KR102493211B1 - 무결성 확보가 가능한 ess 운용정보 모니터링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템은, 통신 네트워크를 통해 배터리 및 PCS(Power Conditioning System)로부터 상태정보를 수집하는 원본 데이터 수집부 및 상태정보에 대한 디지털 서명 요청 정보를 전송하는 디지털 서명 요청부를 포함하는 수집 서버; 디지털 서명 요청 정보에 기초하여 상태정보에 대한 디지털 서명을 생성하는 디지털 서명 처리부를 포함하는 서명 서버; 원본 데이터를 저장하는 원본 데이터 저장부 및 디지털 서명에 대한 유효성 검증을 수행하여 유효하다고 판단된 유효 서명을 저장하는 디지털 서명 저장부를 포함하는 저장 서버; 및 저장 서버에 저장된 배터리 및 PCS의 상태정보를 실시간으로 모니터링하는 모니터링 서버를 포함할 수 있다.

Description

무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템{A SYSTEM AND METHOD FOR SUPPORTING INTEGRITY AND MONITORING ESS OPERATIONAL INFORMATION}
본 발명은 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장비 상태정보를 표준화함으로써 보다 안전하고 효과적인 ESS 운용이 가능한, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템에 관한 것이다.
에너지저장장치(Energy Storage System, ESS)는 전기적 에너지로 저장하고 필요할 때 사용할 수 있도록 공급하는 장치로서, 신재생 에너지 확대 정책에 따라 수요가 크게 증가하였다. 신재생 에너지라 불리는 태양광, 풍력 발전은 날씨 변화에 따라 전력 생산이 일정하지 않아 생산 직후 곧바로 기업이나 가정에서 사용하기 어렵기 때문에 생산된 전력을 즉시 ESS에 저장해 두었다가 필요할 때 사용해왔다.
그러나, 최근 들어 ESS에서 원인 모를 화재 발생빈도가 증가하고 있다. 이에 따른 화재 원인 조사 결과, 배터리 제품 자체의 결함보다는 ESS 보급 속도를 따라가지 못하는 ESS 설치, 운용, 관리의 문제가 있었다. ESS의 화재 원인으로는 크게 배터리 보호시스템 미흡, 운영환경 관리 미흡, 설치 부주의, ESS 통합제어 보호시스템 미흡 등 여러가지 요인이 복합적으로 작용한 것으로 알려졌다. 즉, 종래에는 신재생 에너지 확대 정책에 따라 ESS 관련 업체들이 상당 수 늘어났지만 안전 운영 및 관리가 미흡하여 사고를 예방하거나 화재가 확산되는 것을 막는 것엔 매우 취약하다는 치명적인 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 ESS에 특화된 ‘화재 안전 기준’이 제안되었다. 예를 들면, ESS용 대용량 배터리 및 전력변환장치(PCS)를 안전관리 의무대상으로 지정하고, ESS 전체 시스템에 대한 KS 표준을 제정하는 방법들이 제안되었다.
이는 ESS 주요 구성품(이하, ‘필수 ESS 장비(500)’라고도 함)에 대한 안전관리를 강화하기 위한 것이지만, 안전한 ESS 운용과 효과적인 ESS 운용 상태 모니터링을 위해서는 장비 상태정보를 표준화하거나, 수집된 장비 상태정보에 대한 무결성을 확보하는 방안에 대한 개발은 여전히 미해결 과제이다.
본 발명은 상술한 기술적 문제에 대응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래 기술에서의 한계와 단점에 의해 발생하는 다양한 문제점을 실질적으로 보완할 수 있는 것으로, 장비 상태정보를 표준화함으로써 보다 안전하고 효과적인 ESS 운용이 가능한, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템을 제공하는데 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템은, 통신 네트워크를 통해 배터리 및 PCS(Power Conditioning System)로부터 상태정보를 수집하는 원본 데이터 수집부 및 상태정보에 대한 디지털 서명 요청 정보를 전송하는 디지털 서명 요청부를 포함하는 수집 서버; 디지털 서명 요청 정보에 기초하여 상태정보에 대한 디지털 서명을 생성하는 디지털 서명 처리부를 포함하는 서명 서버; 원본 데이터를 저장하는 원본 데이터 저장부 및 디지털 서명에 대한 유효성 검증을 수행하여 유효하다고 판단된 유효 서명을 저장하는 디지털 서명 저장부를 포함하는 저장 서버; 및 저장 서버에 저장된 배터리 및 PCS의 상태정보를 실시간으로 모니터링하는 모니터링 서버를 포함할 수 있다.
