KR102478924B1 - 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시설물에 설치되는 각종 설비를 자동으로 계측 및 제어하는 설비 자동계측제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각종 설비와 HMI 관제서버 상호 간의 데이터 통신을 지원하는 네트워크망을 분리시켜서 네트워크보안을 강화한 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템은 설비군; IoT센서; 원격제어반; HMI 관제서버; 네트워크망;을 포함하는 설비 자동계측제어 시스템에 있어서, 상기 네트워크망은 상기 원격제어반들 각각과 상기 HMI 관제서버에 설치되는 홈게이트웨이와, 인터넷과 상기 홈게이트웨이들을 연결하는 중계게이트웨이를 포함하되, 상기 중계게이트웨이는 각각의 홈게이트웨이와 VPN 채널을 생성하여서, 홈게이트웨이들 서로 간은 직접적으로 연결되지 않아 망분리되고,상기 중계게이트웨이는 어느 한 홈게이트웨이(이하 '제1홈게이트웨이')에서 다른 홈게이트웨이(이하 '제2홈게이트웨이)로의 망연결요청이 수신되면 인증 후에 제1홈게이트웨이와 제2홈게이트웨이를 연결하는 VPN 채널을 생성하는 것을 특징으로 한다.

Description

지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템{Automatic control system for equipment reinforced network security}

본 발명은 시설물에 설치되는 각종 설비를 자동으로 계측 및 제어하는 설비 자동계측제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각종 설비와 HMI 관제서버 상호 간의 데이터 통신을 지원하는 네트워크망을 분리시켜서 네트워크보안을 강화한 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템에 관한 것이다.

공장, 빌딩, 아파트단지, 병원, 학교, 하수처리장, 정수처리장 등의 시설물은 대형화, 고기능화되어 감에 따라 공조, 위생, 전력, 조명, 방범, 방재, 수처리 등의 각종 설비들이 설치되고, 이들 설비들을 자동으로 계측 및 제어하기 위해 설비 자동계측제어 시스템이 구축된다.

설비 자동계측제어 시스템에 관한 종래기술로는 등록특허 제0963161호 "건물의 스마트 에너지 관리 시스템 및 방법", 등록특허 제0557672호 "사무용 건물설비의 최적관리 및 에너지 절감을 위한 지능형 제어정보기", 등록특허 제1078802호 "웹 기반 건물설비 관리 자동화 시스템" 등이 개시되었고, 본 출원인도 등록특허 제10-2314804호 "지능형 설비 자동제어 시스템"을 제안하였다.

본 출원인이 제안한 등록특허 제10-2314804호 "지능형 설비 자동제어 시스템"은 각종 설비를 포함하는 설비군, 설비의 사물데이터를 수집하는 IoT센서, 설비의 현장기기들을 제어 및 관리하는 원격제어반, 원격제어반과 통신하여 설비들의 상황을 모니터링하고 관리제어하는 HMI 관제서버를 포함하여 이루어진다. 그리고 이들은 네트워크망으로 연결되어서 서로 간의 데이터 통신이 가능하다.

일반적으로 설비 자동계측제어 시스템이 네트워크망은 공용망을 사용한다. 공용망을 사용하는 경우에는 시스템에서 네트워크망에 연결된 어느 한 장비를 해킹하면 네트워크망에 연결된 전체 장비에 대해 손쉽게 해킹이 가능하여 피해가 커진다.

본 발명은 이처럼 종래기술에 따른 설비 자동계측제어 시스템이 네트워크망으로 공용망을 사용하여 해킹이 손쉽고, 해킹에 따른 피해가 확산되는 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 각 설비의 원격제어반과 HMI 관제서버에 홈게이트웨이를 설치하고, 인터넷과 상기 홈게이트웨이들을 연결하는 중계게이트웨이는 각각의 홈게이트웨이 VPN 채널을 생성하여서 홈게이트웨이들을 망분리시키고, 홈게이트웨이들은 서로 간의 요청에 있는 경우에 중계게이트웨이를 통해서 인증 후에 망연결이 되도록 함으로써, 시스템의 네트워크보안을 확실하게 보호하는 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

아울러, 각 설비의 현장기기들을 제어 및 관리하는 원격제어반은 충격흡수 효율이 뛰어난 설치대 위에 설치하여서 원격제어반에 설치되는 각종 장비를 안전하게 보호하는 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템을 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템은

