KR20220074784A

KR20220074784A - 전기차 충전을 위한 교차인증 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20220074784A
Application number: KR1020210165824A
Authority: KR
Inventors: 신민호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사; 명지대학교 산학협력단
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2022-06-03

Abstract

다수의 MO가 존재하고 충전 스테이션에 MO 루트 인정서가 없는 상황에서, 충전 스테이션이 교차인증서를 토대로 전기차의 계약 인증서를 검증할 수 있게 해주는 인증 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 일 측면에 따른 전기차 인증 방법은 전기차를 충전할 수 있도록 구성된 충전 스테이션 장치에서 상기 전기차에 대한 PnC 충전을 위해 수행될 수 있다. 전기차 인증 방법은 전력공급장치 통신제어기(SECC) 인증서와, 상기 SECC 인증서의 생성에 사용된 적어도 하나의 충전장치 계열 하위 인증서를 포함하는 SECC 인증서 체인을 상기 전기차에 송신하고, 상기 SECC 인증서에 대한 검증 결과를 상기 전기차로부터 받아들이는 단계; 계약 인증서를 포함하는 계약 인증서 체인을 상기 전기차로부터 수신하는 단계; 및 상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있는 경우, 소정의 루트 인증서를 토대로 상기 교차인증서를 검증하고 상기 교차인증서에 포함된 충전 사업자 루트 인증기관 또는 충전 사업자 하위 인증기관의 공개키를 획득하며, 획득된 공개키를 토대로 하여 상기 계약 인증서를 검증하는 단계;를 포함한다.

Description

전기차 충전을 위한 교차인증 방법 및 장치{Method and Apparatus for Cross Certification for Electric Vehicle Charging}

본 발명은 전기차 충전을 위한 디바이스 인증 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공개키 기반 구조를 토대로 디바이스를 인증하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

전기 자동차(EV: Electric Vehicle, 이하 '전기차'로 약칭함)는 배터리의 동력으로 모터를 구동하여, 종래의 가솔린 엔진 자동차에 비해 배기 가스 및 소음 등과 같은 공기 오염원이 적으며, 고장이 적고, 수명이 길고, 운전 조작이 간단하다는 장점이 있다. 전기차 충전 시스템은 상용 전력 배전망(power grid)이나 에너지 저장 장치의 전력을 이용하여 전기차에 탑재된 배터리를 충전하는 시스템으로 정의할 수 있다. 이러한 전기차 충전 시스템은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 케이블을 이용한 전도성 충전 시스템이나 비접촉 방식의 무선전력전송 시스템을 포함할 수 있다.

충전 스테이션은 EV에 대하여 인증 과정을 거친 후 충전을 시작하게 된다. EV 충전에 관한 국제표준 중 하나인 ISO 15118은 두가지 인증 방법 즉, EV에 저장되어 있는 인증서를 사용하여 인증과 결제승인이 자동으로 완료되는 PnC 방식과, 신용카드, 직불카드, 현금, 스마트폰앱과 같은 외부 식별 수단(EIM: External Identification Means)에 의해 식별, 인증, 요금결제가 이루어지는 방식을 규정하고 있다. PnC 방식이란 유선 충전의 경우 EV와 충전 스테이션 사이에 플러그만 꽂으면 사용자 인증과 충전이 이루어지는 플러그-앤-차지(Plug-and-charge) 방식을 일컬으며, 무선 충전의 경우 충전 스테이션의 충전 스팟 위에 주차만 해두면 인증과 충전이 이루어지는 파크-앤-차지(Park-and-charge) 방식을 일컫는다.

ISO 15118 표준은 PnC 방식을 구현하기 위한 근간으로서 공개키 기반구조(PKI: Public key Infrastructure)를 기초로 한 인증을 규정하고 있다. ISO 15118 표준에 따른 PKI 시스템에 따르면, EV에는 충전 사업자(MO: Mobility Operator) 계열의 MO 루트 인증기관(MO RootCA)이 발급한 MO 루트 인증서(MO RootCA cert.)를 토대로 생성된 계약 인증서가 설치된다. 충전 스테이션에는 비클-투-그리드(V2G: Vehicle-to-Grid) 루트 인증기관(V2G RootCA)이 발급한 V2G 루트 인증서(V2G RootCA cert.)를 토대로 생성된 충전소 인증서(SECC cert.)가 설치된다. 인증 과정에서 EV는 충전 스테이션으로부터 충전소 인증서 체인을 받아들이고 검증하며, 결제승인 과정에서 충전 스테이션은 EV로부터 계약 인증서 체인을 받아들이고 검증하며 정상적인 충전 계약이 수립되어 있는 차량인지 확인하고 결제 절차를 수행한다.