또한, 수집 서버는 상태정보에 기초하여 ESS의 현장 담담자에게 SNS 및 문자 메시지를 이용하여 상태정보 알람 메시지를 전송하는 상태정보 전송부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상태정보는 ESS의 안전운전을 위한 제1 상태정보 및 사고 예방을 위한 제2 상태정보를 포함하고, 제1 상태정보는 PCS와 배터리로부터 각각 수신되고, 제2 상태정보는 PCS와 배터리에서 동시에 수집될 수 있다.
또한, PCS로부터 수신한 제1 상태정보는 순간 충방전 유효/무효 전력, 순간 계통 전압/전류/주파수, 순간 교류 전압/전류/주파수, 순간 직류 전압/전류, 온도, 충전/방전/대기에 대한 제어 명령 및 제조사에 따라 정의된 장치 상태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 배터리로부터 수신한 제1 상태정보는 온도, 충전잔량(SOC, State Of Charge), 배터리 노화도(SOH, State Of Health), 전압, 전류, 최대/최소 셀 온도 및 제조사에 따라 정의된 장치 상태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 디지털 서명은 제1 상태정보 및 제2 상태정보를 하나의 원본 데이터로 합한 후, 원본 데이터에 대한 디지털 요청 정보에 의해 생성될 수 있다.
또한, 수집 서버는 디지털 서명 요청 정보를 전송할 때 통신 네트워크의 부담을 최소화하도록 원본 데이터를 주기적으로 벌크(Bulk)하여 전송할 수 있다.
또한, 저장 서버는 디지털 서명의 훼손여부를 검증하기 위해 검증 데이터를 소비자에게 전파하는 디지털 서명 전파부를 더 포함하고, 검증 데이터는 디지털 서명 및 해당 디지털 서명이 사용된 원본 데이터로 구성될 수 있다.
또한, 모니터링 서버는 사고 발생 시 최종 무결성 검증을 위해 검증 데이터에 대해 복구 전용 백업을 수행하는 검증 데이터 복제부를 더 포함할 수 있다.
또한, 통신 네트워크는 TCP 모드버스 프로토콜(Modbus protocol), 시리얼(Serial) 통신 프로토콜 및 전력선(PLC, Power Line Communication) 통신 프로토콜 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 저장 서버에서는 상기 유효성 검증에 의해 상기 디지털 서명이 무효하다고 판단된 경우, 상기 원본 데이터와 상이한 이차 원본 데이터를 재요청하고 상기 이차 원본 데이터에 기초하여 디지털 서명을 재생성하되, 상기 이차 원본 데이터 및 재생성된 상기 디지털 서명을 동시에 수신하고 저장할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 안전 운전 및 사고 예방을 위해 배터리와 PCS의 장비 상태정보를 표준화함으로써 보다 안전하고 효과적인 방법으로 ESS를 운용할 수 있다.
본 발명은 수집되는 데이터에 기초한 상태정보 알람 메시지를 현장 담당자에게 전송하는 알람 기능이 포함됨에 따라 사고 대처율을 개선할 수 있다.
