KR20130068872A - 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트 그리드 환경에서 데이터의 암호화 장치 및 방법과 그 시스템에 관한 것으로, 특히 스마트 그리드 환경하에서 검침 정보를 암호화하여 보안성을 제공하기 위한 장치 및 방법과 그 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 장치는 스마트 그리드 환경에서 검침된 데이터를 수신하며, 하위에 연결된 각 전력 단말장치들과 통신하며 소정의 네트워크를 통해 미리 결정된 다중 키를 수신하고, 암호화된 사용자 정보를 검침 정보로 제공하는 통신부; 상기 각 전력 단말장치로부터 검침된 데이터와 상기 다중 키를 저장하는 저장부; 및 미리 결정된 시간 또는 사용자 정보 제공이 요청될 시 상기 사용자 정보와 상기 다중 키를 읽어와 사용자 정보를 제1데이터 부분과 제2데이터 부분으로 구분하고, 각기 구분된 데이터 부분에 대응하여 상기 다중 키로 암호화하도록 제어한 후 상기 통신부를 통해 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 장치 및 방법{Apparatus and method for encrypting data of metering in a Advanced Metering Infrastructure}
본 발명은 스마트 그리드 환경에서 데이터의 암호화 장치 및 방법과 그 시스템에 관한 것으로, 특히 스마트 그리드 환경하에서 검침 정보를 암호화하여 보안성을 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
기술의 고도화와 경제 성장에 따라 전력의 생산 및 공급은 전 세계적으로 가장 중요한 필수요소로 자리매김하였으나, 아직 화석연료에 의존하여, 그 효율성은 매우 낮은 편이다. 이러한 화석연료의 사용으로 인해 환경파괴에 대한 경각심이 늘어나게 되었고, 기존의 단 방향 전력망 시스템에 정보통신 기술을 접목한 스마트 그리드 기술에 대한 관심이 선진국을 중심으로 증대되어 활발하게 연구가 진행되고 있다.
스마트 그리드(Smart Grid)는 기존의 전력망에 정보기술(IT)을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 사용 과금 및 전력공급의 효율성을 증대시키는 차세대 지능형 전력망이다.
스마트 그리드에서는 전기로 작동되는 모든 기기들이 유·무선 네트워크로 연결되며, 서로간의 정보 교환을 통하여 유기적인 관계로 이루어진다. 현재 제공되는 전력 시스템은 전력사용예측이 불가능하기 때문에 일반적으로 10%이상의 예비전력을 보유하여 저장하고 있다. 그러나 스마트 그리드 환경에서는 스마트 미터(Smart Meter)를 통해 실시간으로 사용되는 에너지를 분석함으로써 에너지를 효율적으로 분배할 수 있다.
스마트 그리드의 핵심 인프라로 원격 검침 시스템인 AMI(Advanced Metering Infrastructure)이 있다. 이는 에너지를 효율적으로 관리하기 위한 체계로써, 각 가정 내 설치되는 스마트 미터와 각 가정의 디바이스 및 전력량을 취합하는 미터 데이터 관리 시스템(MDMS: Meter Data Management System)으로 구성된다. 소비자들은 AMI를 통해 실시간 에너지 사용량 정보를 기반으로 에너지를 관리함으로써 가정 및 기업의 에너지 비용을 절감할 수 있으며, 전체 에너지 사용량을 효율적으로 관리할 수 있다.
AMI는 최종 소비자와 전력회사 사이의 전력 서비스 정보화 인프라로서 스마트 그리드 운용에 필수적인 스마트 미터 기반의 핵심 인프라 시스템이다. 단순히 계량 값만을 읽어가는 기존의 AMR(Automated Meter Reading)과는 다르게 소비자의 수요 및 전력가격을 실시간으로 양방향 전송하는 역할을 담당한다.
AMI는 기존의 AMR과는 다르게 스마트 미터를 중심으로 양방향 통신과 오픈 프로토콜(Open Protocol)에 기반해 원격 전력 차단(Remote Connect/Disconnect)이 가능하고 선불형 계량(Prepayment)의 인프라가 될 수 있으며 실시간 요금제(RTP), 피크 요금제(Critical Peak Pricing), TOU(Time-of-Use)요금제 등 다양한 요금제의 적용도 가능하다. 또한, AMI는 수요반응 메커니즘에는 없어서는 안될 내용이며 더 나아가서는 홈 오토메이션, 홈 네트워킹과 연결되고, 결국 스마트 그리드 기본 인프라가 된다.
기존의 전력망 시스템은 외부네트워크에서 접근이 불가능한 폐쇄적인 구조를 가지고 있었기 때문에 보안에 대한 별다른 위협이 없다.
