KR102069689B1 - 사용 패턴에 기반한 전자식 잠금 장치의 인증 방법 및 시스템 - Google Patents

사용 패턴에 기반한 전자식 잠금 장치의 인증 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

전자식 잠금 장치의 인증 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 잠금 장치의 인증 방법은, 전자 키를 이용하여 전자식 잠금 장치를 시정 및 해정하는 사용 이력을 수집하는 단계; 상기 사용 이력을 분석하여 사용 패턴을 생성하는 단계; 및 상기 전자 키를 이용하여 상기 전자식 잠금 장치를 시정 및 해정할 때, 상기 사용 패턴에 기초하여 선택된 인증 레벨을 적용하여 인증을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

사용 패턴에 기반한 전자식 잠금 장치의 인증 방법 및 시스템 {Method and system for authentication of electronic lock based on usage pattern}
본 발명은 사용 패턴에 기반하여 전자식 잠금 장치의 인증을 수행하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 전자 키 보관함을 이용하여 사용 패턴을 수집하고, 수집한 사용 패턴을 분석하고, 사용 패턴에 따라 인증 레벨을 다르게 적용하여 보안성을 강화하는 한편 사용성도 확보하는 방법 및 그 방법을 수행하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 공공건물, 아파트, 호텔, 공장 등의 출입문, 사물함, 시설물 등에는 잠금 장치를 설치하여 보안에 대비한다. 이러한 보안을 위한 잠금 장치에는 기계식 잠금 장치와 전자식 잠금 장치로 대별될 수 있고, 열쇠를 이용하여 출입문, 사물함 등을 개폐하는 기계식 잠금 장치의 경우, 열쇠의 조작 또는 보관에 따른 보안의 문제점과 함께 열쇠 분실 시, 잠금 장치를 교체해야 하는 문제점이 있다.
이를 감안하여, 비밀번호, 사용자의 지문과 음성 또는 전자 키를 사용하여 도어를 개폐하는 전자식 잠금 장치가 빈번하게 이용되고 있다. 열쇠 분실의 염려가 없고, 일반 사용자가 간단한 인증을 거쳐 손쉽게 출입문, 사물함 등을 개폐할 수 있을 뿐 아니라 보안성 또한 뛰어나 최근에 그 시장이 급성장하고 있다.
그러나, 전자식 잠금 장치 개폐 시 이용되는 사용자의 인증정보가 누출되는 경우, 즉, 전자식 잠금 장치 개폐의 권한이 없는 자가 인증정보를 알고 있을 시에 무단 침입의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 전자식 잠금 장치 개폐에 대한 사용자의 불안감을 해소하기 위해 이중으로 인증작업을 수행하는 기술의 개발이 필요하다.
이를 위해서 사용자의 간단한 인증을 통해 개폐가 되는 일반적인 도어락과 같은 전자식 잠금 장치 외에 소형 전자 키를 이용한 전자식 잠금 장치가 개발되고 있다. 관련 선행기술로는 공개특허공보 제 10-2016-0147553호 "전자 키를 이용한 전자식 잠금 장치 이중 인증 시스템"가 있다.
예를 들면 군대의 무기 보관함, 각 통신사의 기지국 설비함 등 사용자의 인증만으로 잠금을 해제하는 도어락과 같은 전자식 잠금 장치를 설치하기에는 그 부피가 충분하지 않고, 보안상의 이슈가 중요한 경우가 있다. 이 경우에는 단순 비번이나 지문 입력 이상의 추가적인 인증이 필요할 수 있다.
또한 도어락과 같은 전자식 잠금 장치가 복수의 장소에 다수 설치가 되는 경우에는 각각의 장소에 설치된 잠금 장치의 전원을 주기적으로 교환해야 하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결 하기 위해서 잠금 장치 자체에는 전원이 없고, 하나의 소형 전자 키를 이용하여 다수의 잠금 장치를 1:n의 관계로 잠금 해제하면서, 소형 전자 키를 통해 전원을 공급하여 잠금을 해제하는 전자식 잠금 장치가 개발되고 있다.
하지만 앞서 소개한 공개특허공보 제 10-2016-0147553호에 공개된 선행 기술처럼 소형 전자 키의 키에 구비된 버튼의 입력에 따라 생성된 암호 데이터를 이용한 1차 인증과 소형 전자 키와 잠금 장치의 UID에 기초하여 서로를 인증하는 2차 인증을 이용한 이중 인증은 키가 없는 도어락과 같은 전자식 잠금 장치에 비해서 보안성을 강화하기는 했지만 몇가지 문제점이 있다.
