KR102259490B1 - 에너지 수요 제어를 위한 이중 보안 시스템 및 그의 동작 방법 - Google Patents

에너지 수요 제어를 위한 이중 보안 시스템 및 그의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

에너지 수요 제어를 위한 이중 보안 시스템 및 그의 동작 방법을 개시한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 스케줄러에 따라 동작하는 개별 설비의 에너지 수요 제어를 위한 이중 보안 시스템에 있어서, 식별 정보가 포함된 개별 설비 제어 신호를 생성하는 중앙 제어장치; 상기 개별 설비의 센서로부터 상기 개별 설비의 접점 상태를 수신하고, 상기 개별 설비 제어 신호에 따라 상기 개별 설비를 제어하는 개별 제어장치; 및 상기 중앙 제어장치로부터 상기 개별 설비 제어 신호를 수신하고, 상기 개별 설비 제어 신호에 포함된 식별 정보 및 상기 개별 설비의 접점 상태에 따라 상기 개별 설비 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 보안 장치를 포함하는 이중 보안 시스템을 제공한다.

Description

에너지 수요 제어를 위한 이중 보안 시스템 및 그의 동작 방법{Redundant Security System and Operation Method Thereof for Controlling Energy Demand}
본 발명의 실시예들은 에너지 수요 제어를 위한 이중 보안 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것으로, 특히 중앙 제어장치와 개별 제어장치 사이의 보안 장치가 중앙 제어장치의 접근을 보안하고, 개별 설비의 접점 상태를 보안하는 이중 보안 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근의 아파트 및 빌딩 등의 대규모 건축물은 건물 내의 냉방, 난방, 공조, 조명 제어, 엘리베이터 제어 및 방범 알림 등의 관리를 자동화하는 추세에 있다. 빌딩 자동화 시스템(BAS: Building Automatic System)은 이러한 각종 설비들을 감시하고 제어하기 위하여 개발된 시스템으로서, 빌딩 자동화 시스템은 중앙 제어장치, 개별 제어장치 및 제어 대상인 개별 설비들 등을 포함한다.
중앙 제어장치는 영상 표시 장치 등과 같은 시스템을 통하여 건물 설비를 종합 관제하는 또는 중앙 감시시스템(CCMS: Central Control Management System)을 말한다.
개별 제어장치는 건물 내에 설치되어 각종 설비를 직접 디지털 기능으로 제어하는 디지털 처리장치이다. 개별 제어장치는 직접 디지털 제어기(DDC: Direct Digital Controller)로 구현될 수 있다.
최근에 이러한 DDC장비를 이용하여, 건물의 온도, 습도 등을 주기적으로 감시하여 빌딩에 설치된 각종 설비, 액츄에이터(actuator) 등의 시스템 부하를 자동으로 제어하도록 하는 시스템의 개발이 이루어 지고 있다.
종래의 개별 설비들은 건물 에너지 절감의 목적이 아닌 개별 설비의 효율화에 초점이 맞추어져 있어 각각의 설비로부터 각 층에 위치한 개별 제어장치로 접점 상태와 관련된 데이터가 전달되고, 개별 제어장치 내 연산 기능을 통해 각각의 개별 설비별 제어 로직이 수행되어 설비로 전달되고 이와 관련된 데이터는 중앙감시시스템(CCMS)으로 전달되도록 되어 있어, 각 층내 실내 구역의 운영 상태에 관계없이 각 층 전체의 개별 설비가 일괄적으로 제어되므로, 에너지 수요 제어에 대한 보안이 미흡하다는 문제점이 있다.
특히, CCMS-DDC 연계제어방식으로 이루어진 종래의 빌딩 자동화 시스템은 개별 설비의 접점 상태에 관계없이 개별 설비를 최대 부하로 제어하므로, 냉방 설비, 난방 설비(열원, 펌프, 팬 등등), 공조 설비, 조명 설비 등의 에너지 사용량이 최대치로 가동되는 문제점이 있다. 따라서, 개별 제어장치가 개별 설비들을 일괄적으로 제어하지 않고, 개별 설비의 접점 상태에 따라 적응적으로 제어함으로써, 개별 설비들을 보안할 필요성이 있다.
한편, 최근의 빌딩 자동화 시스템은 빌딩의 대형화가 급속히 진행됨에 따라 자동제어 시스템 자체도 대형화 되고 있다. 빌딩 자동화 시스템에서 개별 설비의 수가 증가하고, 증가된 개별 설비를 제어하기 위한 통신량도 증가하므로, 빌딩 자동화 시스템의 통신 보안의 중요성이 대두되고 있다. 특히, 대형 규모의 빌딩에서 개별 제어장치가 미세먼지량, 온도 및 습도 등의 특정 제어 대상의 정보를 공유하므로, 각 제어장치간의 통신 채널은 항상 보안을 유지하여야 한다.
