마이크로그리드(MG:Microgrid)의 에너지 관리 시스템(EMS:Energy Management System)은 마이크로그리드 내 기기로부터 데이터를 수집, 분석하여 운영자를 비롯하여 사용자 및 타 시스템에 정보를 제공한다. 이 과정에서 유무선 통신망을 통하여 안전하게 정보를 제공하기 위한 방법이 필요하다. 본 논문에서는 마이크로그리드 내의 장치로부터 데이터를 수집하는 RTU(Remote Terminal Unit)와 EMS간의 데이터 전송 과정에서 발생 가능한 데이터의 노출 및 변조로부터 안전한 시스템을 개발하기 위하여 암/복호화, 키 관리 및 키 분배, 메시지 인증 기능을 제공하는 모듈을 설계, 구현하였다. RTU에 대해 하나의 VD(Virtual Device)를 연결하여 통신함으로써 RTU에 대한 연결 관리 및 키 관리의 효율성을 증대할 수 있다.
마이크로그리드(MG:Microgrid)의 에너지 관리 시스템(EMS:Energy Management System)은 마이크로그리드 내 기기로부터 데이터를 수집, 분석하여 운영자를 비롯하여 사용자 및 타 시스템에 정보를 제공한다. 이 과정에서 유무선 통신망을 통하여 안전하게 정보를 제공하기 위한 방법이 필요하다. 본 논문에서는 마이크로그리드 내의 장치로부터 데이터를 수집하는 RTU(Remote Terminal Unit)와 EMS간의 데이터 전송 과정에서 발생 가능한 데이터의 노출 및 변조로부터 안전한 시스템을 개발하기 위하여 암/복호화, 키 관리 및 키 분배, 메시지 인증 기능을 제공하는 모듈을 설계, 구현하였다. RTU에 대해 하나의 VD(Virtual Device)를 연결하여 통신함으로써 RTU에 대한 연결 관리 및 키 관리의 효율성을 증대할 수 있다.
Energy Management System(EMS) of Microgrid(MG) collects and analyzes data from devices in the microgrid to provide information to operators, users and other systems. In the middle of the process, it is required to securely provide information through both wired and wireless communication networks. I...
Energy Management System(EMS) of Microgrid(MG) collects and analyzes data from devices in the microgrid to provide information to operators, users and other systems. In the middle of the process, it is required to securely provide information through both wired and wireless communication networks. In this paper, we design and implement a module that provides encryption and decryption, key management, key distribution, and message authentication functions, thus enabling the development of a system which is safe from the exposure and modulation of data potentially occurrable during data transmission between RTU(Remote Terminal Unit) and EMS. Our method can increase the efficiency of connection and key management for RTU by connecting a virtual device(VD) to RTU.
Energy Management System(EMS) of Microgrid(MG) collects and analyzes data from devices in the microgrid to provide information to operators, users and other systems. In the middle of the process, it is required to securely provide information through both wired and wireless communication networks. In this paper, we design and implement a module that provides encryption and decryption, key management, key distribution, and message authentication functions, thus enabling the development of a system which is safe from the exposure and modulation of data potentially occurrable during data transmission between RTU(Remote Terminal Unit) and EMS. Our method can increase the efficiency of connection and key management for RTU by connecting a virtual device(VD) to RTU.
본 논문에서는 외부망으로 연결된 마이크로그리드내 EMS와 RTU간의 통신에서 데이터의 무결성과 기밀성을 제공하기 위한 원격 통신 보안 기술을 제안하였다. 이를 위해 본 논문에서는 EMS 내에 보안 관리자 모듈을 구성하여 RTU와 EMS간 전송되는 데이터에 대해 암/복호화, 키관리 및 키 분배, 무결성 검증 기능을 제공한다.
제안 방법
EMS와 RTU간 통신 과정에 데이터의 무결성을 제공하기 위하여 해쉬함수를 사용하여 RTU에서 VD로 전송되는 데이터에 대한 메시지 인증과 VD에서 RTU로 전송되는 제어 메시지에 대한 인증을 수행하였다. RTU의 프로세스를 최소화하기 위하여 제어메시지에 대해서는 암/복호화 기능을 사용하지 않고 해쉬만을 사용하여 메시지 무결성만을 체크하도록 하였다.