우선 첫번째 문제점은 이중 인증이 항상 동일하게 적용되기 때문에 필요 따라서는 사용자의 편의성이 강화되어야 하는 경우에도 키 패드 입력을 통해서 비밀 번호를 1차적으로 인증하고, 전자 키를 잠금 장치에 접촉 시켜서 전자 키를 2차적으로 인증해야 하는 불편함이 있다.
그리고 두번째 문제점은 반대로 보다 보안성이 강화되어야 하는 경우에도 항상 이중 인증이 적용되기 때문에 추가적인 인증을 별도로 더 수행하기 어렵다는 점이다. 즉 이중 인증만으로도 보안이 충분하지 않은 상황이 발생할 수 있다는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 종래의 전자 키를 이용한 전자식 잠금 장치의 이중 인증 방법에서 상황에 따라 인증 레벨을 다양하게 적용할 수 있는 인증 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 사용 패턴에 기반한 전자식 잠금 장치의 인증 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 잠금 장치의 인증 방법은, 전자 키를 이용하여 전자식 잠금 장치를 시정 및 해정하는 사용 이력을 수집하는 단계; 상기 사용 이력을 분석하여 사용 패턴을 생성하는 단계; 및 상기 전자 키를 이용하여 상기 전자식 잠금 장치를 시정 및 해정할 때, 상기 사용 패턴에 기초하여 선택된 인증 레벨을 적용하여 인증을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 사용 패턴을 생성하는 단계는, 상기 사용 이력에 포함된 사용 시간 및 사용 장소 중에 하나 이상을 이용하여 사용 패턴을 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 사용 패턴을 분석하는 단계는, 사용 시간별 사용 횟수를 이용하여 상기 사용 시간별 사용 횟수의 정규 분포를 구하는 단계; 및 상기 정규 분포의 평균 및 표준 편차에 따라 상기 인증 레벨을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 사용 패턴을 분석하는 단계는, 장소별 사용 횟수를 이용하여 상기 사용 장소별 사용 횟수의 정규 분포를 구하는 단계; 및 상기 정규 분포의 평균 및 표준 편차에 따라 상기 인증 레벨을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 인증 레벨을 선택하는 단계는, 상기 정규 분포의 평균 - 1 * 표준 편차 이상의 사용 횟수 동안에는 제1 인증 레벨을 선택하는 단계; 상기 정규 분포의 평균 - 2 * 표준 편차 이상 및 상기 정규 분포의 평균 - 1 * 표준 편차 미만의 사용 횟수 동안에는 상기 제1 인증 레벨보다 인증 레벨이 더 높은 제2 인증 레벨을 선택하는 단계; 및 상기 정규 분포의 평균 - 3 * 표준 편차 이상 및 상기 정규 분포의 평균 - 2 * 표준 편차 미만의 사용 횟수 동안에는 상기 제2 인증 레벨보다 인증 레벨이 더 높은 제3 인증 레벨을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 사용 패턴을 분석하는 단계는, 상기 장소 및 상기 시간에 따른 사용 이력을 클러스터링 하는 단계; 및 상기 클러스터링 된 클러스터에 속한 장소 및 시간에 따라 서로 다른 인증 레벨을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 장소 및 상기 시간에 따른 사용 이력을 클러스터링 하는 단계는, 상기 인증 레벨의 수에 따라 K-Means Clustring을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 서로 다른 인증 레벨을 적용하는 단계는, 상기 클러스터에 속한 사용 이력의 수가 적을수록, 해당 클러스터에 속한 장소 및 시간에 대해서는 보안성이 높은 인증 레벨을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 잠금 장치의 인증 시스템은, 전자 키를 이용하여 전자식 잠금 장치를 시정 및 해정하는 사용 이력을 분석하고, 상기 분석의 결과로 사용 패턴을 생성하고, 상기 생성한 사용 패턴을 상기 전자 키로 전송하는 사용 패턴 분석 장치; 및 상기 사용 이력을 수집해서 상기 사용 패턴 분석 장치로 전송하고, 상기 사용 패턴을 수신하고, 상기 사용 패턴에 기초하여 선택된 인증 레벨을 적용하여 인증을 수행하는 전자 키를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 사용 패턴 분석 장치는, 상기 전자 키를 수납하기 위한 수납부; 상기 전자 키가 수납되는 경우, 상기 전자 키를 충전하기 위한 충전부; 상기 전자 키로부터 사용 이력을 수신하고, 수신한 사용 이력에 기초하여 생성된 사용 패턴을 상기 전자 키로 전송하는 통신부; 및 상기 수신한 사용 이력에 기초하여 사용 패턴을 학습하는 학습부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 다음과 같다.
본 발명에서 제안하는 인증 방법을 이용하면 상황에 따라 적절한 인증 레벨을 적용할 수 있다. 이를 통해서 사용자의 편의성이 강화되어야 하는 경우와 잠금 장치의 보안성이 강화되어야 하는 경우에 인증 레벨을 다르게 적용할 수 있다.