본 발명은 개인키를 이용하여 서명을 하는 서버를 데이터 수집하는 수집 서버와 분리하고 통신 네트워크 역시 분리함으로써 안전하게 키(즉, 디지털 서명키)를 보관하고 사용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 주기적으로 벌크된 데이터를 이용하여 모니터링하고 무결성을 제공하기 때문에 통신 네트워크의 부담을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서버의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 운용정보 모니터링 및 무결성 지원 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 설명에서 제1, 제2 등과 같은 서수식 표현은 서로 동등하고 독립된 객체를 설명하기 위한 것이며, 그 순서에 주(main)/부(sub) 또는 주(master)/종(slave)의 의미는 없는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
본 명세서의 해석의 명확함을 위해, 이하에서는 본 명세서에서 사용되는 용어들을 정의하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 “장비 상태 표준화”는 ESS의 안전 운전과 사고 예방을 위해 필수 ESS 장비(500)의 상태정보를 표준화하는 것을 의미한다. 즉, 본 발명은 안전 운전을 위한 필수 ESS 장비(500) 상태정보 및 사고 예방을 위한 필수 ESS 장비(500) 상태정보를 표준화하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 필수 ESS 장비(500)는 ESS 주요 구성품으로서, 배터리(BCS)와 전력변환장치(PCS)인 것으로 정의된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 “무결성 확보”는 개인키(이하, ‘디지털 서명키’라고도 함)가 유출되지 않은 상태에서 저장 서버에 기 저장된 디지털 서명이 수집 서버를 통해 수집한 원본 데이터에 대한 디지털 서명과 일치하는 것을 의미한다. 즉, 유효성 판단에 따라 유효하다는 것은 무결성이 확보되었다는 것을 의미한다. 한편, 개인키가 유출되어 모든 사본 데이터에 대해 위변조 발생이 가능할 때에는 백업본을 복구하여 원본 데이터와 대조를 수행하는 것을 특징으로 한다. 이때, 백업본 데이터도 조작된 경우라면 원본 복구는 불가능하지만 백업본의 위변조 여부는 증명할 수 있다. 즉, 서명 데이터를 무결성 지원 시스템으로 전송하여 서명 확인을 하고, 이해 관계자인 소비자들에게 기록이 남는 공공서비스를 활용해 전달하거나 공개 클라우드에 업로드하는 방식으로 사본 위변조 여부를 확인할 수 있다. 여기서, 공공서비스는 문자, SNS, 이메일 등을 의미한다.
이하에서는, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 ESS 운을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서버의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템(1000)은 수집 서버(100), 서명 서버(200), 저장 서버(300) 및 모니터링 서버(400)를 포함한다.
무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템(1000)은 ESS(Energy Storage System)의 안정적 운용을 위해 실시간으로 장비 상태정보를 모니터링하여 표준화하고, 표준화된 장비 상태정보의 무결성(Integrity)을 제공하는 시스템이다. 도 1을 참조하면, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템(1000)은 필수 ESS 장비(500)로부터 상태정보를 수집하는 수집 서버(100), 수집된 상태정보 데이터에 대해 서명을 생성하여 전송하는 서명 서버(200), 상태정보 데이터와 서명 데이터를 저장하는 저장 서버(300), ESS 운용정보를 실시간으로 모니터링하는 모니터링 서버(400), 필수 ESS 장비(500) 및 사용자(600)를 포함한다. 여기서, 필수 ESS 장비(500)는 배터리 및 전력변환장치(PCS, Power Conditioning System)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에서 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템(1000)의 필수 ESS 장비(500), 수집 서버(100) 및 서명 서버(200)는 로컬(Local)에서 동작하고, 저장 서버(300) 및 모니터링 서버(400) 원격으로 동작하는 것으로 이해되는 것이 바람직하다.
먼저, 본 발명의 사용자(600)를 설명하기로 한다. 본 발명에서 사용자(600)는 ESS 운용정보 소비자라고 지칭할 수도 있으며, ESS에서 사고 발생 시 발생 원인을 추적한 자료를 사용하려는 ESS 소유자일 수 있고, ESS 관련 장치 제공자일 수 있다.
도 2를 참조하면, 수집 서버(100)는 원본 데이터 수집부(110), 디지털 서명 요청부(120) 및 상태정보 전송부(130)를 포함할 수 있다.
수집 서버(100)의 원본 데이터 수집부(110)는 필수 ESS 장비(500)인 배터리와 전력변환장치(PCS)로부터 상태정보(이하, ‘원시 데이터’라고도 함)를 수집하고, 원시 데이터를 원본 데이터로서 디지털 서명 요청부(120)에 전송하는 것을 특징으로 한다. 또한, 수집 서버(100)는 수집한 원본 데이터를 실시간으로 저장 서버(300)에 저장하는 것을 특징으로 한다.
예컨대, PCS 원본 데이터는 하기 <표 1>에 도시된 바와 같이 구성되는 것을 특징으로 한다.
<표 1>
Figure 112020052071562-pat00001
또한, 배터리 원본 데이터는 하기 <표 2>에 도시된 바와 같이 구성되는 것을 특징으로 한다.
<표 2>
Figure 112020052071562-pat00002
디지털 서명 요청부(120)는 수신한 원본 데이터(즉, 배터리 상태정보 및 PCS 상태정보)에 대한 디지털 서명(DS)을 서명 서버(200)에 요청하는 것을 특징으로 한다. 즉, 디지털 서명 요청부(120)는 필수 ESS 장비(500)의 상태 정보에 대한 디지털 서명을 생성하기 위해 서명 서버(200)로 디지털 서명 요청 정보를 전송한다.