그러나 일반적인 빌딩 자동화 시스템 구조에서는, 중앙 제어장치 와 개별 제어장치 사이에 단일의 통신 선로만 연결된다. 이 경우 중앙 제어장치가 해킹 등에 의하여 설정되지 않은 포트 또는 IP로부터 이상 신호가 전송되는 경우 이를 곧바로 개별 제어장치에게 전송한다. 이때, 개별 제어장치는 이상 제어 신호에 따라 개별 설비의 동작 설정 값, 온도 적정 범위, 타임 스케줄 등의 동작을 변환시키게 되므로, 대형 빌딩, 공장 및 산업시설 등에 엄청난 피해를 줄 수 있다. 즉, 종래의 기술에 따른 빌딩 자동화 시스템에서는 중앙 제어장치의 해킹 당하는 경우, 개별 제어장치는 이상 제어 신호를 인지하지 못하고 이상 제어 신호에 따라 개별 설비를 제어하게 된다. 따라서, 개별 설비의 에너지 수요 제어에 대한 통신 보안을 강화할 필요성이 있다.
본 발명의 실시예들은, 중앙 제어장치와 개별 제어장치 사이의 보안 장치가 중앙 제어장치가 전송하는 개별 설비 제어 신호를 수신하고, 개별 설비 제어 신호에 포함된 식별 정보에 따라 중앙 제어 장치의 개별 제어장치에 대한 접근을 보안하는 이중 보안 시스템 및 그의 동작 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 보안 장치가 개별 제어장치로부터 개별 설비의 접점 상태를 수신하고, 개별 설비의 접점 상태에 따라 중앙 제어장치의 개별 제어장치에 대한 에너지 수요 제어를 보안하는 이중 보안 시스템 및 그의 동작 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 스케줄러에 따라 동작하는 개별 설비의 에너지 수요 제어를 위한 이중 보안 시스템에 있어서, 식별 정보가 포함된 개별 설비 제어 신호를 생성하는 중앙 제어장치; 상기 개별 설비의 센서로부터 상기 개별 설비의 접점 상태를 수신하고, 상기 개별 설비 제어 신호에 따라 상기 개별 설비를 제어하는 개별 제어장치; 및 상기 중앙 제어장치로부터 상기 개별 설비 제어 신호를 수신하고, 상기 개별 설비 제어 신호에 포함된 식별 정보 및 상기 개별 설비의 접점 상태에 따라 상기 개별 설비 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 보안 장치를 포함하는 이중 보안 시스템을 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 스케줄러에 따라 동작하는 개별 설비의 에너지 수요 제어를 위한 이중 보안 시스템의 동작 방법에 있어서, 중앙 제어장치가 식별 정보를 포함하는 개별 설비 제어 신호를 생성하는 과정; 보안 장치가 상기 중앙 제어장치로부터 상기 개별 설비 제어 신호를 수신하는 과정; 개별 제어장치가 센서로부터 상기 개별 설비의 접점 상태를 수신하고, 상기 보안 장치에게 전송하는 과정; 상기 보안 장치가 상기 식별 정보 및 상기 개별 설비의 접점 상태에 따라 상기 개별 설비 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 과정; 및 상기 개별 제어장치가 상기 개별 설비 제어 신호에 따라 상기 개별 설비를 제어하는 과정을 포함하는 이중 보안 시스템의 동작 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 중앙 제어장치와 개별 제어장치 사이의 보안 장치가 중앙 제어장치가 전송하는 개별 설비 제어 신호를 수신하고, 개별 설비 제어 신호에 포함된 식별 정보에 따라 중앙 제어 장치의 개별 제어장치에 대한 접근을 보안함으로써, 개별 설비 제어에 대한 보안을 강화할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 보안 장치가 개별 제어장치로부터 개별 설비의 접점 상태를 수신하고, 개별 설비의 접점 상태에 따라 중앙 제어장치의 개별 제어장치에 대한 에너지 수요 제어를 보안함으로써, 개별 설비 에너지 수요 제어에 대한 보안을 강화할 수 있다.
도 1은 에너지 수요 제어를 위한 빌딩 자동화 시스템을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 보안 시스템의 구성요소를 설명하기 위해 예시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 통신 보안 방법을 설명하기 위해 예시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 에너지 수요 제어를 위해 복귀 방법을 설명하기 위해 예시한 그래프다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 보안 시스템의 동작 방법을 설명하기 위해 예시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '~부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 에너지 수요 제어를 위한 빌딩 자동화 시스템을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 에너지 수요 제어를 위한 빌딩 자동화 시스템은 중앙 제어장치(100), 중앙 제어장치(100)와 개별 제어장치(120) 사이의 네트워크(110), 개별 제어장치들(120, 130, 140) 및 복수의 개별 설비(122, 124, 126, 132, 134, 136, 142, 144, 146)을 포함한다.
