KR20190142829A

KR20190142829A - 블록체인 기반 전력거래용 hems 시스템

Info

Publication number: KR20190142829A
Application number: KR1020180069998A
Authority: KR
Inventors: 박종태; 박재현; 정수미
Original assignee: 한전케이디엔주식회사
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2019-12-30
Also published as: KR102085141B1

Abstract

본 발명의 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템은, 에너지 프로슈머 시장에서 이웃 간에 전력 거래를 수행하기 위해 프로슈머들 댁내에 HEMS(Home Energy Management System)를 각각 설치하고, 내부에 블록체인 알고리즘을 탑재하여, 블록체인 기반으로 상기 프로슈머들 상호 간에 전력 데이터 상호 교환, 잉여전력 판매, 허위 매물 차단 및 누진회피 거래를 실행하는 블록체인 기반 HEMS부를 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템{BLOCKCHAIN BASED HEMS FOR POWER TRADING}

본 발명은 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에너지 프로슈머 시장에서 이웃 간에 전력 거래를 수행하기 위해 프로슈머들 댁내에 HEMS(Home Energy Management System)를 각각 설치하고, 내부에 블록체인 알고리즘을 탑재하여, 블록체인 기반으로 상기 프로슈머들 상호 간에 전력 데이터 상호 교환, 잉여전력 판매, 허위 매물 차단 및 누진회피 거래를 실행하는 블록체인 기반 HEMS부를 제공하는, 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전력시장은 전력을 판매하는 발전사업자와, 전력을 구매하는 판매회사와, 소비자로 구분될 수 있다. 국내의 경우엔 발전사업자와 판매회사들은 전력시장을 통해서만 전력거래가 가능하고 최종 소비자에게 전력을 공급하는 역할은 KEPCO(Korea Electric Power Corporation)에서 담당하고 있다.

발전소 생산전력은 전력시장에서 결정된 가격으로 KEPCO에서 구매하여 소비자에게 공급되고, 이러한 독점적 전력 판매 구조에 따르면 소비자간 전력거래가 불가능하여 차등된 조건으로 개별적 전력을 공급받거나 판매할 수 없었으나, 여러 신재생 에너지 발전이 가능해짐과 함께 중소 규모의 발전사업자가 나타나면서 KEPCO에 의한 독점적 전력판매 구조가 변화하고 있다.

아울러, 전력거래 시스템에 정보통신 기술을 융합한 스마트 그리드가 도입되면서 소비자는 복수의 전력 판매자로부터 전력을 구매하는 것이 가능해지고 소비자가 직접 전력 판매자를 선택하는 것이 가능해졌다.

한편, 스마트 그리드가 도입되면서 입찰방식의 전력판매 방법이 소개되었으나, 종래에는 소비자가 최저가로 전력을 구매하는 방식만이 개발되었다.

그러나, 전력판매자가 다양해지면서 소비자는 전력을 좀 더 싸게 구매할 수 있는 이점이 생기는 대신에 전력판매자의 판매 신뢰도는 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.

즉, 다양한 중소규모의 전력 판매자가 등장하면서 각 전력판매자의 전력 공급 능력에 편차가 발생하게 된다.

소비자는 전력시장에서 최저가로 전력을 구매하였으나 낙찰된 전력 판매자에게 판매할 잉여 전력량이 존재하지 않거나 부족한 문제가 발생할 수 있다.

또한 이웃 간 전력거래를 할 경우 판매자는 판매 가능한 잉여 전력의 용량을 제 3자가 신뢰할 수 있어야 하고, 구매자는 필요한 전력 용량을 역시 신뢰할 수 있어야 한다.

만일, 악의적인 사용자가 거래 용량을 위 변조 하여 거래 내역을 변경 할 경우 이웃 간 전력 거래 시장은 교란되거나 왜곡되어 거래 성공 율이 떨어지고 시스템의 신뢰도 역시 문제가 될 수 있다.

또한 악의적인 해커에 의해 이웃 노드들 가운데 과 반수 이상(51%)의 HEMS(Home Energy Management System)를 장악했을 경우, 위변조의 위험성이 내포되고, 지속적으로 위 변조 사실을 감지 할 수 없게 되는 문제가 발생할 수 있다.

