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스마트그리드 서비스별 보안 표준화 동향 원문보기

情報保護學會誌 = KIISC review, v.26 no.4, 2016년, pp.47 - 54  

이건희 (한국전자통신연구원 부설 국가보안기술연구소)

초록
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지구온난화 등 환경문제 해결의 다양한 방법 중 하나로 스마트그리드 구축이 활발하게 이루어지고 있다. 스마트그리드를 통해서 신재생 에너지원을 사용하고, 전기 사용의 효율성을 제고함으로써 화석연료의 사용을 줄일 수 있기 때문이다. 하지만 스마트그리드는 다양한 최신 정보통신 기술을 사용하므로 현재 인터넷 및 사물인터넷 등에서 지닌 사이버 보안 문제를 동일하게 가지게 되며, 피해 발생 시 파급효과는 일반 인터넷 서비스와는 비교를 할 수 없다. 이에 스마트그리드에 대한 보안 강화 방안에 대한 고민은 연구개발, 정책, 표준화 등 다양한 방향으로 이루어진다. 본 고에서는 스마트그리드 보안기술에 대한 국내 외 표준화 동향을 살펴봄으로써 스마트그리드 구축 시 참조할 수 있는 다양한 기술을 소개하고, 이를 통해 향후 국내 스마트그리드에도 표준화된 보안 기술이 적용되는데 도움이 되고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 고에서는 AMI 및 수요반응, 전기차충전 인프라, 배전관리 및 분산전원 등을 대상으로 하는 스마트그리드 보안 표준들을 살펴보도록 한다. 더불어 스마트그리드 보안 아키텍처에 대한 표준화 현황을 살펴봄으로써 스마트그리드 전반의 보안 강화를 위한 방안을 살펴보도록 한다.
  • 따라서 본 고에서는 AMI 및 수요반응, 전기차충전 인프라, 배전관리 및 분산전원 등을 대상으로 하는 스마트그리드 보안 표준들을 살펴보도록 한다. 더불어 스마트그리드 보안 아키텍처에 대한 표준화 현황을 살펴봄으로써 스마트그리드 전반의 보안 강화를 위한 방안을 살펴보도록 한다.
  • 미래 전기차 세상을 생각해보자. 사람들은 전기차를 주요 교통 수단으로 활용할 것이다.
  • IEC62443은 제어시스템 운용 전주기에 걸친 보안 강화 방안을 제시하는 것을 목표로 표준을 개발 중이다. 보안정책 및 절차 수립, 시스템 수준의 보안 기술, 제어시스템의 콤포넌트(기기) 수준의 보안 기술 등을 모두 제시하고자 한다[23].
  • 이에 본 고에서는 국내는 물론 국외의 스마트그리드 보안기술 표준화에 대한 동향을 살펴보고자 한다. 이를 통해서 향후 국가 스마트그리드 구축 시 활용할 수 있는 보안기술을 식별하여 활용할 수 있도록 정보를 제공함으로써 국가 스마트그리드의 보안 경쟁력 제고에 기여하고자 한다.
  • 즉, 전력수요에 대한 불확실성이 발생한다. 이를 해결하기 위해서 전기차 충전 인프라를 구축하고, 수집되는 정보로 보다 빠르게 전기차 충전을 위한 전력공급을 효율적으로 추진하려고 한다.
  • 이러한 목적을 위해서 스마트그리드 보안 표준화에 대해 세계적으로 많은 노력을 기울이고 있다. 이에 본 고에서는 국내는 물론 국외의 스마트그리드 보안기술 표준화에 대한 동향을 살펴보고자 한다. 이를 통해서 향후 국가 스마트그리드 구축 시 활용할 수 있는 보안기술을 식별하여 활용할 수 있도록 정보를 제공함으로써 국가 스마트그리드의 보안 경쟁력 제고에 기여하고자 한다.
  • 더불어 스마트그리드와 관련한 사이버 보안 표준 역시 스마트그리드 서비스별로 다양하게 개발되고 있다. 이에 본 고에서는 스마트그리드의 서비스를 기준으로 시스템을 구분하고, 이들 각자의 서비스 환경에 적용 가능한 보안기술 표준의 개발 동향을 살펴보고자 한다.
  • IEC는 IEC 62351-10 표준에서 스마트그리드 보안 아키텍처를 다룬다. 해당 표준에서는 스마트그리드 보안 대책 수립을 위한 절차를 제시하는 것을 목표로 스마트그리드 인터페이스 유형, 보안 통제사항, 인터페이스별 보안 통제사항 선정 방안 등을 제시한다[9]. NISTIR 7628과 달리 IEC 62351-10에서는 각 인터페이스별 보안 도메인을 결정하고, 보안 도메인의 보안 수준에 따라 동일한 인터페이스라도 다른 수준의 보안 통제사항을 적용하도록 요구한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
스마트그리드의 장점은 무엇인가? 이러한 현재 전력시스템의 문제를 해결하기 위해서 스마트그리드를 고민하기 시작했다. 스마트그리드는 소비자로부터 전력소비 정보를 지속적으로 수집 · 분석하여, 이를 바탕으로 최소한의 전기를 생산·공급함으로써 효율성을 높일 수 있다. 또한 전기에너지 저장장치를 이용한 전력공급을 가능하게 함으로써 불안정한 신재생 에너지 발전원의 전력공급 능력을 보정할 수 있다. 또한, 소비자의 잉여 전기 및 소비자가 생산한 전기를 나눠 쓸 수 있도록 함으로써 프로슈머라는 개념을 전기 분야에도 도입하였다[2].
AMI의 구성요소는 무엇인가? AMI는 소비자의 전력사용정보 측정 및 전송을 위한 스마트 미터가 가정, 건물, 상가 등에 설치되고, 이로부터 정보를 수집 전달하기 위한 데이터수집장치(DCU)들이 존재하며, 데이터수집장치로부터 수집한 데이터를 처리하는 서버시스템 등으로 구성된다.
스마트그리드를 구축하기 위해서는 정보통신기술의 활용이 필수인 이유는 무엇인가? 스마트그리드를 구축하기 위해서는 정보통신기술의 활용이 필수다. 전국에 흩어진 소비자로부터 전력사용정보를 수집하고, 소비자에게는 전력공급 및 가격 등의 정보를 제공하기 위해 통신망이 구축되어야 한다. 더불어 수집된 데이터를 분석하여 유의미한 정보를 추출하기 위한 정보기술도 필요하다.
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참고문헌 (30)