상태정보 전송부(130)는 사고 예방 및 대처를 위한 상태정보 알람 메시지를 현장 담당자에게 전송할 수 있는 구성이다. 단, 상태정보 전송부(130)는 서명 서버(200)에 디지털 서명(DS)을 요청할 때, 통신 네트워크의 부담을 줄이기 위해 수집한 모든 상태정보를 전송하는 것이 아니라 주기적으로 데이터를 벌크(Bulk)하여 전송하는 것을 특징으로 한다. 이때 본 발명에서는 ESS에 특화된 화재 안전 기준에 따라 안전관리 의무대상으로 지정된 배터리와 PCS에 대해서만 상태정보를 수집하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상태정보는 표준화 정보인 것으로 이해되는 것이 바람직하다.
수집 서버(100)로부터 수집되는 상태정보는 ESS의 안전운전을 위한 상태정보(이하, ‘제1 상태정보(SI1)’라고도 함) 및 사고 예방을 위한 상태정보(이하, ‘제2 상태정보(SI2)’라고도 함)를 포함한다. 이때, 제1 상태정보(SI1)는 PCS 및 배터리로부터 각각 수신되고, 제2 상태정보(SI2)는 PCS와 배터리에서 동시에 수집되는 것을 특징으로 한다.
예컨대, PCS로부터 수신되는 제1 상태정보(SI1)는 순간 충방전 유효/무효 전력, 순간 계통 전압/전류/주파수, 순간 교류 전압/전류/주파수, 순간 직류 전압/전류, 온도, 충전/방전/대기에 대한 제어 명령 및 제조사에 따라 정의된 장치 상태 중 적어도 하나 또는 그 이상을 포함한다. 또는 이들 중 일부의 조합을 포함할 수도 있다.
또한, 배터리로부터 수신되는 제1 상태정보(SI1)는 온도, 충전잔량(SOC, State Of Charge), 배터리 노화도(SOH, State Of Health), 전압, 전류, 최대/최소 셀 온도 및 제조사에 따라 정의된 장치 상태 중 적어도 하나 또는 그 이상을 포함한다. 또는 이들 중 일부의 조합을 포함할 수도 있다. 이때, 배터리로부터 수신되는 제1 상태정보(SI1)는 원본 데이터 수집부(110)에 의해 랙(Rack) 단위(이하, ‘배터리 셀(cell)의 묶음’이라고도 함)로 수집되는 것을 특징으로 한다. 또한, 데이터는 일정 시간 간격으로 수집되고, 사고 대처를 위해 최소 5분 단위로 수집되는 것을 특징으로 한다.
또한, 원본 데이터 수집부(110)는 고온, 과전류, 과전압 및 통신 오류를 포함한 제2 상태정보(SI2)를 수집한다. 이때, 제2 상태정보(SI2)는 PCS와 배터리에서 동시에 수집되어 사고를 예방하는 것을 특징으로 한다.
이어서, 수집 서버(100)의 디지털 서명(DS) 요청부(120)는 원본 데이터 수집부(110)로부터 수집된 제1 상태정보(SI1) 및 제2 상태정보(SI2)를 하나의 원본 데이터(SD)로 합한 후, 하나의 원본 데이터(SD)에 대한 디지털 서명(DS)을 요청하는 것을 특징으로 한다. 이때, 원본 데이터(SD)는 통신 네트워크의 부담을 최소화하기 위해 상태정보가 수집될 때마다 생성하는 것이 아니라 주기적으로 생성되는 것을 특징으로 하며, 생성된 원본 데이터(SD)는 후술되는 저장 서버(300)의 원본 데이터 저장부(310)에 저장되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 수집 서버(100)는 수집되는 모든 데이터에 서명하여 소비자에게 전송할 경우 많은 시스템 자원이 소모되고, 통신 네트워크의 부담이 늘어나기 때문에 생성되는 모든 원본 데이터(SD)에 하나씩 서명을 하는 방식이 아니라 주기적으로 벌크된 원본 데이터(SD)에 한해서만 서명하여 소비자에게 전송하는 방식을 적용한 것을 특징으로 한다. 이때, 원시 데이터 및 서명 데이터는 별도로 전송되어 별도의 서버에 저장됨에 따라 모니터링용 사본 사용 성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 디지털 서명 생성 요청 시에는 하기 <표 3>에 도시된 형태의 데이터가 형성되는 것을 특징으로 한다.