대한민국 등록특허 제10-1757802호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 에너지 프로슈머 시장에서 이웃 간에 전력 거래를 수행하기 위해 프로슈머들 댁내에 HEMS(Home Energy Management System)를 각각 설치하고, 내부에 블록체인 알고리즘을 탑재하여, 블록체인 기반으로 상기 프로슈머들 상호 간에 전력 데이터 상호 교환, 잉여전력 판매, 허위 매물 차단 및 누진회피 거래를 실행하는 블록체인 기반 HEMS부를 제공하는, 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템은, 에너지 프로슈머 시장에서 이웃 간에 전력 거래를 수행하기 위해 프로슈머들 댁내에 HEMS(Home Energy Management System)를 각각 설치하고, 내부에 블록체인 알고리즘을 탑재하여, 블록체인 기반으로 상기 프로슈머들 상호 간에 전력 데이터 상호 교환, 잉여전력 판매, 허위 매물 차단 및 누진회피 거래를 실행하는 블록체인 기반 HEMS부를 제공한다.

본 발명은 이웃 간 전력거래 시장에서의 허위 매물을 사전에 차단하여 시장이 교란되는 일이 없도록 할 수 있고, 또한 신뢰할 만한 거래가 가능한 판매_구매 용량을 상호 교환함으로써 판매자_구매자 모두의 이익이 최적화 되도록 노드들 간의 판매량_구매량 조정이 가능하며, 거래내역을 블록체인 기반으로 운영함으로 인해 외부 해킹으로부터 위 변조를 방지할 수 있는 기술적 효과가 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템의 개념을 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 1b는 본 발명에 따른 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템을 이용한 이웃 간의 전력거래 상황을 예시한 것을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 블록체인 기반 HEMS부의 주요 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 블록체인 기반 HEMS부의 구성 중 전력거래 처리부의 주요 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 4은 본 발명에 따른 블록체인 기반 HEMS부의 구성 중 블록체인 처리부의 주요 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 5a는 본 발명에 따른 실시예로, 프라이머리 노드에 의한 전력거래 내역 공유 및 해당 블록생성 과정을 나타낸 것이다.
도 5b는 본 발명에 따른 랜덤 방식의 프라이머리 노드 선출을 이용할 경우 해킹으로 인한 위변조 감지 효율을 종래 방식과 비교하기 위해 도시한 것이다.
도 6a는 본 발명에 따른 실시예로, 블록체인의 구조 및 작업증명 과정을 나타낸 것이다.
도 6b는 본 발명에 따른 실시예로, HEMS 블록 검증 절차를 설명하기 위해 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1a는 본 발명에 따른 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템의 개념을 설명하기 위해 도시한 것이고, 도 1b는 본 발명에 따른 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템을 이용한 이웃 간의 전력거래 상황을 예시한 것을 나타낸 것이다.

도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템(1000)은 에너지 프로슈머 시장에서 블록체인 기반으로 전력거래를 수행하기 위한 제1 블록체인 기반 HEMS부(100-1) ~ 제n 블록체인 기반 HEMS부(100-n)을 포함한다.

여기서 에너지 프로슈머는 에너지(Energy)에 생산자(Producer)와 소비자(Consumer)의 합성어인 프로슈머(Prosumer)로 이뤄진 용어로, 에너지 생산에 직접 참여하는 소비자를 의미하며, 이 경우 제1 에너지 프로슈머는 자신이 생산한 에너지(이를테면, 태양광, 풍력 등 신재생에너지) 중 잉여분의 전력량을 이웃하는 제2 ~ 제n 에너지 프로슈머로 판매한다.

제1 블록체인 기반 HEMS부(100-1)는 제1 에너지 프로슈머의 가정에 별도의 HEMS(Home Energy Management System)를 설치하고, 내부에 블록체인 알고리즘을 탑재하여, 가정 내 에너지 생산, 소비 상황을 실시간으로 수집, 저장, 분석 및 판매 등을 처리할 수 있도록 해주는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 2에서 후술한다.

