KR20110013788A - 스마트그리드 단말장치 및 그 단말장치의 가입자 인증방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트그리드 단말장치 및 그 단말장치의 가입자 식별방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스마트그리드 단말장치에 가입자 식별장치를 두고 이 가입자 식별장치에 가입자 인증 및 이에 필요한 보안 기능을 갖게 함으로써 가입자가 인증되지 않으면 전기 사용을 제한하는 스마트그리드 단말장치 및 그 단말장치의 가입자 인증방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 스마트그리드 단말장치는 다수의 전력 수용가에 구비되고 전원측 단자와 수용가의 부하 사이에 설치되어 현재의 사용전력량과 적산전력량을 계산하며, 기설정 주기에 따라 적산전력량을 스마트그리드망을 통해 스마트그리드 관리서버에 전송하는 스마트그리드 단말장치에 있어서;

상기 스마트그리드 단말장치에 가입자 식별장치가 더 구비되어 가입자 인증정보를 스마트그리드망을 통해 스마트그리드 관리서버에 전송하고, 제어부에서 상기 스마트그리드 관리서버로부터 전송된 가입자 인증처리 결과가 실패로 확인된 경우 수용가의 부하에 공급되는 전기 사용을 제한하는 것을 특징으로 한다.

스마트그리드, 가입자 식별, 인증 플래그, 암호화

Description

스마트그리드 단말장치 및 그 단말장치의 가입자 인증방법 {Smart Grid Terminal Apparatus and Subscriber Authentication Method of the Terminal Apparatus}

본 발명은 스마트그리드 단말장치 및 그 단말장치의 가입자 식별방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스마트그리드 단말장치에 가입자 식별장치를 두고 이 가입자 식별장치에 가입자 인증 및 이에 필요한 보안 기능을 갖게 함으로써 가입자가 인증되지 않으면 전기 사용을 제한하는 스마트그리드 단말장치 및 그 단말장치의 가입자 인증방법에 관한 것이다.

통상적으로 가정이나 사무실 등에서 사용하고 있는 전기 등의 사용량에 대한 검침을 위하여 검침원이 이들 가정 또는 사무실을 방문하여 그 내부 또는 외부에 설치된 아날로그 적산전력계에 표시된 사용량을 검침하였다.

이렇게 검침된 데이터는 수작업으로 검침원의 장부에 기록된 후 다시 전산입력 작업을 거친 후 전산시스템에 의하여 각 수용가들에게 고지서를 발부하는 시스템을 운영하였다.

그런데 이러한 시스템은 검침인원과 전산인력이 많이 소요되어 비용이 상승 하는 동시에 검침데이터의 수작업으로 의한 입력오류 등으로 인해 요금청구의 비효율적이고 비합리적인 문제가 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 변압기와 변류기를 이용하여 전압 및 전류를 검출하고, 메모리를 장착하여 사용전력량 및 적산전력량을 저장하는 기능을 갖는 디지털 적산전력계가 개발되었고, 이 디지털 적산전력계로 전기 사용량을 계측하여 계측한 디지털 정보를 단방향 통신 수단을 통해 원격에서 검침하는 형태로 이루어졌다.

이에 가입자 식별을 하는 경우 디지털 적산전력계가 보내온 정보의 가입자 식별정보를 단순 판단하였고, 또한 디지털 적산전력계의 종류마다 개인식별 방법의 규칙이 동일하지 않고 암호화되지 않아 데이터 보안에 매우 취약하였다.

암호화된 정보를 종래 디지털 적산전력계의 통신 파트에서 처리할 수 있지만 이는 제조회사에서 암호화 모듈을 직접 디지털 적산전력계에 구축해야 한다.

한편, 스마트그리드는 발전(發電)-송전·배전-판매의 단계로 이루어지던 기존의 단방향 전력망에 정보기술을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 지능형 전력망을 가리킨다.

스마트그리드는 발전소와 송전·배전 시설과 전력 소비자를 정보통신망으로 연결하고 양방향으로 공유하는 정보를 통하여 전력시스템 전체가 효율적으로 작동하는 것이 기본 개념이다.

