KR101963416B1 - 지역난방 설비 시스템 및 그 운용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 VPN(virtual private network) 및 IoT(internet of things)를 이용한 인터넷과 무선 WCDMA(wide-band code division multiple access) 방식의 통신을 통해 지역난방 설비를 운용하도록 구현한 지역난방 설비 시스템 및 그 운용방법에 관한 것으로, 취약지구 감시설비가 지역난방 사용처의 열 공급 현황을 감시하며; 열 거래용 유량 및 열량 측정설비가 사업자간 열 거래용 유량 및 열량을 측정하며; 원격 제어 및 감시설비가 설비제어명령에 따라 원거리에 있는 지역난방 설비를 제어하고 지역난방 설비의 현황을 확인하며; 중앙제어실이 취약지구 감시설비에서 감시한 열 공급 현황, 열 거래용 유량 및 열량 측정설비에서 측정한 열 거래용 유량 및 열량을 모니터링하며, 설비제어명령을 생성시켜 원격 제어 및 감시설비에 제공하고 원격 제어 및 감시설비에서 확인한 지역난방 설비 현황을 모니터링한다.

Description

지역난방 설비 시스템 및 그 운용방법{District heating system and operating method thereof}

본 발명의 기술 분야는 지역난방 설비 시스템 및 그 운용방법에 관한 것으로, 특히 VPN(virtual private network) 및 IoT(internet of things)를 이용한 인터넷과 무선 WCDMA(wide-band code division multiple access) 방식의 통신을 통해 지역난방 설비를 운용하도록 구현한 지역난방 설비 시스템 및 그 운용방법에 관한 것이다.

지역난방 설비 시스템은, 아파트, 주택, 상가, 사무실, 학교, 병원, 공장 등 각종 건물이 개별난방시설을 갖추는 대신에, 집중된 대규모 열원시설(예를 들어, 열 병합 발전소, 열전용 보일러, 쓰레기 소각로 등)에서 경제적으로 생산된 열을 이용하여 지역 전체에 난방 및 급탕을 공급하며, 쾌적한 도시환경을 창조하고 에너지 절약과 환경 공해 개선에 기여하는 효율적인 난방 시스템이다. 다시 말해서, 지역난방 설비 시스템은 한 개의 도시 또는 일정한 지역 내에 있는 주택, 상가, 사무실, 학교, 병원, 공장 등 각종 건물이 개별적으로 난방설비를 갖추지 않고, 대규모 열 생산 시설(예로, 열 병합 발전소)을 건설하여 난방 및 급탕에 필요한 고온수(예로, 110℃ 이상)를 생산하여 고압(예로, 16bar)으로 열수송관을 통해 각 수용가에 공급하는 시스템으로 집단에너지 공급방식 중 하나이다.

한국등록특허 제10-1812777호(2017.12.20 등록)는 사물인터넷 기반 지역난방 사용자 시설 모니터링 및 효율 개선 시스템에 관하여 개시되어 있는데, 기계실의 각 기기에 설치되어 각 기기의 기계실 센싱 데이터를 실시간으로 유무선 통신을 통해 전송하는 기계실 센서부와; 각 세대내의 기기 및 실내에 설치되어 각 기기의 세대 센싱 데이터를 실시간으로 유무선 통신을 통해 전송하는 세대 센서부와; 기계실 센서부 및 세대 센서부와 유무선 양방향 통신을 수행하는 게이트웨이와; 모니터링 및 실내 온도 제어 및 세대 고장, 수리 요청을 수행할 수 있는 관리자용 모바일 어플리케이션이 설치되고, 무선 인터넷망에 접속이 가능한 관리자 단말기와; 모니터링 및 제어를 수행할 수 있는 세대 사용자용 모바일 어플리케이션이 설치되고, 무선 인터넷망에 접속이 가능하며, 각 세대 정보를 입력하여 세대 정보 데이터를 전송하는 사용자 단말기와; 게이트웨이와 유무선 통신을 수행하여 기계실 센서부로부터 전송되는 기계실 센싱 데이터와, 세대 센서부로부터 전송되는 세대 센싱 데이터 및 관리 프로그램을 통해 입력되는 기계실의 각 기기의 정보가 포함된 기계실 정보 데이터를 유무선 인터넷망을 통해 전송하는 기계실 서버; 및 기계실 서버와 유무선 인터넷망을 통해 연결되어 기계실 서버로부터 전송되는 기계실 센싱 데이터, 세대 센싱 데이터, 기계실 정보 데이터 및 사용자 단말기로부터 전송되는 세대 정보 데이터를 전송받아 DB에 저장하고, 이를 바탕으로 고장 상태 원격진단 알고리즘을 통해 사용자 시설의 고장상태 진단, 분석, 예측을 수행하고, 효율 개선 알고리즘을 통해 사용자 시설과 각 세대의 열에너지 효율을 분석 및 개선하여 해당 정보를 기계실 서버 및 관리자 단말기의 관리자용 모바일 어플리케이션으로 전송하고, 지역난방 세대 사용자에게 세대 열사용 정보를 사용자 단말기의 세대 사용자용 모바일 어플리케이션으로 제공하는 통합 관리 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 사물인터넷 기반으로 기계실에 설치된 각 기기에서 측정된 센싱 데이터, 각 기기별 정보가 포함된 정보 데이터 및 각 세대별로 세대 정보 데이터를 기계실 서버에서 수집하여 이를 통합 관리 서버로 전송하여 통합 관리 서버에서 수집하고, 통합 관리 서버에서 수집된 데이터를 바탕으로 사용자 시설의 고장상태 진단, 분석, 예측을 수행하고, 사용자 시설과 각 세대의 열에너지 효율을 분석 및 개선하며, 사용자 시설의 예상 잔여 수명, 예상 점검 시기, 예상 교체 시기 등을 기계실 서버와 관리자의 모바일 어플리케이션으로 제공하며, 지역난방 세대 사용자에게 세대 열사용 정보를 모바일 어플리케이션으로 제공 가능하다.