마찬가지로, 제2 블록체인 기반 HEMS부(100-2) ~ 제n 블록체인 기반 HEMS부(100-n)는 제2 에너지 프로슈머 ~ 제n 에너지 프로슈머의 가정에 별도의 HEMS(Home Energy Management System)를 설치하고, 내부에 블록체인 알고리즘을 탑재하여, 각각의 가정 내 에너지 생산, 소비 상황을 실시간으로 수집, 저장, 분석 및 판매 등을 처리할 수 있도록 해주는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 2에서 후술한다.

이를테면, 도 1b에 도시된 바대로, 제1 블록체인 기반 HEMS부(100-1)는 제1 에너지 프로슈머가 주택1에서 태양광발전을 통해 생산하고 남는 잉여분의 전력량을 주택2 및 주택3으로 판매할 경우, 주택2 및 주택3에 각각 설치된 HEMS(Home Energy Management System)로 거래정보를 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 전송하며, 이 경우 외부의 해킹으로부터 거래정보를 보호하기 위해 블록체인 기반의 암호화 방법을 사용하는데, 이에 대한 구체적인 설명은 이하 도 2 ~ 도 6b에서 후술한다.

도 2는 본 발명에 따른 블록체인 기반 HEMS부의 주요 구성을 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 블록체인 기반 HEMS부(100)는 전력데이터 수집부(110), 전력현황 제공부(120), 통신부(130), 전력거래 처리부(140), 블록체인 처리부(150), 데이터 저장부(160) 및 제어부(170)를 포함한다.

전력데이터 수집부(110)는 댁내에 설치된 HEMS(Home Energy Management System)를 통해 댁내에서 생산한 전력량 정보(이를테면, 1분 단위, 5분 단위, 15분 단위 전력량 정보 등)를 실시간으로 수집한다.

전력현황 제공부(120)는 댁내에 설치된 HEMS(Home Energy Management System)를 통해 현재의 전력현황 정보를 실시간으로 제공해 준다.

여기서 전력현황 정보는 댁내의 생산 전력량, 소비 전력량, 잉여 전력량 등의 정보를 포함한다.

통신부(130)는 이웃하는 HEMS(Home Energy Management System)과 통신을 수행할 수 있는 인터페이스를 제공하는데, 이를테면, 전력선통신(PLC) 또는, 지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 등의 무선통신, 또는 인터넷, SNS(Social Network Service) 등을 사용할 수 있다.

전력거래 처리부(140)는 도 3에 도시된 바대로, 전력판매 실행부(141), 허위매물 차단부(142), 누진회피 거래부(143) 및 정산 처리부(144)를 포함한다.

전력판매 실행부(141)는 판매자가 제시한 판매 전력량과 구매자가 요구하는 구매 전력량을 매칭 하고, 거래 용량이 상호 조건을 만족한다고 판단한 경우 상호 간의 전력 판매를 실행시킨다.

이를테면, 에너지 프로슈머 시장에서 거래에 참여하고자 하는 노드들(판매자)은 자신의 전력 현황을 블록체인 방식을 통해 15분 단위로 시장에 있는 모든 노드들(구매자)에게 의무적으로 제공하여, 각 노드들이 시장에서 거래 가능한 전력 용량을 파악하여 거래 시장에 참여할 수 있도록 지원해 주는데, 이 경우 전력판매 실행부(141)는 판매자와 구매자 간의 거래 가능한 용량을 기반으로 상호 조건이 만족된다고 판단한 경우 거래 금액과 용량을 결정하여 상호 간의 전력 판매를 실행시킨다.

허위매물 차단부(142)는 댁내에 설치된 HEMS(Home Energy Management System)을 통해 수집된 댁내 에너지 사용량 및 생산량 정보를 바탕으로 판매자 및 구매자가 입력한 거래 용량의 적정성을 판단하여 범위를 초과한 허위 거래에 해당하는 경우, 판매자_수요자 간의 전력 거래를 사전에 무효화 시키는 기능을 수행한다.