  1. H. Holttinen and R. Hirvonen, Power system requirements for wind power, in Wind power in power systems(ed T. Ackermann), Jon Wiley & Sons, Ltd., pp. 144-167, Oct 2005. 

  2. "스마트그리드 상호운용성 표준 프레임워크 및 로드맵 1.0", 지식경제부 기술표준원, pp.27, 2012. 

  3. S. Mishra, X. Li, A. Kuhnle, M. Thai and J. Seo, "Rate alteration attacks in smart grid," Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Communication, pp. 2353-2361, Apr 2015. 

  4. O. Kosut, L. Jia and R.J. Thomas, "Malicious data attacks on smart grid state estimation: attack strategies and countermeasures," Proceedings of the IEEE International Conference on Smart Grid Communications 2010, pp. 220-225, Oct 2010. 

  5. A. Mohsenian-Rad and A. Leon-Garcia, "Distributed internet-based load altering attacks against smart power grids," IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 2, No. 4, pp. 667-674, Dec 2011. 

    상세보기 crossref

  6. D. Grochocki, J.H. Huh, R. Berthier, R. Bobba, W.H. Sanders, A.A. Cardenas and J.G. Jetcheva, "AMI threats, intrusion detection requirements and deployment recommendations," Proceedings of the IEEE International Conference on Smart Grid Communications 2012, pp. 395-400, Nov 2012. 