한국공개특허 제10-2004-0101337호(2004.12.02 공개)는 아파트 블록 또는 단독 주택, 빌딩, 빌딩군, 공장 및 병원을 위한 개별적인 열 병합 발전소 및 지역 네트워크에 관하여 개시되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 열 병합 발전소는, 필요한 작업 압력에 따라 하나 또는 여러 압축 스테이지들에 의해 공급되는 압축 공기를 끌어와 독자적으로 작동하는 가열 히터를 구비한 압축기-교류 발전기 유닛을 사용하며, 이러한 압축 공기는 그 후 가열 시스템에서 가열되고 여기서 그 온도 증가로 체적 및/또는 압력이 증가되며, 그 후 마스터 실린더들의 팽창 챔버들로 재분사되어 유닛이 동력 행정을 팽창 형성하여 작동할 수 있도록 하며; 도심 주택 용지를 포함하는 일 주택 그룹의 각 주택은 개별적인 열병합 발전소를 구비하고, 각 열병합 발전소는 지역 네트워크를 구성하는 전기적 컨덕터에 의해 다른 발전소에 연결되며; 네트워크 주택들의 전체적인 요구에 따라 연속적으로 및/또는 교대로 활성화될 수 있는 하나 이상의 유닛들로부터 이러한 방식으로 그룹화된 각 주택에 전력을 공급할 수 있는 전력 관리 스테이션이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 종래의 지역난방 설비 시스템은, 디지털데이터 전용회선을 이용하여 중앙제어실의 RCS(remote control system)와 각 현장의 기계실의 RSS(remote switching system) 사이를 통신하여 열 공급 상황을 모니터링하고 있음으로써, 한정된 전용회선의 공급 사업자로 인한 유지보수에 어려움이 있으며, 사업 확대 시에 취약지구 감시설비 및 열거래 사업자간 거래용 열량계의 회선 증가에 따른 회선비용이 크게 증가되며, 장거리 제어 설비의 증가로 인한 회선비용이 증대되며, 통신장비(예로, 컨버터 등)의 노후화에 따른 교체시기 도래 등의 문제점을 가지고 있다. 또한, 전용회선으로 통신을 수행할 경우에, 예를 들어 9.6(K) 속도이면 9600(bit)을 송수신할 수 있고 이때 송수신이기 때문에 절반만 송신으로 절반은 수신으로 사용해야 하는 등으로, 통신 속도에 따라 데이터 송수신이 제한되는 문제점도 있다.

한국등록특허 제10-1812777호 한국공개특허 제10-2004-0101337호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, VPN(virtual private network) 및 IoT(internet of things)를 이용한 인터넷과 무선 WCDMA(wide-band code division multiple access) 방식의 통신을 통해 지역난방 설비를 운용하도록 구현한 지역난방 설비 시스템 및 그 운용방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 지역난방 사용처의 열 공급 현황을 감시하기 위한 취약지구 감시설비; 사업자간 열 거래용 유량 및 열량을 측정하기 위한 열 거래용 유량 및 열량 측정설비; 설비제어명령에 따라 원거리에 있는 지역난방 설비를 제어하고 지역난방 설비의 현황을 확인하기 위한 원격 제어 및 감시설비; 및 상기 취약지구 감시설비에서 감시한 열 공급 현황, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비에서 측정한 열 거래용 유량 및 열량을 모니터링하며, 설비제어명령을 생성시켜 상기 원격 제어 및 감시설비에 제공하고 상기 원격 제어 및 감시설비에서 확인한 지역난방 설비 현황을 모니터링하기 위한 중앙제어실을 포함하는 지역난방 설비 시스템을 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비는, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비를 이용하여 기계실 열 공급 현황을 계측하여, 계측된 기계실 열 공급 현황을 실시간으로 상기 중앙제어실로 전송하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 중앙제어실은, 지역난방 제어 기능을 분산시키고 정보 처리 및 운전 조작 기능을 집중화시키기 위한 지역난방 분산 제어 설비를 구비하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비는, 열 거래를 위한 거래 사업자에 설치된 유량계, 열량계로 유량, 열량을 계측하여, 계측된 유량, 열량을 실시간으로 상기 중앙제어실로 전송하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 원격 제어 및 감시설비는, 지역난방 설비의 실시간 모니터링, 원격 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 상기 중앙제어실과의 LTE 통신 및 이더넷 통신을 지원해 주기 위한 LTE 게이트웨이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 LTE 게이트웨이부는, 보안을 위한 VPN 클라이언트를 지원하고 확장 및 통신을 위한 프로그램 빌더를 지원하고 운영 프로세서 및 통신 모니터링 기능을 지원하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 LTE 게이트웨이부는, LTE 통신 모뎀을 탑재하여 무선 인터넷을 지원하고, VPN 클라이언트를 지원하여 VPN을 통해 센서 통신을 수행하며, 사용자프로그램을 지원하여 원격단말장치 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물을 IoT 기반으로 원격 모니터링하여, 모니터링된 정보를 상기 LTE 게이트웨이부를 통해 상기 중앙제어실로 전송하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물에 대한 인증 및 식별을 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 인증서를 사용하거나, ID/패스워드를 이용하거나, 권한을 가지는 토큰을 사용하거나, SIM을 사용하거나, 유일한 식별자를 사용하는 중의 하나 또는 그 이상으로 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물에 대한 인증 및 식별을 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 암/복호화 및 해시값, MIC값을 생성할 수 있는 암호 알고리즘을 사용하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물 간 통신을 위한 전용 프로토콜로 CoAP와 LwM2M을 사용하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, CoAP 상에서의 보안을 위해서 DTLS를 사용하고, MQTT 보안을 사용하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물에서 계측된 데이터를 안전하게 가지고 있기 위해서 데이터베이스 암호화 기법을 사용하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 검색 가능 암호 기술을 이용하여 암호화된 계측 데이터를 복호화하지 않은 상태에서도 원하는 계측 데이터를 검색하도록 해 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 접근하는 대상을 감지하여, 감지된 대상을 상기 중앙제어실에 통보하기 위한 접근감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 접근감지부는, 접근감지센서를 구비하거나, 카메라센서를 구비하여 접근 대상을 감지하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 중앙제어실은, 상기 접근감지부로부터 감지 대상을 통보받아 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비의 출입 상황을 감시하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 접근 대상이 사용하고 있는 스마트폰에서 발생되는 단말식별정보를 검출하여, 검출된 단말식별정보를 상기 중앙제어실에 통보하기 위한 접근식별부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 접근식별부는, 접근 대상이 사용하고 있는 스마트폰에서 발생되는 맥어드레스 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 접근식별부는, 접근 대상이 사용하고 있는 스마트폰에서 발생되는 WiFi신호를 검출하기 위한 WiFi센서를 구비하여 단말식별정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 접근식별부는, 상기 중앙제어실로부터 수신되는 경고 메시지를 접근 대상이 사용하고 있는 스마트폰에 알려 접근 금지를 경고하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 중앙제어실은, 상기 접근식별부로부터 검출 단말식별정보를 통보받아, 기 설정해 둔 인가 단말식별정보와 비교해서 접근 대상이 정당한 승인 대상인지를 확인하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 중앙제어실은, 검출 단말식별정보가 인가 단말식별정보와 다른 경우에, 경고 메시지를 생성시켜 상기 접근식별부로 전송하거나, 관리자 또는 운용자에게 통보하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 상기 중앙제어실로부터 수신되는 경고명령에 따라 경고음을 발생시켜 접근 대상에게 접근 금지를 경고하기 위한 경고발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 중앙제어실은, 상기 접근감지부로부터 감지 대상을 통보받았으나, 상기 접근식별부로부터 검출 단말식별정보를 통보받지 못한 경우, 불법적으로 침입한 대상임을 판단하고, 경고명령을 생성시켜 상기 경고발생부로 전송하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 취약지구 감시설비, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상은, 출입문에 설치되어, 상기 중앙제어실로부터 수신되는 잠금명령에 따라 출입문을 잠그기 위한 잠금장치부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 중앙제어실은, 상기 접근감지부로부터 감지 대상을 통보받았으나, 상기 접근식별부로부터 검출 단말식별정보를 통보받지 못한 경우, 불법적으로 침입한 대상임을 판단하고, 잠금명령을 생성시켜 상기 잠금장치부로 전송하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 중앙제어실은, 이더넷 통신을 시리얼 통신으로 변경하기 위한 멀티시리얼부; 네트워크 침입을 차단하고 트래픽을 관리하기 위한 방화벽부; 원격지 보안 통신을 수행하기 위한 VPN 서버부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 멀티시리얼부는, RS232C 16포트를 지원하고 TCP/UDP 통신을 지원하여, 시리얼 통신을 수행하는 장비와 이더넷 통신을 수행하는 장비간의 데이터를 연결하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 방화벽부는, VPN 클라이언트가 통신에 필요한 통신 연결을 제외하고는 네트워크 침입을 차단하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 방화벽부는, VPN 클라이언트의 통신 연결 시에 VPN 클라이언트로부터 전달되는 식별정보와 기 등록된 식별정보를 비교하여 인증하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 방화벽부는, 트래픽에 대한 2단계 전수조사를 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 방화벽부는, 1차적으로 디디도스 미티게이션을 수행하고, 2차적으로 L7 방화벽 또는 비헤이버 기반 기술을 적용한 DPI를 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 VPN 서버부는, VPN 클라이언트와의 통신을 위해서 VPN을 형성시켜 주고 암호화 통신 연결을 지원하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 VPN 서버부는, WAN 고정 IP을 이용하여 VPN 클라이언트와 연결시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상과 상기 중앙제어실 사이에 형성되어, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상의 통신 상태를 체크하고 장애 발생 시에 운용자 또는 관리자에게 장애 발생을 통보하기 위한 무선 관재설비를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 중앙제어실이 설비제어명령을 생성시켜 원격 제어 및 감시설비에 제공하는 단계; 상기 원격 제어 및 감시설비가 설비제어명령에 따라 원거리에 있는 지역난방 설비를 제어하고 지역난방 설비의 현황을 확인하는 단계; 취약지구 감시설비가 지역난방 사용처의 열 공급 현황을 감시하는 단계; 열 거래용 유량 및 열량 측정설비가 사업자간 열 거래용 유량 및 열량을 측정하는 단계; 및 상기 중앙제어실이 상기 원격 제어 및 감시설비에서 확인한 지역난방 설비 현황, 상기 취약지구 감시설비에서 감시한 열 공급 현황, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비에서 측정한 열 거래용 유량 및 열량을 모니터링하는 단계를 포함하는 지역난방 설비 시스템의 운용방법을 제공한다.