이를 활용하여 전력 공급자는 전력 사용 현황을 실시간으로 파악하여 공급량을 탄력적으로 조절할 수 있고, 전력 소비자는 전력 사용 현황을 실시간으로 파악 함으로써 이에 맞게 요금이 비싼 시간대를 피하여 사용 시간과 사용량을 조절할 수 있다.

이 스마트그리드의 단말장치에서는 실시간 전기요금정보, 단위시간별 전기 사용량, 가입자 인증 등이 개방된 스마트그리드망을 통해 송수신기 되기 때문에 암호화 및 가입자 인증이 매우 중요하며, 이를 위해 모든 스마트그리드 단말장치에 내장형 소프트웨어로 구축하는 것은 소프트웨어를 스마트그리드 단말장치에 일일이 설치해야 하므로 번거롭고 능률적이지 못하였다.

또한 스마트그리드 단말장치 제조회사에서 가입자 인증관련 보안 소프트웨어를 직접 다루므로 보안관련 소프트웨어가 여러 사람에게 노출되고, 사용자가 식별장치에 대한 제조사 개발 및 생산 비용 증가로 스마트그리드 단말장치의 단가가 높아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스마트그리드 단말장치에 가입자 식별장치를 두고 이 가입자 식별장치에 가입자 인증 및 이에 필요한 보안 기능을 갖게 함으로써, 번거롭게 스마트그리드 단말장치에 일일이 소프트웨어를 설치하지 않아도 되어 편리하고 개방된 스마트그리드망을 통해 데이터가 송수신 되더라도 데이터 정보가 누출될 염려가 없는 스마트그리드 단말장치 및 그 단말장치의 가입자 식별방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 목적은 스마트그리드 단말장치 제조회사에서 가입자 인증관련 보안 소프트웨어를 직접 다루지 않으므로 보안관련 소프트웨어가 여러 사람에게 노출되지 않고, 사용자 식별장치에 대한 제조사 개발 및 생산 비용 감소로 스마트그리드 단말장치의 단가를 낮출 수 있는 스마트그리드 단말장치 및 그 단말장치의 가입자 식별방법을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트그리드 단말장치는 다수의 전력 수용가에 구비되고 전원측 단자와 수용가의 부하 사이에 설치되어 현재의 사용전력량과 적산전력량을 계산하며, 기설정 주기에 따라 적산전력량을 스마트그리드망을 통해 스마트그리드 관리서버에 전송하는 스마트그리드 단말장치에 있어서;

상기 스마트그리드 단말장치에 가입자 식별장치가 더 구비되어 가입자 인증 정보를 스마트그리드망을 통해 스마트그리드 관리서버에 전송하고, 제어부에서 상기 스마트그리드 관리서버로부터 전송된 가입자 인증처리 결과가 실패로 확인된 경우 수용가의 부하에 공급되는 전기 사용을 제한하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 스마트그리드 단말장치의 가입자 인식방법은 스마트그리드 단말장치에 가입자 식별장치가 새롭게 실장되는 경우에 제어부에서 가입자 식별장치에 가입자 조회를 요구하는 단계;

상기 가입자 식별장치에서 자체 저장된 가입자 인증정보를 암호화하여 제어부에 전송하는 단계;

상기 제어부에서 이 암호화된 가입자 인증정보를 스마트그리드망을 통해 스마트그리드 관리서버에 전송하는 단계;

상기 스마트그리드 관리서버에서 가입자 인증정보를 기저장된 가입자 인증정보와 비교하여 가입자 인증을 처리하는 단계;

상기 스마트그리드 관리서버에서 가입자 인증 처리정보를 암호화하는 단계;

상기 스마트그리드 관리서버에서 암호화된 가입자 인증 처리정보를 스마트그리드망을 통해 가입자 식별장치에 전송하는 단계;

상기 가입자 식별장치에서 암호화된 가입자 인증 처리정보의 처리결과에 따른 가입자 인증 플래그를 성공 또는 실패로 저장부에 저장하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제 해결 수단에 의하면, 번거롭게 스마트그리드 단말장치에 일일이 소프트웨어를 설치하지 않아도 되어 편리하고, 가입자 식별장치에 의해 가입자 정보에 의한 전력 제어 및 맞춤 정보 제공이 가능해지며, 개방된 스마트그리드망을 통해 데이터가 송수신 되더라도 데이터 정보가 누출될 염려가 없다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트그리드 단말장치의 네트워크 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 스마트그리드 단말기장치(10a,10b,…,10n)와 스마트그리드 관리서버(30)가 개방된 스마트그리드망(20)을 통해 서로 연결된다.