본 논문에서 제안된 보안 관리자 모듈은 마이크로그리드 환경에 적합하게 구성하고자 하였다. 각 RTU로부터 데이터를 수집하기 위한 VD를 플러그인 방식으로 생성하고, 대칭키 암호방식을 적용하기 위하여 두 장치간 공유비밀키를 생성하여 분배하였다. 이를 통해 RTU의 보관 키의 갯수를 최소화하고, 암/복호화 기능을 간소화할 수 있다.
성능/효과
이를 통해 RTU의 보관 키의 갯수를 최소화하고, 암/복호화 기능을 간소화할 수 있다. 또한, 정보 변조 및 유출이 발생하는 경우에는 다른 노드에는 영향을 주지 않고 RTU와 연결된 VD를 삭제한 후, 새로운 VD를 할당하여 새로운 키를 생성하여 관리함으로써 키의 안전성을 높일 수 있다.
각 RTU로부터 데이터를 수집하기 위한 VD를 플러그인 방식으로 생성하고, 대칭키 암호방식을 적용하기 위하여 두 장치간 공유비밀키를 생성하여 분배하였다. 이를 통해 RTU의 보관 키의 갯수를 최소화하고, 암/복호화 기능을 간소화할 수 있다. 또한, 정보 변조 및 유출이 발생하는 경우에는 다른 노드에는 영향을 주지 않고 RTU와 연결된 VD를 삭제한 후, 새로운 VD를 할당하여 새로운 키를 생성하여 관리함으로써 키의 안전성을 높일 수 있다.
후속연구
본 연구는 마이크로그리드 환경에서 EMS 시스템과 원격장치간 통신 보안 연구로, 테스트베드 구축은 원격지 RTU와 EMS 시스템 간 통신상에서 키 분배 및 관리를 통한 데이터 암호화와 무결성 검증 여부를 테스트하기 위한 형태로 구현하였으며, 이후 지속적인 연구를 진행하기 위하여 스마트기기 및 센서들을 추가하여 확장구현하고 있다. 추후, 스마트그리드 시스템으로의 확장성을 위한 그룹 키 관리 방안 연구 및 마이크로 그리드 EMS 시스템의 보안 위협 평가 방안에 대한 연구를 진행하고자 한다.
본 연구는 마이크로그리드 환경에서 EMS 시스템과 원격장치간 통신 보안 연구로, 테스트베드 구축은 원격지 RTU와 EMS 시스템 간 통신상에서 키 분배 및 관리를 통한 데이터 암호화와 무결성 검증 여부를 테스트하기 위한 형태로 구현하였으며, 이후 지속적인 연구를 진행하기 위하여 스마트기기 및 센서들을 추가하여 확장구현하고 있다. 추후, 스마트그리드 시스템으로의 확장성을 위한 그룹 키 관리 방안 연구 및 마이크로 그리드 EMS 시스템의 보안 위협 평가 방안에 대한 연구를 진행하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스마트그리드의 사이버 시스템 영역에서의 보안위협으로 인해 요구되는 보안 기술은 무엇인가?
스마트그리드의 사이버 시스템 영역에서의 주요 보안위협으로 비인가 접근에 따른 보안 위협, 통신 데이터 유출에 따른 보안 위협, 통신 데이터 위∙변조에 따른 보안위협 등이 있다. 이를 위한 보안 요구로 기기인증, 데이터의 기밀성, 데이터의 무결성, 데이터의 부인방지, 네트워크 접근제어 등의 기술이 필요하다.
스마트그리드란 무엇인가?
스마트그리드는 에너지 효율성을 극대화하기 위하여 발전, 송전, 배전, 분산전원, 가정, 공장, 빌딩 등의 기존 전력 인프라에 ICT를 융합한 복합 시스템으로 공급자로부터 소비자까지 전력을 공급하는 과정에서 신뢰성과 투명성을 제공하기 위하여 양방향 디지털 통신망을 사용한다.
마이크로그리드의 에너지 관리 시스템은 어떠한 기능을 하는가?
마이크로그리드(MG:Microgrid)의 에너지 관리 시스템(EMS:Energy Management System)은 마이크로그리드 내 기기로부터 데이터를 수집, 분석하여 운영자를 비롯하여 사용자 및 타 시스템에 정보를 제공한다. 이 과정에서 유무선 통신망을 통하여 안전하게 정보를 제공하기 위한 방법이 필요하다.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.