충전 스테이션은 MO와의 계약을 토대로 충전이나 인정서 설치/업데이트 등의 서비스를 EV에 제공하게 된다. 만약 시장에 극소수의 MO와 V2G만이 존재한다면, 위와 같은 PKI 기반 인증은 아무 문제없이 구현될 수 있고, EV 소유자의 편익을 제고할 수 있다. 그렇지만, 시장에 다수의 MO가 존재한다면, 충전 스테이션은 계약 인증서 체인을 검증하는데 필요한 다수의 MO 루트 인증서(MO RootCA cert.) 중 일부를 구비하지 못할 수 있으며, 이에 따라 일부 EV에 대해서 서비스를 제공하지 못할 수 있다. 마찬가지로, 시장에 다수의 V2G가 존재한다면, EV는 충전소 인증서(SECC cert.) 체인을 검증하는데 필요한 다수의 V2G 루트 인증서(V2G RootCA cert.) 중 일부를 구비하지 못할 수 있으며, 이에 따라 일부 충전 스테이션을 검증하지 못할 수도 있는데, 이 문제는 차량 제조업체(OEM: Original Equipment Manufacturer)의 역할이 중요할 수 있으므로, 여기서는 논외로 한다.

상대측 디바이스의 인증서 체인을 검증하는데 필요한 루트 인증서의 부재로 인한 문제를 해소하기 위한 기법으로 교차인증이 있다. 그런데, PnC 충전에서의 교차인증은 주로 V2G PKI 계열들 사이 또는 V2G PKI 계열과 OEM PKI 계열 사이에서의 교차인증에 국한되어 논의되어 왔고, V2G PKI 계열과 MO PKI 계열 간의 교차인증에 대한 논의는 거의 없었다. 이는 계약 인증서 설치 과정에서 제한적으로 작용하는 OEM 인증서 체인과 달리 MO 인증서 체인은 EV의 운용 과정에서 지속적으로 작용하는 것이고, 계약 인증서를 포함한 MO 인증서 체인은 개인정보나 계약정보라는 예민한 정보와 관련이 있기 때문인 것으로 보인다. 또한, 시장에서 MO는 소수의 엔티티만이 역할을 수행하리라고 예상된 것도 부분적인 원인인 것으로 추정된다. 아울러, MO PKI 계열 인증서에 대한 교차인증은 ISO 15118 표준에서 정한 제약조건을 위반할 수 있고 표준 규정에 반하는 프로토콜 수정이 요구될 수 있기 때문인 것으로 보인다.

그렇지만, 현 시점에서 다수의 충전소 운영자가 전도성 충전 시장에 참여하고 있는 것을 볼 때 PnC 충전이 본격화된 후에 다수의 MO가 시장에 존재할 가능성을 배제할 수 없다. 그러므로, 각 충전 스테이션이 다수의 MO 중 일부와의 계약이 부존재함으로 인해 일부 EV에 서비스를 제공할 수 없게 되는 상황을 최소화할 수 있도록 표준과 시스템을 정비할 필요가 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시장에 다수의 MO가 존재하고 충전 스테이션에 MO 루트 인정서가 없는 상황에서, 충전 스테이션이 교차인증서를 토대로 전기차의 계약 인증서를 검증할 수 있게 해주는 인증 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 인증 방법은 충전 스테이션 장치에서 전기차에 대한 PnC 충전을 제공하는데 사용될 수 있다. 인증 방법은 전력공급장치 통신제어기(SECC) 인증서와, 상기 SECC 인증서의 생성에 사용된 적어도 하나의 충전장치 계열 하위 인증서를 포함하는 SECC 인증서 체인을 상기 전기차에 송신하고, 상기 SECC 인증서에 대한 검증 결과를 상기 전기차로부터 받아들이는 단계; 계약 인증서를 포함하는 계약 인증서 체인을 상기 전기차로부터 수신하는 단계; 및 상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있는 경우, 소정의 루트 인증서를 토대로 상기 교차인증서를 검증하고 상기 교차인증서에 포함된 충전 사업자 루트 인증기관 또는 충전 사업자 하위 인증기관의 공개키를 획득하며, 획득된 공개키를 토대로 하여 상기 계약 인증서를 검증하는 단계를 포함한다.

상기 교차인증서의 검증에 사용되는 상기 루트 인증서는 상기 SECC 인증서의 발급 기초가 된 V2G 인증기관 공개키를 포함하는 V2G 루트 인증서일 수 있다.

상기 교차인증서의 검증에 사용되는 상기 루트 인증서는 복수의 V2G 인증기관을 대신하여 상기 교차인증서를 발급하는 브릿지 인증기관의 인증서일 수 있다.

상기 계약 인증서를 검증하는 단계는 상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 충전 스테이션 장치에 저장되어 있는 충전 사업자 루트 인증서를 토대로 상기 교차인증서를 검증하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 계약 인증서를 검증하는 단계는 상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있지 않은 경우 상기 전기차에 상기 교차인증서가 설치되게 하는 단계를 포함할 수 있다.

