초록 ▼

□ 연구개요
본 과제에서 추구하는 최종 연구목표는 “스마트 배전 그리드 전압-무효전력 최적화 및 서비스 복구에 대한 사이버 공격의 영향을 완화시키는 멀티 레벨 최적화 기반 방어 알고리즘 개발”이다. 1차 년도에는 AMI/SCADA 네트워크를 통해 전송되는 데이터/제어 신호에 악성 데이터를 주입하여 전압-무효전력 최적화 및 서비스 복구 기능을 왜곡시키는 2-레벨 최적화 기반 사이버 공격에 대한 수학적 모델을 개발한다. 2차 년도에는 1차 년도에서 제안한 사이버 공격의 위험도를 완화하기 위해 스마트 미터및 스위치를 효과적으로 방어

□ 연구개요
본 과제에서 추구하는 최종 연구목표는 “스마트 배전 그리드 전압-무효전력 최적화 및 서비스 복구에 대한 사이버 공격의 영향을 완화시키는 멀티 레벨 최적화 기반 방어 알고리즘 개발”이다. 1차 년도에는 AMI/SCADA 네트워크를 통해 전송되는 데이터/제어 신호에 악성 데이터를 주입하여 전압-무효전력 최적화 및 서비스 복구 기능을 왜곡시키는 2-레벨 최적화 기반 사이버 공격에 대한 수학적 모델을 개발한다. 2차 년도에는 1차 년도에서 제안한 사이버 공격의 위험도를 완화하기 위해 스마트 미터및 스위치를 효과적으로 방어하는 3-레벨 최적화 기반 위험도 완화 알고리즘을 개발한다. 최종적으로 3차 년도에는 다양한 사이버 공격 시나리오 및 실제적인 3상 불평형 배전 테스트 환경에서 2차 년도에서 개발된 사이버 공격 위험도 완화 알고리즘의 성능 검증을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차 년도
- AMI/SCADA 네트워크를 통해 전송되는 데이터/제어 신호에 악성 데이터를 주입하여 전압-무효전력 최적화 및 서비스 복구 기능을 왜곡시키는 사이버 공격 경로를 조사한다.
- 조사된 사이버 공격 경로에서 제한된 공격 리소스를 가진 사이버 공격자가 스마트 미터 및 스위치제어 신호의 은밀한 변조를 통해 정상적인 전압-무효전력 최적화 및 서비스 복구 운영을 보장하면서 전압 편차/전력 소비 증대 및 정전부하 손실을 최대화시키는 2-레벨 최적화 기반 사이버 공격을 모델링한다.
2차 년도
- 1차 년도에서 구상된 사이버 공격의 위험도를 완화하는 3-레벨 최적화 기반 방어 알고리즘을 개발한다.
- 제안된 방어 알고리즘은 제한된 방어 리소스를 가지는 사이버 보안 운영자에게 사이버 공격으로부터 전압-무효전력 최적화 및 서비스 복구 기능의 오동작을 완화화기 위해 보호되어야 하는 최적의 스마트 미터 및 스위치를 계산한다.
- 사이버 공격으로부터 선별적으로 보호된 스마트 미터 및 스위치 정보는 사이버 공격에 대해 복원력이 강한 전압-무효 전력 최적화 및 서비스 복구 알고리즘 개발에 가이드 라인을 제공한다.
3차 년도
- 2차 년도에서 개발된 3-레벨 최적화 기반 방어 알고리즘의 성능 평가를 수행한다.
- 성능 평가 수행을 위해 실제적인 3상 불평형 배전 테스트 시스템을 선정하고 제안된 알고리즘을 적용한다.
- 스마트 미터 및 스위치 제어 신호 변조에 대한 다양한 사이버 공격 시나리오를 구상하고 제안된 방어 알고리즘을 통해 계산된 스마트 미터 및 스위치 보호가 사이버 공격 영향을 완화시킬 수 있음을 입증한다.
- 알고리즘 솔루션 수렴도 및 계산 시간 적합성을 평가하고 실제적인 배전 시스템에서 구현가능한지에 대한 알고리즘 확장성을 평가한다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
최종 목표를 성공적으로 달성한다면, 시스템 보안 운영자는 배전망 운영을 저해하기 위해 공격 대상이 되는 전력 수요관리 및 운영설비(스위치, 스마트미터)에 대한 사이버 보안을 사전에 강화함으로서 수용가에 고품질의 안정적인 전력 공급 및 고장복구 시간 단축을 달성할 수 있을 것이다. 제안된 알고리즘은 사이버 보안을 강화해야 하는 전력설비들을 미리 선별함으로서 사이버 복원력이 강한 차세대배전시스템 수립 계획에 활용될 수 있을 것이다. 배전 계통 운영 측면에서 배전 계통에 대한 사이버 공격의 영향을 실시간으로 정확히 파악하여 사이버 공격 탐지에 필요한 입력 데이터 제공 및 공격 탐지 알고리즘 개발에 대한 방향성을 제시할 수 있을 것이다. 또한 사이버 공격에 대해 탄력적으로 배전계통을 운영할 수 있는 새로운 배전운영 기술에 대한 방향성을 제시할 수 있고 사이버 복원력이 강화된 배전 시스템 운영 플랫폼 확보를 통해 사이버 보안 에너지 신사업 모델 확보 및 사이버 보안이 강화된 배전망 관리 시스템 상품화에 기여할 수 있으리라 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• (1) 학문적 가치 ... 13
• (2) 기술적/산업적 가치 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 29