시설물로 공급되는 전력을 각 전기사용장치로 분배하는 전력설비, 시설물 내의 조명을 조절하는 조명설비, 시설물 내의 온도와 습도 및 환기를 조절하는 공조설비와 이를 지능화하고 에너지절감 방안을 적용한 IBS / BEMS 설비, 시설물 내의 재해를 방지하는 방재설비, 시설물 내부 및 주변을 촬영하는 방범설비, 시설물을 난방하는 난방설비, 시설물에서 발생되거나 외부에서 유입되는 폐수를 처리하는 폐수처리설비, 정수장 설비 및 시설물로 유입되는 음용수를 처리하는 정수처리설비 중에서 두 종류 이상의 설비를 포함하는 설비군;

상기 설비군의 설비 각각에 구비되어, 이들의 사물데이터를 수집하는 IoT센서;

상기 설비군의 설비 각각에 구비되고, 상기 IoT센서에서 수집되는 사물데이터를 활용하여 설비를 구성하는 현장기기들을 제어 및 관리하는 원격제어반;

상기 원격제어반과 통신하여, 상기 설비군의 설비 각각의 상황을 모니터링하고 관리제어하는 HMI 관제서버;

상기 설비군의 설비, 원격제어반 및 HMI 관제서버 상호 간의 통신을 지원하는 네트워크망;을 포함하는 설비 자동계측제어 시스템에 있어서,

상기 네트워크망은

상기 원격제어반들 각각과 상기 HMI 관제서버에 설치되는 홈게이트웨이(Network Gateway)와,

인터넷과 상기 홈게이트웨이들을 연결하는 중계게이트웨이(Agent Gateway)를 포함하되,

상기 중계게이트웨이는 각각의 홈게이트웨이와 VPN 채널을 생성하여서, 홈게이트웨이들 서로 간은 직접적으로 연결되지 않아 망분리되고,

상기 중계게이트웨이는 어느 한 홈게이트웨이(이하 '제1홈게이트웨이')에서 다른 홈게이트웨이(이하 '제2홈게이트웨이)로의 망연결요청이 수신되면 인증 후에 제1홈게이트웨이와 제2홈게이트웨이를 연결하는 VPN 채널을 생성하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 중계게이트웨이는 제1홈게이트웨이와 제2홈게이트웨이의 망연결 후에 설정된 이벤트가 발생되면 이들을 연결하는 VPN 채널을 종료시키는 것을 특징으로 하고,

상기 원격제어반이 위에 설치되는 설치대;를 더 포함하고,

상기 설치대는 바닥에 설치되는 바닥판과, 상기 바닥판 위에 배치되며 그 위에 상기 연막공급유닛 설치되는 완충판과, 상기 바닥판과 완충판 사이 곳곳에 개재되어서 완충판에 가해지는 충격을 흡수하는 완충스프링과, 상기 완충판에 가해지는 충격이 완충판 전체에 균일하게 분산되도록 하는 충격분산수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하고,

상기 충격분산수단은 상기 바닥판에 회전 가능하게 구비되는 회전판과, 상기 회전판에 구비되고 상부에 경사면이 형성되는 복수의 제1경사블럭과, 상기 완충판에 구비되는 하부에 상기 경사면에 접촉되는 대응경사면이 형성되는 복수의 제2경사블럭과, 상기 제1경사블럭의 양측에 형성되는 활주레일과, 상기 제2경사블럭의 양측에 구비되고 상기 활주레일에 삽입되어 활주레일을 따라 이동하는 활주롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템은 설비군에 속한 설비들은 효율적으로 계측, 제어 및 관리할 수 있도록 한다.

그리고 네트워크망에서 중계게이트웨이는 각각의 홈게이트웨이와 VPN 채널을 생성하여서 홈게이트웨이들이 서로 직접 연결되지 않도록 망분리하고, 요청이 있는 경우에는 인증 후에 두 홈게이트웨이를 연결하는 VPN 채널을 생성하여 망연결시키고, 연결된 망도 이벤트가 발생되면 종료되도록 하여 해킹의 위험을 최소화한다.

더불어, 주요 장비들이 설치되는 원격제어반은 충격흡수 효율이 우수한 설치대 위에 설치하여 외부충격으로부터 안전하게 보호된다.

도 1 은 본 발명에 따른 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템의 개략적인 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 HMI 관제서버와 원격제어반의 개략적인 블럭 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 네트워크망의 구성 일례를 보여주는 도면.
도 4 는 본 발명에 따른 원격제어반이 설치대에 설치된 모습을 보여주는 정면도.
도 5 는 본 발명에 따른 설치대의 사시도.
도 6 은 도5의 분해 사시도.
도 7 은 도5의 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템에 관하여 보다 구체적으로 설명하기에 앞서,

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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.