인증 방법은 상기 계약 인증서 내에 있는 소정의 인증서 소유자 식별정보를 결제 서버에 송신하여 승인을 요청하는 단계; 및 상기 결제 서버로부터 승인 결과를 받아들이고 상기 승인 결과에 따라 충전이 개시되도록 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 전기차 충전 스테이션 장치는 전기차와의 통신을 토대로 상기 전기차에 대한 PnC 충전을 수행한다. 충전 스테이션 장치는 프로그램 명령들을 저장하는 메모리와, 상기 메모리에 접속되고 상기 메모리에 저장된 상기 프로그램 명령들을 실행하는 프로세서를 구비한다. 상기 프로그램 명령들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때 상기 프로세서로 하여금: 전력공급장치 통신제어기(SECC) 인증서와, 상기 SECC 인증서의 생성에 사용된 적어도 하나의 충전장치 계열 하위 인증서를 포함하는 SECC 인증서 체인을 상기 전기차에 송신하고, 상기 SECC 인증서에 대한 검증 결과를 상기 전기차로부터 받아들이며; 계약 인증서를 포함하는 계약 인증서 체인을 상기 전기차로부터 수신하며; 상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있는 경우, 소정의 V2G 루트 인증서를 토대로 상기 교차인증서를 검증하고 상기 교차인증서에 포함된 충전 사업자 루트 인증기관 또는 충전 사업자 하위 인증기관의 공개키를 획득하며, 획득된 공개키를 토대로 하여 상기 계약 인증서를 검증하는; 동작을 수행하게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 충전 스테이션이 PnC 결제승인(autorization) 과정에서 MO 루트 인증서가 없어도 MO PKI 계열의 인증서 체인을 검증할 수 있게 된다. 따라서, 충전 인프라 운영사업자(Charging Pont Operator) 내지 MO가 다수 존재하는 경우에도 간소한 인증 절차를 통해 PnC 충전이 가능해진다. 그리고 충전 스테이션이 모든 MO 루트 인증서를 보유해야 할 필요가 없게 되며, EV가 모든 V2G 루트 인증서를 보유해야 할 필요가 없게 된다.

그러므로, 본 발명은 충전 스테이션과 EV의 메모리 부담을 최소화하고 불필요한 인증서의 유출이나 복제에 대한 위험이 없이 간소한 절차를 통해 인증서의 유효성과 무결성을 검증할 수 있게 되고, PnC 충전을 위한 인증과 승인을 원활하게 할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전 기반구조의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인증서 계층 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 전기차 및 충전 스테이션의 일 실시예의 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 전기차 및 충전 스테이션의 다른 실시예의 블록도이다.
도 5는 도 3 또는 도 4에 도시된 SECC의 일 실시예의 물리적 블록도이다.
도 6 내지 도 8은 V2G 루트 인증기관(V2G RootCA)이 MO PKI 계열 인증서에 교차인증하는 예들을 보여주는 도면들이다.
도 9는 교차인증서를 전기차에 설치하는 과정을 보여주는 시퀀스 다이어그램이다.
도 10은 PnC 충전을 위한 EVCC와 SECC간의 통신 프로세스의 일 실시예를 보여주는 흐름도이다.
도 11은 도 10에 도시된 TLS 세션 수립 과정의 일 예를 구체적으로 보여주는 시퀀스 다이어그램이다.
도 12는 SECC에 의한 EVCC의 식별, 인증, 및 승인 과정의 일 예를 구체적으로 보여주는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교차인증 시스템의 개략도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호를 사용하였다.

제1, 제2, 등의 서수가 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

달리 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.

본 명세서에 사용되는 일부 용어를 정의하면 다음과 같다.

'전기차(Electric Vehicle, EV)'는 49 CFR(code of federal regulations) 523.3 등에서 정의된 자동차(automobile)를 지칭할 수 있다. 전기차는 고속도로 이용 가능하고, 차량 외부의 전원공급원으로부터 재충전 가능한 배터리 등의 차량 탑재 에너지 저장 장치에서 공급되는 전기에 의해 구동될 수 있다. 전원공급원은 주거지나 공용 전기서비스 또는 차량 탑재 연료를 이용하는 발전기 등을 포함할 수 있다. 전기차(electric vehicle, EV)는 일렉트릭 카(electric car), 일렉트릭 오토모바일(electric automobile), ERV(electric road vehicle), PV(plug-in vehicle), xEV(plug-in vehicle) 등으로 지칭될 수 있고, xEV는 BEV(plug-in all-electric vehicle 또는 battery electric vehicle), PEV(plug-in electric vehicle), HEV(hybrid electric vehicle), HPEV(hybrid plug-in electric vehicle), PHEV(plug-in hybrid electric vehicle) 등으로 지칭되거나 구분될 수 있다.