이를 부연설명하면, 허위매물 차단부(142)는 판매자_수요자 이웃 간 전력 거래시점에서의 판매자의 잉여전력 보유 현황과 실제 판매하고자 하는 값을 비교하여 1차로 위 변조 여부를 판단하게 된다.

이를테면, 만일, 판매자 측 HEMS(Home Energy Management System)에 잉여 전력이 10kWh 밖에 없음에도 100kWh를 판매하겠다고 입력한 경우, 허위매물 차단부(142)는 상기와 같은 거래 시도를 무효하다고 판단하여 거래가 성사되지 않도록 원천 차단시킨다.

마찬가지로, 구매자가 실제 필요한 전력은 100kWh 임에도 1,000kWh를 구매하겠다고 입력한 경우, 허위매물 차단부(142)는 상기와 같은 거래 시도를 무효하다고 판단하여 거래가 성사되지 않도록 원천 차단시킨다.

즉 허위매물 차단부(142)는 전력 판매자의 전력 여유량과 구매자의 전력 요구량을 상호 검증을 통해 거래 행위가 유효 범위 내에 있는지를 사전에 판단한 후 유효 범위 내에 있는 경우에만, 전력판매 실행부(141)를 통해 판매자_구매자 간의 해당 전력 거래를 수행할 수 있도록 해준다.

이로써, 본 발명은 해커에 의해 전력 거래량이 위 변조 또는 일부 변조 되더라도, 과거 전력 사용 패턴정보가 각 노드들 간에 기록되어 있음으로 인해, 거래 시도 용량과 과거 전력 생산_소비량 간의 오차가 클 경우에는 상기 허위매물 차단부(142)를 통해 이를 허위 매물로 판단하고 거래를 사전 차단하여, 허위매물로 인해 에너지 프로슈머 시장이 교란되는 일이 없도록 해주는 기술적 장점을 제공한다.

누진회피 거래부(143)는 상기 전력현황 제공부(120)를 통해 제공되는 이웃 간의 전력현황 정보를 토대로, 전력소비가 증가하여 누진단계를 초과할 것으로 예상되는 구매자에게 누진단계 상승을 억제할 수 있는 잉여 전력량을 계산하고, 계산된 잉여 전력량의 판매를 자동으로 요청하는 기능을 수행한다.

이를 부연설명하면, 누진회피 거래부(143)는 HEMS(Home Energy Management System) 자체 데이터베이스(DB)에 저장된 전력 소비량과 누진 단계별 한계 마진 용량을 환산하여 자동으로 필요 구매량을 손쉽게 계산하고, 이웃 간 거래에서 구매를 원 스톱으로 진행할 수 있는데, 이는 어떤 노드로부터 얼 만큼의 전력량을 구매하는 것이 가장 이득 인지를 판단할 수 있기 때문이다.

이를테면, 누진회피 거래부(143)는 노드 B(구매자)가 전력소비가 증가하여 누진단계를 초과할 것으로 예상될 경우, 자동으로 노드 A(판매자)로 하여금 잉여전력량 20kWh를 매도하도록 요청할 수 있고, 노드 B(구매자)는 적정 가격이라고 판단되면 곧바로 매수함으로써(종래에는 구매자가 전력량계를 직접 확인하고 계산을 하여 전력 구매량을 결정해야 하는 번거로움이 있었음), 판매자_구매자 간의 상호 누진회피 거래가 구현될 수 있도록 해준다.

이로써, 노드 B(구매자)는 누진단계를 초과하지 않음으로 인해, 구매전력 요금을 노드 A(판매자)에 지불하고서도 이익이 발생할 수 있고, 노드 A(판매자)는 잉여 전력을 한국전력(KEPCO)에 판매하는 것 보다 이웃하는 노드 B(구매자)에게 판매함으로써 더 많은 이익을 남길 수 있는 장점을 갖는다.

정산 처리부(144)는 상기 전력판매 실행부(141) 및 상기 누진회피 거래부(143)를 통해 판매자_구매자 간에 수행된 전력 거래에 대한 요금 정산을 수행한다.