그러나 스마트 그리드 환경으로 진화하면서 유, 무선을 통한 외부네트워크 접속이 가능해지고 각 가정의 스마트 미터로 접속이 가능하기 때문에 스마트 미터는 해킹, 악성코드 웜 및 바이러스들과 같은 다양한 위험요소에 노출될 수 있으며, 이로 인해 소비자의 개인정보 노출 및 산업 시스템 마비 등의 손실을 발생할 수 있는 문제점이 있다.
따라서 스마트 그리드 환경에서는 전송되는 데이터의 보안을 위한 방안이 절실하게 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 스마트 그리드 환경에서 전송되는 데이터의 보안을 제공하기 위한 장치와 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 스마트 그리드 환경에서 전송되는 데이터의 보안을 위해 둘 이상의 다중 키로 암호화를 수행하여 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 스마트 그리드 환경에서 전송되는 데이터의 보안을 위해 둘 이상의 다중 키로 암호화를 수행하며, 다중 키의 관리를 계층적 구조를 통해 관리함으로써 보다 안정성을 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
상술한 바와 본 발명의 실시 예에 따른 장치는 스마트 그리드 환경에서 검침된 데이터를 수신하며, 하위에 연결된 각 전력 단말장치들과 통신하며 소정의 네트워크를 통해 미리 결정된 다중 키를 수신하고, 암호화된 사용자 정보를 검침 정보로 제공하는 통신부; 상기 각 전력 단말장치로부터 검침된 데이터와 상기 다중 키를 저장하는 저장부; 및 미리 결정된 시간 또는 사용자 정보 제공이 요청될 시 상기 사용자 정보와 상기 다중 키를 읽어와 사용자 정보를 제1데이터 부분과 제2데이터 부분으로 구분하고, 각기 구분된 데이터 부분에 대응하여 상기 다중 키로 암호화하도록 제어한 후 상기 통신부를 통해 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 1 데이터 부분과 상기 제 2 데이터 부분은 프라이버시의 중요도에 따라 설정될 수 있다.
또한 상기 제어부는, 상기 다중 키 중 하나로 상기 제 1 데이터 부분을 암호화하고, 상기 다중 키 중 다른 하나로 상기 제 2 데이터 부분을 암호화할 수 있다.
다른 방법으로 상기 제어부는, 상기 다중 키 중 하나로 상기 제 2 데이터 부분을 암호화하고, 상기 다중 키 중 다른 하나로 상기 제 1 데이터 부분과 상기 암호화된 제 2 데이터 부분을 암호화할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 각 가정의 하나 이상의 전력 단말 장치와 상기 전력 단말 장치의 전력량을 검출하는 스마트 미터 및 스마트 미터로부터의 데이터를 관리하는 미터 데이터 관리장치를 구비한 원격 검침 시스템에서, 상기 검침 데이터를 포함하는 사용자 데이터를 암호화하여 전송하기 위한 방법으로, 상기 사용자 데이터를 중요도에 따라 제1데이터 부분과 제2데이터 부분으로 구분하는 단계; 상기 제1데이터 부분과 상기 제2데이터 부분을 각각 대응하는 서로 다른 다중 키로 암호화하는 단계; 및 상기 암호화된 데이터를 미리 결정된 소정의 네트워크를 통해 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 사용자 데이터는, 사용자의 이름, 주소, 전력 사용 누계 및 전력 사용 패턴을 포함할 수 있다.
또한 상기 다중 키는 서로 다른 계층의 키 관리 서버로부터 제공받은 키 값임을 특징으로 한다. 뿐만 아니라 상기 다중 키는 각각 미리 정해진 시간 동안 유효한 값을 가짐을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 방법은, 각 가정의 하나 이상의 전력 단말 장치와 상기 전력 단말 장치의 전력량을 검출하는 스마트 미터 및 스마트 미터로부터의 데이터를 관리하는 미터 데이터 관리장치를 구비한 원격 검침 시스템에서, 상기 검침 데이터를 포함하는 사용자 데이터를 암호화하여 전송하기 위한 방법으로, 상기 사용자 데이터를 중요도에 따라 제1데이터 부분과 제2데이터 부분으로 구분하는 단계; 상기 제 2 데이터 부분을 다중 키 중 하나로 암호화하고, 상기 제 1 데이터 부분과 상기 암호화된 제 2 데이터 부분을 상기 다중 키 중 다른 하나로 암호화하는 단계; 및 상기 암호화된 데이터를 미리 결정된 소정의 네트워크를 통해 전송하는 단계를 포함한다.
또한 상기 사용자 데이터는, 사용자의 이름, 주소, 전력 사용 누계 및 전력 사용 패턴을 포함하며, 상기 제 1 데이터 부분과 상기 제 2 데이터 부분은 프라이버시의 중요도에 따라 결정함을 특징으로 한다.