중앙 제어장치(100)는 건물의 개별 설비를 종합적으로 감시하고, 제어하는 중앙 관제실에 설치되는 제반 장치를 의미하며, 주로 컴퓨터, 주변 장치 및 사람과 기계 간의 대화 장치 등을 포함할 수 있다.
개별 제어장치(120)는 건물 내 설비 현장에 설치되어 각종 설비를 제어하는 장치이다. 또한, 개별 제어장치(120)는 복수의 개별 설비(122, 124, 126)에 대한 접점 상태를 수신하여 각 장비 및 기기를 제어한다. 개별 제어장치(120)는 복수의 개별 설비(122, 124, 126)의 접점 상태를 다른 개별 제어장치(130, 140) 또는 중앙 제어장치(100)로 전송할 수 있다.
빌딩 자동화 시스템에서 개별 제어장치(120)는 주로 직접 디지털 제어기(DDC: direct digital controller)에 의하여 구현되는데, 이러한 DDC는 각종의 센서 및 장치들에 설정된 관제점을 통해 빌딩 내 개별 설비들의 제어 출력과 상태변화 등 모든 설비 관련 정보를 기록 및 저장한다. DDC는 중앙 제어장치(100)로부터 수신한 개별 설비 제어 신호를 이용하여 개별 설비들을 제어하며, 게이트웨이 또는 네트워크(110)를 통해 중앙 제어장치(100)와 연결되어 필요한 정보를 주고받는다.
DDC는 빌딩 내에 설치된 공조 및 기타 설비의 원활한 제어를 위하여 개별 설비를 중앙 제어장치(100)로부터 수신한 개별 설비 제어 신호에 따라 제어할 뿐만 아니라 중앙 제어장치(100)의 지시를 받지 않더라도 기 설정된 스케줄러에 따라 로컬에서 직접 제어할 수도 있다. 한편, DDC는 주기적인 동작에 의해 1대의 컴퓨터로 다수의 설비를 제어할 수 있으므로, 복잡한 설비 제어에 이용된다.
네트워크(110)는 중앙 제어장치(100)와 개별 제어장치(120) 사이의 유선 또는 무선 네트워크로서, 중앙 제어장치(100)와 개별 제어장치(120) 사이의 통신을 가능하게 할 뿐만 아니라 개별 제어장치들(120, 130, 140) 사이의 통신도 가능하게 한다. 개별 제어장치(120)는 복수의 개별 설비(122, 124, 126)의 접점 상태를 수신하고, 이를 네트워크(110)를 통해 중앙 제어장치(100)에게 전송한다. 또한, 복수의 개별 설비(122, 124, 126)에 이상이 생긴 경우, 개별 제어장치(120)는 중앙 제어장치(100)에게 보고할 수 잇다.
네트워크(110)는 공조 제어, 전력 제어, 조명 제어, 주차 관제, 엘리베이터 등의 감시 제어 등의 각종 설비 간의 제어 및 감시에 필요한 많은 정보를 공유하기 위하여 신뢰성이 높고 속도가 매우 빠른 통신 인프라를 제공하기 위해, 통신방식의 국제적인 표준인 백넷(BACnet:Building Automation & Control Network)으로 구현될 수 있다. 다만, 이는 하나의 실시예일 뿐이며, 빌딩 자동화 시스템마다 서로 다른 네트워크가 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 보안 시스템의 구성요소를 설명하기 위해 예시한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 보안 시스템은 중앙 제어장치(200), 통신 네트워크(210), 보안 장치(220, 230, 240), 개별 제어장치(222, 232, 242) 및 개별 설비(224, 226, 228, 234, 236, 238, 244, 246, 248)를 포함한다.
이하에서는 하나의 보안 장치(220), 하나의 개별 제어장치(222), 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 동작 과정을 중심으로 설명하며, 이러한 동작 과정은 다른 보안장치(230, 240), 다른 개별 제어장치들(232, 242) 및 다른 개별 설비(234, 236, 238, 244, 246, 248)에 동일하게 적용된다.
중앙 제어장치(200)는 식별 정보가 포함된 개별 설비 제어 신호를 생성하고, 개별 설비 제어 신호를 보안 장치에게 전송하는 구성요소다. 중앙 제어장치(200)는 외부 장치(미도시)와 인터넷 등의 네트워크를 통해 연결될 수 있다. 사용자는 중앙 제어장치(200)를 직접 제어할 수도 있고, 외부 장치를 이용하여 중앙 제어장치(200)에게 개별 설비 제어 신호를 생성하도록 명령할 수도 있다.