<표 3>
Figure 112020052071562-pat00003
또한, 디지털 서명 생성 시에는 하기 <표 4>에 도시된 형태의 데이터가 형성되는 것을 특징으로 한다.
<표 4>
Figure 112020052071562-pat00004
또한, 디지털 서명 전송 시에는 하기 <표 5>에 도시된 종류의 데이터가 형성되는 것을 특징으로 한다.
<표 5>
Figure 112020052071562-pat00005
또한, 생성된 원본 데이터(SD)에 대한 디지털 서명(DS)을 생성하는 시점을 기준으로 이전에 수집된 이전 서명 데이터(PDS)가 있는 경우에는 이전 서명 데이터(PDS)를 원본 데이터(SD)에 추가하여 서명하는 것을 특징으로 한다. 이때, 이전 서명 데이터(PDS)를 원본 데이터(SD)에 추가 적용하는 방식은 ‘디지털 서명 체인’ 구성 방식이라고 지칭될 수 있다.
또한, 상태정보 전송부(130)는 현장에서 사고가 발생한 경우에 수집한 상태정보에 기초하여 사고 예방을 위한 알람 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다. 일반으로 종래에는 사고 발생 시 현장 장비에서 알람이 울리기만 할 뿐, 현장 담당자에게 연락이 가지는 않았기 때문에, 본 발명은 수집 서버(100)로부터 수집한 상태정보에 기초하여 현장 담당자에게 텍스트 정보가 포함된 문자 메시지를 전송함으로써 현장 담당자가 신속하게 사고 예방 및 대처하도록 할 수 있다.
또한, 수집 서버(100)는 통신 네트워크에서 사용되는 TCP 모드버스 프로토콜(Modbus protocol)에 의해 상술한 상태정보 데이터들을 수집하는 것을 특징으로 한다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 시리얼(Serial) 통신 프로토콜 또는 전력선(PLC, Power Line Communication) 통신 프로토콜을 이용하여 수집할 수도 있다.
서명 서버(200)는 디지털 서명 처리부(210)를 이용하여 수집 서버(100)로부터 디지털 서명 요청 정보를 수신하고, 해당 배터리와 PCS의 상태정보에 대한 디지털 서명(DS)을 생성하는 구성이다. 구체적으로, 서명 서버(200)는 수신한 원본 데이터(SD)를 해시함수에 통과시켜 고정된 길이의 출력 값(이하, ‘메시지 다이제스트’라고도 함)으로 변환하고, 변환된 출력 값을 디지털 서명 저장부(320)에 미리 저장된 디지털 서명키(이하, ‘개인키’라고도 함)를 이용해서 암호화함으로써 디지털 서명(DS)을 생성하는 것을 특징으로 한다. 디지털 서명(DS)에 대한 보다 상세한 설명은 추후 후술하기로 한다.
저장 서버(300)는 수집 서버(100)로부터 수신한 원본 데이터를 저장하는 원본 데이터 저장부(310), 수집 서버(100)로부터 수신한 디지털 서명(DS)에 대한 유효성 판단 과정을 수행한 후 유효성 판단 결과에 따라 유효하다고 판단된 유효 서명(VDS)을 저장하는 디지털 서명 저장부(320) 및 디지털 서명(DS)의 훼손여부를 검증하기 위해 검증 데이터를 사용자(이하, 본 시스템의 ‘소비자’라고도 함)들에게 전파하는 디지털 서명 전파부(330)를 포함한다. 여기서, 유효성 판단은 수집 서버에서 수신한 디지털 서명을 원본 데이터(SD)에 적용했을 때 기 저장된 디지털 서명과 일치하는 지를 판단하는 것을 의미한다.
원본 데이터 저장부(310)에는 수집 서버(100)로부터 주기적으로 수신한 원본 데이터(SD)가 저장되는 것을 특징으로 한다.
