우리나라에서도 2010년 1월 25일 지식경제부의 "Smart Grid 로드맵" 확정으로 Smart Grid 사업이 진행 중이다. 그러나 정보통신 환경에서 발생하고 있는 다양한 공격에 대한 보안위협이 Smart Meter에서도 발생하고 있다. 따라서 본 논문에서는 Smart Grid에 사용되는 Smart Meter 공격을 분석하고 Smart Meter 방어 방안을 제시한다.
인류를 구할 8가지 기술 중 한가지로 스마트 그리드(Smart Grid)가 소개된 바 있다. 즉 에너지 사용의 효율성을 높여 전력량과 비용을 줄이고 전력 공급자와 소비자 간의 실시간 정보교환이 가능한 지능형 전력망이라 할 수 있다. 그러나 스마트 그리드의 취약점들로 인하여, Smart Meter가 해킹을 당해 정전으로 인한 대규모 피해가 예상 될 수 있다. 본 논문에서는 Smart Meter에 대한 취약점 분석을 실시하고, Smart Meter의 Gateway 보안을 위해서 접근제어와 인증을 통해, 사용자의 접근과 개폐에 대한 보안을 실시한다. 범죄가 발생했을 포렌식 자료를 통한 법적 책임에 관한 내용을 연구한다.
최근 지능형 전력망 사업에서 가장 큰 이슈로 부각되고 있는 것이 지능형 전력량계의 보안과 미래 기능을 만족하기 위한 SW 업그레이드 기능이다. 그러나, 일반 기기와 달리 법정계량기에 속하는 지능형 전력량계는 공정한 상거래기반의 확립을 위해 그 기능 및 변경이 법으로 엄격히 제한되고 있다. 따라서 본 논문에서는 지능형 전력량계의 SW업그레이드와 관련된 요구사항을 분석하여, 법정 계량기 요건에 준한 미래 지능형전력량계의 기능 개선을 위해 배포되는 SW이미지에 대한 인증을 통한 배포방안을 제시하고, 스마트카드를 이용한 지능형 전력량계의 보안기능을 구현하는 방법을 제안한다.
Electronic watt hour meters(WHM) for high pressure running in domestic were installed to the digital type meter and ones for low pressure are expected to complete within several years. Domestic power metering technology is being beyond a simple framework with an electronic type and is rapidly evolving to intelligent smart metering systems in conjunction with promotion of a national smart grid project. Major policy outlook of the world's major power company regarding Intelligent metering is the application of the fare structure diversification and is the improvement of level of service to customers. In addition, electric power companies should focus on the cost reduction and the improvement of management efficiency through an efficient operation of distribution facility. In this paper, we are about to make an observation of the additional services technology development trend of the overseas smart meter and to have a view of value-added services(VAS) system of smart meter suitable for the domestic environment based on the technology development of VAS utilizing electronic watt hour meter performed by recent research projects.
본 논문에서는 국제 통신 프로토콜이 적용된 스마트미터를 개발하였다. 스마트미터는 전력 공급 사업자와의 데이터 교환을 위해 양방향 통신 및 제어 기술, 전기 기기의 등록 및 해제를 위한 통신 프로토콜이 요구된다. 스마트미터의 통신 프로토콜은 미국과 유럽을 중심으로 표준화가 진행되고 있으며, 본 논문에서 제안하는 스마트미터의 통신 프로토콜은 북미방식인 ANSI C12.22 표준을 채택하여 적용하였다. 스마트미터는 또한 전력 사용자에게도 실시간으로 소비 전력 정보와 요금 정보를 제공해야 하며, 사용자는 이 정보를 바탕으로 적절하게 수요반응을 할 수 있어야한다. 본 논문에서는 스마트미터에서 측정되는 전력량이 실시간으로 사용자에게도 보고될 수 있도록 하였으며, IHD(In Home Display)를 윈도우즈 소프트웨어로 구현하여 개발된 스마트미터와의 연동을 실현하였다.
스마트 그리드에서 전력 정보의 수집 및 분석은 필수적이다. 수집된 전력 정보는 발전 및 배전 등 전력을 효율적으로 이용하는데 사용될 수 있다. 전력 정보 수집을 위해서는 유무선 망을 통한 스마트 미터의 통신이 중요한 역할을 한다. 현재, 세계 여러 나라들은 수많은 스마트 미터의 전력 정보 수집을 위해서 스마트 미터 통신을 위한 국제 표준 혹은 각 국가의 고유한 표준을 정립하고 있는 중이다. 따라서, 이 논문은 스마트 미터 관련 논문 및 자료들을 조사하여 스마트 미터 통신을 위한 국제 및 여러 국가별 표준에 대해 요약한다.