일반적으로 사용자의 편의성과 잠금 장치의 보안성은 트레이드 오프(trade-off) 관계에 있는데, 본 발명에서 제안하는 방법을 이용하면 사용자의 편의성과 잠금 장치의 보안성을 모두 확보하는 효과를 얻을 수 있다.
또한 복수의 키를 보관해야 하는 경우 전자 키 보관함을 이용하여 전자 키를 체계적으로 관리할 수 있으며, 그 과정에서 전자 키의 충전이나 사용 내역 수집도 용이하게 수행할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 사용하는 전자식 잠금 장치와 전자 키를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 패턴에 기반한 전자식 잠금 장치의 인증 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 패턴에 기반한 전자식 잠금 장치의 인증 시스템의 신호 흐름도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인증 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 패턴에 기반한 전자식 잠금 장치의 인증 방법의 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 패턴 분석 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 사용하는 전자식 잠금 장치와 전자 키를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 전자식 잠금 장치(100)는 패드 락(pad lock) 형태로 도시가 되어 있으며, 전자 키(200)는 전원 버튼과 4개의 키 패드(260)를 포함하는 형태로 도시가 되어 있다.
다만, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명에서 사용하는 전자식 잠금 장치(100)는 패드 락 외에도 도 1의 하단에 도시된 것처럼 유로 프로필 더블(Europrofile Double), 림 락(Rim Lock), 드로워 락(Drawer Lock), 캠 락(Cam Lock) 등 서랍이나 캐비닛, 보관함 등에 사용되는 잠금 장치는 모두 전자식 잠금 장치(100)가 될 수 있다.
이러한 전자식 잠금 장치(100)는 별도의 전원이 없으며 접속 단자(110)를 통해 전자 키(200)의 접속 단자(210)로부터 전원을 일시적으로 공급 받고 이를 통해서 전자식 잠금 장치(100)의 잠금을 해제한다. 이때 전자식 잠금 장치(100)의 접속 단자(110)와 전자 키(200)의 접속 단자(210)는 물리적으로 접촉하여 전원을 공급하는 것뿐만 아니라 서로의 식별자(UID)를 교환해서 1차 인증을 수행한다.
이를 통해서 하나의 전자 키(200)로 복수의 전자식 잠금 장치(100)를 시정 및 해정할 수 있다. 즉 전자식 잠금 장치(100)의 내부 메모리에는 자신을 시정 및 해정할 수 있는 전자 키(200)의 식별자의 목록이 저장되어 있고, 전자 키(200)의 내부 메모리에는 자신이 시정 및 해정할 수 있는 전자식 잠금 장치(100)의 식별자의 목록이 저장되어 있어서, 서로의 접속 단자(110, 210)를 접촉하는 것으로 1차 인증을 수행할 수 있다.
전자 키(200)를 소유하고 있는 것이 하나의 인증이기 때문에, 단순히 비밀 번호를 입력하는 도어 락(Door Lock)과 같은 기존의 전자식 잠금 장치보다 높은 보안성을 유지할 수 있다. 특히 이런 소형 전자식 잠금 장치는 그 부피가 작고 여러 곳에 설치가 되어야 하기 때문에 전자식 잠금 장치(100)의 내부에는 전원이 없고 전자 키(200)에서 전원을 공급하면서 잠금을 해제하는 방식이 매우 유용하다.
이때 보안성을 더 강화하기 위해서 전자 키(200)에 2차 인증 수단을 추가할 수 있다. 도 1에서는 4개의 키 패드(260)가 전자 키(200)에 부착되어 있고, 키 패드(260)를 통해서 2차 인증을 수행할 수 있다. 예를 들면 키 패드(260)에 1, 2, 3, 4와 같은 숫자가 인쇄되어 있고 이들의 조합으로 2차 인증을 수행할 수 있다.
사용자가 전자 키(200)로 잠금을 해제하기 위해서, 우선 전자 키(200)의 전원 버튼을 눌러서 전자 키(200)를 온 상태로 만든 다음, 키 패드(260)에 미리 설정한 비밀번호를 입력한다. 사용자가 입력한 비밀번호가 전자 키(200)의 내부 메모리에 저장된 비밀번호와 동일한 경우에는 비밀번호를 이용한 2차 인증이 성공했음을 소리나 램프를 통해서 안내하고, 그 후에 사용자가 전자 키(200)를 전자식 잠금 장치(100)에 접촉시키면 잠금이 풀리는 방식으로 이중 인증을 수행할 수 있다.