블록체인 처리부(150)는 도 4에 도시된 바대로, 프라이머리 노드 선출부(151), 거래내역 블록 생성부(152), 작업 검증부(153) 및 블록체인 형성부(154)를 포함한다.

프라이머리 노드 선출부(151)는 컨소시엄 블록체인 내에 사전 등록된 노드들(이를테면, 각각의 댁내에 설치된 HEMS) 중에서 사전에 프로그래밍에 의해 랜덤(Random)하게 프라이머리 노드(Primary node)를 선출한다.

여기서 프라이머리 노드(Primary node)는 블록생성을 담당하는 노드이며, 나머지 일반 노드로 생성된 블록을 전파함으로써 해당 거래를 확정하는 역할을 수행한다.

이를테면, 도 5a에 도시된 바대로, 일반노드 A가 일반 노드 B로 전력 20kWh를 판매한다는 거래내역은 모든 노드에게 전파되는데, 이 경우 거래에 참여한 전체 노드들(A, B, C, D, E) 중 랜덤(Random)하게 선출된 프라이머리 노드(Primary node) E가 해당 거래내역에 대한 블록을 생성하여 다시 컨소시엄 내의 모든 일반 노드들(A, B, C, D)에게 전파한다.

이하 본 발명에서 사용된 프라이머리 노드(Primary node)의 선출 자격 및 해킹 시 종래의 일반적인 경우와 대비해 장점 등을 설명한다.

첫째, 프라이머리 노드(Primary node)의 선출 자격은 거래에 참여하는 노드들을 제약하거나 통제할 수 있는 프라이빗 블록체인(Private blockchain)에 국한하여 적용한다.

이는 프라이머리 노드(Primary node) 선출 알고리즘을 동일 제조사의 HEMS에 표준형으로 용이하게 탑재하고 검증할 수 있기 위해서는 퍼블릭 블록체인(Public blockchain) 보다는 프라이빗 블록체인(Private blockchain)이 적합하기 때문이다.

이를 부연설명하면, 퍼블릭 블록체인(Public blockchain)의 경우 컴퓨팅 파워가 뛰어난 임의의 노드가 블록을 가장 먼저 생성 하게 되고, 이에 따른 보상으로 코인을 가져가는 형태이나, 소규모 전력거래와 같이 특정한 목적을 위해 HEMS를 각 가정에 설치하고 거래 행위의 투명성, 신뢰성, 보안성을 확보하고자 하는 취지에 부합하기 위해서는, 제한된 프라이빗 블록체인(Private blockchain) 내에서 컴퓨팅 파워의 경쟁은 필요하지 않고, 임의의 노드들이 돌아가면서 블록생성(즉, NONCE 값 계산 = PoW를 수행) 하도록 설계할 필요가 있기 때문이다.

즉, 퍼블릭 블록체인(Public blockchain)은 불특정 노드가 경쟁적으로 작업증명(PoW, Proof of Work)을 수행하여 보상을 주는 개념이라면(퍼블릭 블록체인을 사용할 경우 불특정 해시(hash) 파워를 갖는 강력한 노드들이 매번 가장 먼저 논스(Nonce)를 계산하게 되어 형평성이 깨어질 수 있음), 프라이빗 블록체인(Private blockchain) 구조의 HEMS에서는 거의 동등한 컴퓨팅 파워를 보유하고 있어 상호간의 경쟁은 의미가 없고, 서로 돌아가면서 랜덤(Random)하게 프라이머리 노드(Primary node)를 선출하고 이를 통해 블록을 생성하는 것이 더 효과적이고 보안상 우수하기 때문이다.

둘째, 본 발명의 프라이머리 노드(Primary node)를 사용할 경우, 해킹 시 종래의 일반적인 경우와 대비해 보안상 우수성이 존재하는데, 이에 대한 설명을 이하 도 5b를 참조하여 설명한다.

도 5b를 참조하면, 에너지 프로슈머 시장에서 거래에 참여한 총 12개의 HEMS가 존재하고, 특정한 제1 HEMS ~ 제7 HEMS 즉 7대의 HEMS(58.3% 즉 과반수 51% 이상)가 해커에 의해 루트 계정 등이 탈취 당하고 블록을 생성할 수 있다고 가정할 경우, 이하 종래 방식 및 본원 방식에 대해 비교 설명한다.