또한 상기 다중 키는 서로 다른 계층의 키 관리 서버로부터 제공받은 키 값임을 특징으로 한다. 뿐만 아니라 상기 다중 키는 각각 미리 정해진 시간 동안 유효한 값을 가짐을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 스마트 그리드 환경에서 전송되는 데이터를 보다 효율적으로 관리할 수 있다. 특히, 본 발명에서 다중 키를 이용하여 데이터를 암호화함으로써 1차적인 해킹 등이 발생하더라도 데이터를 확인하지 못하도록 하거나 또는 노출되어도 무방한 데이터만 노출되도록 함으로써 데이터의 안정성을 획득할 수 있다. 뿐만 아니라 다중 키를 계층적으로 관리함으로써 하나의 특정 서버 또는 노드를 해킹하더라도 온전한 데이터를 확보할 수 없게 되므로 보다 데이터의 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 그리드 환경하에서 원격 검침 시스템의 송신 데이터 암호화를 위한 기본 시스템 개념도.
도 2는 전력 단말장치에 등록 및 인증을 위한 공통 기능 블록 구성도.
도 3은 스마트 미터의 기능적 블록 구성도.
도 4는 미터 데이터 관리장치(300)의 기능적 블록 구성도.
도 5는 키 제공 서버의 기능적 블록 구성도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따라 사용자 데이터를 다중 키(Multi-Key)를 이용하여 암호화 할 경우를 설명하기 위한 개념도.
도 7은 본 발명에 따라 사용자 데이터의 암호화 과정의 제어 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 그리드 환경하에서 원격 검침 시스템의 송신 데이터 암호화를 위한 기본 시스템 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 그리드 환경에서의 원격 검침 시스템은 각 가정의 적어도 하나 이상의 전력 단말 장치(100)와, 스마트 미터(200)와, 미터 데이터 관리 장치(300)와 제 1 Key 제공 서버(400)와, 제 2 Key 제공 서버(500) 및 미터 데이터 관리장치(300)와 통신하기 위한 무선/인터넷망(10)으로 구성될 수 있다. 여기서 무선/인터넷망(10)은 무선망과 유선망 또는 유선과 무선이 혼재된 네트워크 중 어떠한 네트워크여도 무방하며, 반드시 인터넷망일 필요는 없다.
각각의 전력 단말장치(100)는 기본적으로 인증 및 등록을 위한 구성을 가지며, 이에 대한 기능적 블록 구성은 모두 동일하다. 다만, 전력 단말장치(100)가 사용되는 역할에 따라 그 외의 부분이 달라진다. 예를 들어 토스터기 또는 전기밥솥 또는 전자레인지 등과 같이 각각 부하(load)로서 서로 사용되는 목적이 다르기 때문에 그 내부의 기능적 구성들이 달라질 수 있다. 여기서는 전력 단말장치(100)의 등록과 인증을 위한 동일한 구성만을 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 2는 전력 단말장치에 등록 및 인증을 위한 공통 기능 블록 구성도이다. 첨부된 도 2를 참조하면, 스마트 미터(200)와 유/무선으로 통신하여 상호 인증을 수행하며, 통신부(110), 제어부(120), 저장부(130) 및 출력부(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 전력 단말 장치(100)는 각 가정에서 이용되는 전력 소비 기기 또는 전력 생성 기기들 일 수 있다.
통신부(110)는 스마트 미터(200)와 데이터를 송수신하기 위한 것으로서, 유선 방식 또는 무선 방식을 사용할 수 있으며, 유선/무선 방식에서도 어떠한 특정 방식으로 제한되지 않으며, 다양한 통신 방식을 통해서 다른 단말 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 더하여, 통신부(110)는 하나 이상의 통신 방식을 사용하여 데이터를 송수신할 수 있으며, 이를 위하여 통신부(110)는 각각 서로 다른 통신 방식에 따라서 데이터를 송수신하는 복수의 통신 모듈을 포함할 수 있다.
제어부(120)는 스마트 미터(200)와 통신 및 상호 인증을 위한 전반적인 제어를 수행하며, 전력 단말장치(100)의 초기 등록과 등록 이후 사용시 로그인 단계을 수행한다. 이러한 과정을 통해 전력 단말장치(100)는 스마트 미터(200)와 상호 인증을 수행한다. 여기서 초기 등록 및 로그인 과정을 통한 상호 인증은 다양한 방식으로 이루어질 수 있으므로, 여기서는 더 설명하지 않기로 한다.
저장부(130)는 전력 단말 장치(100)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하며, 특히 등록에 필요한 정보들 및 인증에 필요한 정보들을 저장할 수 있다. 이러한 저장부(130)는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리를 포함한다.
출력부(140)는 전력 단말 장치(100)의 동작 결과나 상태를 사용자가 인식할 수 있도록 제공하는 수단으로서, 예를 들면, 화면을 통해 시각적으로 출력하는 표시부나, 가청음을 출력하는 스피커 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여 스마트 미터(200)의 기능적 블록 구성에 대하여 간략히 살펴보기로 한다. 도 3은 스마트 미터의 기능적 블록 구성도이다.
