[논문]블록체인 기반 농업기계 공유 시스템 설계

손용범; 김영학

doi:10.5392/jkca.2018.18.11.055

블록체인 기반 농업기계 공유 시스템 설계
Design of Agricultural Machine Sharing System Based on Blockchain 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.18 no.11, 2018년, pp.55 - 62

손용범 (금오공과대학교 컴퓨터공학과) , 김영학 (금오공과대학교 컴퓨터공학과)

초록
AI-Helper

최근 국내외 많은 국가들이 블록체인을 활용하여 관련 응용분야에 활용하고 있다. 기업 중심의 경제가 아닌, 개인이 주체가 될 수 있는 공유 경제의 개념도 확산되었다. 그러나 농업분야의 공유 경제 실현에 필요한 시스템 구축은 아직 미비하다. 현재 농업정책 중 농업기계 임대사업은 국가가 주체가 되어 시행되는 사업으로 지자체에서 비치하여 제공하기 때문에 한정된 수량과 자원으로 제한적이다. 고가의 농업기계의 경우 바쁜 농번기에는 수량이 한정되어 있기 때문에 임대 물량이 부족한 현실이다. 본 논문에서는 농업기계 소유주 개개인을 연결하여 한정된 수량의 농업기계를 블록체인 기술을 이용하여 개인의 농업기계를 경작자에게 차용해주는 공유 시스템을 제안한다. 따라서 본 시스템은 한정된 수량의 농업기계 자원을 해결하고 경작자 모두에게 안전한 서비스와 같은 분산 시스템을 제공한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Many domestic and international countries recently apply the blockchain technology to its related application fields. Not the enterprise-centered economy, the concept of the sharing economy which is controlled by individuals has been expanded. However, the development of the necessary system to realize the sharing economy in the agricultural sector has still been insufficient. Because the agricultural machinery rental business in the recent agricultural policies is managed by the government and the local government keeps and provides limited quantities and resources, its operation system has several problems. In case of high-priced agricultural machines, the machines can not be supplied adequately at the right time due to the limited quantities during the busy farming season. This paper proposes the sharing system that individual owners rent their agricultural machinery to growers using the blockchain technology. Thus, the proposed system provides the distributed method to solve agricultural machines of a lack of resources and also gives the secure service to all the growers.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

블록체인 기술을 접목한 사례들은 많은 관심과 지속적인 연구 개발로 발전하고 있지만, 농업분야의 농업기계 임대사업에는 블록체인을 접목한 기술이 현재 적용되지 않고 있다. 본 논문에서는 국가에서 운영하는 농업기계 임대사업의 부족한 농업기계 자원을 블록체인 기술을 이용하여 개인 소유의 농업기계를 다른 경작자에게 공유 가능한 분산 시스템을 제안한다.
본 논문에서는 기존 알고리즘의 복잡한 계산 작업인 채굴 과정을 생략하고 블록생성 시간을 단축시키고자 한다. 먼저, 시스템을 통해 회원가입을 하면, 계좌번호와 같은 지갑주소(Wallet Address)가 생성된다.
본 논문에서는 기존 중앙 집중형 서비스 방식에서 블록체인 기술을 이용하여 분산 구조 방식(P2P)의 농업 기계 공유 시스템을 제안한다. 블록체인 기반의 분산 시스템의 구조는 모든 노드들이 연결되어 정보를 공유하는 방식이다.
본 연구에서는 이를 해결하기 위해 블록체인 기술을 이용하여 개인 소유의 농업기계를 경작자에게 임대 가능한 분산 시스템을 제시하였다. 기존 시스템에서 불편했던 결제 방식을 비트코인 PoW 알고리즘을 개선하여 암호화폐 기반의 결제를 통해 편리하게 대여 신청 가능하다.

가설 설정

그림 3. Proof of Work 구조[14]

1. Wallet이 거래를 수행하고 모든 노드에게 공유한다.
2. 계약 정보는 P2P 네트워크를 통해 전체 회원에게 공유된다.
3. Wallet이 거래를 수행하고 모든 노드에게 공유한다.
5. Wallet이 거래를 수행하고 모든 노드에게 공유한다.
5. 동시에 블록을 생성한 경우 분기가 일어나며, 이후 체인의 길이가 긴 쪽이 기준이 된다.
6. 계약은 완료된다.