본 발명의 효과로는, VPN(virtual private network) 및 IoT(internet of things)를 이용한 인터넷과 무선 WCDMA(wide-band code division multiple access) 방식의 통신을 통해 지역난방 설비를 운용하도록 구현한 지역난방 설비 시스템 및 그 운용방법을 제공함으로써, 보안성 및 현장 적용성이 높고, 보급 확대 가능한 수준 금액의 고정밀 통신으로 통신 속도에 상관없이 데이터 송수신 제한에 여유가 많아 추후에 지역난방 설비를 충분히 추가 설치할 수 있으며, 이에 사업 확대 시에 취약지구 감시설비 및 열거래 사업자간 거래용 열량계의 회선 증가에 따른 회선비용이 크게 증가되지 않으며, 장거리 제어 설비의 증가로 인한 회선비용도 크게 증가되지 않으며, 또한 유지보수에 편리함을 제공할 수 있다는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지역난방 설비 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 각 설비와 중앙제어실 간의 통신 및 보안 관련 구성을 예로 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 각 설비의 접근 대상 감시를 위한 구성을 예로 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지역난방 설비 시스템의 운용방법을 설명하는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 지역난방 설비 시스템 및 그 운용방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지역난방 설비 시스템을 설명하는 도면이며, 도 2는 도 1에 있는 각 설비와 중앙제어실 간의 통신 및 보안 관련 구성을 예로 설명하는 도면이며, 도 3은 도 1에 있는 각 설비의 접근 대상 감시를 위한 구성을 예로 설명하는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 지역난방 설비 시스템(100)은, VPN(virtual private network) 및 IoT(internet of things)를 이용한 인터넷과 무선 WCDMA(wide-band code division multiple access) 방식의 통신을 통해 열 공급 모니터링 및 원격 운전을 수행하는데, 취약지구 감시설비(110), 열 거래용 유량 및 열량 측정설비(120), 원격 제어 및 감시설비(130), 중앙제어실(140)을 포함한다.

취약지구 감시설비(110)는, 지역난방 사용처(예로, 아파트, 주택, 상가, 사무실, 학교, 병원, 공장 등)의 열 공급 현황을 감시하여, 해당 감시한 열 공급 현황을 원거리에 떨어져 있는 중앙제어실(140)에서 모니터링하도록 해 주기 위한 설비이다.

일 실시 예에서, 취약지구 감시설비(110)는, 중앙제어실(140)의 지역난방 분산 제어 설비(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)와 실시간 데이터 전송 및 모니터링을 수행하기 위한 장비 및 통신설비를 구비할 수 있으며, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 이용하여 기계실 열 공급 현황을 계측할 수 있고, 해당 계측된 기계실 열 공급 현황을 실시간으로 지역난방 분산 제어 설비로 전송할 수 있다. 여기서, 지역난방 분산 제어 설비는 지역난방 제어 기능을 분산시키고 정보 처리 및 운전 조작 기능을 집중화시킴으로써, 지역난방 설비의 운전 데이터 관리를 원활하게 하고, 다양한 필드 운전 데이터의 제어 기능과 더불어 전체 시스템의 안전 운용을 위한 감시 및 통신 기능을 수행할 수 있다.