중앙 제어장치(200)는 개별 설비 제어 신호에 중앙 제어장치(200)의 식별 정보 또는 제어 신호에 대한 대상 설비(224)의 식별 정보 중 적어도 하나를 포함시켜 보안 장치(220)에게 전송할 수 있다. 이는, 중앙 제어장치(200)가 외부 공격자에 의해 해킹된 경우, 보안 장치(220)가 중앙 제어장치(200)의 접근을 제한하기 위함이다. 중앙 제어장치(200)는 보안 키를 이용하여 개별 설비 제어 신호를 암호화하고, 암호화된 개별 설비 제어 신호를 보안 장치(220)에게 전송할 수 있다. 이는, 중앙 제어장치(200) 외의 외부 장치가 개별 제어장치(222)에게 접근하는 것을 제한하기 위함이다.
네트워크(210)는 중앙 제어장치(100)와 보안 장치(220), 보안 장치(220)와 개별 제어장치(222), 개별 제어장치(222)와 복수의 개별 설비(224, 226, 228) 사이의 데이터가 이동하는 경로를 의미한다. 또한, 네트워크(210)는 개별 제어장치(222)와 다른 개별 제어장치들(232, 242) 사이의 통신 경로이기도 하다. 네트워크는 빌딩 자동화 시스템에 이용되는 통신 방식과 관련된 국제적인 표준으로서 백넷(BACnet: Building Automation & Control Network) 기술이 적용될 수 있다. 그렇지 않으면, 네트워크(210)는 일반적인 유무선 네트워크로 동작하거나 이중 보안 시스템의 외부에 위치한 장치는 접근할 수 없는 네트워크로 동작할 수 있다.
보안 장치(220)는 중앙 제어장치(200)로부터 개별 설비 제어 신호를 수신하고, 개별 설비 제어 신호에 포함된 식별 정보 및 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 접점 상태에 따라 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달하는 구성요소다. 여기서 접점 상태란, 개별 설비의 온오프 상태, 현재 동작 범위, 최대 동작 가능 범위, 동작 순서, 에너지 수요량 및 에너지 사용량 등을 의미할 수 있다.
보안 장치(220)는 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 접점 상태에 따라 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달하거나 전달하지 않음으로써, 개별 설비의 에너지 수요를 제어할 수 있다. 또한, 보안 장치(220)는 식별 정보에 따라 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달하거나 전달하지 않음으로써, 사용자 외의 공격자가 복수의 개별 설비(224, 226, 228)를 제어하는 것을 막을 수 있다.
보안 장치(220)는 복수의 개별 설비(224, 226, 228)를 기 설정된 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀시키는 복귀 신호를 생성하고, 이를 개별 제어장치(222)에게 전송할 수 있다. 개별 제어장치(222)가 복귀 신호를 수신하면 복수의 개별 설비(224, 226, 228)를 기 설정된 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀시킨다.
보안 장치(220)가 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 접점 상태에 따라 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달하는 과정은 아래의 설명과 같고, 보안 장치(220)가 식별 정보에 따라 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달하는 과정은 도 3에서 자세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안 장치(220)는 복수의 개별 설비(224, 226, 228) 중 개별 설비 제어 신호에 대한 대상 설비(224)의 접점 상태가 다른 개별 설비(226, 228)의 접점 상태와 배타적 상태에 있을 때, 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달한다. 예를 들어, 복수의 개별 설비(224, 226, 228)가 냉방 설비 및 난방 설비를 포함하고, 냉방 설비의 접점 상태가 온(on) 상태이며 난방 설비의 접점 상태가 오프(off) 상태로서 배타적 상태인 경우, 보안 장치(220)가 난방 설비의 접점 상태를 온 상태로 전환하라는 개별 설비 제어 신호를 수신하더라도 냉방 설비와 난방 설비의 배타적 상태를 유지하기 위해 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달하지 않는다. 이로써, 보안 장치(220)는 냉방 설비와 난방 설비가 함께 동작하는 것을 막아 에너지 수요를 효율적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안 장치(220)는 중앙 제어장치(200)로부터 복수의 개별 설비(224, 226, 228)에 대한 제어 신호를 수신하고, 제어 신호를 복수의 개별 설비(224, 226, 228)에 대해 기 설정된 우선순위에 따라 순차적으로 개별 제어장치(222)에게 전달한다. 보안 장치(220)는 소정의 시간 범위 동안 수신한 개별 설비 제어 신호들을 개별 설비 우선순위에 따라 전달할 수도 있고, 소정의 개수의 개별 설비 제어 신호들을 수신한 경우 우선순위에 따라 전달할 수도 있다.
개별 제어장치(222)는 개별 설비의 센서로부터 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 접점 상태를 수신하고, 보안 장치(220)로부터 수신한 개별 설비 제어 신호에 따라 개별 설비를 제어하는 구성요소다.