스마트 미터(200)는 전력 사용량을 실시간으로 검침하여 시간대별 요금을 알 수 있는 전자식 전력량계로서, 전력 요금 정보 및 실시간으로 검침한 전력 사용량을 저장하고, 미터 데이터 관리 장치(300)와 통신 접속을 진행하여 전력 요금 정보, 실시간 전력 사용량 정보에 대한 데이터 통신을 수행한다.
이를 도 3을 참조하여 스마트 미터(200)의 기능적 블록 구성을 살펴보기로 한다. 도 3은 스마트 미터의 기능적 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 스마트 미터(200)는 전력 단말장치(100) 또는 미터 데이터 관리 장치(300)와 상호 인증을 수행하기 위한 장치로, 통신부(210), 제어부(220), 전력 검침부(230), 저장부(240) 및 출력부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
통신부(210)는 스마트 미터(200) 및 미터 데이터 관리 장치(300)와 데이터를 송수신하기 위한 것으로서, 유선 방식 또는 무선 방식을 사용할 수 있으며, 유선/무선 방식에서도 어떠한 특정 방식으로 제한되지 않으며, 다양한 통신 방식을 통해서 다른 단말 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 더하여, 통신부(110)는 하나 이상의 통신 방식을 사용하여 데이터를 송수신할 수 있으며, 이를 위하여 통신부(210)는 각각 서로 다른 통신 방식에 따라서 데이터를 송수신하는 복수의 통신 모듈을 포함할 수 있다.
제어부(220)는 전력 단말 장치(100) 및 미터 데이터 관리 장치(300)의 통신 및 상호 인증을 위한 전반적인 제어를 수행하며, 등록 단계 및 로그인 단계를 통해 상호 인증을 수행하고, 각 가정의 전력 단말 장치(100)의 실시간으로 전력을 검침하기 위한 제어를 수행한다. 또한 필요에 따라 제어부(220)는 전력 단말장치(100)로부터 획득한 정보를 본 발명에 따라 암호화할 수도 있다. 이러한 암호화에 관련된 사항은 후술되는 도 6a 및 도 6b에서 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
한편, 제어부(220)는 미터 데이터 관리 장치(300)와의 통신 및 상호 인증을 위한 전반적인 제어를 수행하며, 등록 단계 및 로그인 단계를 통해 상호 인증을 수행하고, 전력 검침부(230)에서 실시간으로 검침한 전력 데이터를 미터 데이터 관리 장치(300) 전송한다. 여기서 등록 단계는 스마트 미터(200)가 최초로 등록될 때 1회 수행하며, 이후, 모든 인증 및 데이터 전송 시에 등록단계는 수행되지 않는다.
전력 검침부(230)는 각 가정의 전력 단말 장치(100)의 전력량을 검침하여 검침된 전력량 정보를 제어부(220)로 전달한다.
저장부(240)는 스마트 미터(200)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하며, 특히 전력 단말 장치(100)와 상호 인증을 하기 위해 필요한 등록 정보들 및 인증 정보들을 저장한다. 또한, 저장부(240)는 본 발명에 따라 전력 검침정보를 미터 데이터 관리 장치로 암호화하여 전송하는 경우 암호화를 위한 정보들을 저장한다.
뿐만 아니라 저장부(240)는 미터 데이터 관리 장치(300)와 상호 인증을 하기 위해 필요한 등록 정보들 및 인증 정보들을 저장하고, 각 가정의 전력 단말 장치(100)에서 검침한 전력 데이터를 저장한다. 이러한 저장부(240)는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리를 포함한다.
출력부(250)는 스마트 미터(200)의 동작 결과나 상태를 사용자가 인식할 수 있도록 제공하는 수단으로서, 예를 들면, 화면을 통해 시각적으로 출력하는 표시부나, 가청음을 출력하는 스피커 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력부(250)는 각 가정의 전력 단말 장치(100)에서 측정한 전력량을 표시할 수 있다.
다음으로, 도 4을 참조하여 미터 데이터 관리장치(300)의 기능적 블록 구성에 대하여 간략히 살펴보기로 한다. 도 4는 미터 데이터 관리장치(300)의 기능적 블록 구성도이다.
미터 데이터 관리장치(300)는 스마트 미터(200)와 통신하여 상호 인증을 수행하고, 스마트 미터(200)로부터 검침된 전력 데이터를 수신하여 관리하며, 본 발명에 따라 계량된 미터 데이터를 암호화하여 네트워크를 통해 전송한다.
도 4를 참조하면, 미터 데이터 관리장치(300)는 통신부(310), 제어부(320), 저장부(330) 및 출력부(340)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 미터 데이터 관리 장치(300)는 미터 데이터 관리 시스템(MDMS, Meter Data Management System)에 포함된 서버 장치의 일종일 수 있다.