스마트그리드 단말장치(10a,10b,…,10n)는 다수의 전력 수용가에 구비돼 있으며, 전원측 단자와 수용가의 부하 사이에 설치되어 현재의 사용전력량과 적산전력량을 계산하고, 전력량과 가입자 인증정보를 암호화하여 스마트그리드망(20)을 통해 전송하며, 또한 시간단위로 변동되는 전기사용 요금 정보를 수신할 뿐만 아니라, 가입자 인증처리 결과 가입자 인증이 되지 않은 경우에 전기 사용을 제한한다.

스마트그리드 관리서버(30)는 수용가별 전력량을 저장하고, 시간단위로 변동되는 전기사용 요금을 계산하고 수용가별 스마트그리드 단말장치(10a,10b,…,10n)에 송신하며, 스마트그리드 단말장치(10a,10b,…,10n)에서 전송한 가입자 인증정보에 따라 가입자 인증처리를 수행할 뿐만 아니라 이 결과를 암호화하여 스마트그리드망(20)을 통해 스마트그리드 단말장치(10a,10b,…,10n)에 전송한다.

도 2는 도 1에 나타낸 스마트그리드 단말장치의 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 각 스마트그리드 단말장치(10)는 전력량 계측모듈(11), 전기 제어모듈(12), 제어부(13), 저장부(14), 표시부(15), 통신모듈(16) 및 가입자 식별장치(17)를 포함하여 구성된다.

전원부(1)는 전력공급처로부터 전력을 전송받아 스마트그리드 단말장치(10)와 부하(3)에 공급한다.

부하(3)는 전원부(1)로부터 공급받는 전력이 소모되는 곳으로, 전력수용가에서 흔히 사용하는 컴퓨터, 냉장고, 세탁기, 텔레비전, 전등 등의 전기를 이용하여 동작하는 전기제품들과 공장의 전기설비에 의해 전력이 소모되는 곳이다.

전력량 계측모듈(11)은 상기 전원부(1)와 부하(3) 사이에 전기적으로 연결되어 상기 전원부(1)와 부하(3) 사이의 선로상에 걸리는 전압과, 흐르는 전류를 소정의 레벨로 변압 및 변류시켜 전압과 전류를 검출하고, 이 검출된 전압과 전류의 아날로그 신호를 디지털 형태의 데이터 신호로 변환하여 제어부(13)로 전송한다.

상기 저장부(14)는 전력량 연산프로그램이 저장되고, 현재의 사용전력량과 현재까지 사용한 총 전력량이 누적 계산된 적산전력량 데이터와 가입자 인증 처리결과에 따른 가입자 인증 플래그가 저장된다.

저장부(13) 내의 타이머(13a)는 현재의 시간을 출력하고, 시간정보를 사용전력량 계산에 이용하도록 제어부(13)에 제공한다.

상기 제어부(13)는 상기 전력량 계측모듈(11)로부터 디지털 형태로 변환된 전압과 전류를 전송받고, 상기 타이머(13a)로부터 시간정보를 전송받아, 상기 저장 부(14)에 저장된 전력량 연산프로그램을 실행함으로써 현재의 전압 및 전류 데이터를 검출하고, 상기 타이머(13a)로부터 전송된 시간정보를 이용하여 현재의 사용전력량을 계산하며, 상기 계산된 현재의 사용전력량을 이용하여 상기 검출된 시간까지의 일정한 시간 동안 사용한 전력량을 계산한 후, 저장부(14)에 저장되어 있는 종래의 적산전력량과 합산하여 새로운 적산전력량을 구한다.

또한, 제어부(13)는 새롭게 연산된 현재의 사용전력량과 적산전력량을 상기 저장부(14)에 저장시키고, 표시부(15)를 통해 현재의 사용전력량과 현재까지 사용한 총 전력량을 합산한 적산전력량을 표시한다.