물론 도 1에서는 발명의 이해를 돕기 위해 키 패드(260)를 도시하였으나, 그 외에도 전자 키(200)에 지문 센서를 추가하고, 사용자의 지문을 이용해서 생체 정보를 활용한 인증을 수행할 수도 있다. 그 외에도 전자 키(200)에 다양한 센서를 추가하고 이를 이용해서 이중 인증을 수행할 수 있다.
다만 전자 키(200)는 그 부피의 제약상 연산 능력과 센서의 추가에 한계가 있기 때문에 전자 키(200)에 블루투스(Bluetooth)와 같은 통신 모듈을 추가할 수 있다. 그리고 전자 키(200)가 스마트폰과 같은 외부 기기와 통신을 수행하면서 외부 기기를 이용해서 이중 인증을 수행할 수 있다.
예를 들면, 스마트폰에서 카메라를 이용한 얼굴 인식이나 마이크를 이용한 음성 인식을 통해서 사용자를 인증하고, 이러한 2차 인증이 성공한 경우에 한해서 스마트폰에서 전자 키(200)로 인증이 성공했음을 알리는 정보를 송신할 수 있다. 그 다음에 전자 키(200)가 전자식 잠금 장치(100)와 접촉해서 인증을 수행하는 방법으로 이중 인증을 수행할 수 있다.
단순히 비밀 번호 등으로 인증을 수행하는 도어락과 같은 전자식 잠금 장치에 비해 전자 키(200)를 이용한 전자식 잠금 장치(100)의 이중 인증은 보안성을 높였다는 장점이 있다. 그러나 획일적인 이중 인증의 적용은 보안성을 보다 더 강화하고 싶은 경우나, 반대로 보안성을 다소 손해 보더라도 사용자의 편의성을 강화하고 싶은 경우에는 부적절하다는 단점이 있다.
이러한 종래의 단점을 해결하기 위해서 본 발명은 소형 전자 키(200)를 이용하여 전자식 잠금 장치(100)를 시정/해정할 때 인증 레벨을 동적으로 적용하는 방법을 제안하고자 한다. 이를 위해서는 우선 전자식 잠금 장치(100)의 사용 패턴을 분석할 필요가 있다.
즉 평소의 사용 형태에 따라 보안성을 강화할 때와 편의성을 강화할 때를 자동으로 구분해서 인증 레벨을 다르게 적용함으로써, 트레이드 오프 관계에 있는 보안성과 편의성을 모두 확보할 수 있는 인증 방법을 제안하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 패턴에 기반한 전자식 잠금 장치의 인증 시스템의 구성도이다.
본 발명에서 제안하는 인증 시스템은 전자식 잠금 장치(100)와 전자 키(200) 및 사용 패턴 분석 장치(300)를 포함할 수 있다. 여기서 사용 패턴 분석 장치(300)는 전자 키(200)와 유/무선 통신을 통해서 사용 이력을 수집하고, 수집한 사용 이력을 바탕으로 분석한 패턴을 다시 전자 키(200)로 전송하는 장치이다.
발명의 이해를 돕기 위해 사용 패턴 분석 장치(300)는 물리적으로 하나의 장치인 것을 전제로 설명하나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니며 복수 개의 장치가 모여서 사용 패턴 분석 장치(300)의 역할을 수행할 수 있다.
예를 들면 스마트폰이 전자 키(200)와 블루투스를 통해서 사용 이력을 수신 받고 이를 와이파이(WI-Fi), LTE 등을 통해서 원격의 서버에 전송하면 서버에서 사용 이력을 분석하고 패턴을 패턴으로 생성해서 스마트폰을 통해서 다시 전자 키(200)로 전송할 수 있다. 이때는 스마트폰과 서버가 합쳐져서 사용 패턴 분석 장치(300)의 역할을 수행할 수 있다.
앞서 설명한 것처럼 전자식 잠금 장치(100)와 전자 키(200)는 물리적 접촉을 통해서 전원과 정보를 주고 받으며, 전자 키(200)와 사용 패턴 분석 장치(300)는 유/무선 통신을 통해서 사용 이력 및 패턴을 주고 받는다.
여기서 사용 이력이란 전자 키(200)가 전자식 잠금 장치(100)를 시정하고 해정한 이력으로, 시간, 장소 등의 정보를 포함한다. 전자 키(200)의 사용 이력 수집부(230)는 전자식 잠금 장치(100)를 잠그거나 해제할 때마다 내부의 메모리에 사용 이력을 수집한다.
이렇게 수집된 사용 이력은 주기적으로 또는 비주기적으로 전자 키(200)의 통신부(240)를 통해서 사용 패턴 분석 장치(300)의 통신부(340)로 전송되고, 사용 패턴 분석 장치(300)의 사용 이력 관리부(330)가 내부의 데이터베이스에 사용 이력을 저장한다.