도1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템은 여러 설비들(F1~F8)의 집합인 설비군과, 각각의 설비(F1~F8)의 사물데이터를 수집하는 IoT센서(S1~S8)와, 수집된 사물데이터를 활용한 인공지능기술을 기반으로 설비들(F1~F8)를 관리 및 제어하는 원격제어반(P1~P8)과, 원격제어반(P1~P8)과 통신을 하고 시스템을 전반적으로 제어 관리하는 HMI(Human Machine Interface) 관제서버(C.C; Control Centor)를 포함하여 이루어진다.

상기 설비군의 설비들(F1~F8) 전력설비(F1), 조명설비(F2), 태양광 및 지열설비(F3), IBS/ BEMS 설비(F4), HVAC 공조설비(F5), 방재설비(F6), 수처리 설비(F7), 플랜트 자동화 설비(F8)를 포함하고, 이외에도 통신설비, 위생설비 등의 다양한 종류의 설비를 더 포함할 수 있다. 이러한 각각의 설비들(F1~F8)은 한 시설물 내에 여러개로 구분되어 분리될 수 있다.

상기 전력설비(F1)는 전력회사에서 공급하는 전력을 이를 필요로 하는 시설물 내의 전기사용장치들로 분배하는 설비로서, 전력회사로부터 전력을 공급받는 수배전반과, 수배전에서 공급되는 전력을 지선라인을 통해 전기사용장치들로 분배하는 분전반과, 전력회사에서 공급하는 전력량과 전기사용장치들이 사용하는 전력량을 계측하는 전력량계 등을 포함하여 이루어진다.

상기 조명설비(F2)는 시설물 내부를 조명하는 설비로서, 등기구와, 등기구의 점등 시기를 결정하는 타이머, 조도센서와 출입감지센서 등을 포함하여 이루어진다.

상기 태양광 발전설비(F3)는 태양광을 이용하여 발전 및 축전하고, 이를 수배전반으로 공급하는 신재생에너지 설비로서, 태양광 발전기와 축전지를 포함하여 이루어진다. 그리고 신재생에너지 설비로는 풍력 발전설비, 지열 발전설비 등을 포함할 수 있다.

상기 IBS, BEMS 설비(F4)는 IBS(Intelligent Buildng System)설비와 BEMS(Building Energy Management System)을 의미하며 이들 시스템을 구축하기 위한 각종 통신 / 출입통제 / 에너지절감 최적 프로그램과 주요 설비로 구성된다.

상기 공조설비(F5)는 시설물 내부의 온도, 습도를 조절하고, 공기 중의 미세먼지를 제거하여 건물 내부의 환경을 쾌적하게 하는 설비로서, 온도 조절을 위한 히터 및 에어컨, 그리고 이들의 가동 여부를 결정하기 위해 온도를 감지하는 온도센서와, 습도를 조절하기 위한 제가습기, 그리고 제가습기의 가동 여부를 결정하기 위해 습도를 감지하는 습도센서와, 공기 중의 미세 먼지를 외부로 배출시키는 환풍기, 그리고 환풍기의 가동 여부를 결정하기 위해 미세 먼지의 밀도를 감지하는 분진센서 등을 포함하여 이루어진다. 상기 난방설비는 시설물의 각실을 난방하고 온수를 공급하는 설비로서, 보일러와, 순환파이프를 통해 온수를 각실로 순환시키는 순환펌프와, 순환되는 온수가 일시적으로 저장되는 저수조 등을 포함하여 이루어진다.

상기 방재설비(F6)는 시설물에서의 재해 발생을 감지 및 방지하는 설비로서, 화재감지시, 소화전, 배연기, 피난유도등, 지진감지센서, 괴열감지센서, 경보발령기 등을 포함하여 이루어진다. 상기 방범방재설비는 시설물 내부와 주변의 우범지역을 촬영하고, 이를 기록으로 남겨 침입자 감지와 범죄를 예방하는 설비로서, CCTV와, 상기 CCTV의 촬영각을 조절하는 촬영각도조절기, 침입자를 감지하여 CCTV가 침입자를 추적하여 촬영하도록 하는 침입자감지센서 등을 포함하여 이루어진다.