가입자 식별장치(17)는 스마트그리드 관리서버(30)로부터 가입자 인증결과를 전송받아 요구된 인증이 완료되면 저장부(14)에 가입자 인증 플래그를 성공 또는 실패로 저장하고, 제어부(13)는 저장부(14)에 저장된 가입자 인증 플래그의 성공 또는 실패에 따라 전기 제어모듈(12)을 제어하여 부하(3)나 스마트그리드 단말장치(10)에 전기를 계속 공급하거나 차단한다.

또한, 제어부(13)는 상기 가입자 인증 플래그의 성공 또는 실패를 표시부(15)를 통해 표시한다.

그리고 제어부(13)는 수용가의 계속적인 전기 사용중에 가입자의 전기요금 미납 등의 여러 요인에 의해 전기사용이 불가능해질 경우 저장부(14)에 저장된 가입자 인증 플래그를 실패로 변경하고, 전기 제어모듈(12)을 제어하여 부하에 공급되는 전기를 차단한다.

상기 가입자 식별장치(17)는 스마트그리드 단말장치(10)에 실장되어 가입자 인증 및 보안을 위해 사용되는 것으로, 가입자 인증 및 이에 필요한 보안에 대한 중앙처리장치와 내장형 소프트웨어 및 메모리 등을 별도로 구비한다.

제어부(13)는 가입자 식별장치(17)를 스마트그리드 단말장치(10)에 처음 실장하거나 교환하는 경우에 가입자 식별장치(17)에 가입자 조회를 요구하고, 가입자 식별장치(17)는 자체 저장된 가입자 인증정보를 암호화하여 제어부(13)에 전송한다.

통신모듈(16)은 스마트그리드망(20)을 통해 스마트그리드 단말장치(10)와 스마트그리드 관리서버(30) 사이에 각종 데이터 통신을 수행하는 것으로, 특히 타이머(13a)로부터 인가된 기설정 시간주기에 따라 적산전력 데이터를 스마트그리드 관리서버(30)에 전송하고, 암호화된 가입자 인증정보를 송신 및 암호화된 가입자 인증처리 결과를 수신한다.

도 3은 본 발명에 따른 가입자 식별방법의 순서도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스마트그리드 단말장치(10a,10b,…,10n)에 가입자 식별장치(17)가 새롭게 실장되는 경우에 제어부(13)는 가입자 식별장치(17)에 가입자 조회를 요구한다(S302).

가입자 식별장치(17)는 제어부(13)의 가입자 조회 요구에 따라 자체 저장된 가입자 인증정보를 암호화하여(S304) 제어부(13)에 전송하고, 제어부(13)는 이 암호화된 가입자 인증정보를 통신모듈(16)과 스마트그리드망(20)을 통해 스마트그리드 관리서버(30)에 전송한다(S306).

스마트그리드 관리서버(30)는 암호화된 가입자 인증정보를 복호화해서 기저 장된 가입자 인증정보와 비교하여 가입자 인증을 처리하고(S308), 가입자 인증 처리정보를 암호화한(S310) 후, 스마트그리드망(20)과 통신모듈(16)을 통해 가입자 식별장치(17)에 전송한다(S312).

상기 가입자 식별장치(17)는 암호화된 가입자 인증 처리정보를 복호화하여 가입자 인증 처리결과에 따른 가입자 인증 플래그를 생성하고(S314), 상기 가입자 인증 플래그를 성공 또는 실패로 저장부(14)에 저장한다(S316).

제어부(13)는 저장부(14)에 저장된 가입자 인증 플래그로 성공 또는 실패를 확인하고(S318), 그 성공 또는 실패에 따라 전기 제어모듈(12)을 제어하여 실패한 경우에는 부하(3)에 공급되는 전기의 사용을 제한한다(S320).

또한, 제어부(13)는 상기 가입자 인증 플래그의 성공 또는 실패를 표시부(15)에 표시한다.