어느 정도의 사용 이력이 수집이 되면 사용 패턴 분석 장치(300)는 이를 바탕으로 사용 이력을 분석해서 패턴을 추출한다. 이 과정에서 기계 학습과 같은 분석 방법이 적용될 수 있다. 사용 패턴 분석 장치(300)의 패턴 학습부(320)에서 학습을 통해 생성된 패턴은 다시 전자 키(200)로 전송된다.
전자 키(200)의 패턴 저장부(250)에 의해 전자 키(200)의 내부 메모리에 저장된다. 그리고 전자 키(200)의 인증 관리부(220)는 패턴에 따라 전자식 잠금 장치(100)의 시정/해정에 적용할 인증 레벨을 동적으로 적용하여 다양한 레벨로 인증을 수행한다.
이를 통해서 어떠한 경우에는 전자 키(200)를 전자식 잠금 장치(100)에 접촉하는 인증만으로 잠금을 해제하기도 하고, 어떠한 경우에는 물리적 접촉 외에 비밀번호과 같은 인증을 더 수행하기도 하고, 어떠한 경우에는 물리적 접촉과 비밀번호 인증과 지문 인증까지 수행하도록 요구할 수 있다.
이하 발명에 대한 이해를 돕기 위해 전자 키(200)는 키패드와 지문 센서를 포함하고 있는 것으로 가정하고, 전자 키(200)와 전자식 잠금 장치(100)가 물리적 접촉만으로 인증을 수행하는 것을 1단계 인증이라 하고, 물리적 접촉 + 비밀번호까지 인증하는 이중 인증을 수행하는 것을 2단계 인증이라 하고, 물리적 접촉 + 비밀번호 + 지문까지 인증하는 삼중 인증을 수행하는 것을 3단계 인증으로 칭한다.
물론 전자 키(200)는 그 외에도 다양한 인증 수단을 더 포함할 수 있으며 인증 수단을 몇 개까지 이용하는지에 따라서 인증 레벨은 더 높아질 수 있으나, 발명의 이해를 돕기 위해서 3단계까지만 있는 것으로 가정하고 설명을 계속하기로 한다. 일반적으로 1단계 인증은 편의성은 가장 높으나 보안성은 가장 낮고, 3단계 인증은 편의성은 가장 낮으나 보안성은 가장 높다. 그리고 2단계 인증은 편의성과 보안성이 보통인 경우이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 패턴에 기반한 전자식 잠금 장치의 인증 시스템의 신호 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 아직 사용 이력을 수집하고 패턴을 분석하기 전에는 우선 가장 높은 보안성을 가진 3단계 인증으로 전자 키(200)가 전자식 잠금 장치(100)의 잠금을 해제한다. 이렇게 3단계 인증을 통해서 사용 이력이 누적해서 수집되면 전자 키(200)는 사용 이력을 사용 패턴 분석 장치(300)로 전송한다.
그러면, 사용 패턴 분석 장치(300)는 사용 패턴을 학습하고, 분석한 사용 패턴을 전자 키(200)로 전송한다. 그러면 전자 키(200)는 사용 패턴에 따라서 각각의 상황에 따라 동일한 전자식 잠금 장치(100)의 잠금을 해제하더라도 다양한 인증 레벨을 적용할 수 있다.
예를 들면 잠금을 해제하려는 시간이나 장소에 따라 인증 레벨을 1단계 인증, 2단계 인증, 3단계 인증으로 다양하게 적용함으로써 보안성과 편의성을 모두 확보할 수 있다. 특히 관리자의 설정에 의해서 인증 레벨이 조정되는 것이 아니라 사용 패턴에 따라 인증 레벨을 적용함으로써, 보다 효과적으로 보안성과 편의성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인증 방법을 설명하기 위한 도면이다.
앞서 설명한 것처럼 사용 이력은 사용 시간과 사용 장소 및 그 때의 전자식 잠금 장치(100)의 식별자와 전자 키(200)의 식별자 등을 포함한다. 예를 들어 수일에 걸쳐서 각 시간대별로 잠금 횟수를 구해서 그 분포를 그려 보았더니 도 4와 같은 정규 분포를 보인다고 가정해보자.
도 4를 참고하면 각 시간대별 잠금 횟수의 평균은 12이며 표준편차(시그마)는 3인 것을 알 수 있다. 그러면 정규 분포의 특성에 의해서 평균 +/- 1 시그마의 범위에는 전체 표본의 68.26% 정도의 데이터가 포함되며, 평균 +/- 2 시그마의 범위에는 전체 표본의 95.44% 정도의 데이터가 포함되며, 평균 +/- 3 시그마의 범위에는 전체 표본의 99.73% 정도의 데이터가 포함된다.