제안 방법

공개키 암호기술에 기반을 두는 방식으로 서명자는 한 쌍의 공개키와 개인키를 소유하며 자신의 개인키와 암호화 알고리즘을 통하여 메시지에 서명한다. 검증자는 서명자의 공개키와 암호화 알고리즘으로 서명의 유효성을 검증한다[10].
기존 시스템에서 불편했던 농업기계 임대료 결제 부분을 개선하여 암호화폐 결제 방식을 적용한다. 임대료 결제를 위해서 농업기계 공유 시스템을 통해 암호화폐를 구입하고, 임대인에게 농업기계 임대료를 전자지갑으로 이체하면 계약이 완료된다.
현재 시행되고 있는 지자체의 임대사업을 개선하여 한정된 수량의 농업기계를 확보하여 부족한 예산을 해소함으로써 농업기계 유지비용을 절감한다. 또한 안전한 결제 방식으로 신뢰할 수 있고 임대 수익은 경작자에게 지불함으로써 농가 수익을 올릴 수 있는 방안을 제시하였다.
PoW 알고리즘을 사용하고 있는 비트코인은 시스템에 참여한 컴퓨터를 이용하여 해시 연산을 수행하고 블록생성 및 검증의 대가로 암호화폐를 받는 채굴 방법과 실제 통화를 암호화폐로 교환해서 사용하는 2가지 방법이 있다. 본 논문에서 제안하는 농업기계 공유 시스템은 PoW 알고리즘을 그대로 사용하면서 실제 통화를 암호화폐로 교환해서 사용하는 방법만 적용하고자 한다.
비트코인의 PoW 알고리즘 같은 경우 하나의 블록을 체인에 생성하는데 약 10분이라는 시간이 소요된다. 본 논문에서는 채굴을 생략하기 때문에 보다 빠른 시간에 블록을 생성한다. 비트코인과 본 시스템의 성능 비교는 아래 [표 1]과 같다.
본 시스템의 알고리즘은 PoW 알고리즘에서 개선된 알고리즘으로 블록 헤더 구성을 변형하였으며, 두 알고리즘을 비교 분석한다.
하지만 본 논문에서는 채굴을 통해 코인을 지급하는 방식을 사용하지 않고, 블록 헤더 정보를 변형하였다. 채굴 과정에서 사용되는 Bits를 Wallet Address로, Nonce를 Transaction count로 대체하였으며, 비교한 블록 구조는 아래 [그림 4]와 같다.
PoW 알고리즘은 채굴을 할 때 Bits보다 작은 Nonce를 찾는 과정을 반복하고, 값을 찾게 되면 보상의 개념으로 코인을 획득한다. 하지만 본 논문에서는 채굴을 통해 코인을 지급하는 방식을 사용하지 않고, 블록 헤더 정보를 변형하였다. 채굴 과정에서 사용되는 Bits를 Wallet Address로, Nonce를 Transaction count로 대체하였으며, 비교한 블록 구조는 아래 [그림 4]와 같다.

대상 데이터

블록체인 기법에는 2가지 종류가 있다. 사설형 블록체인(Private blockchain)과 공개형 블록체인(Public blockchain)이다.

성능/효과

본 연구에서는 이를 해결하기 위해 블록체인 기술을 이용하여 개인 소유의 농업기계를 경작자에게 임대 가능한 분산 시스템을 제시하였다. 기존 시스템에서 불편했던 결제 방식을 비트코인 PoW 알고리즘을 개선하여 암호화폐 기반의 결제를 통해 편리하게 대여 신청 가능하다. 그 결과 개인 소유의 자산인 고가의 농업기계를 필요로 하는 경작자와 공유함으로써 지연 없이 사용할 수 있고 농가의 제철 작물 계획이 가능하다.
블록 해시는 하나의 블록 식별자 역할을 하며, 블록 헤더를 해시한 값으로 이루어져 보안 측면에서도 안전하다. 농업기계 공유 시스템은 비트코인의 PoW 알고리즘과 같은 채굴 과정을 통해 암호화폐를 받는 과정이 필요 없으며, 본 논문에서 제안하는 알고리즘이 농업기계 공유 시스템의 분산 시스템을 구성하는데 더 적합하다. 본 시스템의 수행 절차는 아래와 같다.

후속연구

하지만 본 연구의 한계로는 농업기계의 자원 확보를 위해 공유를 함으로써 경작자가 실사용에 발생할 수 있는 고장과 관련된 부분이다. 고장이 났을 때의 비용 산정과 수리 기간 절차의 프로세스가 필요하다.
경작자가 자발적으로 참여하여 지속 가능한 사업으로 발전하기 위해서는 고장에 관한 안전한 장치가 마련되어야 한다. 향후에는 본 논문에서 제시한 시스템 설계를 바탕으로 구현 및 테스트를 통해 검증하는 연구를 진행할 계획이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	농업기계 임대사업의 문제점은 무엇인가?	고가의 농업기계를 경작자가 구입하지 않고, 지자체에서 시행하는 농업기계 임대사업을 통해 사용할 수 있어 큰 비용을 절감할 수 있다. 하지만 정부 지원의 한계와 농번기에만 과다 사용되는 농업기계는 한정된 자원으로 인해 경작자가 필요한 시점에 사용할 수 없어 제철 작물 시기를 놓치는 문제점이 발생한다.
	비트코인이란 무엇인가?	사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto)라는 가공의 인물이 비트코인(Bitcoin)에 대한 논문을 발표하면서 블록체인(Blockchain)의 개념이 알려지게 되었다[1]. 비트코인은 종래의 은행과 같은 제3자의 개입 없이 개인 간의(P2P, Peer-to-Peer) 안전한 거래가 가능한 결제 시스템으로써 블록체인 기술을 사용한 첫 사례이다. 비트코인 결제 시스템에 참여하고 있는 모든 사용자들은 시스템에서 발생하는 모든 거래에 대한 기록(Transaction)을 자신의 블록체인에 저장하고 저장된 기록을 토대로 시스템에서 발생하는 모든 거래를 검증하여 유효한 거래만 자신의 블록체인에 새롭게 추가한다.
	농업기계 임대사업의 목적은 무엇인가?	현재 지자체에서 시행되고 있는 농업기계 임대사업은 경작자의 초기 비용 부담을 줄이고, 일손 부족 해결 및 농가 수익을 올리는 것이 목적이다. 하지만 농업기계 임대사업에 대한 인식부족으로 뚜렷한 목표와 세부적인 기준을 마련하지 않고 추진함으로써 일관성 없이 운영되고 있다.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
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