우선 종래 방식은 총 12개 중 7대의 HEMS(58.3% 즉 과반수 51% 이상)가 해커에 의해 장악될 경우, 다수결의 원칙(블록체인에서 Longest Chain을 따르는 특성)에 따라 나머지 정상 노드들도 해커에 의해 악의적으로 변조된 블록을 지속해서 받아들여야 하는 상황이 발생하는 문제점이 발생한다.

반면, 본원 발명은 총 12개 중 7대의 HEMS(58.3% 즉 과반수 51% 이상)가 해커에 의해 장악될 경우, 랜덤(Random) 하게 프라이머리 노드(Primary node)가 선출되면(도 5b의 분홍색 영역 참조), 비록 과반을 점령당했어도 일부 49% 중 정상 노드를 프라이머리 노드(Primary node)로 선출될 가능성이 있고(도 5b의 3개의 녹색영역 참조), 선출된 프라이머리 노드(Primary node)를 통해 정상 블록을 생성하여 그동안 블록이 해커에 의해 위 변조 등이 발생하였음을 감지 할 수 있게 된다.

물론 이 경우 해커가 12대의 HEMS를 모두 해킹하여 점령한다면 종래 방식처럼 별다른 방법이 없지만, 일부라도 정상적인 HEMS가 가동 중 일 경우, 프라이머리 노드(Primary node)를 통해 정상적 블록을 생성할 여지가 있어서, 변조된 블록과 정상 블록간의 오차가 발생하면 자연스럽게 위 변조 시도가 있었음을 알 수 있게 된다.

다음으로, 거래내역 블록 생성부(152)는 상기 프라이머리 노드 선출부(151)를 통해 랜덤(Random)하게 선출된 프라이머리 노드(Primary node)를 통해 거래 참여자들의 전력거래 내역(원장)에 대한 블록을 생성한다.

작업 검증부(153)는 상기 거래내역 블록 생성부(152)를 통해 생성된 전력거래 내역(원장)에 대해 프라이머리 노드(Primary node)를 통해 넌스(nonce) 값을 계산(즉 난이도 값 보다 같거나 작은 해시(hash) 값을 찾는 계산) 하여 성공 시 해당 넌스(nonce) 값을 각각의 일반 노드들로 전송하면, 각각의 일반 노드들은 수신한 넌스(nonce) 값을 해시(hash) 함수에 입력하여 계산하고 나온 결과 값을 목표 해시 값과 비교하여 같거나 작게 나오면 정확한 넌스(nonce) 값으로 판정하여 블록의 작업증명(PoW, Proof of Work)을 수행한다. (도 6a, 도 6b 참조)

블록체인 형성부(154)는 상기 작업 검증부(153)를 통해 작업증명(PoW, Proof of Work)에 이상이 없으면 자신들의 기존 블록에 추가하여 연결시키는 기능을 수행한다.

다음으로, 데이터 저장부(160)는 상기 전력거래 처리부(140), 상기 블록체인 처리부(150) 및 제어부(170)를 통해 처리한 각종 데이터들을 저장하며, 저장 매체로 플래시 메모리 등의 비휘발성 메모리를 사용할 수 있다.

제어부(170)는 전력데이터 수집부(110), 전력현황 제공부(120), 통신부(130), 전력거래 처리부(140), 블록체인 처리부(150) 및 데이터 저장부(160)를 제어한다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

100 : 블록체인 기반 HEMS부
110 : 전력데이터 수집부
120 : 전력현황 제공부
130 : 통신부
140 : 전력거래 처리부
141 : 전력판매 실행부
142 : 허위매물 차단부
143 : 누진회피 거래부
144 : 정산 처리부
150 : 블록체인 처리부
151 : 프라이머리 노드 선출부
152 : 거래내역 블록 생성부
153 : 작업 검증부
154 : 블록체인 형성부
160 : 데이터 저장부
170 : 제어부