그러면 표준 편차를 기준으로 인증 레벨을 자동으로 할당할 수 있다. 예를 들면 시간대별로 잠금 횟수가 0회부터 6회까지는 3단계 인증을 요구하여 높은 보안성을 확보하고, 잠금 횟수가 6회부터 9회까지는 2단계 인증을 요구하여 잠금 횟수가 많아질수록 사용자의 편의성을 강화할 수 있다. 마지막으로 잠금 횟수가 시간대별로 9회를 초과하는 경우에는 1단계 인증을 요구하여 사용자의 편의성을 확보할 수 있다.
이렇게 잠금 횟수가 높을수록 보다 낮은 인증만으로도 잠금을 해제하는 이유는 대부분의 물리적인 잠금 장치에 대한 악의적인 잠금 해제 시도는 사용이 뜸한 시간대를 노려서 시도하기 때문이다. 사용자의 이용이 많을 때는 높은 편의성을, 사용자의 이용이 적을 때는 높은 보안성을 확보하도록 인증 레벨을 다양하게 적용할 수 있다.
즉, 사용자가 빈번하게 사용을 시도하는 중간에는 타인에 의한 악의적인 잠금 해제가 어려우므로 이러한 시간대에는 사용자의 편의성을 보다 강화하도록 패턴을 학습할 수 있다. 반대로 사용자의 이용이 뜸한 시간대에는 보안성을 강화하여 높은 레벨의 인증을 요구할 수 있다.
도 5를 참고하면 구체적인 예로 특정한 일자의 00시부터 24시까지의 각 시간대별 잠금 횟수가 도시되어 있다. 그러면 앞서 도 4에서 학습한 패턴을 이용하여 잠금 횟수가 6회 미만인 00시부터 09시까지는 3단계 인증을 수행할 수 있다.
이에 비해 잠금 횟수가 6회 이상이고 9회 미만인 09시부터 17시까지는 2단계 인증을 수행할 수 있다. 반면에 사용자의 이용이 9회 이상인 17시부터 20시까지는 1단계 인증을 수행할 수 있다.
그러다가 다시 사용자의 이용이 줄어드는 20시부터 21시까지는 2단계 인증을 수행하고, 21시 이후부터는 3단계 인증을 수행하여 보안성을 강화할 수 있다. 이렇게 사용 이력을 분석하여 패턴을 생성하고, 패턴에 따라 보안 레벨을 다양하게 적용함으로써, 사용자의 편의성도 강화하는 한편 보안성도 확보할 수 있다.
지금까지 도 4 내지 도 5를 통해서는 시간대별 잠금 횟수를 패턴으로 분석한 일 예를 살펴보았다. 다만, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 것일뿐 발명을 제한하고자 하는 것은 아니므로 도 4 내지 도 5에 예시된 패턴 분석 외에도 다양한 패턴 분석을 통해 사용자의 이용 패턴에 따른 인증 레벨의 차이를 자동으로 설정할 수 있다.
이번에는 도 6을 통해서 장소별 잠금 횟수를 패턴으로 분석하는 예에 대해서 살펴보자. 도 6을 참고하면 장소별로 잠금 횟수가 도시되어 있다. 예를 들변 본 발명에서 사용하는 전자식 잠금 장치(100)는 공장 설비 내의 보관함을 위한 잠금 장치여서 공장의 각 구역별로 잠금 장치의 위치가 상이하다고 가정해보자.
그러면 A 섹션의 잠금 장치는 일반적으로 하루에 8회 정도의 시정/해정이 이루어지고, B 섹션의 잠금 장치는 하루에 12회 정도의 시정/해정이 이루어지고, C 섹션의 잠금 장치는 하루에 4회 정도의 시정/해정이 이루어진다고 가정해보자.
그러면 각 섹션별로 인증 레벨을 차등을 둘 수 있다. 즉 A 섹션의 잠금 장치는 2단계 인증을 수행하고, B 섹션의 잠금 장치는 1단계 인증을 수행하고, C 섹션의 잠금 장치는 3단계 인증을 수행할 수 있다.
이렇게 각 시간대별 패턴과 유사하게 각 장소별로 패턴을 분석해서 인증 레벨을 적용하면 도 7에서 보는 것과 같이 B 섹션에 새로운 잠금 장치인 B-04가 추가되더라도, B-04에 대한 사용 이력이 없더라도 전자 키(200)가 B-40 잠금 장치의 시정/해정을 수행하기 위해서는 1 단계 인증만 수행하도록 자동으로 설정할 수 있다.
이때 각 장소별로 어느 정도의 인증 레벨을 적용할지는 도 4에서 적용한 것과 유사하게, 장소별 잠금 횟수의 통계를 이용하여 평균과 표준 편차를 구하고 각 섹션이 평균으로부터 어느 정도의 범위에 해당하는지를 기준으로 인증 레벨을 다르게 설정할 수 있다.