상기 정수처리설비(F7)는 정수장 내의 침전, 여과, 소독 살균 및 배수 송수를 포함하고 수도관을 통해 공급되는 음용수를 정수 및 소독시켜 시설물 거주자에게 안정한 음용수를 공급하거나, 외부의 다른 서실물에 공급하는 시설로서, 음용수가 유입되어 저장되는 집수탱크, 음용수에서 이물질과 악취 등을 제거하는 여과탱크, 음용수를 살균하여 소독하는 소독탱크, 정수처리가 완료되어 건물 각실로 공급할 음용수를 저장하는 용수탱크, 그리고 각 탱크에 장착되어 음용수의 수위를 감지하는 수위감지기, 음용수를 이동시키는 정수펌프, 음용수를 살균하기 위해 음이온을 생성하는 음이온발생기, 자외선램프 등을 포함하여 이루어진다. 상기 폐수처리설비는 시설물에서 발생되거나 외부에 유입되는 폐수를 정화시켜 배출하는 설비로서, 폐수가 유입 저장되는 집수조, 폐수의 pH, 전기전도도, 유량을 조절하는 저류조, 전기분해를 위해 전해물질을 공급하는 전해질탱크, pH 조절을 위한 pH조정제를 공급하는 pH조정제탱크, 폐수를 전기분해하는 전해조, 상기 집수조, 저류조, 전해조에 장착되어 폐수의 수위를 감지하는 수위센서, 상기전해조에 장착되어 폐수를 전기분해시키는 전기분해기, 폐수를 집수조에 유입시키고 최종적으로 전해조를 거쳐 외부로 배출시키는 폐수펌프 등을 포함하여 이루어진다.

그리고 위와 같은 각 종류의 설비들(F1~F8)들은 시설물의 층별이나, 구획공간 별로 여러 개가 설치되거나, 아파트 같은 대단지 건물에서는 동별로 설치될 수 있다.

상기 IoT센서(S1~S8)는 각각의 설비(F1~F8)에 구비되어서 해당 설비에 관한 각종 사물데이터를 수집한다.

예를 들어, 전력설비(F1)에 구비되는 IoT센서(S1)는 전력 사용량, 주변의 조명 상태, 대기 전력, 누설전류의 발생여부 등의 사물데이터를 수집하고, 공조설비(F5)에 구비되는 IoT센서(S5)는 미세먼지 농도, 온도, 습도 등의 사물데이터를 수집한다.

상기 IoT센서(S1~S8)에서 수집된 각 설비(F1~F8)에 대한 사물데이터는 자신의 원격제어반(P1~P8)으로 전송되고, 원격제어반(P1~P8)은 전송되는 사물데이터와 그에 따른 대처데이터를 누적하고 분석하여서, 딥러닝기법, 반복학습기법, 통계적기법 등을 통한 인공지능(AI) 기술을 기반으로 설비들(F1~F8)를 관리 및 제어하게 된다.

이하 도2를 참조하여 상기 HMI 관제서버(C.C; Control Centor)와 원격제어반(P; P1~P8)에 대하여 설명한다.

상기 HMI 관제서버(C.C)는 건물 전체의 상황을 종합적으로 감시, 제어, 관리하는 장치로서,

설비군의 설비들(F; F1~F8)에 구비되어 있는 원격제어반(P; P1~P8)과 데이터를 유선 또는 무선으로 통신하는 통신부(c1)와,

HMI 관제서버(C.C)를 제어 관리하고, 원격제어반(P; P1~P8)이 전송하는 데이터를 분석하고, 데이터 분석결과에 따른 상황별로 설비들(F; F1~F8)의 가동 여부에 대한 명령을 발하는 컴퓨터(c2)와,

설비들(F; F1~F8)의 상황을 관리자가 모니터링할 수 있도록 하는 모니터(c3)와,

설비들(F; F1~F8)과 원격제어반(P; P1~P8)에 대한 정보와, 발생되는 각 상황별에 따른 대처방법에 대한 정보와, 원격제어반(P; P1~P8)과 송수신하는 데이터와 분석한 데이터 정보, 시스템 운영에 관한 프로그램 등이 저장되어 있는 데이터베이스(c4)를 포함하여 이루어진다.

또한, HMI 관제서버(C.C)는 시스템의 주요 설비에 이상이 발생한 때에 상기 데이터베이스(c4)에 기 등록되어 있는 관리자의 모바일(스마트폰)로 이를 문자메시지(SMS)나 음성메시지로 발신하여 알리는 메시지호출부(c5)와,

메시지를 수신한 관리자가 소지하고 있는 스마트폰이나 주변의 PC를 이용하여 인터넷망을 통해 원격지에서 시스템에 접속하여 이상 상태의 확인과 그에 따른 조치를 취할 수 있도록, 다시 말해 원격지에서 시스템을 감시, 진단, 분석, 제어가 가능하도록 지원하는 웹서버(c6)를 구비하고,

하기에서 설명하는 원격제어반(P1~P8)에 구비되는 UPS부 등을 더 포함할 수 있다.

상기 HMI 관제서버(C.C)는 상기 원격제어반(P; P1~P8)이 전송하는 설비들(F; F1~F8)의 현장기기들의 가동상황 정보와 각종 센서들이 감지한 정보들을 분석하여 건물 내의 환경을 최적의 상태로 유지시키고, 설비들(F; F1~F8)에 문제가 발생하면 문제 원인별로 대처하여 현장기기들의 가동을 제어한다.

