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배터리 교체식 전기 자동차 시스템 연구 및 보안 요구 사항 분석
Security Analysis On Battery Exchange System for Electric Vehicle 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.16 no.2, 2012년, pp.279 - 287  

권양현 (부산대학교 컴퓨터공학과) ,  최용제 (한국전자통신연구원) ,  최두호 (한국전자통신연구원) ,  김호원 (부산대학교 컴퓨터공학과)

초록
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전기 자동차의 배터리는 휘발유 경유로 연료를 공급하는 자동차에 비해 배터리 충전에 오랜 시간이 소요된다. 이는 전기 자동차의 상용화를 위해 산업계에서 해결해야 할 문제이다. 따라서 관련 업계에서는 배터리 교환소에서 충전되어 있는 배터리를 교체해 주는 방안이 제시되고 있다. 하지만, 아직 배터리 교체 방법에 대한 보안 위협과 요구 사항 등에 대한 연구가 미비한 실정이다. 본 논문에서는 배터리 교체 충전 방식에서 보안을 위협하는 요소들을 살펴보고, 이를 해결하기 위해 보안 요구사항을 적용한 배터리 교체식 시스템을 정의한다. 본 논문의 연구 결과는 추후 배터리 충전 방식의 상용화 및 해당 분야의 보안 분석에 있어 참고자료의 역할을 할 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recharging battery in electric vehicle takes a quite long time compared with gasoline and diesel vehicle which is a problem, the industries should solve, to introduce the electric vehicle into the market. For this reason, the institutions are suggesting a method replacing the discharged battery to r...

주제어

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문제 정의

  • 이에 따라 기존에 개발되어 있는 배터리 교체식 시스템의 모델 및 기술 구성을 조사하였으며, 결과적으로 현재 시스템만으로는 보안상 취약점이 드러나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 취약점들을 보완하기 위해 전기차 사용자 인증, 배터리 정품 여부 인증, 배터리 성능 측정 및 전기차 소유자 인증 등 필요한 보안 요소를 도출하였으며 기존의 보안 기술이 어떻게 적용될 수 있을지를 고민해 보았다.
  • 본 논문에서는 전기차 충전시스템의 현 상황을 분석하여 전기차 배터리 교체식 시스템의 효율성 및 필요성을 파악하였다. 이에 따라 기존에 개발되어 있는 배터리 교체식 시스템의 모델 및 기술 구성을 조사하였으며, 결과적으로 현재 시스템만으로는 보안상 취약점이 드러나는 것을 확인할 수 있었다.
  • 본 논문은 배터리 교체식 전기차 시스템을 구체적으로 구조화하였으며, 요금 부과와 연관하여 필수적인 보안 요소를 분석해봄으로써 본 시스템의 상용화 및 실질적인 적용 계획을 구상할 때 참고할 수 있는 기초 자료로 이용할 수 있다. 현재 보안상의 문제까지 분석된 논문 및 연구 자료가 없는 실정이기 때문에 관련 시스템 연구의 초석 역할을 수행할 수 있을 것으로 사료된다.
  • 하지만 충전 인프라 구축과는 달리 배터리 교체 모델에서 발생할 수 있는 보안 위협이나 이에 대처하기 위한 기술에 대한 연구는 거의 전무한 상태이며, 해당 시나리오의 유효성을 판단할 참고 자료가 미비한 상황이다. 이에 본 논문에서는 배터리 교체식 모델을 적용하였을 때의 보안 위협 사항들을 도출하고, 이를 해결하기 위한 보안 요구 사항들을 정의하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
언제 어디에서 최초의 전기차가 출현하였는가? 최근 친환경적 기술개발의 일환으로서 전기 자동차에 대한 관심이 국내외적으로 높아지고 있는 추세로, 전기차 및 충전 인프라에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행 중이다. 국외에서는 1830년대 스코틀랜드에서 최초의 전기차가 출현하였으며, 1990년대 초 미합중국 캘리포니아 주정부가 무공해차를 의무적으로 판매하는 법안을 제정하여 연구개발이 활성화 되었다[1]. 국내의 전기차 개발 관련한 완성차 업체의 연구 및 충전 인프라 구축은 외국 선진국 대비 최소 1-2년 정도 늦은 감이 있으며 전기차 양산 관련 모델이 본격적으로 도출되지 못한 상황이다[2].
전기자동차 충전모델의 3가지 형태는? 전기자동차 충전모델은 크게 On-site 충전, 배터리 교체, 비접촉식 충전의 3가지 형태로 구분할 수 있다. 충전 시간에 따라 완속/급속 충전으로 나눌 수 있으며, 완속 충전은 기본 5시간 이상, 급속 충전은 30분 이내로 충전이 가능하다.
기존 자동차와 비교하여 전기차 상용화에 걸림돌이 될 수 있는 것은 무엇인가? 충전 시간에 따라 완속/급속 충전으로 나눌 수 있으며, 완속 충전은 기본 5시간 이상, 급속 충전은 30분 이내로 충전이 가능하다. 그러나 기존 자동차의 주유 시간에 비하여 상대적으로 충전시간이 오래 걸린다. 따라서 이는 전기차 상용화에 걸림돌이 될 수 있다[3].
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참고문헌 (30)