또한, 디지털 서명 저장부(320)에는 수집 서버(100)로부터 원본 데이터(SD)의 유효성을 판단하기 위한 공개키(PK)가 저장되고, 수집 서버(100)에 의해 생성된 디지털 서명(DS)의 유효성 판단에 따라 유효하다고 판단될 경우에 원본 데이터(SD)를 제외한 유효 서명(VDS)만이 저장된다. 따라서, 디지털 서명(DS)의 유효성 판단에 따라 유효하지 않다고 판단된 무효 서명(IDS) 경우에는 수집 서버(100)에 무효 서명(IDS)에 해당하는 원본 데이터(SD)를 재요청하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 원본 데이터 요청 시에는 하기 <표 6>에 도시된 종류의 데이터가 형성되는 것을 특징으로 한다.
<표 6>
Figure 112020052071562-pat00006
또한, 원본 데이터 요청에 대한 응답 시에는 하기 <표 7>에 도시된 종류의 데이터가 형성되는 것을 특징으로 한다.
<표 7>
Figure 112020052071562-pat00007
단, 원본 데이터(SD)를 재요청하는 과정은 유효성 판단에 따라 디지털 서명이 유효하다고 판단될 때까지 반복해서 수행하는 것을 특징으로 한다.
디지털 서명 전파부(330)는 디지털 서명(DS)의 훼손 여부를 검증하기 위해 공개적으로 사용할 수 있는 SMS, SNS 등을 이용하여 이해관계자인 사용자들에게 검증 데이터를 복제하여 전파하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 검증 데이터는 디지털 서명을 포함한다. 즉, 디지털 서명 전파부(330)는 원본 데이터(SD)를 제외한 서명만을 전송하는 것으로 이해되는 것이 바람직하다.
모니터링 서버(400)는 ESS 운용정보를 실시간으로 모니터링하는 서버로서, 운용정보 모니터링부(410) 및 검증 데이터 복제부(420)를 포함한다. 구체적으로, 운용정보 모니터링부(410)는 데이터베이스에서 ESS 실시간 운용정보를 검색하고, 모니터링한 ESS 운용정보를 사용자에게 제공하는 구성이다. 또한, 검증 데이터 복제부(420)는 사고 발생 시 최종 무결성 검증을 위해 상기 검증 데이터에 대해 복구 전용 백업하는 구성이다. 복제된 백업 본은 한번 기록되면 백업 내용을 직접 보거나 조작할 수 없으며, 오직 복구만 가능한 형태인 것을 특징으로 한다.
이하에서는, 도 3를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 ESS 운용정보 모니터링 및 무결성 지원 방법을 설명하기로 한다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 운용정보 모니터링 및 무결성 지원 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3를 참조하면, 수집 서버(100)의 원본 데이터 수집부(110)를 이용하여 필수 ESS 장비(500)로부터 수신한 원시 데이터를 수신하여 수집하고(S310), 수집한 원시 데이터를 원본 데이터(SD)로서 각 서버에 전송한다(S320). 여기서, 각 서버는 서명 서버(200), 저장 서버(300) 및 모니터링 서버(400)를 의미한다. 또한, 원본 데이터(SD)는 각 서버에 순차적으로 전송될 수도 있고, 동시 다발적으로 전송될 수도 있다. 즉, 각 서버(200, 300, 400)는 수집 서버(100)로부터 원본 데이터(SD)를 수신하는 것을 특징으로 한다.
이에, 저장 서버(300)는 원본 데이터(SD)를 수신하고(S321), 원본 데이터 저장부(310)에 원본 데이터(SD)를 저장한다(322). 이어서, 모니터링 서버(400)는 저장 서버(300)에 저장된 원본 데이터(SD)에 기초하여 ESS 운용정보를 실시간으로 모니터링한다(S323).
이어서, 수집 서버(100)는 서명 서버(200)에 디지털 서명(DS)을 생성하기 위한 디지털 서명 요청 정보를 전송한다(S330).
서명 서버(200)의 디지털 서명 처리부(210)는 수집 서버(100)로부터 수신한 원본 데이터(SD)에 대한 디지털 서명 요청 정보에 기초하여 디지털 서명(DS)을 생성한다(S340). 이후, 서명 서버(200)는 S340 단계에서 생성된 디지털 서명(DS)을 저장 서버(300)로 전송한다(S350).