상기 원격제어반(DDC;Direct Digit Control)(P; P1~P8)은 각각의 설비들(F; F1~F8)에 구비되고, 건물설비를 구성하는 현장기기들과 송수신하여, 현장기기를 관리 및 제어하고, 현장기기들의 가동정보와 상태정보 등을 상기 HMI 관제서버(C.C)로 전송한다.

상기 원격제어반(P; P1~P8)은 설비들(F; F1~F8)를 구성하는 현장기기들의 가동정보와 상태정보, IoT센서(S; S1~S8)에서 수집된 사물데이터, 사물데이터의 상황에서 설비들(F; F1~F8)가 대처된 대처데이터를 누적하고 분석하고, 누적하고 분석한 데이터를 활용하여 딥러닝기법, 반복학습기법, 통계적기법 등을 통한 인공지능(AI) 기술을 기반으로 설비들(F1~F8)를 관리 및 제어하게 된다.

예를 들면, 상기 원격제어반(P; P1~P8)은 건물 내의 온도가 높으면 에어콘을 가동시켜 온도를 낮추고, 습도가 높으면 제습기를 가동시켜 습도를 낮추고, 공기 중에 미세먼지가 많이 포함되어 있으면 환풍기를 가동시켜 공기를 정화하고,

실내가 어두워지면 등기구를 점등시키고, 출입자가 있으면 등기구를 일정시간 점등시키고,

침입자가 촬영되면 경고 방송을 송출하거나, 경비원에게 이를 알려 조처하도록 한다.

그리고 상기 원격제어반(P; P1~P8)은 상기 전력설비에 구비된 상기 원격제어반으로부터 전송되는 정보를 분석하여, 건물의 전력 소모량이 기준 피크전력을 초과하는 경우에, 상기 데이터베이스에 등록 저장된 우선순위에 따라 전기장치들에의 전원공급을 차단하여 에너지를 절감하고,

상기 방재설비에 구비된 상기 원격제어반으로부터 전송되는 정보를 분석하여, 화재가 발생한 경우에는 화재발생 구역에 설치된 건물설비(방재설비는 제외)의 가동을 정지시키고, 지진이 발생한 경우에는 상기 데이터베이스에 등록저장된 위험요소가 큰 고압 또는 고온의 현장기기에 대한 가동을 정지시켜 2차 피해를 예방하고, 재해에 따른 안전설비(예;소화전, 배연기, 경보발령기)를 가동시킨다.

도3은 본 발명의 시스템에 구축되어 해킹을 방지하는 네트워크망의 일례를 도시하고 있다.

네트워크망은 상기 설비군의 설비(F; F1~F8), IoT센서(S; S1~S8), 원격제어반(P; P1~P8), HMI 관제서버(C.C) 상호 간의 데이터 통신을 지원하고, 시스템을 인터넷에 연결하여 외부에서 원격으로 감시 및 제어가 가능하도록 한다.

보안을 강화한 본 발명에 따른 상기 네트워크망은 상기 원격제어반(P; P1~P8)들 각각과 상기 HMI 관제서버(C.C)에 설치되는 홈게이트웨이(GH0, CH1, GH2)와, 인터넷과 상기 홈게이트웨이(GH0, CH1, GH2)들을 연결하는 중계게이트웨이(RG)를 포함한다.

상기 중계게이트웨이(RG)는 인터넷에 연결되는 중계네트워크장비(RN)에 구비된다. 상기 중계네트워크장비(RN)에는 라우터(R)와 VPN관리기(VM)이 구비된다.

상기 중계게이트웨이(RG)는 각각의 홈게이트웨이(GH0, CH1, GH2)와 VPN 채널을 생성하여서, 홈게이트웨이(GH0, CH1, GH2)들 서로 간은 직접적으로 연결되지 않아 망분리 되도록 한다.

여기서, 각 홈게이트웨이(GH0, CH1, GH2)에 연결되는 장비들은 하나의 망을 구성한다.

도3의 경우, HMI 관제서버(C.C)가 0번 홈게이트(HG0)에 연결된 하나의 망(0번 망)을 구성하고, 1번 원격제어반(P1), 설비(F1) 및 IoT(S1)가 1번 홈게이트(HG1)에 연결된 또 다른 하나의 망(1번 망)을 구성하고, 2번 원격제어반(P2), 설비(F2) 및 IoT(S2)가 2번 홈게이트(HG2)에 연결된 또 다른 하나의 망(2번 망)을 구성하고 있다.