통신부(310)는 스마트 미터(200)와 데이터를 송수신하기 위한 것으로서, 유선 방식 또는 무선 방식을 사용할 수 있으며, 유선/무선 방식에서도 어떠한 특정 방식으로 제한되지 않으며, 다양한 통신 방식을 통해서 다른 단말 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 더하여, 통신부(310)는 하나 이상의 통신 방식을 사용하여 데이터를 송수신할 수 있으며, 이를 위하여 통신부(310)는 각각 서로 다른 통신 방식에 따라서 데이터를 송수신하는 복수의 통신 모듈을 포함할 수 있다.
제어부(320)는 스마트 미터(200)와의 통신 및 상호 인증을 위한 전반적인 제어를 수행하며, 등록 단계 및 로그인 단계를 통해 상호 인증을 수행하고, 스마트 미터(200)에서 검침된 각 가정의 전력 단말 장치(100)의 전력 데이터를 관리한다. 또한 제어부(320)는 계량된 미터 데이터를 본 발명에 따라 암호화할 수 있다. 이러한 암호화에 관련된 사항은 후술되는 도 6a 및 도 6b에서 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
저장부(330)는 미터 데이터 관리 장치(300)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하며, 스마트 미터(200)와 상호 인증을 하기 위해 필요한 등록 정보들 및 인증 정보들을 저장하고, 스마트 미터(200)로부터 수신한 전력량 데이터를 저장한다. 특히 저장부(330)는 본 발명에 따른 암호화 프로그램을 저장할 수 있다.
이러한 저장부(150)는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리를 포함한다.
출력부(340)는 미터 데이터 관리 장치(300)의 동작 결과나 상태를 사용자가 인식할 수 있도록 제공하는 수단으로서, 예를 들면, 화면을 통해 시각적으로 출력하는 표시부나, 가청음을 출력하는 스피커 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하여 제 1 Key 제공 서버(400)와 제 2 Kye 제공 서버(500)의 기능적 블록 구성에 대해 간략히 살펴보기로 한다. 도 5는 키 제공 서버의 기능적 블록 구성도이다.
통신부(410)는 미터 데이터 관리 장치(300)와 데이터를 송수신하기 위한 것으로서, 유선 방식 또는 무선 방식을 사용할 수 있다. 또한 통신부(410)는 유선/무선 방식에서도 어떠한 특정 방식으로 제한되지 않으며, 다양한 통신 방식을 통해서 다른 시스템 또는 노드와 데이터를 송수신할 수 있다. 더하여, 통신부(410)는 하나 이상의 통신 방식을 사용하여 데이터를 송수신할 수 있으며, 이를 위하여 통신부(410)는 각각 서로 다른 통신 방식에 따라서 데이터를 송수신하는 복수의 통신 모듈을 포함할 수 있다.
제어부(411)는 Key 제공 서버의 전반적인 동작을 제어하며, 특히 해당 키를 제공하는 동작을 제어한다. 여기서 제 1 Key 제공 서버(400)와 제 2 Key 제공 서버(500)는 기능적으로는 동일한 구성을 가지지만, 실제로 제공되는 키(Key)의 종류는 서로 상이하다. 또한 여기서 제 1 Key 제공 서버(400)와 제 2 Key 제공 서버(500)는 서로 계층적인 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 제 2 Key 제공 서버(500)가 상위의 노드(node)이고, 제 1 Key 제공 서버(400)가 하위 노드(node)가 될 수 있다. 반대의 경우도 가능하다. 또한 제 1 Key 제공 서버(400)와 제 2 Key 제공 서버(500)가 동일한 계층을 가질 수도 있다. 이는 시스템을 구현하는 측의 편의에 따라 계층적으로 구성하거나 또는 평면적으로 구성할 수 있다.
그리고 제 1 Key 제공 서버(400)와 제 2 Key 제공 서버(500)는 서로 다른 키를 사용하기만 하면 된다. 제 1 Key 제공 서버(400)와 제 2 Key 제공 서버(500)에서는 네트워크 키(Network Key) 또는 어플리케이션 링크 키(Application Link Key) 또는 대칭키 알고리즘에 의거한 키 또는 헤쉬 알고리즘에 의해 생성된 키 등 다양한 암호화 키들 중에서 선택적으로 사용할 수 있다. 이러한 방식에 의한 키들은 Key 제공 서버로 요청이 있을 경우 제어부(411)에서 해당 미터 데이터 관리장치(300)로 키를 생성하여 제공한다. 이후 제어부(411)는 제공된 키의 정보는 저장부(412)에 저장하도록 제어한다.
저장부(412)는 Key 제공 서버의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하며, 특히 저장부(412)는 본 발명에 따른 암호화 키를 생성하는 프로그램 또는/및 암호화 키 데이터를 저장할 수 있다.
이러한 저장부(412)는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리를 포함한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따라 사용자 데이터를 다중 키(Multi-Key)를 이용하여 암호화 할 경우를 설명하기 위한 개념도이다.