이에 따라, 저장 서버(300)의 디지털 서명 저장부(320)는 디지털 서명(DS)을 수신하고(S360), 수신한 디지털 서명(DS)을 원본 데이터 저장부(310)에 기 저장된 원본 데이터(SD)와 공개키를 이용하여 디지털 서명(DS)의 유효성을 검증한다(S370). 이때, 디지털 서명(DS)이 유효하다고 검증된 경우에는 유효 서명(VDS)을 저장 서버(300)에 저장하고(S380), 이해관계자인 사용자들에게 원본 데이터(SD)를 제외한 디지털 서명(DS)을 전파한다(S390).
그러나, 디지털 서명(DS)이 무효한 경우에는 수집 서버(100)에 원본 데이터(SD)를 재요청하고(S371), 재요청한 원본 데이터(SD)에 기초하여 디지털 서명(DS)을 재생성하여 저장 서버(300)에 전송한다(S372). 한편, 본 명세서에서 재요청된 원본 데이터는 ‘이차 원본 데이터’라고 지칭될 수 있다. 구체적으로, S372 단계에서는 수집 서버(100)가 원본 데이터(SD)의 재요청을 받으면 서명 서버(200)에서 S330 단계로 서명 요청을 하고, S340 단계에서 생성된 서명(DS)과 원본 데이터(SD)를 함께 저장 서버(300)에 전송하는 것을 특징으로 한다. 즉, S372 단계에서는 유효성 검증에 따라 서명이 틀리다고 판단된 것이기 때문에 저장 서버(300)가 갖고 있는 원본 데이터(SD)가 훼손된 것이라 판단하고, 원본 데이터(SD)와 서명(DS)을 함께 받는 것으로 이해되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서 저장 서버(300)는 정확한 사고 원인 분석을 위해 사고 시점 이전의 몇일 동안의 데이터를 저장하는 것을 기본으로 하나, 추후 모니터링 단계나 통계 확인을 위해 최소 1년치 데이터를 저장하는 것을 특징으로 한다.
이어서, 재수신한 디지털 서명(DS)은 S370 단계에 의해 검증을 한 후에 상술한 S380 단계와 S390 단계를 수행한다. 단, 재요청한 원본 데이터(SD)에 기초하여 재수신한 디지털 서명의 데이터가 여전히 무효한 경우에는 S371 단계 내지 S372 단계를 반복하는 것을 특징으로 한다.
이처럼, 본 발명은 개인키를 이용하여 서명을 하는 서버를 데이터 수집하는 수집 서버와 분리하고 통신 네트워크 역시 분리함으로써 안전하게 키(즉, 디지털 서명키)를 보관하고 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 주기적으로 벌크된 데이터를 이용하여 모니터링하고 무결성을 제공하기 때문에 통신 네트워크의 부담을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 새로운 원본 데이터와 이에 서명할 때 직전에 마지막으로 수집된 이전 서명 데이터가 있는 경우, 이전 서명 데이터를 원본 데이터에 추가 적용하여 서명하는 방식의 디지털 서명 체인을 구성함으로써 특정 시점의 데이터 위변조가 이후 생성되는 데이터의 서명에 영향을 주도록 하여 특정 시점의 데이터를 위변조하기 위해서는 이후 생성되는 모든 데이터를 위변조해야함으로 위변조를 어렵게 한다.. 즉, 본 발명은 비대칭 키 방식의 디지털 서명 방식에 의해 데이터 위변조를 방지하여 데이터 무결성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 사고 발생 시 최종적으로 전송된 데이터의 무결성이 특별히 필요하기 때문에 시스템 이상 작동 알람이 발생할 경우, 서명의 주기를 짧게 하거나 모든 원본 데이터에 대해 서명하는 방식으로 위변조 가능성을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 안전 운전 및 사고 예방을 위해 배터리와 PCS의 장비 상태정보를 표준화함으로써 보다 안전하고 효과적인 방법으로 ESS를 운용할 수 있다.