또한 도 4 내지 도 5와 도 6 내지 도 7에서 설명한 시간과 장소를 한번에 분석하여 시간과 장소에 따른 이용 패턴을 생성할 수 있다. 그래서 동일한 장소라고 하더라도 시간에 따라 인증 레벨을 다르게 적용하고, 동일한 시간이라고 하더라도 장소에 따라 인증 레벨을 다르게 적용할 수 있다.
이 과정에서 장소별 시간별 정규 분포를 구하고 그에 따라 인증 레벨은 다르게 적용할 수도 있다. 또한, 이 과정에서 기계 학습을 이용할 수 있다. 예를 들면 이용 장소와 이용 시간을 특징으로 하여 사용 이력을 클러스터링해서 클러스터를 구성하고 클러스터의 크기가 큰 순서대로 인증 레벨을 적용할 수 있다.
도 8을 참고하면 장소와 시간에 따른 이용을 표시하고 이를 클러스터링을 한 결과를 볼 수 있다. 이때 우리는 인증 레벨이 1단계, 2단계, 3단계 총 3개이므로 K means clustering을 수행할 때 K의 값을 3으로 놓고 클러스터링을 수행할 수 있다.
그래서 사용이 밀집된 빨간색 클러스터에 속한 장소와 시간에서는 1단계 인증을 수행하고, 파란색 클러스터에 속한 장소와 시간에서는 2단계 인증을 수행하고, 녹색 클러스터에 속한 장소와 시간에서는 3단계 인증을 수행할 수 있다. 이와 같은 인증 레벨을 다양하게 적용하는 설정을 기계 학습을 통해서 생성한 모델을 이용하여 적용함으로써, 각 장소와 시간에 따른 적절한 인증 레벨의 설정이 가능하다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 패턴에 기반한 전자식 잠금 장치의 인증 방법의 순서도이다.
도 9를 참고하면, 우선 전자 키(200)로부터 사용 이력을 수신한다(S1100). 그리고 사용 이력을 분석해서 시간, 장소에 따른 패턴을 학습한다(S1200). 이때 다양한 기계 학습 방법을 적용할 수 있다. 보다 구체적으로는 비지도 학습을 적용하여 패턴을 학습할 수 있다.
다음으로 학습된 패턴에 따라 인증 레벨을 차등 적용한다(S1300). 즉 장소와 시간에 따라 다양한 인증 레벨을 적용함으로써, 보안성과 편의성을 확보하는 방식으로 전자 키(200)와 전자식 잠금 장치(100)를 이용할 수 있다.
이때 한번 학습한 패턴은 지속적으로 쌓이는 사용 이력을 이용하여 갱신해 나갈 수 있다. 이를 통해서 각 장소와 시간에 따른 보다 적절한 인증 레벨을 자동으로 설정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 패턴 분석 장치를 설명하기 위한 도면이다.
앞서 설명한 사용 패턴 분석 장치(300)는 전자 키와 통신을 통해서 사용 이력을 수집하는 서버와 같은 형태일 수도 있으나, 도 10에 도시한 것과 같은 전자 키 보관함(400)과 같은 형태일 수 있다.
도 10을 참고하면, 전자 키 보관함(400)은 개폐를 위한 도어(410)와 그 내부에는 수납 공간(420)을 포함할 수 있다. 수납 공간(420)에는 복수 개의 전자 키(100)를 수납하기 위한 키 홀(430)이 있어, 각각의 홀에 전자 키(100)를 삽입하는 방식으로 전자 키(100)의 보관이 가능하다.
이때 키 홀(430)의 둘레에는 상태 표시부(440)이 포함될 수 있다. 그래서 전자 키(100)가 충전 중인 경우, 충전이 완료된 경우, 데이터를 읽고/쓰는 경우 등을 구분해서 색상으로 사용자에게 상태를 안내할 수 있다.