  1. 김만식, "전기차 산업의 전망", 조명.전기설비 제25 권 제4호, pp.3-10, 2011 

  2. 이봉현, 김찬중, 김규식, "전기차 기술개발 동향 및 기반구축 현황", 조명.전기설비 제25권 제4호, pp.11-21, 2011 

  3. 손홍관, "전기자동차 충전인프라 현황과 전망", http://www.todayenergy.kr/news/articleView.html?idxno51935 

  4. 홍일선, "전기차 충전에서 다양한 사업모델 나온다", LG Business Insight, pp.50-56, 2009 

  5. "3-5분이면 OK! 전기차도 배터리 갈아 끼운다", http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2011/10/11/2 011101102585.html 

  6. Deloitte, "Will consumers ride the electric vehicle wave?", http://www.deloitte.com/assets/Dcom-Korea /Local%20Assets/Documents/Industry/MFG/Automot ive/kr_MFG_Survey_ElectricVehicle_KR_20110824.pdf 

  7. 황상규, "전기차 선호도 설문조사를 통한 정책적 시사점과 과제", 월간교통 통권 제142호, pp.81-85, 2009 

  8. Agassi Shai, Heichal Yoav, "Battery Exchange Station", PCT/US2009/057596 (2009) 

  9. Agassi Shai, Hershkovitz Barak, ..., "System and Method for Operating an Electric Vehicle", PCT/US2009/057029 (2009) 

  10. Quemeneur Yves, "Device for exchanging a removable container for an electric battery of an electric vehicle, associated removable container, associated electric vehicle, and associated removable container exchange station", PCT/FR2010/051269 

  11. Holtzel Thomas, "Rechargeable battery replacement system for exchanging rechargeable batteries for electric vehicle", PCT/EP2011/057325 

  12. 최지혁, 최현도, 김수현, 곽윤근, "배터리 교환을 위 한 도킹 스테이션 개발", 대한기계학회 2006 추계 학술대회 논문집, pp.889-894, 2006 

  13. Liu Y, Hui F, Xu R, Chen T, Xu X and Li J, "Investigation on the construction mode of the charging station and battery-exchange station", Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), pp.1-2, 2011 

  14. Wang D, Zhu Y, Xin M, Zhao G, "Research on Auto and Rapid Exchange System of EV Battery Cases", International Conference on Mechatronics and Automation, pp.2287-2291, 2009 

  15. "스마트카드 투팩터 인증 선보여", http://www.gvalley.co.kr/64665 

  16. CardLogix, "Smart card security basics", http://www.smartcardbasics.com/pdf/7100030_BKL_Smart-Card-Security-Basics.pdf 

  17. 조성환, 이성운, 김현성, "개선된 지문기반 원격 사용자 인증 기법", 보안공학연구논문지 제 8권 제 1 호, pp.1-12, 2011 

  18. 송영상, 신인철, "서명을 이용한 스마트카드 사용자 인증을 위한 COS 설계", 전자공학회논문지 제 41권, 제 4호, pp.103-112, 2004 [ 

  19. "효율적이고 안전한 스마트카드 기반 사용자 인증 시스템 연구", 전자공학회논문지 제 48권, 제 2호, pp.105-115, 2011 

  20. Margery Conner, "Battery-authentication ICs separate the good guys from the bad", EDN, Technical report, pp.59-62, 2006 

  21. 권인규, "정품배터리식별기능이 구비된 이동통신 단말기 및 그 제어방법", 0076256 (2004) 

  22. 손영호, "이동통신 단말기 및 배터리 정품 인증 방법 및 배터리 정품인증 시스템", 0081386 (2005) 

  23. ATmel, "High Quality Battery Authentication with AT88SA100S", www.atmel.com 

  24. Texas Instruments, "Battery authentication improves battery security", www.ti.com 

  25. 이존하, 선희영, 김현수, 엄승욱, "전기자동차용 이차전지 개발동향", 한국세라믹학회 세라미스트, 제 13권 제 5호, pp.15-28, 2010 

  26. Zhang Di, Ma Yan, Bai Qing-Wen, "Estimation of Lithium-ion Battery State of Charge", Control Conference(CCC), pp.6256-6260, 2011 

  27. 김종훈, 신종원, 전창윤, 조보형, "스크리닝에 기반한 배터리 팩의 SOC 추정연구", 전력전자학회 2010년도 전력전자학술대회 논문집, pp.418-419, 2010 

  28. 노동윤, 황인성, 유지윤, "리튬폴리머 배터리(LiPB)의 OCV를 이용한 배터리 SOH 추정 방법", 전력전자학회 2010년도 전력전자학술대회 논문집, pp.269-270, 2010 

  29. DR LIN, CI Wang, DJ Guan, "Efficient vehicle ownership identification scheme based on tripletrapdoor chameleon hash function", Journal of Network and Computer Applications 34, pp.12-19, 2011 

  30. JH Wu, CC Kung, JH Rao, PC Wang, CL Lin, TW Hou, "Design of an In-Vehicle Anti-Theft Component", Intelligent Systems Design and Applications Conference, pp.566-569, 2008 

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