Claims

에너지 프로슈머 시장에서 이웃 간에 전력 거래를 수행하기 위해 프로슈머들 댁내에 HEMS(Home Energy Management System)를 각각 설치하고, 내부에 블록체인 알고리즘을 탑재하여, 블록체인 기반으로 상기 프로슈머들 상호 간에 전력 데이터 상호 교환, 잉여전력 판매, 허위 매물 차단 및 누진회피 거래를 실행하는 블록체인 기반 HEMS부를 제공하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 블록체인 기반 HEMS부는,
프로슈머들 댁내에 설치된 HEMS(Home Energy Management System)를 통해 댁내에서 생산한 전력량 정보를 실시간으로 수집하는 전력데이터 수집부;
프로슈머들 댁내에 설치된 HEMS(Home Energy Management System)를 통해 현재의 전력현황 정보를 실시간으로 제공하는 전력현황 제공부;
상기 프로슈머들 상호 간에 전력 데이터 상호 교환, 잉여전력 판매, 허위 매물 차단 및 누진회피 거래를 실행하는 전력거래 처리부; 및
프로슈머들 이웃 간에 전력 거래내역에 대해 프라이머리 노드(Primary node)를 통해 블록을 생성하고, 블록의 작업증명(Proof of Work)을 수행하여 블록체인을 형성하는 블록체인 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 전력거래 처리부는,
상기 프로슈머들 중 판매자가 제시한 판매 전력량과 구매자가 요구하는 구매 전력량을 매칭 하고, 거래 용량이 상호 조건을 만족시킨다고 판단한 경우 상호 간의 전력 판매를 실행시키는 전력판매 실행부;
상기 전력현황 제공부가 제고하는 현재의 전력현황 정보를 토대로, 상기 프로슈머들 중 판매자 및 구매자가 입력한 거래 용량의 적정성을 판단하여 범위를 초과한 허위 거래에 해당하는 경우, 판매자_수요자 간의 전력 거래를 차단시키는 허위매물 차단부; 및
상기 전력현황 제공부를 통해 제공되는 이웃 간의 전력현황 정보를 토대로, 상기 프로슈머들 중 전력소비가 증가하여 누진단계를 초과할 것으로 예상되는 구매자의 HEMS(Home Energy Management System)으로, 누진단계 상승을 억제할 수 있는 잉여 전력량을 계산한 후 계산된 잉여 전력량의 판매를 자동으로 요청하는 신호를 전송하는 누진회피 거래부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 블록체인 처리부는,
전력 거래에 참여하는 프로슈머들 각각의 노드들 중에서 프라이머리 노드(Primary node)를 선출하는 프라이머리 노드 선출부;
상기 프라이머리 노드(Primary node)를 통해 상기 프로슈머들의 전력거래 내역에 대한 블록을 생성하는 거래내역 블록 생성부;
상기 프라이머리 노드(Primary node)를 통해 넌스(nonce)를 계산하고, 계산된 넌스(nonce) 값을 각각의 일반 노드들로 전송하면, 상기 넌스(nonce) 값을 수신한 일반 노드들은 해시(hash) 함수를 이용하여 블록의 작업증명(Proof of Work)을 수행하는 작업 검증부; 및
상기 작업 검증부를 통해 블록의 작업증명(Proof of Work)에 이상이 없다고 판단한 경우, 증명된 블록을 자신들의 기존 블록에 추가하여 연결시키는 블록체인 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템.
제 4항에 있어서, 상기 프라이머리 노드 선출부는,
프라이빗 블록체인(Private blockchain) 형태로 운영되는 노드들 중에서 사전에 프로그래밍 된 방식에 의해 프라이머리 노드(Primary node)를 랜덤(Random)하게 선출하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템.
제 4항에 있어서, 상기 작업 검증부는,
상기 넌스(nonce) 값을 수신한 일반 노드들이 수신한 넌스(nonce) 값을 해시(hash) 함수에 입력하여 계산하고 나온 결과 값을 목표 해시 값과 비교하여 같거나 작게 나오면 정확한 넌스(nonce) 값으로 판정하여 블록의 작업증명(Proof of Work)이 성공했다고 판단하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기반 전력거래용 HEMS 시스템.