열 거래용 유량 및 열량 측정설비(120)는, 사업자간 열 거래용 유량 및 열량을 측정하여, 해당 측정한 사업자간 열 거래용 유량 및 열량을 원거리에 떨어져 있는 중앙제어실(140)에서 모니터링하도록 해 주기 위한 설비이다.

일 실시 예에서, 열 거래용 유량 및 열량 측정설비(120)는, 중앙제어실(140)의 지역난방 분산 제어 설비와 실시간 데이터 전송 및 모니터링을 수행하기 위한 장비 및 통신설비를 구비할 수 있으며, 열 거래를 위한 거래 사업자에 설치된 유량계, 열량계 등으로 유량, 열량 등을 계측할 수 있고, 해당 계측된 유량, 열량 등을 실시간으로 지역난방 분산 제어 설비로 전송할 수 있다.

원격 제어 및 감시설비(130)는, 원거리에 있는 지역난방 설비(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 원거리에 떨어져 있는 중앙제어실(140)에서 제어 및 모니터링하도록 해 주기 위한 설비이다.

일 실시 예에서, 원격 제어 및 감시설비(130)는, 장거리에 위치한 지역난방 설비에 대해 실시간 모니터링, 원격 제어 등을 중앙제어실(140)에서 수행하도록 해 주기 위한 장비 및 통신설비를 구비할 수 있으며, 지역난방 설비의 실시간 모니터링, 원격 제어 등을 수행할 수 있다.

일 실시 예에서, 각 설비(110, 120, 130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙제어실(140)과의 LTE 통신 및 이더넷 통신을 지원해 주기 위한 LTE(Long Term Evolution) 게이트웨이부(201)를 포함할 수 있다.

LTE 게이트웨이부(201)는, 보안을 위한 VPN 클라이언트(즉, 현장 기계실 측정 장비 등)를 지원하고 확장 및 통신을 위한 프로그램 빌더를 지원하고 운영 프로세서 및 통신 모니터링 기능을 지원해 준다. 또한, LTE 게이트웨이부(201)는, LTE 통신 모뎀을 탑재하여 무선 인터넷을 지원하고, VPN 클라이언트를 지원하여 VPN을 통해 센서 통신을 수행하도록 해 주고, 기존 기술과 다르게 사용자프로그램을 지원하여 RTU(원격단말장치) 기능을 수행할 수 있도록 해 준다.

일 실시 예에서, 각 설비(110, 120, 130)는, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)을 IoT 기반으로 원격 모니터링하여, 해당 모니터링된 정보를 LTE 게이트웨이부(201)를 통해 중앙제어실(140)로 전송해 줄 수 있다. 여기서, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물은 IoT 디바이스 기능을 수행할 수 있다.

일 실시 예에서, 각 설비(110, 120, 130)는, 악의적 역할을 수행하는 디바이스로 인해 오동작 혹은 의도하지 않은 기능이 수행되는 것을 방지하기 위해서, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물에 대한 인증 및 식별을 수행할 수 있는데, 이때 인증서를 사용하거나, ID/패스워드를 이용하거나, 권한을 가지는 토큰을 사용하거나, SIM(Subscriber Identity Module)과 같은 식별장치를 사용하거나, 유일한 식별자를 사용하는 등 중의 하나 또는 그 이상으로 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물에 대한 인증 및 식별을 수행할 수 있다.

일 실시 예에서, 각 설비(110, 120, 130)는, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물에서 센싱(또는, 측정)된 데이터에 대한 기밀성, 무결성 등의 기본적 보안 요구 사항을 만족하기 위해서, 암/복호화 및 해시값, MIC(Message Integrity Code)값 등을 생성할 수 있는 암호 알고리즘을 사용할 수 있다. 여기서, 암호 알고리즘으로는, PRESENT나 KATAN 및 KTANTAN, HummingBird, HIGHT, LEA 경량 암호 알고리즘과, AES 등과 같은 국제표준 암호 알고리즘을 사용할 수 있다.

일 실시 예에서, 각 설비(110, 120, 130)는, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물 간 통신을 위한 전용 프로토콜로 CoAP(Constrained Application Protocol)와 LwM2M(Lightweight M2M)(즉, CoAP에 기반을 둔 LwM2M)을 사용할 수 있다. 여기서, CoAP은 제한적 자원을 가지는 기계실 측정 장비나 시설물과 HTTP 기반의 응용 서비스 간 통신에 중점을 둔 프로토콜로, REST 통신이 용이하다. 즉, CoAP은 애플리케이션 레이어(application layer) 프로토콜로 HTTP로 쉽게 변환되어 웹 서비스에 기계실 측정 장비나 시설물을 쉽게 통합되도록 해 줄 수 있다. 그리고 CoAP에 기반을 둔 LwM2M은, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물과 중앙제어실(140) 간의 상호 인증을 기반으로 제공되며, CoAP의 보안에 기반을 두고 있기 때문에 LwM2M도 통신 메시지에 대한 기밀성과 무결성을 제공해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 각 설비(110, 120, 130)는, CoAP 상에서의 보안을 위해서 DTLS(Datagram Transport Layer Security)를 사용할 수 있으며, 또한 MQTT 보안을 사용할 수도 있다.

일 실시 예에서, 각 설비(110, 120, 130)는, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물에서 센싱(또는, 측정)된 데이터를 안전하게 가지고 있기 위해서 데이터베이스 암호화 기법 등을 사용할 수 있으며, 또한 검색 가능 암호 기술(Searchable Encryption Technique)을 이용하여 암호화된 센싱(또는, 측정) 데이터를 복호화하지 않은 상태에서도 원하는 센싱(또는, 측정) 데이터를 검색하도록 함으로써, 데이터 검색에 복호화가 필요하지 않기 때문에 빠르게 데이터에 접근할 수 있다.

일 실시 예에서, 각 설비(110, 120, 130)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 접근감지부(202), 접근식별부(203), 경고발생부(204), 잠금장치부(205)를 더 포함할 수 있다.

접근감지부(202)는, 각 설비(110, 120, 130)에 접근하는 대상을 감지하고 해당 감지된 대상을 중앙제어실(140)에 통보해 준다.

일 실시 예에서, 접근감지부(202)는, 적외선센서, 레이저센서 등과 같은 접근감지센서를 구비하거나, 카메라센서를 구비하여 접근 대상을 감지할 수 있다.

접근식별부(203)는, 접근 대상이 사용하고 있는 스마트폰에서 발생되는 단말식별정보(예를 들어, 맥어드레스 등의 정보)를 검출하여, 해당 검출된 단말식별정보(예를 들어, 맥어드레스 등의 정보)를 중앙제어실(140)에 통보해 준다.