현재 여러 국가들은 스마트 그리드 시스템의 법적, 기술적, 비즈니스 측면에서 여러 문제점들이 발견되고 있음에도 불구하고 스마트 그리드 배치를 서두르고 있다. 스마트 그리드와 관련하여 중요한 문제는 스마트 미터기의 주된 성능을 그대로 유지하면서 미터 측정값들이 믿을 수 없는 이해집단들로부터 공격을 당하지 않도록 하는 것이다. 이러한 프라이버시 보호 문제는 하드웨어 제약사항, 보안 암호화 시스템과 보안 신호 처리와 같은 몇 가지 해결책들을 요구하고 있다. 본 연구에서는 이와 관련하여 현재 스마트 미터 프라이버시 보호 영역에서 주된 도전 문제가 되고 있는 미터 사용량 집계 암호화에 관한 하나의 접근방식을 제공한다. 개별 에너지 총 사용량에 관한 프라이버시 보호를 위해 개별 사용자 집계 함수에 잡음 가중치를 부여하는 방식을 나타낸다. 접근방식에서 준동형 암호화 성질을 충족하기 위해 잡음 가중치의 곱은 1이 된다. 단적으로 개별 에너지 사용자 집계를 알 수 없도록 하는데 있다. Diffid-Hellman 생성기를 적용하는 경우에 잡음 가중치 곱은 잡음 가중치 합으로 전환되고 가중치 합은 0이 된다. Diffid-Hellman 키 교환은 보통 512비트를 사용하기 때문에 아주 큰 키들을 사용하는 다른 Paillier 계통 암호화 방법들에 비해 보다 우수한 성능을 가진다.
International journal of advanced smart convergence
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제9권2호
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pp.8-19
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2020
We see an energy fucused smart city evolution of the UK along with the project of "Smart London Plan (SLP)." A theoretical logic of business model innovation has been discussed and a research framework of evolving energy focused smart city is formulated. The starting point is the silo system. In the second stage, the private investment in smart meters establishes a basement for next stages. As results, the UK's smart energy sector has evolved from smart meter installation through smart grid to new business models such as water-energy nexus and microgrid. Before smart meter installation of the government, the electricity system was centralized. However, after consumer engagement plan has been set to make them understand benefits that they can secure through smart meters, the customer behavior has been changed. The data analytics firm enables greater understanding of consumer behavior and it helps energy industry to be smart via controlling, securing and using that data to improve the energy system. In the third stage, distribution network operators (DNOs)' access to smart meter data has been allowed and the segmentation starts. In the fourth stage, with collaboration of Ofwat and Ofgem, it is possible to eliminate unnecessary duplication of works and reduce interest conflict between water and electricity. In the fifth stage, smart meter and grid has been integrated as an "adaptive" system and a transition from DNO to DSO is accomplished for the integrated operation. Microgrid is a prototype for an "adaptive" smart grid. Previous steps enable London to accomplish a platform leadership to support the increasing electrification of the heating and transport sector and smart home.
전력검침은 전력 사용요금을 부과하기 위하여 전력사용량을 측정하는 행위를 말하며, 이를 자동화한 시스템을 전력원격검침(AMR: Automatic Meter Reading)이라 한다. 전력원격검침은 검침 인력을 시스템으로 대체해 원가를 줄이고 고객 서비스를 강화할 수 있는 시스템으로 부각되고 있다. 본 논문에서는 기존의 전력원격검침 모델의 대안으로 스마트카드 기반의 전력원격검침 프레임워크 SCEMS를 제안하고 구현하였다. 제안된 SCEMS 프레임워크는 자바카드 기반의 다기능 스마트카드를 사용하며, 스마트카드에 수집된 자료와 가구의 전력사용 패턴을 활용하여 다양한 요금제를 지원하는 등의 고객서비스를 제공한다. 제안된 원격검침 모델 연구는 전력산업의 환경변화에서 초래할 다원화, 이질화, 복합화에 대한 해결방안이 될 수 있을 것으로 보인다.
Advanced Metering Infrastructure (AMI) is one of the important components to form a smart-gird, which is an advanced power system by combining the power system with the communication systems. This AMI makes it possible to exchange information between operators and consumers for the efficient and reliable operation of the power system through a smart meter or a In-Home Display. However, according to the increase of the demanded information such as the power quality, the accurate load-profile, and the billing data to help customers manage their power consumption, it is necessary to gather more accurate analytical data from each house appliances and transfer it to the smart meter for synthesizing the information and controlling each loads. In this paper, the development of the wireless data acquisition device for the individual load data metering, which is connected with the smart meter for advanced functions, is proposed. AVR, a kind of microcontroller, and Bluetooth are used and integrated into the proposed the wireless data acquisition device to transmit the detailed power data (voltage and current) to the smart meter. To verify the effectiveness of the proposed system, a hardware experiment is carried out including the confirmation of the possibility for providing the more various information by applying analysis algorithms to the obtained data. Also, the application structure of the wireless data acquisition device to gather the data from the various house appliances is presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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