보안인 경계보안을 위해 셉테드를 포함한 건축구조, 건축역학, 2선 보안인 출입구보안을 위해 스마트공장 보안을 포함한 제어계측, 3선 보안인 실내보안을 위해 인간공학과 기계경비로 구분하게 되었다. 설문조사 결과 연령별로는 30대에서 75.8%, 업무별로는 산업보안담당자가 76.4%로 가장 많은 호응을 보였으며, 이는 산업보안 현장의 실무자들이 환경보안공학 자격증을 희망하는 것으로 볼 수 있었다.
SME(small and medium-sized enterprise) 환경의 스마트제조 환경에서는 실제 제조라인에서 동작하는 센서(Sensor) 및 액추에이터(Actuator)와 이를 관리하는 PLC(Programmable Logic Controller), 더불어 그러한 PLC를 제어 및 관리하는 HMI(Human-Machine Interface), 그리고 다시 PLC와 HMI를 관리하는 OT(Operational Technology)서버로 구성되어 있으며, 제어자동화를 담당하는 PLC 및 HMI는 공장운영을 위한 응용시스템인 OT서버 및 현장 자동화를 위한 로봇, 생산설비와의 직접적인 연결을 수행하고 있어서 스마트제조 환경에서 보안 기술의 개발이 중점적으로 필요한 영역이다. 하지만, SME 환경의 스마트제조에서는 과거의 폐쇄 환경에서 동작하던 시스템으로 구성되어 있는 경우가 상당하여 인터넷을 통해 외부와 연동되어 동작하게 되는 현재의 환경에서는 보안에 취약한 부분이 존재한다. 이러한 SME 환경의 스마트제조 보안 내재화를 이루기 위해서는, 스마트제조 SW 및 HW 개발 단계에서 IEC 62443-4-1 Secure Product Development Lifecycle에 따른 프로세스 정립 및 IEC 62443-4-2 Component 보안 요구사항과 IEC 62443-3-3 System 보안 요구사항에 적합한 개발 방법론의 도입이 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 SME 환경에서의 스마트제조에 보안 내재화를 제공하기 위한 IEC 62443 기반의 개발 보안 생애주기 프로세스에 대한 적용 방안을 제안한다.
본 연구에서는 국내 중소 제조기업을 대상으로 스마트팩토리의 구축요인에 따른 활용 정도를 분석하였다. 연구결과 첫째, 스마트팩토리를 기존의 목표와 취지에 맞게 활용하기 위해서 스마트팩토리 도입에 따른 중소 제조기업의 구축요인에 대한 사전에 기업의 특성에 맞는 전략적 검토가 필요하다는 점을 알 수 있다. 둘째, 조직 내 구성원들이 스마트팩토리에 대해 어떻게 받아들이고 수용하느냐 따라 활용의 정도는 차이가 있다는 점을 실증분석을 통해 확인할 수 있었다. 중소 제조기업 뿐 만 아니라 많은 기업은 조직 내 구성원들이 스마트팩토리에 따른 변화의 불안감을 갖지 않고, 적극적 참여를 유도하고 이를 통해 스마트팩토리 활용도를 높이기 위해 중요성을 확인할 수 있었다.
스마트 팩토리는 최신 정보통신기술과 제조공정이 결합된 생산시설로, 급속한 발전과 글로벌 제조업의 변화를 반영하고 있다. 로보틱스 및 자동화, 사물인터넷의 통합, 인공지능 융합기술을 활용하여 다양한 제조환경의 생산 효율성을 극대하고 있다. 하지만 스마트 팩토리 환경에서 다양한 공격기법으로 인해 보안위협 및 취약점이 발생하고 있다. 스마트 팩토리 환경에서 보안위협이 발생하면 금전적인 손해, 기업이미지하락, 인명피해가 발생하여 이에 따른 보안대응이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 스마트 팩토리 환경에서 안전한 통신을 수행하기 위한 보안 인증 메커니즘을 제안하였다. 제안한 인증 메커니즘에 대한 구성요소에서는 스마트 디바이스, 내부 운영관리 시스템, 인증 시스템, 클라우드 스토리지 서버가 있다. 스마트 기기 등록과정, 인증 절차. 이상징후 및 갱신절차를 세부적으로 설계히였다. 그리고 제안한 인증 메커니즘의 안전성을 분석하였고, 기존 인증 메커니즘과의 성능분석을 통해 대략 8%의 효율성을 확인하였다. 그리고 제안한 기술을 적용하기 위한 경량화 프로토콜 및 보안정잭에 대한 연구방향을 제시하여 보안성 향상에 도움을 주고자 한다.
최근 제조업의 근로 시간 단축 및 전문 노동력의 감소로 인하여 발생할 수 있는 문제를 개선할 수 있는 스마트 팩토리(Smart Factory)가 주목받고 있다. 스마트 팩토리는 생산품의 불량률을 줄이고, 숙련공 없이 비숙련공만으로 현장 가동이 가능하다는 점 등의 긍정적 효과를 기대할 수 있다. 그러나 스마트 팩토리는 높은 설비 도입 비용, 업무 시스템 재설계 등의 문제점이 등이 있으며, 특히 보안의 취약성이 심각하다. 그렇기 때문에 많은 기업이 현실에서 스마트 팩토리를 도입하는 어려움을 겪고 있다. 본 논문에서는 스마트 팩토리의 다양한 보안 사고를 유형 및 정형화시키고 여러 보안 사고를 유발하는 취약한 부분을 구체화하여 스마트 팩토리의 보안 연구의 방향성을 제시하고자 한다.
The smart factory has spread to small and mid-size enterprises (SMEs) under the leadership of the government. Smart factory consists of a work area, an operation management area, and an industrial control system (ICS) area. However, each site is combined with the IT system for reasons such as the convenience of work. As a result, various breaches could occur due to the weakness of the IT system. This study seeks to discover the items and vulnerabilities that SMEs who have difficulties in information security due to technology limitations, human resources, and budget should first diagnose and check. First, to compare the existing domestic and foreign smart factory vulnerability classification systems and improve the current classification system, the latest smart factory vulnerability information is collected from NVD, CISA, and OWASP. Then, significant keywords are extracted from pre-processing, co-occurrence network analysis is performed, and the relationship between each keyword and vulnerability is discovered. Finally, the improvement points of the classification system are derived by mapping it to the existing classification system. Therefore, configuration and maintenance, communication and network, and software development were the items to be diagnosed and checked first, and vulnerabilities were denial of service (DoS), lack of integrity checking for communications, inadequate authentication, privileges, and access control in software in descending order of importance.
Smart factory requires 4 Zero factors including Zero Waiting-time, Zero Inventory, Zero Defect, Zero Down-time) that needs IT convergence for production resources of 4M1E(Man, Machine, Material, Method, Energy) in real time and event processing in all type of manufacturing enterprises. This paper will be explaining about core emerging production IT convergence technologies including cyber device security, 4M1E integration, real time event driven architecture, common platform of manufacturing standard applications, smart factory to-be model for small and medium manufacturing enterprises.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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