이렇게 전자 키(100)를 수납하고 보관하는 과정에서 키 보관함(400)은 충전 기능을 제공하는 것 외에 전자 키(100)의 사용 이력을 수집하고 이를 분석해서 인증 레벨을 다양하게 적용할 모델을 학습하고, 학습한 모델을 전자 키(100)로 전송하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 통해서 복수의 키를 보관해야 하는 경우 전자 키 보관함(400)을 이용하여 전자 키(100)를 체계적으로 관리할 수 있으며, 그 과정에서 전자 키(100)의 충전이나 사용 내역 수집도 용이하게 수행할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 전자식 잠금 장치
200: 전자 키
300: 사용 패턴 분석 장치

Claims (10)

  1. 하나의 전자 키를 이용하여 복수의 전자식 잠금 장치를 시정 및 해정하는 사용 이력을 수집하는 단계;
    상기 사용 이력을 분석하여 사용 패턴을 생성하는 단계; 및
    상기 전자 키를 이용하여 상기 전자식 잠금 장치를 시정 및 해정할 때, 상기 사용 패턴에 기초하여 복수의 전자식 잠금장치 각각에 상이하게 선택된 인증 레벨을 적용하여 인증을 수행하는 단계를 포함하는,
    전자식 잠금 장치의 인증 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용 패턴을 생성하는 단계는,
    상기 사용 이력에 포함된 사용 시간 및 사용 장소 중에 하나 이상을 이용하여 사용 패턴을 분석하는 단계를 포함하는,
    전자식 잠금 장치의 인증 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사용 패턴을 분석하는 단계는,
    사용 시간별 사용 횟수를 이용하여 상기 사용 시간별 사용 횟수의 정규 분포를 구하는 단계; 및
    상기 정규 분포의 평균 및 표준 편차에 따라 상기 인증 레벨을 선택하는 단계를 포함하는,
    전자식 잠금 장치의 인증 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 사용 패턴을 분석하는 단계는,
    장소별 사용 횟수를 이용하여 상기 사용 장소별 사용 횟수의 정규 분포를 구하는 단계; 및
    상기 정규 분포의 평균 및 표준 편차에 따라 상기 인증 레벨을 선택하는 단계를 포함하는,
    전자식 잠금 장치의 인증 방법.
  5. 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인증 레벨을 선택하는 단계는,
    상기 정규 분포의 평균 - 1 * 표준 편차 이상의 사용 횟수 동안에는 제1 인증 레벨을 선택하는 단계;
    상기 정규 분포의 평균 - 2 * 표준 편차 이상 및 상기 정규 분포의 평균 - 1 * 표준 편차 미만의 사용 횟수 동안에는 상기 제1 인증 레벨보다 인증 레벨이 더 높은 제2 인증 레벨을 선택하는 단계; 및
    상기 정규 분포의 평균 - 3 * 표준 편차 이상 및 상기 정규 분포의 평균 - 2 * 표준 편차 미만의 사용 횟수 동안에는 상기 제2 인증 레벨보다 인증 레벨이 더 높은 제3 인증 레벨을 선택하는 단계를 포함하는,
    전자식 잠금 장치의 인증 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 사용 패턴을 분석하는 단계는,
    상기 장소 및 상기 시간에 따른 사용 이력을 클러스터링 하는 단계; 및
    상기 클러스터링 된 클러스터에 속한 장소 및 시간에 따라 서로 다른 인증 레벨을 적용하는 단계를 포함하는,
    전자식 잠금 장치의 인증 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 장소 및 상기 시간에 따른 사용 이력을 클러스터링 하는 단계는,
    상기 인증 레벨의 수에 따라 K-Means Clustring을 수행하는 단계를 포함하는,
    전자식 잠금 장치의 인증 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 서로 다른 인증 레벨을 적용하는 단계는,
    상기 클러스터에 속한 사용 이력의 수가 적을수록, 해당 클러스터에 속한 장소 및 시간에 대해서는 보안성이 높은 인증 레벨을 적용하는 단계를 포함하는,
    전자식 잠금 장치의 인증 방법.
  9. 하나의 전자 키를 이용하여 복수의 전자식 잠금 장치를 시정 및 해정하는 사용 이력을 분석하고, 상기 분석의 결과로 사용 패턴을 생성하고, 상기 생성한 사용 패턴을 상기 전자 키로 전송하는 사용 패턴 분석 장치; 및
    상기 사용 이력을 수집해서 상기 사용 패턴 분석 장치로 전송하고, 상기 사용 패턴을 수신하고, 상기 사용 패턴에 기초하여 복수의 전자식 잠금장치 각각에 상이하게 선택된 인증 레벨을 적용하여 인증을 수행하는 전자 키를 포함하는,
    전자식 잠금 장치의 인증 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 사용 패턴 분석 장치는,
    상기 전자 키를 수납하기 위한 수납부;
    상기 전자 키가 수납되는 경우, 상기 전자 키를 충전하기 위한 충전부;
    상기 전자 키로부터 사용 이력을 수신하고, 수신한 사용 이력에 기초하여 생성된 사용 패턴을 상기 전자 키로 전송하는 통신부; 및
    상기 수신한 사용 이력에 기초하여 사용 패턴을 학습하는 학습부를 포함하는,
    전자식 잠금 장치의 인증 시스템.
KR1020180037535A 2018-03-30 2018-03-30 사용 패턴에 기반한 전자식 잠금 장치의 인증 방법 및 시스템 KR102069689B1 (ko)

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