개별 제어장치(222)는 주로 직접 디지털 제어기(DDC: direct digital controller) 또는 프로그래밍 가능한 논리 제어기(PLC: programmable logic controller)로 구현될 수 있으나, 이 외에도 복수의 개별 설비(224, 226, 228)를 제어할 수 있는 전자장치로 구현될 수도 있다.
개별 제어장치(222)는 복수의 개별 설비(224, 226, 228)를 기 설정된 스케줄러에 따라 제어할 수 있다. 여기서, 기 설정된 스케줄러는 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 주기적인 동작 과정을 의미한다. 기 설정된 스케줄러는 시간, 계절, 개별 설비의 총 에너지 수요량, 건물의 특성, 개별 설비의 접점 상태 등을 고려하여 설정된다. 다만, 개별 제어장치(222)가 보안 장치(220)로부터 개별 설비 제어 신호를 수신하는 경우에는 기 설정된 스케줄러가 아닌 개별 설비 제어 신호에 따라 복수의 개별 설비(224, 226, 228)를 제어한다. 또한, 기 설정된 스케줄러는 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 복귀 과정에서 이용될 수 있다.
복수의 개별 설비(224, 226, 228)는 개별 제어장치(222)에 의해 제어되는 건물 내 각종 설비를 의미하며, 센서를 이용하여 자신의 접점 상태를 점검하고, 접점 상태를 개별 제어장치(222)에게 전송할 수 있다. 복수의 개별 설비(224, 226, 228)는 각종 센서 및 액츄에이터(actuator)를 포함할 수 있고, 개별 제어장치(222)와 아날로그 신호 또는 디지털 신호를 주고받을 수 있다. 복수의 개별 설비(224, 226, 228)는 냉방 설비, 난방 설비, 공조 설비, 조명 설비, 경보 설비, 전력 설비 및 위생 설비 등을 의미할 수 있다.
이하에서는, 중앙 제어장치(200)의 보안 등급에 따라 보안 장치(220)가 중앙 제어장치(200)가 제어하고자 하는 제어 범위를 한정하는 동작을 설명한다. 보안 장치(220)는 중앙 제어장치(200)의 식별 정보, 대상 설비(224)의 식별 정보 및 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 접점 상태를 이용하여 중앙 제어장치(200)의 보안 등급을 판단하고, 보안 등급에 따라 개별 설비 제어 신호를 변환하며, 변환된 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달한다. 이때, 중앙 제어장치(200)의 보안 등급에 따라 복수의 개별 설비(224, 226, 228)에 대한 제어 가능 범위가 한정될 수 있다.
보안 장치(220)는 보안 장치(220)에 미리 저장된 중앙 제어장치(200)의 식별 정보, 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 식별 정보 또는 보안 키 중 적어도 어느 하나와 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 접점 상태에 따라 중앙 제어장치(200)의 보안 등급을 판단한다. 예를 들어, 미리 저장된 중앙 제어장치(200)의 식별 정보가 A이고, 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 총 에너지 수요량이 100 kwh일 때, 보안 장치(220)는 중앙 제어장치의 보안 등급을 1 등급으로 판단할 수 있다. 보안 등급이 1 등급인 중앙 제어장치(200)는 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 총 에너지 사용량을 최대로 제어하기 위한 제어 신호를 보안 장치(220)에게 전송하더라도, 보안 장치(220)는 중앙 제어장치(200)의 보안 등급에 따른 제어 가능 범위로 제어 신호를 변환할 수 있다.
다른 예로써, 복수의 개별 설비(224, 226, 228)의 식별 정보가 a1, a2, a3이며, 복수의 개별 설비(224, 226, 228)가 모두 온 상태일 때, 보안 장치(220)는 중앙 제어장치의 보안 등급을 2 등급으로 판단할 수 있다. 보안 등급이 2등급인 중앙 제어장치(200)는 일부 개별 설비(226)를 오프 상태로 전환시키기 위한 개별 설비 제어 신호를 보안 장치(220)에게 전송하더라도, 보안 장치(220)는 보안 등급에 따라 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달하지 않을 수 있다.
이로써, 보안 장치(220)는 빌딩 자동화 시스템의 개별 설비들에 대한 에너지 수요를 효율적으로 보안할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 통신 보안 방법을 설명하기 위해 예시한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 보안 장치(220)는 중앙 제어장치(200)로부터 수신한 식별 정보에 따라 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달하거나 전달하지 않을 수 있다.