여기서, VPN이란 가상 사설 통신망으로서 인터넷과 같은 공중 통신망을 전용선처럼 이용할 수 있도록 하는 통신 채널을 의미한다. VPN 채널을 생성하고 관리하기 위해서 상기 중계게이트웨이(RG), VPN관리기(VM) 및 홈게이트웨이(GH0, CH1, GH2)에는 VPN 통신을 지원하는 프로그램이 설치된다.

상기 VPN관리기(VM)는 상기 중계게이트웨이(RG)에 의해 생성된 VPN 채널을 관리한다. 그리고 상기 VPN관리기(VM)는 상기 중계게이트웨이(RG)와 홈게이트웨이(GH0, CH1, GH2)들의 정상 작동 여부와, 중계게이트웨이(RG)와 홈게이트웨이(GH0, CH1, GH2) 간의 VPN 채널의 연결상태를 확인한다.

VPN 채널 생성의 예로, 상기 중계게이트웨이(RG)는 HMI 관제서버(C.C)에 구축된 0번 홈게이트(HG0)와 0번 VPN 채널을 생성하고, 1번 원격제어반(P1)에 구축된 1번 홈게이트(HG1)와 1번 VPN 채널을 생성하고, 2번 원격제어반(P2)에 구축된 2번 홈게이트(HG2)와 2번 VPN 채널을 생성할 수 있다.

외부 인터넷을 통해 본 시스템의 네트워크망에 접속하기 위해서는 상기 중계네트워크장비(RN)의 중계게이트웨이(RG)에서 인증을 받아야 한다. 여기서 인증은 접속 시도자의 아이디와 패스워드를 확인하는 방식이 대표적이다.

상기 중계게이트웨이(RG)에서 인증을 받은 접속자는 인가된 망에만 접속할 수 있다. 예를 들어, 0번 망에 대해서만 인가받은 접속자는 0번 망 이외의 망은 접속할 수 없다.

본 발명은 네트워크망을 다수의 망으로 구분하고, 각각의 망은 중계게이트웨이(RG)에 각자의 VPN 채널로 연결됨으로서, 각각의 망은 서로 간에 직접적으로 연결되지 않고, 중계게이트웨이(RG)를 통해서 연결될 수 있다.

예를 들어, 0번 망에 접속한 관계자는 1번 망에 인가되었어도 0번 망에서 1번 망으로 직접 접속할 수 없고, 1번 망의 원격제어반은 0번 망의 HMI 관제서버에 직접적으로 연결되어 데이터를 전송할 수 없다.

망과 망의 연결을 위해서, 상기 중계게이트웨이(RG)는 어느 한 홈게이트웨이(이하 '제1홈게이트웨이')에서 다른 홈게이트웨이(이하 '제2홈게이트웨이)로의 망연결요청이 수신되면 인증 후에 제1홈게이트웨이와 제2홈게이트웨이를 연결하는 VPN 채널을 생성하여, 제1홈게이트웨이의 망과 제2홈게이트웨이의 망을 연결한다.

예를 들어, 제1홈게이트웨이의 망에 접속한 관리자가 제2홈게이트웨이의 망에 접속하기 위한 망연결요청에는 관리자의 아이디와 패스워드를 포함되어서 중계게이트웨이(RG)가 이 관리자의 아이디와 패스워드를 확인하여 제2홈게이트웨이에의 접속 허용 여부에 대하여 인증하고, 제1홈게이트웨이의 원격제어반이 제2홈게이트웨이의 HMI 관제서버에 설정된 프로그램에 따라 주기적 또는 수시로 데이터를 전송하는 경우에는 그 데이터 전송에 해당하는 코드를 망연결요청에 포함시켜서 중계게이트웨이(RG)가 이 코드를 확인하여 제2홈게이트웨이로의 데이터 전송 허용 여부에 대하여 인증한다.

상기 중계게이트웨이(RG)는 제1홈게이트웨이와 제2홈게이트웨이의 망연결 후에 설정된 이벤트가 발생되면 이들을 연결하는 VPN 채널을 종료시킨다.

여기서, 이벤트로는 제1홈게이트웨이와 제2홈게이트웨이 간에 일정 시간 이상 데이터 전송이 없는 경우에 그 시간의 경과가 이벤트가 될 수 있고, 제1홈게이트웨이와 제2홈게이트웨이 간의 데이터 전송이 일회성인 경우에 데이터 전송의 완료가 이벤트가 될 수 있다.

본 발명은 이처럼 네트워크망을 여러 망으로 구분하고, 각각의 망은 중계게이트웨이와 별개의 VPN 채널로 연결되어서 망들은 서로 분리되고, 망들의 연결이 필요한 경우에는 인증을 거친 후에 VPN 채널을 생성하여 연결함으로써, 네트워크보안을 강화하여 해킹의 위험을 대폭 줄일 수 있다.