먼저 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 사용자 데이터에 대하여 살펴보기로 하자. 사용자 데이터는 2가지 부분으로 구분할 수 있다.
전체 사용자 데이터 중 해킹 등에 의해 노출되어도 피해가 크지 않은 데이터 부분과 해킹 등에 노출될 경우 피해가 큰 부분으로 구분할 수 있다. 이를 예를 들어 설명하면, 이름, 주소, 계정관련 고유번호, 미터기의 IP 등과 같은 개인 정보와 과금 정보 중 부하(load)의 사용 시간대 등을 확인할 수 있는 패턴 정보 및 부하의 종류 정보 등이 될 수 있다. 그러나 개인 정보가 결여된 과금을 위한 사용 전력량의 누계 정보 또는 단순한 현재 사용량 또는 당일의 누계 정보 등은 크게 문제가 되지 않을 수도 있다.
이처럼 데이터에서도 사용자의 프라이버시 등에 따라 중요도가 서로 다른 정보를 포함할 수 있으며, 중요도에 따라 제1데이터 부분과 제2데이터 부분으로 구분한다.
이하의 설명에서 '제1 데이터 부분'은 중요도가 높지 않은 데이터를 의미하며, '제2 데이터 부분'은 중요도가 높은 부분을 의미한다.
이상에서 설명된 바와 같이 사용자 데이터는 각 전력 단말장치(100)의 검침 정보와 전력 단말장치의 고유 이름(IP 등) 및 사용자의 이름, 주소 등 상세 정보 등이 될 수 있으며, 과금에 필요한 부하의 시간대별 정보 및 부하의 사용 패턴 등을 포함할 수 있다.
또한 검침 데이터에는 과금을 위한 사용 전력량의 누계 정보 또는 단순한 현재 사용량 또는 당일의 누계 정보 등과 과금에 필요한 부하의 시간대별 정보 및 부하의 사용 패턴 및 단말의 고유 이름(IP 등)이 될 수 있다.
도 6a 및 도 6b의 동작은 앞서 설명한 스마트 미터(200)의 제어부(220) 또는 미터 데이터 관리장치(300)의 제어부(320)에서 이루어질 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 미터 데이터 관리장치(300)에서 이루어지는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
그러면 도 6a를 참조하여 사용자 데이터가 암호화되는 과정을 설명하기로 한다.
제어부(320)는 저장부(330)에 저장되어 있는 사용자 데이터를 전송해야 하는 경우 저장부(330)에서 전송해야 할 사용자 데이터를 읽어오고, 사용자 데이터를 암호화할 서로 다른 2가지 암호화 키를 읽어온다. 이후 제어부(320)는 읽어온 전체 사용자 데이터를 제 1 데이터 부분과 제 2 데이터 부분으로 구분하며, 제 1 Key 암호화 부(321)와 제 2 Key 암호화 부(322)를 생성한다.
그런 후 제어부(320)는 제 1 데이터 부분은 제어부(320)에서 생성한 제 1 Key 암호화 부(321)에서 암호화를 수행하고, 제 2 데이터 부분은 제어부(320)에서 생성한 제 2 Key 암호화 부(322)에서 암호화를 수행한다. 도 6a에서는 이처럼 제 1 데이터 부분과 제 2 데이터 부분이 각각 서로 다른 암호화 키로 암호화되는 과정을 도시하였다.
도 6b는 본 발명의 다른 실시 예이다. 제어부(320)는 저장부(330)에 저장되어 있는 사용자 데이터를 전송해야 하는 경우 저장부(330)에서 전송해야 할 사용자 데이터를 읽어오고, 사용자 데이터를 암호화할 서로 다른 2가지 암호화 키를 읽어온다. 이후 제어부(320)는 읽어온 전체 사용자 데이터를 제 1 데이터 부분과 제 2 데이터 부분으로 구분하며, 제 1 Key 암호화 부(321)와 제 2 Key 암호화 부(322)를 생성한다.
그런 후 제어부(320)는 제 2 데이터 부분은 제어부(320)에서 생성한 제 2 Key 암호화 부(322)에서 암호화를 수행하고, 제 1 데이터 부분과 암호화된 제 2 데이터 부분은 제어부(320)에서 생성한 제 1 Key 암호화 부(321)에서 암호화를 수행한다. 도 6b에서는 이처럼 제 2 데이터 부분이 먼저 제 2 암호화 Key를 이용하여 암호화하는 제 2 Key 암호화 부(322)에서 암호화 된 후 암호화되지 않은 제 1 데이터 부분과 암호화된 제 2 데이터 부분이 제 1 Key로 암호화를 수행하는 제 1 Key 암호화 부(321)에서 암호화를 수행하는 것이다.
제 1 데이터 부분은 제 1 Key로 1회만 암호화되고, 제 2 데이터 부분은 제 2 Key로 암호화 된 후 다시 제 1 Key로 암호화 되는 과정을 도시하였다.