우선, 보안 장치(220)는 중앙 제어장치(200)의 식별 정보, 제어 대상인 대상 설비(224)의 식별 정보 또는 보안 키 중 적어도 하나를 미리 저장할 수 있다. 여기서, 중앙 제어장치(200)의 식별 정보는 중앙 제어장치(200)의 포트, IP(internet protocol) 주소 및 MAC(media access control) 주소 중 어느 하나를 의미할 수 있다. 또한, 대상 설비(224)의 식별 정보는 복수의 대상 설비(224, 226, 228)가 각각 고유한 식별 정보를 가질 때, 대상 설비(224)의 디바이스 ID를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 중앙 제어장치(200)는 자신의 식별 정보를 개별 설비 제어 신호에 포함시켜 보안 장치(220)에게 전송할 수 있다. 보안 장치(220)는 중앙 제어장치(200)로부터 중앙 제어장치(200)의 식별 정보를 수신하고, 미리 저장된 식별 정보와 비교하여 일치하는 때에만 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달한다. 반대로, 보안 장치(220)는 중앙 제어장치(200)로부터 수신한 중앙 제어장치(200)의 식별 정보와 미리 저장된 식별 정보가 일치하지 않는 경우, 외부의 장치가 개별 설비 제어 신호를 보낸 것으로 판단하여 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달하지 않음으로써, 복수의 개별 설비(224, 226, 228)를 보안할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 중앙 제어장치(200)는 제어 대상인 대상 설비(224)의 식별 정보를 개별 설비 제어 신호에 포함시켜 보안 장치(220)에게 전송할 수 있다. 보안 장치(220)는 중앙 제어장치(200)로부터 대상 설비(224)의 식별 정보를 수신하고, 미리 저장된 식별 정보와 비교하여 일치하는 때에만 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달한다. 반대로, 보안 장치(220)는 중앙 제어장치(200)로부터 수신한 대상 설비(224)의 식별 정보가 미리 저장된 식별 정보와 일치하지 않거나 저장되어 있지 않은 경우, 외부의 장치가 개별 설비 제어 신호를 보낸 것으로 판단하여 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달하지 않음으로써, 복수의 개별 설비(224, 226, 228)를 보안할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 중앙 제어장치(200)는 보안 키를 이용하여 개별 설비 제어 신호를 암호화할 수 있다. 이때, 중앙 제어장치(200)는 암호화된 개별 설비 제어 신호를 보안 장치(220)에게 전송한다. 보안 장치(220)는 기 저장된 보안 키를 이용하여 암호화된 개별 설비 제어 신호를 복호화한 후 개별 제어장치(222)에게 전달한다. 다시 말하면, 보안 장치(220)가 중앙 제어장치(200)에 의해 암호화된 개별 설비 제어 신호를 복호화하지 못하는 경우, 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달할 수 없다. 따라서, 보안 장치(220)는 외부의 장치가 개별 설비 제어 신호를 보낸 것으로 판단하여 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달하지 않음으로써, 복수의 개별 설비(224, 226, 228)를 보안할 수 있다.
보안 키와 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 보안 시스템이 대칭키 암호화 방식을 이용하는 경우, 중앙 제어장치(200)와 보안 장치(220)는 대칭 키를 각각 보유하고 있으며, 개별 설비 제어 신호는 대칭 키에 의해 암호화 또는 복호화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이중 보안 시스템이 비대칭키 암호화 방식을 이용하는 경우, 중앙 제어장치(200)가 공개 키(public key)를 이용하여 개별 설비 제어 신호를 암호화하고, 보안 장치(220)가 개인 키(private key)를 이용하여 개별 설비 제어 신호를 복호화할 수 있다.
보안 장치(220)가 암호화된 개별 설비 제어 신호를 복호화한 경우, 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치(222)에게 전달한다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 에너지 수요 제어를 위해 복귀 방법을 설명하기 위해 예시한 그래프다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 설비 중 공조 시스템의 제어 동작과 복귀 동작이 나타나 있다.
우선, 제어 시점 이전에는 공조 시스템이 기 설정된 스케줄러에 따라 온오프 동작을 수행한다. 즉, 개별 제어장치가 보안 장치로부터 개별 설비 제어 신호를 수신하지 않더라도 기 설정된 스케줄러에 따라 공조 시스템의 온오프를 제어한다.
이후, 중앙 제어장치가 공조 시스템에 대한 개별 설비 제어 신호를 생성하고, 이를 보안 장치에게 전송한다. 보안 장치는 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치에게 전달하고, 개별 제어장치는 개별 설비 제어 신호에 따라 공조 시스템을 제어한다. 도 4에서는 개별 제어장치가 공조 시스템의 온오프가 빈번하게 전환되도록 제어한다.