도4를 참조하면, 상기 원격제어반(P)은 우발적인 외부 충격, 먼지, 비관계자의 접근 등으로부터 보호하는 외함(1)이 구비된다. 상기 외함(1) 정면에는 도어(2)가 장착되고, 외함 내부에는 원격제어반을 구성하는 각종 장비들이 장착된다.

그리고 외함 하부 우측에는 외기 유입구(3)가 형성되고, 상기 유입구(3)에 인접한 외함 내측에는 흡기팬(4)이구비되어 있으며, 상부 우측에는 내기 배출구(5)가 형성되고, 상기 배출구(5)에 인접한 외함 내측에는 배기판(6)이 구비된다.

상기 원격제어반(P)의 외함(1)은 설치대(100) 위에 장착된다.

상기 설치대(100)는 상기 원격제어반(P), 즉, 외함(1)에 가해지는 충격을 흡수하여 원격제어반(P)을 보호한다.

이하에서는 도5 내지 도7을 참조하여, 상기 설치대(100)에 대하여 설명한다. 참고로, 도면에서는 설치대의 구성과 구조 그리고 작동 매커니즘의 파악이 용이하도록 구성요소들을 다소 과장되게(실제 치수와 다르게) 도시하고 있다.

상기 설치대(100)는 바닥에 놓이는 바닥판(110)과, 상기 바닥판(110) 위에 배치되며 그 위에 상기 원격제어반(P)이 설치되는 완충판(120)과, 상기 바닥판(110)과 완충판(120) 사이 곳곳에 개재되어서 완충판(120)에 가해지는 충격을 흡수하는 완충스프링(130)을 포함하여 이루어진다.

상기 완충판(120)에 가해지는 충격은 일반적으로 특정 부위에 집중된다. 완충판(120)에 가해지는 충격이 특정 부위에 집중되면 완충판(120)은 충격에 의해 기울어지게 되고, 완충판(120)이 기울어지면 충격흡수 효율이 저하되고, 기울어진 완충판(120)이 원위치로 복원되는 과정에서 반대방향으로 기울어지는 현상이 반복되는 요동이 발생된다.

본 발명은 완충판(120)의 특정 부위에 충격이 집중되는 경우에도 완충판(120)은 기울어짐 없이 전체가 상하방향으로만 이동되도록 하는 충격분산수단을 도입하여서, 완충판(120)에 가해지는 충격이 완충판(120) 전체에 균일하게 분산되면서 위와 같은 문제를 해결한다.

상기 충격분산수단은 상기 바닥판(110)에 회전 가능하게 구비되는 회전판(140)과, 상기 회전판(140)에 구비되고 상부에 경사면(151)이 형성되는 복수의 제1경사블럭(150)과, 상기 완충판(120)에 구비되는 하부에 상기 경사면(151)에 접촉되는 대응경사면(161)이 형성되는 복수의 제2경사블럭(160)과, 상기 제1경사블럭(150)의 양측에 형성되는 활주레일(153)과, 상기 제2경사블럭(160)의 양측에 구비되고 상기 활주레일(153)에 삽입되어 활주레일(153)을 따라 이동하는 활주롤러(163)를 포함하여 이루어진다.

상기 회전판(140)의 하부면 중심에는 상기 바닥판(110)의 중앙에 구비되는 회전축(111)에 회전 가능하게 결합되는 베어링이 구비되고, 상기 바닥판(110)의 상부면에는 상기 회전판(140)의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 회전볼이나 회전롤러가 다수 구비되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 바닥판(110)과 완충판(120)의 모퉁이에는 완충판(120)의 승하강을 가이드하는 가이드공(113)과 가이드핀(123)이 구비되고, 상기 회전판(140)에는 스프링(130) 관통하는 라운드진 형태의 광통공(141)이 형성된다.

상기 완충판(120)의 특정 부위에 충격이 가해지면서 그 부위가 눌리면, 충격 부위에 가까운 제2경사블럭(160)이 하강하면서 제2경사블럭(160)의 대응경사면(161)이 제1경사블럭(150)의 경사면(151)을 타고 이동하면서 제1경사블럭(150)을 밀고, 그에 따라 회전판(140)은 회전을 하게 된다. 회전판(140)이 회전하게 되면 모든 제2경사블럭(160)에 구비된 활주롤러(163)는 구속되어 있는 활주레일(153)을 따라 이동하면서 자신의 제2경사블럭(160)을 아래로 당겨서 완충판(120)을 하강시킨다.