일 실시 예에서, 접근식별부(203)는, 접근 대상이 사용하고 있는 스마트폰에서 발생되는 WiFi신호를 검출하기 위한 WiFi센서를 구비하여 단말식별정보를 검출할 수 있으며, 또한 중앙제어실(140)로부터 전송되는 경고 메시지를 수신받아 접근 대상이 사용하고 있는 스마트폰에 알려 접근 금지 경고를 수행할 수도 있다.

경고발생부(204)는, 스피커 등을 구비하여, 중앙제어실(140)로부터 전송되는 경고명령을 수신받아 해당 수신받은 경고명령에 따라 경고음을 발생시켜 접근 대상에게 접근 금지를 경고할 수도 있다.

잠금장치부(205)는, 각 설비(110, 120, 130)의 출입문에 설치되어, 중앙제어실(140)로부터 전송되는 잠금명령을 수신받아 해당 수신받은 잠금명령에 따라 출입문을 자동으로 잠글 수도 있다.

중앙제어실(140)은, 취약지구 감시설비(110)와 통신 연결되어 지역난방 사용처의 열 공급 현황을 모니터링하며, 열 거래용 유량 및 열량 측정설비(120)와 통신 연결되어 사업자간 열 거래용 유량 및 열량을 모니터링하며, 원격 제어 및 감시설비(130)와 통신 연결되어 지역난방 설비를 제어 및 모니터링한다.

일 실시 예에서, 중앙제어실(140)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 이더넷 통신을 시리얼 통신으로 변경해 주는 멀티시리얼부(141), 네트워크 침입을 차단하고 트래픽을 관리해 주는 방화벽부(142), 원격지 보안 통신을 수행하기 위한 VPN 서버부(143)를 포함할 수 있다.

멀티시리얼부(141)는, 시리얼 통신을 수행하는 장비와 이더넷 통신을 수행하는 장비간의 데이터 연결을 위한 디바이스 서버로서, RS232C 16포트를 지원하고 TCP/UDP 통신을 지원해 준다.

방화벽부(142)는, VPN에 연결된 VPN 클라이언트(즉, 현장 기계실 측정 장비 등)가 통신에 필요한 통신 연결을 제외하고는 네트워크 침입을 차단하여 통신 보안을 강화하도록 해 준다. 이때, 방화벽부(142)는, VPN 클라이언트의 통신 연결 시에 VPN 클라이언트로부터 전달되는 식별정보와 기 등록된 식별정보를 비교하여 인증해 줄 수도 있다.

일 실시 예에서, 방화벽부(142)는, 모든 트래픽에 대한 2단계 전수조사를 수행하여 유해 트래픽을 탐지하고 차단해 줌과 동시에 중요 정보 유출을 방지할 수 있다. 이때, 방화벽부(142)는, 1차적으로 디디도스 미티게이션(DDoS Mitigation)을 수행할 수 있으며, 그리고 2차적으로 L7 방화벽, 또는 비헤이버(Behavior) 기반 기술을 적용한 DPI(Deep Packet Inspector)를 수행할 수 있다. 여기서, DPI는 DNS(Domain Name System) 주소를 사용하는 경우에 IP 주소가 계속 변경되더라도 유해 트래픽을 탐지하고 차단해 줄 수 있다.

VPN 서버부(143)는, VPN 클라이언트와의 통신을 위해서 VPN을 형성시켜 주고 암호화 통신 연결을 지원해 줌으로써, 최대 100명 이상의 사용자가 동시에 이용할 수 있도록 해 주며, 또한 설정 및 운영 관리를 위한 웹 관리를 지원해 준다.

일 실시 예에서, VPN 서버부(143)는, WAN 고정 IP를 제공하는 장치(예로, WAN 고정 IP 모뎀)로부터 제공되는 WAN 고정 IP을 이용하여 VPN 클라이언트와 연결시켜 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 중앙제어실(140)은, 접근감지부(202)로부터 감지 대상을 통보받아 각 설비(110, 120, 130)의 출입 상황을 모니터링(즉, 감시)할 수 있다.

일 실시 예에서, 중앙제어실(140)은, 접근식별부(203)로부터 검출 단말식별정보(예를 들어, 맥어드레스 등의 정보)를 통보받아, 기 설정해 둔 인가 단말식별정보(예를 들어, 맥어드레스 등의 정보)와 비교해서 접근 대상이 정당한 승인 대상인지를 확인할 수 있으며, 이때 해당 통보받은 검출 단말식별정보가 인가 단말식별정보와 다른 경우에, 경고 메시지를 생성시켜 접근식별부(203)로 전송하거나 관리자 또는 운용자에게 통보해 줄 수도 있다.

일 실시 예에서, 중앙제어실(140)은, 접근감지부(202)로부터 감지 대상을 통보받았으나, 접근식별부(203)로부터 검출 단말식별정보를 통보받지 못한 경우에는, 불법적으로 침입한 대상임을 판단하고 경고명령을 생성시켜 경고발생부(204)로 전송하거나, 잠금명령을 생성시켜 잠금장치부(205)로 전송할 수도 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 지역난방 설비 시스템(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 관재설비(150)를 더 포함할 수 있다.