이후, 본 발명의 일 실시예에 따라 개별 설비는 복귀 신호를 수신한 개별 제어장치에 의해 기 설정된 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀할 수 있다. 즉, 복귀 신호에 따라 복귀 시점의 공조 시스템은 제어 시점 이전의 접점 상태로 복귀한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안 장치는 사용자의 입력에 따라 개별 설비를 기 설정된 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀시키는 복귀 신호를 생성하고 개별 제어장치에게 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안 장치는 개별 설비를 기 설정된 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀시키는 복귀 신호를 기 설정된 주기마다 생성하고 개별 제어장치에게 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안 장치는 개별 설비들의 에너지 수요량에 따라 개별 설비를 기 설정된 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀시키는 복귀 신호를 생성하고 개별 제어장치에게 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 보안 시스템의 동작 방법을 설명하기 위해 예시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 이중 보안 시스템의 중앙 제어장치가 식별 정보를 포함하는 개별 설비 제어 신호를 생성한다(S500). 여기서, 식별 정보는 중앙 제어장치의 식별 정보 또는 제어 대상 설비의 식별 정보 중 적어도 어느 하나를 의미한다. 중앙 제어장치는 개별 설비 제어 신호를 보안 장치에게 전송한다.
보안 장치는 중앙 제어장치로부터 개별 설비 제어 신호를 수신한다(S502). 본 발명의 일 실시예에 따른 보안 장치는 중앙 제어장치에 의해 암호화된 개별 설비 제어 신호를 수신할 수도 있다.
개별 제어장치가 개별 설비들의 접점 상태를 확인하고, 접점 상태를 보안 장치에게 전송한다(S504). 개별 제어장치는 센서를 이용하여 개별 설비들의 접점 상태를 수신할 수 잇다.
보안 장치는 식별 정보 및 접점 상태에 따라 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치에게 전달한다(S506). 보안 장치는 개별 설비 제어 신호에 포함된 식별 정보가 미리 저장된 식별 정보와 일치 하는 경우 개별 설비 제어 신호를 개별 제어장치에게 전달할 수 있다. 또한, 보안 장치는 개별 설비들의 접점 상태가 배타적 상태일 때 전달할 수 있으며, 개별 설비가 복수인 경우 제어 신호들을 개별 설비의 우선순위에 따라 순차적으로 전달할 수 있다.
한편, 보안 장치는 식별 정보 및 접점 상태에 따라 중앙 제어장치의 보안 등급을 판단하고, 보안 등급에 따라 개별 설비 제어 신호를 변환하며, 변환된 제어 신호를 개별 제어장치에게 전달할 수도 있다.
개별 제어장치는 개별 설비 제어 신호에 따라 개별 설비들을 제어한다(S508).
도 5에서는 과정 S500 내지 과정 S508을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S500 내지 과정 S508 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 5에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등의 비일시적인(non-transitory) 매체일 수 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송) 및 데이터 전송 매체(data transmission medium)와 같은 일시적인(transitory) 매체를 더 포함할 수도 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 중앙 제어장치 210: 네트워크
220: 보안 장치 222: 개별 제어장치
224, 246, 248: 복수의 개별 설비

Claims (20)

  1. 스케줄러(scheduler)에 따라 동작하는 개별 설비의 에너지 수요 제어를 위한 이중 보안 시스템에 있어서,
    식별 정보가 포함된 개별 설비 제어 신호를 생성하는 중앙 제어장치;
    상기 개별 설비의 센서로부터 상기 개별 설비의 접점 상태를 수신하고, 상기 개별 설비 제어 신호에 따라 상기 개별 설비를 제어하는 개별 제어장치; 및
    상기 중앙 제어장치로부터 상기 개별 설비 제어 신호를 수신하고, 상기 개별 설비 제어 신호에 포함된 식별 정보 및 상기 개별 설비의 접점 상태에 따라 상기 개별 설비 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하며, 사용자의 입력에 따라 상기 개별 설비를 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀시키는 복귀 신호를 상기 개별 제어장치에게 전송하는 보안 장치;
    를 포함하는 이중 보안 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 식별 정보는 상기 중앙 제어장치의 식별 정보이며,
    상기 보안 장치는 상기 중앙 제어장치의 식별 정보에 따라 상기 개별 설비 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 이중 보안 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 식별 정보는 상기 개별 설비 제어 신호에 대한 대상 설비의 식별 정보이며,
    상기 보안 장치는 상기 대상 설비의 식별 정보에 따라 상기 개별 설비 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 이중 보안 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 제어장치는 상기 보안 장치에게 보안 키(security key)를 이용하여 상기 개별 설비 제어 신호를 암호화하며,
    상기 보안 장치는 기 저장된 보안 키를 이용하여 개별 설비 제어 신호를 복호화한 후 상기 개별 제어장치에게 전달하는 이중 보안 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보안 장치는,
    상기 개별 설비가 복수인 경우 상기 개별 설비 제어 신호에 대한 대상 설비의 접점 상태가 다른 개별 설비의 접점 상태와 배타적 상태에 있을 때, 상기 개별 설비 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 이중 보안 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보안 장치는,
    상기 개별 설비가 복수인 경우 복수의 개별 설비에 대한 제어 신호들을 상기 복수의 개별 설비의 우선순위에 따라 순차적으로 상기 개별 제어장치에게 전달하는 이중 보안 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보안 장치는,
    상기 접점 상태 및 상기 식별 정보를 이용하여 상기 중앙 제어장치의 보안 등급을 판단하고, 상기 보안 등급에 따라 상기 개별 설비 제어 신호를 변환하며, 변환된 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 이중 보안 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보안 장치는,
    상기 개별 설비를 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀시키는 복귀 신호를 기 설정된 주기마다 상기 개별 제어장치에게 전송하는 이중 보안 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 보안 장치는,
    상기 개별 설비의 에너지 수요량에 따라 상기 개별 설비를 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀시키는 복귀 신호를 상기 개별 제어장치에게 전송하는 이중 보안 시스템.