  7. D. Mashima, "Authenticated down-sampling for privacy-preserving energy usage data sharing," Proceedings of the IEEE International Conference on Smart Grid Communications 2015, pp. 605-610, Nov 2015. 

  8. "Guidelines for smart grid cybersecurity," NIST IR 7628, NIST, 2014. 

  9. IEC, "Power systems management and associated information exchange - data and communications security - part 10: security architecture gudielines," IEC/TR 62351-10, Oct 2012. 

  10. ITU-T, "ITU-T X.1111-Supplement on security functional architecture for smart grid services using telecommuinication networks," ITU-T Series X Supplement 26, Mar 2016. 

  11. TTA, "스마트 그리드 보안 요구 사항," TTA.KO-12.0182, 2011년 12월. 

  12. TTA, "스마트 그리드 시스템 보안 기능 요구 사항," TTA.KO-12.0209, 2012년 12월. 

  13. 스마트그리드표준화포럼, "스마트그리드 표준의 보안성 확보를 위한 요구사항," SGSF-121-1, 2014년 3월. 

  14. 스마트그리드표준화포럼, "마이크로그리드용 공통 플랫폼 사이버 보안 요구사항," SGSF-011-2, 2016년 5월. 

  15. IEC, "Electricity metering data exchange - the DLMS/COSEM suite - part 5-3: DLMS/COSEM application layer," IEC 62056-5-3, Edition2.0, Mar 2016. 

  16. IEEE, "IEEE adoption of smart energy profile 2.0 application protocol standard," IEEE Std. 2030.5-2013, Nov 2013. 

  17. IEC, "Systems interface between customer energy management system and the power management system - part 10-1: open automated demand response (OpenADR 2.0b Profile Specification)," IEC PAS 62746-10-1, Feb 2014. 

  18. 스마트그리드표준화포럼, "OpenADR 2.0 B 프로파일," SGSF-073-2-2, Ed. 1.0, 2014년 3월. 

  19. 서정준, 고웅, 박해룡, "Security guidelines for home area network (HAN) devices in smart grid system," ITU-T X.sgsec-2, Mar 2016. 

  20. TTA, "스마트그리드 적용을 위한 HAN 기기 보안 메커니즘," TTA.KO-12.0258, 2014년 12월. 

  21. TTA, "스마트그리드 댁내 기기 보안 지침," TTA.KO-12.0287, 2015년 12월. 

  22. ISO, "Road vehicles - vehicle-to-grid communication interface - part 2: network and application protocol requirements," ISO 15118-2, Apr 2014. 

  23. IEC, "Industrial communication networks - network and system security - part 1-1: terminology, concepts and models," IEC 62443-1-1, Jul 2009. 

  24. IEC, "Industrial communication networks - network and system security - part 3-3: system security requirements and security levels," IEC 62443-3-3, Aug 2013. 

  25. IEC, "Power systems management and associated information exchange - data and communications security - part 12: resilience and security recommendations for power systems with distributed energy resources (DER) cyber-physical systems," IEC TR 62351-12, Apr 2016. 

  26. J.M. Cole, "Challenges of implementing substation hardware upgrades for NERC CIP version 5 compliance to enhance cyber security," Proceedings of 2016 IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition, pp. 1-5, May 2016. 

  27. R. Tawde, A. Nivangune and M. Sankhe, "Cyber security in smart grid SCADA automation systems," Proceedings of 2nd International Conference on Innovations in Information, Embedded and Communication systems 2015, pp. 1-5, Mar 2015. 

  28. IEC, "Power systems management and associated information exchange - data and communications security - part 11: security for XML documents," IEC 62351-11 FDIS, Mar 2015. 

  29. A. Claassen, S. Rohjans and S. Lehnhoff, "Application of the OPC UA for the smart grid," Proceedings of IEEE PES International Conference and Exhibition on Innovative Smart Grid Technologies (ISGT Europe), pp. 1-8, Dec 2011. 

  30. IEC, "OPC Unified Architecture - Part 2: security model," IEC TR 62541-2, Feb 2010. 

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