무선 관재설비(150)는, 각 설비(110, 120, 130)와 중앙제어실(140) 사이에 형성되어, 각 설비(110, 120, 130)의 통신 상태(즉, LTE 게이트웨이부(201)의 상태)를 체크하고 장애 발생 시에 운용자 또는 관리자에게 장애 발생을 문자, 메시지, 알람 등으로 통보하여 장애를 신속하게 처리하도록 해 준다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 지역난방 설비 시스템(100)은, 서버에 해당하는 중앙제어실(140)의 지역난방 분산 제어 설비와, 클라이언트에 해당하는 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비 양쪽에 VPN 전용장비를 설치해 줌으로써, 외부에서의 접근을 근본적으로 차단할 수 있다. 이때, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비는, 하이브리드계측시스템을 구축해서, 모니터링을 위해 요구되는 다양한 물리량(예로, 기계실 열 공급 현황, 유량, 열량 등)의 측정을 VPN 전용장비에 의해 VPN 인터넷 회선을 통하여 실시간으로 중앙제어실(140)의 지역난방 분산 제어 설비로 전송할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 지역난방 설비 시스템(100)은, 지역난방 사용처가 신도시 등과 같은 넓은 현장이 요구하는 사회 기반 시설물인 경우에, 지역난방 사용처에서의 효율적인 적용을 위해서, IoT 및 무선 WCDMA 기반으로 지역난방 사용처의 시설물을 원격 모니터링하도록 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 지역난방 설비 시스템(100)은, 취약지구 감시설비(110), 열 거래용 유량 및 열량 측정설비(120), 원격 제어 및 감시설비(130)에 있어서, VPN 전용장비를 통한 암호화 통신으로 보안성을 향상시키고, 연관 통신망(즉, IoT 및 무선 WCDMA 기반의 통신)과 유기적으로 연결시켜, 지역난방 사용처의 시설물에 대한 원격 제어 및 모니터링을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 지역난방 설비 시스템(100)은, VPN 및 IoT를 이용한 인터넷과 무선 WCDMA 방식의 통신을 이용함으로써, 통신 속도가 기가급이므로 데이터 제한에 많은 여유가 있어, 추후에 RSS를 추가 설치하더라도 문제없이 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 지역난방 설비 시스템(100)은, 지역난방 분산 제어 설비에 사용되는 분산제어프로그램을 COMLI 방식으로 수정하여 지역난방 분산 제어 설비간의 통신을 원활하게 할 수 있는데, 이때 통신사에서 공급한 시리얼 통신장비를 이용하여 COMLI 방식으로 지역난방 분산 제어 설비간의 통신을 원활하게 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 지역난방 설비 시스템(100)은, VPN 및 IoT를 이용한 인터넷과 무선 WCDMA 방식의 통신을 통해 지역난방 설비를 운용하도록 구현함으로써, 보안성 및 현장 적용성이 높고, 보급 확대 가능한 수준 금액의 고정밀 통신으로 통신 속도에 상관없이 데이터 송수신 제한에 여유가 많아 추후에 지역난방 설비를 충분히 추가 설치할 수 있으며, 이에 사업 확대 시에 취약지구 감시설비(110) 및 열거래 사업자간 거래용 열량계의 회선 증가에 따른 회선비용이 크게 증가되지 않으며, 장거리 제어 설비의 증가로 인한 회선비용도 크게 증가되지 않으며, 또한 유지보수에 편리함을 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지역난방 설비 시스템의 운용방법을 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 취약지구 감시설비(110)에서는, 지역난방 사용처(예로, 아파트, 주택, 상가, 사무실, 학교, 병원, 공장 등)의 열 공급 현황을 감시하여, 해당 감시한 열 공급 현황을 원거리에 떨어져 있는 중앙제어실(140)로 전송해 주게 된다(S401).

상술한 단계 S401에서 열 공급 현황을 전송함에 있어서, 중앙제어실(140)의 지역난방 분산 제어 설비(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)와 실시간 데이터 전송 및 모니터링을 수행하기 위한 장비 및 통신설비를 구비하고 있는 취약지구 감시설비(110)에서는, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 이용하여 기계실 열 공급 현황을 계측할 수 있고, 해당 계측된 기계실 열 공급 현황을 실시간으로 지역난방 분산 제어 설비로 전송할 수 있다.

상술한 단계 S401에서 열 공급 현황을 전송하게 되면, 중앙제어실(140)에서는, 취약지구 감시설비(110)와 통신 연결되어, 취약지구 감시설비(110)로부터 전송되는 열 공급 현환을 수신받아 지역난방 사용처의 열 공급 현황을 모니터링하게 된다(S402).

상술한 단계 S402에서 열 공급 현황을 모니터링함과 동시에, 열 거래용 유량 및 열량 측정설비(120)에서는, 사업자간 열 거래용 유량 및 열량을 측정하여, 해당 측정한 사업자간 열 거래용 유량 및 열량을 원거리에 떨어져 있는 중앙제어실(140)로 전송해 주게 된다(S403).

상술한 단계 S403에서 열 거래용 유량 및 열량을 전송함에 있어서, 중앙제어실(140)의 지역난방 분산 제어 설비와 실시간 데이터 전송 및 모니터링을 수행하기 위한 장비 및 통신설비를 구비하고 있는 열 거래용 유량 및 열량 측정설비(120)에서는, 열 거래를 위한 거래 사업자에 설치된 유량계, 열량계 등으로 유량, 열량 등을 계측할 수 있고, 해당 계측된 유량, 열량 등을 실시간으로 중앙제어실(140)의 지역난방 분산 제어 설비로 전송할 수 있다.

상술한 단계 S403에서 열 거래용 유량 및 열량을 전송하게 되면, 중앙제어실(140)에서는, 열 거래용 유량 및 열량 측정설비(120)와 통신 연결되어, 열 거래용 유량 및 열량 측정설비(120)로부터 전송되는 열 거래용 유량 및 열량을 수신받아 사업자간 열 거래용 유량 및 열량을 모니터링하게 된다(S404).

상술한 단계 S404에서 열 거래용 유량 및 열량을 모니터링함과 동시에, 중앙제어실(140)에서는, 지역난방 설비의 구동을 제어하기 위한 설비제어명령(또한, 지역난방 설비를 식별하기 위한 식별정보도 포함함)을 생성시켜 원격 제어 및 감시설비(130)로 전송해 주게 된다. 이에, 원격 제어 및 감시설비(130)에서는, 원거리에 떨어져 있는 중앙제어실(140)로부터 전송되는 설비제어명령을 수신받아 해당 수신받은 설비제어명령(또한, 식별정보를 포함함)에 따라 이에 대응하는 원거리에 있는 지역난방 설비의 구동을 제어하며, 이에 지역난방 설비의 현황을 중앙제어실(140)로 전송해 주게 된다(S405).

상술한 단계 S405에서 설비제어명령을 전송함에 있어서, 중앙제어실(140)에 구비되어 있는 지역난방 분산 제어 설비에서는, 지역난방 제어 기능을 분산시키고 정보 처리 및 운전 조작 기능을 집중화시킴으로써, 지역난방 설비의 운전 데이터 관리를 원활하게 하고, 다양한 필드 운전 데이터의 제어 기능과 더불어 전체 시스템의 안전 운용을 위한 감시 및 통신 기능을 수행할 수 있다.

상술한 단계 S405에서 지역난방 설비 현황을 전송함에 있어서, 장거리에 위치한 지역난방 설비에 대해 실시간 모니터링, 원격 제어 등을 중앙제어실(140)에서 수행하도록 해 주기 위한 장비 및 통신설비를 구비하고 있는 원격 제어 및 감시설비(130)에서는, 지역난방 설비의 실시간 모니터링, 원격 제어 등을 수행할 수 있다.