  11. 스케줄러에 따라 동작하는 개별 설비의 에너지 수요 제어를 위한 이중 보안 시스템의 동작 방법에 있어서,
    중앙 제어장치가 식별 정보를 포함하는 개별 설비 제어 신호를 생성하는 과정;
    보안 장치가 상기 중앙 제어장치로부터 상기 개별 설비 제어 신호를 수신하는 과정;
    개별 제어장치가 센서로부터 상기 개별 설비의 접점 상태를 수신하고, 상기 보안 장치에게 전송하는 과정;
    상기 보안 장치가 상기 식별 정보 및 상기 개별 설비의 접점 상태에 따라 상기 개별 설비 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 과정;
    상기 개별 제어장치가 상기 개별 설비 제어 신호에 따라 상기 개별 설비를 제어하는 과정;
    상기 보안 장치가 사용자의 입력에 따라 복귀 신호를 상기 개별 제어장치에게 전송하는 과정; 및
    상기 개별 제어장치가 상기 개별 설비를 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀시키는 과정
    을 포함하는 이중 보안 시스템의 동작 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 식별 정보는 상기 중앙 제어장치의 식별 정보이며,
    상기 전달하는 과정은,
    상기 보안 장치가 상기 중앙 제어장치의 식별 정보에 따라 상기 개별 설비 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 과정인 이중 보안 시스템의 동작 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 식별 정보는 상기 개별 설비 제어 신호에 대한 대상 설비의 식별 정보이며,
    상기 전달하는 과정은,
    상기 보안 장치가 상기 대상 설비의 식별 정보에 따라 상기 개별 설비 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 이중 보안 시스템의 동작 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 중앙 제어장치가 상기 보안 장치에게 보안 키를 이용하여 상기 개별 설비 제어 신호를 암호화하는 과정을 더 포함하고,
    상기 전달하는 과정은,
    상기 보안 장치가 기 저장된 보안 키를 이용하여 상기 개별 설비 제어 신호를 복호화한 후 상기 개별 제어장치에게 전달하는 이중 보안 시스템의 동작 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전달하는 과정은,
    상기 개별 설비가 복수인 경우 상기 개별 설비 제어 신호에 대한 대상 설비의 접점 상태가 다른 개별 설비의 접점 상태와 배타적 상태에 있을 때, 상기 보안 장치가 상기 개별 설비 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 과정인 이중 보안 시스템의 동작 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 전달하는 과정은,
    상기 개별 설비가 복수인 경우, 상기 보안 장치가 복수의 개별 설비에 대한 제어 신호들을 상기 복수의 개별 설비의 우선순위에 따라 순차적으로 상기 개별 제어장치에게 전달하는 과정인 이중 보안 시스템의 동작 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 전달하는 과정은,
    상기 보안 장치가 상기 접점 상태 및 상기 식별 정보를 이용하여 상기 중앙 제어장치의 보안 등급을 판단하고, 상기 보안 등급에 따라 상기 개별 설비 제어 신호를 변환하며, 변환된 제어 신호를 상기 개별 제어장치에게 전달하는 과정인 이중 보안 시스템의 동작 방법.
  18. 삭제
  19. 제11항에 있어서,
    상기 보안 장치가 기 설정된 주기마다 복귀 신호를 상기 개별 제어장치에게 전송하는 과정; 및
    상기 개별 제어장치가 상기 개별 설비를 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀시키는 과정을 더 포함하는 이중 보안 시스템의 동작 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 보안 장치가 상기 개별 설비의 에너지 수요량에 따라 복귀 신호를 상기 개별 제어장치에게 전송하는 과정; 및
    상기 개별 제어장치가 상기 개별 설비를 스케줄러에 따른 접점 상태로 복귀시키는 과정을 더 포함하는 이중 보안 시스템의 동작 방법.
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