이와 같이 본 발명은 스마트그리드 단말장치(10a,10b,…,10n)에 가입자 식별장치(17)를 더 구비하여 스마트그리드 단말장치(10a,10b,…,10n)의 본래 기능인 전력 사용량을 계측하여 이의 정보를 송신하고, 시간단위로 변동되는 전기사용 요금 정보를 수신하는 것은 자체 제어장치인 제어부(13)에 수행하며, 가입자 식별장치(17)는 인증 정보가 포함되어 가입자 인증 절차를 수행하고 가입자가 인증되면 이를 지시하기 위한 인증 플래그를 저장한다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해해 서는 안 되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트그리드 단말장치의 네트워크 구성도,

도 2는 도 1에 나타낸 스마트그리드 단말장치의 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 가입자 인증방법의 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 전원부 3: 부하

10a,10b,…,10n: 스마트그리드 단말장치

11: 전력량 계측모듈 12: 전기 제어모듈

13: 제어부 14: 저장부

15: 표시부 16: 통신모듈

17: 가입자 식별장치 20: 스마트그리드망

30: 스마트그리드 관리서버

Claims (7)

1. 다수의 전력 수용가에 구비되고 전원측 단자와 수용가의 부하 사이에 설치되어 현재의 사용전력량과 적산전력량을 계산하며, 기설정 주기에 따라 적산전력량을 스마트그리드망을 통해 스마트그리드 관리서버에 전송하는 스마트그리드 단말장치에 있어서;

   상기 스마트그리드 단말장치에 가입자 식별장치가 더 구비되어 가입자 인증정보를 스마트그리드망을 통해 스마트그리드 관리서버에 전송하고, 제어부에서 상기 스마트그리드 관리서버로부터 전송된 가입자 인증처리 결과가 실패로 확인된 경우 수용가의 부하에 공급되는 전기 사용을 제한하는 것을 특징으로 하는 스마트그리드 단말장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가입자 식별장치는 가입자 인증처리 결과를 나타내는 가입자 인증 플래그를 성공 또는 실패로 저장부에 저장하고, 제어부는 상기 저장부에 저장된 가입자 인증 플래그를 통해 인증처리 결과를 확인하는 것을 특징으로 하는 스마트그리드 단말장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제어부는 가입자 인증 플래그의 성공 또는 실패 정보를 표시부에 표시 하는 것을 특징으로 하는 스마트그리드 단말장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 가입자 식별장치는 가입자 인증처리를 암호화하여 스마트그리드 관리서버에 전송하고, 스마트그리드 관리서버는 가입자 인증처리 결과를 암호화하여 스마트그리드 단말장치의 가입자 식별장치에 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트그리드 단말장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 가입자 인증처리 결과가 성공한 경우에 스마트그리드 단말장치와 스마트그리드 관리서버 사이에 적산전력량과 같은 데이터를 암호화하여 송수신하는 것을 특징으로 하는 스마트그리드 단말장치.
6. 스마트그리드 단말장치에 가입자 식별장치가 새롭게 실장되는 경우에 제어부에서 가입자 식별장치에 가입자 조회를 요구하는 단계;

   상기 가입자 식별장치에서 자체 저장된 가입자 인증정보를 암호화하여 제어부에 전송하는 단계;

   상기 제어부에서 이 암호화된 가입자 인증정보를 스마트그리드망을 통해 스마트그리드 관리서버에 전송하는 단계;

   상기 스마트그리드 관리서버에서 가입자 인증정보를 기저장된 가입자 인증정 보와 비교하여 가입자 인증을 처리하는 단계;

   상기 스마트그리드 관리서버에서 가입자 인증 처리정보를 암호화하는 단계;

   상기 스마트그리드 관리서버에서 암호화된 가입자 인증 처리정보를 스마트그리드망을 통해 가입자 식별장치에 전송하는 단계;

   상기 가입자 식별장치에서 암호화된 가입자 인증 처리정보의 처리결과에 따른 가입자 인증 플래그를 성공 또는 실패로 저장부에 저장하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트그리드 단말장치의 가입자 인증방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제어부에서 저장부에 저장된 가입자 인증 플래그의 성공 또는 실패를 확인하여 실패로 확인된 경우, 전기의 사용을 제한하는 것을 특징으로 하는 스마트그리드 단말장치의 가입자 인증방법.

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