또한, 본 발명은 수집되는 데이터에 기초한 상태정보 알람 메시지를 현장 담당자에게 전송하는 알람 기능이 포함됨에 따라 사고 대처율을 개선할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 통신 네트워크를 통해 배터리 및 PCS(Power Conditioning System)에 대해서만 상태정보를 수집하는 원본 데이터 수집부 및 상기 상태정보에 대한 디지털 서명 요청 정보를 전송하는 디지털 서명 요청부를 포함하는 수집 서버;
    상기 디지털 서명 요청 정보에 기초하여 상기 상태정보에 대한 디지털 서명을 생성하는 디지털 서명 처리부를 포함하는 서명 서버;
    상기 원본 데이터를 저장하는 원본 데이터 저장부 및 상기 디지털 서명에 대한 유효성 검증을 수행하여 유효하다고 판단된 유효 서명을 저장하는 디지털 서명 저장부를 포함하는 저장 서버; 및
    상기 저장 서버에 저장된 상기 배터리 및 PCS의 상태정보를 실시간으로 모니터링하는 모니터링 서버를 포함하고,
    상기 저장 서버는 상기 디지털 서명의 훼손여부를 검증하기 위해 검증 데이터를 소비자에게 전파하는 디지털 서명 전파부를 포함하고, 상기 검증 데이터는 상기 디지털 서명 및 해당 디지털 서명이 사용된 원본 데이터로 구성되고,
    시스템 이상 작동 알람이 발생한 경우, 서명의 주기가 짧게 변경되거나 또는 모든 원본 데이터에 대해 재서명됨으로써 위변조 가능성이 최소화되는, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수집 서버는 상기 상태정보에 기초하여 ESS의 현장 담당자에게 SNS 및 문자 메시지를 이용하여 상태정보 알람 메시지를 전송하는 상태정보 전송부를 더 포함하는, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상태정보는 ESS의 안전운전을 위한 제1 상태정보 및 사고 예방을 위한 제2 상태정보를 포함하고,
    상기 제1 상태정보는 상기 PCS와 상기 배터리로부터 각각 수신되고, 상기 제2 상태정보는 상기 PCS와 상기 배터리에서 동시에 수집되는, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 PCS로부터 수신한 상기 제1 상태정보는 순간 충방전 유효/무효 전력, 순간 계통 전압/전류/주파수, 순간 교류 전압/전류/주파수, 순간 직류 전압/전류, 온도, 충전/방전/대기에 대한 제어 명령 및 제조사에 따라 정의된 장치 상태 중 적어도 하나를 포함하는, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리로부터 수신한 제1 상태정보는 온도, 충전잔량(SOC, State Of Charge), 배터리 노화도(SOH, State Of Health), 전압, 전류, 최대/최소 셀 온도 및 제조사에 따라 정의된 장치 상태 중 적어도 하나를 포함하는, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 디지털 서명은 상기 제1 상태정보 및 상기 제2 상태정보를 하나의 원본 데이터로 합한 후, 상기 원본 데이터에 대한 디지털 요청 정보에 의해 생성되는, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수집 서버는 디지털 서명 요청 정보를 전송할 때 통신 네트워크의 부담을 최소화하도록 상기 원본 데이터를 주기적으로 벌크(Bulk)하여 전송하고, 상기 원본 데이터를 상기 서명 서버, 상기 저장 서버 및 상기 모니터링 서버 각각에 순차적으로 전송하거나 동시 다발적으로 전송하는, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링 서버는 사고 발생 시 최종 무결성 검증을 위해 검증 데이터에 대해 복구 전용 백업을 수행하는 검증 데이터 복제부를 더 포함하고,
    상기 검증 데이터 복제부에 의해 복제된 백업 본은 한번 기록되면 오직 복구만 가능한 형태인, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 통신 네트워크는 모드버스 프로토콜(Modbus protocol), 시리얼(Serial) 통신 프로토콜 및 전력선(PLC, Power Line Communication) 통신 프로토콜 중 어느 하나인, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 서명 처리부가 상기 디지털 서명을 생성하는 시점을 기준으로 이전에 수집된 이전 서명 데이터가 존재하는 경우, 상기 이전 서명 데이터를 상기 원본 데이터에 추가하여 서명하는, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 저장 서버에서는 상기 유효성 검증에 의해 상기 디지털 서명이 무효하다고 판단된 경우, 상기 원본 데이터와 상이한 이차 원본 데이터를 재요청하고 상기 이차 원본 데이터에 기초하여 디지털 서명을 재생성하되,
    상기 이차 원본 데이터 및 재생성된 상기 디지털 서명을 동시에 수신하고 저장하는, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 서명 전파부는 최종 데이터 위변조 여부를 검증하기 위해 문자, SNS 및 이메일로 구성된 공공서비스 중 적어도 하나를 이용하여 다수의 사용자 중 이해관계자에게 상기 해당 디지털 서명이 사용된 원본 데이터를 제외한 상기 디지털 서명을 전송하는, 무결성 확보가 가능한 ESS 운용정보 모니터링 시스템.
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