이처럼 상기 충격분산수단은 충격이 완충판(120)의 어느 한 부위에 집중되는 경우에 제2경사블럭(160)들 모두가 동시에 아래도 잡아당겨지도록 함으로써, 완충판(120)은 기울어짐 없이 하부방향으로 이동되도록 하고, 원위치로 복원될 때에도 기울어짐 없이 상부방향으로 이동되도록 한다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

F(F1~F8) : 설비 P(P1~P8) : 원격제어반
S(S1~S8) : IoT센서 C.C : HMI 관제서버
c1 : 통신부 c2 : 컴퓨터
c3 : 모니터 c4 : 데이터베이스
10 : 통신부 20 : 입출력부
30 : 마이컴 40 : 구동전원공급부
50 : 조작부 60 : 메모리
100 : 설치대 110 : 바닥판
120 : 완충판 130 : 완충스프링
140 : 회전판 150 : 제1경사블럭
160 : 제2경사블럭

Claims (4)

1. 시설물로 공급되는 전력을 각 전기사용장치로 분배하는 전력설비, 시설물 내의 조명을 조절하는 조명설비, 시설물 내의 온도와 습도 및 환기를 조절하는 공조설비와 이를 지능화하고 에너지절감 방안을 적용한 IBS / BEMS 설비, 시설물 내의 재해를 방지하는 방재설비, 시설물 내부 및 주변을 촬영하는 방범설비, 시설물을 난방하는 난방설비, 시설물에서 발생되거나 외부에서 유입되는 폐수를 처리하는 폐수처리설비, 정수장 설비 및 시설물로 유입되는 음용수를 처리하는 정수처리설비 중에서 두 종류 이상의 설비를 포함하는 설비군;
   상기 설비군의 설비 각각에 구비되어, 이들의 사물데이터를 수집하는 IoT센서;
   상기 설비군의 설비 각각에 구비되고, 상기 IoT센서에서 수집되는 사물데이터를 활용하여 설비를 구성하는 현장기기들을 제어 및 관리하는 원격제어반;
   상기 원격제어반과 통신하여, 상기 설비군의 설비 각각의 상황을 모니터링하고 관리제어하는 HMI 관제서버;
   상기 설비군의 설비, 원격제어반 및 HMI 관제서버 상호 간의 통신을 지원하는 네트워크망;을 포함하는 설비 자동계측제어 시스템에 있어서,
   
   상기 네트워크망은
   상기 원격제어반들 각각과 상기 HMI 관제서버에 설치되는 홈게이트웨이와,
   인터넷과 상기 홈게이트웨이들을 연결하는 중계게이트웨이를 포함하되,
   상기 중계게이트웨이는 각각의 홈게이트웨이와 VPN 채널을 생성하여서, 홈게이트웨이들 서로 간은 직접적으로 연결되지 않아 망분리되고,
   상기 중계게이트웨이는 어느 한 홈게이트웨이(이하 '제1홈게이트웨이')에서 다른 홈게이트웨이(이하 '제2홈게이트웨이)로의 망연결요청이 수신되면 인증 후에 제1홈게이트웨이와 제2홈게이트웨이를 연결하는 VPN 채널을 생성하는 것을 특징으로 하고,
   
   상기 원격제어반이 위에 설치되는 설치대;를 더 포함하고,
   상기 설치대는 바닥에 설치되는 바닥판과, 상기 바닥판 위에 배치되며 그 위에 상기 원격제어반이 설치되는 완충판과, 상기 바닥판과 완충판 사이 곳곳에 개재되어서 완충판에 가해지는 충격을 흡수하는 완충스프링과, 상기 완충판에 가해지는 충격이 완충판 전체에 균일하게 분산되도록 하는 충격분산수단을 포함하여 이루어지고,
   상기 충격분산수단은 상기 바닥판에 회전 가능하게 구비되는 회전판과, 상기 회전판에 구비되고 상부에 경사면이 형성되는 복수의 제1경사블럭과, 상기 완충판에 구비되는 하부에 상기 경사면에 접촉되는 대응경사면이 형성되는 복수의 제2경사블럭과, 상기 제1경사블럭의 양측에 형성되는 활주레일과, 상기 제2경사블럭의 양측에 구비되고 상기 활주레일에 삽입되어 활주레일을 따라 이동하는 활주롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중계게이트웨이는 제1홈게이트웨이와 제2홈게이트웨이의 망연결 후에 설정된 이벤트가 발생되면 이들을 연결하는 VPN 채널을 종료시키는 것을 특징으로 하는 지능형 망분리를 적용한 네트워크보안 강화형 설비 자동계측제어 시스템.
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