상술한 단계 S405에서 지역난방 설비 현황을 전송하게 되면, 중앙제어실(140)에서는, 원격 제어 및 감시설비(130)와 통신 연결되어, 원격 제어 및 감시설비(130)로부터 전송되는 지역난방 설비 현황을 수신받아 지역난방 설비를 모니터링하게 된다(S406).

한편, 중앙제어실(140)과의 LTE 통신 및 이더넷 통신을 지원해 주기 위한 LTE 게이트웨이부(201)를 포함하고 있는 각 설비(110, 120, 130)에서는, 보안을 위한 VPN 클라이언트(즉, 현장 기계실 측정 장비 등)를 지원하고 확장 및 통신을 위한 프로그램 빌더를 지원하고 운영 프로세서 및 통신 모니터링 기능을 지원해 준다. 또한, LTE 게이트웨이부(201)는, LTE 통신 모뎀을 탑재하여 무선 인터넷을 지원하고, VPN 클라이언트를 지원하여 VPN을 통해 센서 통신을 수행하도록 해 주고, 기존 기술과 다르게 사용자프로그램을 지원하여 RTU(원격단말장치) 기능을 수행할 수 있도록 해 준다.

LTE 게이트웨이부(201)를 포함하고 있는 각 설비(110, 120, 130)에서는, IoT 디바이스 기능을 수행하는 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)을 IoT 기반으로 원격 모니터링하여, 해당 모니터링된 정보를 LTE 게이트웨이부(201)를 통해 중앙제어실(140)로 전송해 줄 수도 있다.

악의적 역할을 수행하는 디바이스로 인해 오동작 혹은 의도하지 않은 기능이 수행되는 것을 방지하기 위해서, LTE 게이트웨이부(201)를 포함하고 있는 각 설비(110, 120, 130)에서는, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물에 대한 인증 및 식별을 수행할 수 있는데, 이때 인증서를 사용하거나, ID/패스워드를 이용하거나, 권한을 가지는 토큰을 사용하거나, SIM과 같은 식별장치를 사용하거나, 유일한 식별자를 사용하는 등 중의 하나 또는 그 이상으로 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물에 대한 인증 및 식별을 수행할 수 있다.

지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물에서 센싱(또는, 측정)된 데이터에 대한 기밀성, 무결성 등의 기본적 보안 요구 사항을 만족하기 위해서, LTE 게이트웨이부(201)를 포함하고 있는 각 설비(110, 120, 130)에서는, 암/복호화 및 해시값, MIC값 등을 생성할 수 있는 암호 알고리즘을 사용할 수 있다. 그리고 LTE 게이트웨이부(201)를 포함하고 있는 각 설비(110, 120, 130)에서는, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물 간 통신을 위한 전용 프로토콜로 CoAP와 LwM2M(즉, CoAP에 기반을 둔 LwM2M)을 사용할 수 있다.

LTE 게이트웨이부(201)를 포함하고 있는 각 설비(110, 120, 130)에서는, CoAP 상에서의 보안을 위해서 DTLS(Datagram Transport Layer Security)를 사용할 수 있으며, 또한 MQTT 보안을 사용할 수도 있다.

LTE 게이트웨이부(201)를 포함하고 있는 각 설비(110, 120, 130)에서는, 지역난방 사용처의 기계실 측정 장비나 시설물에서 센싱(또는, 측정)된 데이터를 안전하게 가지고 있기 위해서 데이터베이스 암호화 기법 등을 사용할 수 있으며, 또한 검색 가능 암호 기술을 이용하여 암호화된 센싱(또는, 측정) 데이터를 복호화하지 않은 상태에서도 원하는 센싱(또는, 측정) 데이터를 검색하도록 함으로써, 데이터 검색에 복호화가 필요하지 않기 때문에 빠르게 데이터에 접근할 수 있다.

다른 한편, 중앙제어실(140) 내에서 이더넷 통신을 시리얼 통신으로 변경해 주는 멀티시리얼부(141)에서는, 시리얼 통신을 수행하는 장비와 이더넷 통신을 수행하는 장비간의 데이터 연결을 위한 디바이스 서버로서, RS232C 16포트를 지원하고 TCP/UDP 통신을 지원해 준다.

중앙제어실(140) 내에서 네트워크 침입을 차단하고 트래픽을 관리해 주는 방화벽부(142)에서는, VPN에 연결된 VPN 클라이언트(즉, 현장 기계실 측정 장비 등)가 통신에 필요한 통신 연결을 제외하고는 네트워크 침입을 차단하여 통신 보안을 강화하도록 해 준다. 이때, 방화벽부(142)는, VPN 클라이언트의 통신 연결 시에 VPN 클라이언트로부터 전달되는 식별정보와 기 등록된 식별정보를 비교하여 인증해 줄 수도 있다.

방화벽부(142)에서는, 모든 트래픽에 대한 2단계 전수조사를 수행하여 유해 트래픽을 탐지하고 차단해 줌과 동시에 중요 정보 유출을 방지할 수 있다. 이때, 방화벽부(142)에서는, 1차적으로 디디도스 미티게이션을 수행할 수 있으며, 그리고 2차적으로 L7 방화벽, 또는 비헤이버 기반 기술을 적용한 DPI를 수행할 수 있다.

중앙제어실(140) 내에서 원격지 보안 통신을 수행하기 위한 VPN 서버부(143)에서는, VPN 클라이언트와의 통신을 위해서 VPN을 형성시켜 주고 암호화 통신 연결을 지원해 줌으로써, 최대 100명 이상의 사용자가 동시에 이용할 수 있도록 해 주며, 또한 설정 및 운영 관리를 위한 웹 관리를 지원해 준다. 또한, 중앙제어실(140) 내에서 VPN 클라이언트와의 연결을 위해서, WAN 고정 IP를 제공받아, 해당 제공받은 WAN 고정 IP을 이용하여 VPN 클라이언트와 연결시켜 준다.

각 설비(110, 120, 130)에 구비된 접근감지부(202)에서는, 각 설비(110, 120, 130)에 접근하는 대상을 감지하고 해당 감지된 대상을 중앙제어실(140)에 통보해 준다. 이에, 중앙제어실(140)에서는, 접근감지부(202)로부터 감지 대상을 통보받아 각 설비(110, 120, 130)의 출입 상황을 모니터링(즉, 감시)할 수 있다. 여기서, 접근감지부(202)는, 적외선센서, 레이저센서 등과 같은 접근감지센서를 구비하거나, 카메라센서를 구비하여 접근 대상을 감지할 수 있다.