이상에서 설명한 제 1 Key와 제 2 Key는 각 서버에서 미리 설정된 주기마다 제공되며, 암호화를 수행하는 스마트 미터(200) 또는 미터 데이터 관리장치(300)는 수신되는 Key 값을 수신하여 저장한다. 이때 각 키 값은 보안성에 따라 제공되는 주기가 다를 수 있다.
그러면 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 사용자 데이터의 암호화 과정을 살펴보기로 한다. 도 7은 본 발명에 따라 사용자 데이터의 암호화 과정의 제어 흐름도이다.
이하의 설명에서도 앞서 설명한 바와 같이 스마트 미터(200)의 제어부(220) 또는 미터 데이터 관리장치(300)의 제어부(320)에서 이루어질 수 있으나, 설명의 편의를 위해 미터 데이터 관리장치(300)에서 이루어지는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
미터 데이터 관리장치(300)의 제어부(320)는 S700단계에서 대기상태를 유지하고 있다. 대기상태란, 검침된 데이터의 전송이 필요한 시점이 도래하거나 또는 새로운 기기의 등록 절차 또는 검침 데이터 수신 등 각종 이벤트를 대기하는 상태를 의미한다. 도 7은 본 발명에 따라 사용자 데이터의 암호화를 위한 과정을 설명하기 위한 제어 흐름도이므로, 다른 경우들은 모두 생략되었음에 유의해야 한다. 또한 사용자의 데이터는 전력량을 검침한 검침 데이터와 개인 정보 등을 포함하는 것이다.
이러한 데이터의 전송은 미리 결정된 시간 단위 예를 들어 매일 특정 시간 또는 1주 단위 또는 30일 단위 또는 1달 단위의 설정된 기간이 경과하여 데이터 전송이 약속된 시간이 도래하는 경우 전송이 될 수 있다. 또한 외부에 전력 검침을 위한 시스템으로부터 요청이 있는 경우 사용자 데이터를 전송할 수도 있다. 이처럼 사용자 데이터의 전송이 필요한 시간은 다양한 경우가 될 수 있으므로, 여기서 특별히 제한하지는 않는다.
미터 데이터 관리장치(300)의 제어부(320)는 S702단계에서 데이터 전송이 필요한 경우 S702단계로 진행하고 그렇지 않은 경우 S700단계를 계속 유지한다.
S702단계에서 S704단계로 진행하면, 미터 데이터 관리장치(300)의 제어부(320)는 저장부(330)로부터 사용자 데이터를 읽어오며, 동시에 암호화를 수행할 서로 다른 2개의 키(Key)를 읽어온다.
이후 미터 데이터 관리장치(300)의 제어부(320)는 S706단계에서 상기 읽어온 사용자 데이터에서 다른 키로 암호화할 부분을 구분하고, S708 단계에서 각각 해당하는 키로 암호화를 수행한다. 이때 암호화는 앞서 설명한 도 6a의 방식 또는 도 6b의 방식 중 하나의 방식으로 암호화가 이루어질 수 있다. 이를 다시 설명하면, 도 6a의 경우 제어부(320)는 읽어온 전체 사용자 데이터를 제 1 데이터 부분과 제 2 데이터 부분으로 구분하며, 제 1 Key 암호화 부(321)와 제 2 Key 암호화 부(322)를 생성한다. 그런 후 제어부(320)는 제 1 데이터 부분은 제어부(320)에서 생성한 제 1 Key 암호화 부(321)에서 암호화를 수행하고, 제 2 데이터 부분은 제어부(320)에서 생성한 제 2 Key 암호화 부(322)에서 암호화를 수행하는 것이다.
반면에 도 6b의 경우에는 제어부(320)는 읽어온 전체 사용자 데이터를 제 1 데이터 부분과 제 2 데이터 부분으로 구분하며, 제 1 Key 암호화 부(321)와 제 2 Key 암호화 부(322)를 생성한다. 그런 후 제어부(320)는 제 2 데이터 부분은 제어부(320)에서 생성한 제 2 Key 암호화 부(322)에서 암호화를 수행하고, 제 1 데이터 부분과 암호화된 제 2 데이터 부분은 제어부(320)에서 생성한 제 1 Key 암호화 부(321)에서 암호화를 수행한다.
이처럼 2가지 방식 중 하나의 방식으로 암호화가 이루어지면, 미터 데이터 관리장치(300)의 제어부(320)는 S710단계에서 암호화된 데이터를 해당하는 서버로 전송한다.
본 발명은 스마트 그리드 환경에서 데이터의 암호화 장치 및 방법과 그 시스템에 관한 것으로, 특히 스마트 그리드 환경하에서 검침 정보를 암호화하여 보안성을 제공하기 위한 장치 및 방법과 그 시스템에 관한 것이다. 이러한 본 발명에서는 사용자 데이터의 전송 시 해킹 등에 의해 위험에 노출될 수 있는 정보에 보안성을 확보하기 위한 것을 목적으로 하며, 서로 다른 2개의 키 즉, 멀티 키를 이용하여 암호화를 수행하여 전송함으로써 사용자 데이터의 안정성을 확보할 수 있는 기술이다. 이처럼 사용자의 정보가 쉽게 노출되는 것을 방지함으로써 스마트 그리드 환경에서 개인정보를 효과적으로 보호할 수 있는 기술이므로, 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.