각 설비(110, 120, 130)에 구비된 접근식별부(203)에서는, 접근 대상이 사용하고 있는 스마트폰에서 발생되는 단말식별정보(예를 들어, 맥어드레스 등의 정보)를 검출하여, 해당 검출된 단말식별정보(예를 들어, 맥어드레스 등의 정보)를 중앙제어실(140)에 통보해 준다. 이에, 중앙제어실(140)에서는, 접근식별부(203)로부터 검출 단말식별정보(예를 들어, 맥어드레스 등의 정보)를 통보받아, 기 설정해 둔 인가 단말식별정보(예를 들어, 맥어드레스 등의 정보)와 비교해서 접근 대상이 정당한 승인 대상인지를 확인할 수 있으며, 이때 해당 통보받은 검출 단말식별정보가 인가 단말식별정보와 다른 경우에, 경고 메시지를 생성시켜 접근식별부(203)로 전송하거나 관리자 또는 운용자에게 통보해 줄 수도 있다. 이때, 접근식별부(203)에서는, 접근 대상이 사용하고 있는 스마트폰에서 발생되는 WiFi신호를 검출하기 위한 WiFi센서를 구비하여 단말식별정보를 검출할 수 있으며, 또한 중앙제어실(140)로부터 전송되는 경고 메시지를 수신받아 접근 대상이 사용하고 있는 스마트폰에 알려 접근 금지 경고를 수행할 수도 있다.

중앙제어실(140)에서는, 접근감지부(202)로부터 감지 대상을 통보받았으나, 접근식별부(203)로부터 검출 단말식별정보를 통보받지 못한 경우에는, 불법적으로 침입한 대상임을 판단하고 경고명령을 생성시켜 경고발생부(204)로 전송하거나, 잠금명령을 생성시켜 잠금장치부(205)로 전송할 수도 있다. 이에, 경고발생부(204)에서는, 스피커 등을 구비하여, 중앙제어실(140)로부터 전송되는 경고명령을 수신받아 해당 수신받은 경고명령에 따라 경고음을 발생시켜 접근 대상에게 접근 금지를 경고할 수도 있다. 그리고 잠금장치부(205)에서는, 각 설비(110, 120, 130)의 출입문에 설치되어, 중앙제어실(140)로부터 전송되는 잠금명령을 수신받아 해당 수신받은 잠금명령에 따라 출입문을 자동으로 잠글 수도 있다.

또 다른 한편, 각 설비(110, 120, 130)와 중앙제어실(140) 사이에 형성되어 있는 무선 관재설비(150)에서는, 각 설비(110, 120, 130)의 통신 상태(즉, LTE 게이트웨이부(201)의 상태)를 체크하고 장애 발생 시에 운용자 또는 관리자에게 장애 발생을 문자, 메시지, 알람 등으로 통보하여 장애를 신속하게 처리하도록 해 준다.

이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 지역난방 설비 시스템
110: 취약지구 감시설비
120: 열 거래용 유량 및 열량 측정설비
130: 원격 제어 및 감시설비
140: 중앙제어실
141: 멀티시리얼부
142: 방화벽부
143: VPN 서버부
150: 무선 관재설비
201: LTE 게이트웨이부
202: 접근감지부
203: 접근식별부
204: 경고발생부
205: 잠금장치부

Claims (5)

1. 지역난방 사용처의 열 공급 현황을 감시하기 위한 취약지구 감시설비; 사업자간 열 거래용 유량 및 열량을 측정하기 위한 열 거래용 유량 및 열량 측정설비; 설비제어명령에 따라 원거리에 있는 지역난방 설비를 제어하고 지역난방 설비의 현황을 확인하기 위한 원격 제어 및 감시설비; 및 상기 취약지구 감시설비에서 감시한 열 공급 현황, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비에서 측정한 열 거래용 유량 및 열량을 모니터링하며, 설비제어명령을 생성시켜 상기 원격 제어 및 감시설비에 제공하고 상기 원격 제어 및 감시설비에서 확인한 지역난방 설비 현황을 모니터링하기 위한 중앙제어실을 포함하되;
   상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상과 상기 중앙제어실 사이에 형성되어, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상의 통신 상태를 체크하고 장애 발생 시에 운용자 또는 관리자에게 장애 발생을 통보하기 위한 무선 관재설비를 더 포함하며;
   상기 중앙제어실은, 지역난방 제어 기능을 분산시키고 정보 처리 및 운전 조작 기능을 집중화시켜, 지역난방 설비의 운전 데이터 관리를 하고, 필드 운전 데이터의 제어와 시스템의 안전 운용을 위한 감시 및 통신을 수행하기 위한 지역난방 분산 제어 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 지역난방 설비 시스템.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 취약지구 감시설비는,
   지역난방 사용처의 기계실 측정 장비를 이용하여 기계실 열 공급 현황을 계측하여, 계측된 기계실 열 공급 현황을 실시간으로 상기 중앙제어실로 전송하는 것을 특징으로 하는 지역난방 설비 시스템.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비는,
   열 거래를 위한 거래 사업자에 설치된 유량계, 열량계로 유량, 열량을 계측하여, 계측된 유량, 열량을 실시간으로 상기 중앙제어실로 전송하는 것을 특징으로 하는 지역난방 설비 시스템.
   
5. 중앙제어실이 설비제어명령을 생성시켜 원격 제어 및 감시설비에 제공하는 단계; 상기 원격 제어 및 감시설비가 설비제어명령에 따라 원거리에 있는 지역난방 설비를 제어하고 지역난방 설비의 현황을 확인하는 단계; 취약지구 감시설비가 지역난방 사용처의 열 공급 현황을 감시하는 단계; 열 거래용 유량 및 열량 측정설비가 사업자간 열 거래용 유량 및 열량을 측정하는 단계; 및 상기 중앙제어실이 상기 원격 제어 및 감시설비에서 확인한 지역난방 설비 현황, 상기 취약지구 감시설비에서 감시한 열 공급 현황, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비에서 측정한 열 거래용 유량 및 열량을 모니터링하는 단계를 포함하되;
   무선 관재설비가 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상과 상기 중앙제어실 사이에 형성되어, 상기 열 거래용 유량 및 열량 측정설비, 상기 원격 제어 및 감시설비 중 하나 또는 그 이상의 통신 상태를 체크하고 장애 발생 시에 운용자 또는 관리자에게 장애 발생을 통보하며;
   상기 중앙제어실은 지역난방 분산 제어 설비를 구비하여, 지역난방 제어 기능을 분산시키고 정보 처리 및 운전 조작 기능을 집중화시켜, 지역난방 설비의 운전 데이터 관리를 하고, 필드 운전 데이터의 제어와 시스템의 안전 운용을 위한 감시 및 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 지역난방 설비 시스템의 운용방법.

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