100: 전력 단말장치 110: 통신 모듈
120: 제어 모듈 130: 저장 모듈
140: 출력 모듈 200: 스마트 미터
210: 통신 모듈 220: 제어 모듈
230: 저장 모듈 240: 전력 검침모듈
250: 출력 모듈 300: 미터 데이터 관리장치
310: 통신 모듈 320: 제어 모듈
321: 제 1 Key 암호화 모듈 322: 제 2 Key 암호화 모듈
330: 저장 모듈 250: 출력 모듈
400: 제 1 Key 제공 서버 410: 통신 모듈
411: 제어 모듈 412: 저장 모듈
500: 제 2 Key 제공 서버

Claims (12)

  1. 스마트 그리드 환경에서 검침된 데이터를 수신하며, 하위에 연결된 각 전력 단말장치들과 통신하며 소정의 네트워크를 통해 미리 결정된 다중 키를 수신하고, 암호화된 사용자 정보를 검침 정보로 제공하는 통신부;
    상기 각 전력 단말장치로부터 검침된 데이터와 상기 다중 키를 저장하는 저장부; 및
    미리 결정된 시간 또는 사용자 정보 제공이 요청될 시 상기 사용자 정보와 상기 다중 키를 읽어와 사용자 정보를 제1데이터 부분과 제2데이터 부분으로 구분하고, 각기 구분된 데이터 부분에 대응하여 상기 다중 키로 암호화하도록 제어한 후 상기 통신부를 통해 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1데이터 부분과 상기 제2데이터 부분은 프라이버시의 중요도에 따라 설정됨을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 다중 키 중 하나로 상기 제1데이터 부분을 암호화하고, 상기 다중 키 중 다른 하나로 상기 제2데이터 부분을 암호화함을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 다중 키 중 하나로 상기 제2데이터 부분을 암호화하고, 상기 다중 키 중 다른 하나로 상기 제1데이터 부분과 상기 암호화된 제2데이터 부분을 암호화함을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 장치.
  5. 각 가정의 하나 이상의 전력 단말 장치와 상기 전력 단말 장치의 전력량을 검출하는 스마트 미터 및 스마트 미터로부터의 데이터를 관리하는 미터 데이터 관리장치를 구비한 원격 검침 시스템에서, 상기 검침 데이터를 포함하는 사용자 데이터를 암호화하여 전송하기 위한 방법에 있어서,
    상기 사용자 데이터를 중요도에 따라 제1데이터 부분과 제2데이터 부분으로 구분하는 단계;
    상기 제1데이터 부분과 상기 제2데이터 부분을 각각 대응하는 서로 다른 다중 키로 암호화하는 단계; 및
    상기 암호화된 데이터를 미리 결정된 소정의 네트워크를 통해 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 사용자 데이터는,
    사용자의 이름, 주소, 전력 사용 누계 및 전력 사용 패턴을 포함함을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 다중 키는 서로 다른 계층의 키 관리 서버로부터 제공받은 키 값임을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 다중 키는 각각 미리 정해진 시간 동안 유효한 값을 가짐을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 방법.
  9. 각 가정의 하나 이상의 전력 단말 장치와 상기 전력 단말 장치의 전력량을 검출하는 스마트 미터 및 스마트 미터로부터의 데이터를 관리하는 미터 데이터 관리장치를 구비한 원격 검침 시스템에서, 상기 검침 데이터를 포함하는 사용자 데이터를 암호화하여 전송하기 위한 방법에 있어서,
    상기 사용자 데이터를 중요도에 따라 제1데이터 부분과 제2데이터 부분으로 구분하는 단계;
    상기 제 2 데이터 부분을 다중 키 중 하나로 암호화하고, 상기 제 1 데이터 부분과 상기 암호화된 제 2 데이터 부분을 상기 다중 키 중 다른 하나로 암호화하는 단계; 및
    상기 암호화된 데이터를 미리 결정된 소정의 네트워크를 통해 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 사용자 데이터는,
    사용자의 이름, 주소, 전력 사용 누계 및 전력 사용 패턴을 포함하며, 상기 제 1 데이터 부분과 상기 제 2 데이터 부분은 프라이버시의 중요도에 따라 결정함을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 다중 키는 서로 다른 계층의 키 관리 서버로부터 제공받은 키 값임을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 방법.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 다중 키는 각각 미리 정해진 시간 동안 유효한 값을 가짐을 특징으로 하는 원격 검침 시스템에서 검침 정보의 암호화 방법.
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