'플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)'는 전력 그리드에 연결하여 차량 탑재 일차 배터리를 재충전하는 전기차를 지칭할 수 있다.

'무선 충전 시스템(WCS: Wireless power charging system)'은 무선전력전송과 얼라인먼트 및 통신을 포함한 GA와 VA 간의 제어를 위한 시스템을 지칭할 수 있다.

'무선 전력 전송(Wireless power transfer, WPT)'은 유틸리티(Utility)나 그리드(Grid) 등의 교류(AC) 전원공급 네트워크에서 전기차로 무접촉 수단을 통해 전기적인 전력을 전송하는 것을 지칭할 수 있다.

'유틸리티(Utility)'는 전기적인 에너지를 제공하며 통상 고객 정보 시스템(Customer Information System, CIS), 양방향 검침 인프라(Advanced Metering Infrastructure, AMI), 요금과 수익(Rates and Revenue) 시스템 등을 포함하는 시스템들의 집합으로 지칭될 수 있다. 유틸리티는 가격표 또는 이산 이벤트(discrete events)를 통해 플러그인 전기차가 에너지를 이용할 수 있도록 한다. 또한, 유틸리티는 세율, 계측 전력 소비에 대한 인터벌 및 플러그인 전기차에 대한 전기차 프로그램의 검증 등에 대한 정보를 제공할 수 있다.

'스마트 충전(Smart charging)'은 전력 그리드와 통신하면서 EVSE 및/또는 플러그인 전기차가 차량 충전율이나 방전율을 그리드 용량이나 사용 비용 비율의 시간에 따라 최적화하는 시스템을 지칭할 수 있다.

'상호운용성(Interoperabilty)'은 서로 상대적인 시스템의 성분들이 전체 시스템의 목적하는 동작을 수행하기 위해 함께 작동할 수 있는 상태를 지칭할 수 있다. 정보 상호운용성(Information interoperability)은 두 개 이상의 네트워크들, 시스템들, 디바이스들, 애플리케이션들 또는 성분들이 사용자가 거의 또는 전혀 불편함 없이 안전하고 효과적으로 정보를 공유하고 쉽게 사용할 수 있는 능력을 지칭할 수 있다.

'유도 충전 시스템(Inductive charging system)'은 두 파트가 느슨하게 결합된 트랜스포머를 통해 전기 공급 네트워크에서 전기차로 정방향에서 전자기적으로 에너지를 전송하는 시스템을 지칭할 수 있다. 본 실시예에서 유도 충전 시스템은 전기차 충전 시스템에 대응할 수 있다.

'유도 결합(Inductive coupling)'은 두 코일들 간의 자기 결합을 지칭할 수 있다. 두 코일은 그리드 어셈블리 코일(Grid assembly coil)과 차량 어셈블리 코일(Vehicle assembly coil)을 지칭할 수 있다.

'OEM(Original Equipment Manufacturer)'은 전기차 제조업체가 운영하는 서버로서 OEM 루트인증서를 발급하는 최상위 인증기관(CA)을 지칭할 수 있다.

'모빌리티 운영자(MO: Mobility operator)'는 EV 운전자가 충전 스테이션에서 EV를 충전할 수 있도록 EV 소유자와 충전, 승인, 및 결제에 관한 계약 관계를 맺고 있는 서비스 제공자를 지칭할 수 있다.

'충전 스테이션(CS: Charging station)'은 하나 이상의 EV 전력공급장치를 구비하며 EV에 대한 충전을 실제로 실행하는 시설을 지칭할 수 있다.

'충전 스테이션 운영자(CPO: Charging station operator)'는 요청된 에너지 전송 서비스를 제공하기 위하여 전기를 관리하는 엔티티를 지칭할 수 있다.

'충전 스테이션 운영자(CSO: Charging station operator)'는 요청된 에너지 전송 서비스를 제공하기 위하여 전기를 관리하는 엔티티를 지칭할 수 있으며, 충전 포인트 운영자(CPO: Charge point operator)와 동일한 개념의 용어일 수 있다.

'충전 서비스 제공자(CSP: Charge service provider)'는 EV 사용자의 크리덴셜을 관리하고 인증하며, 요금청구 및 기타 부가가치 서비스를 고객에게 제공하는 역할을 하는 엔티티를 지칭할 수 있으며, MO의 특별한 유형에 해당한다고 볼 수 있고 MO와 합체된 형태로 구현될 수도 있다.

'클리어링 하우스(CH: Clearing house)'는 MO들, CSP들, 및 CSO들 사이의 협력 사항을 처리하는 엔티티로서, 특히 두 정산 내지 청산 당사자 사이에서 EV 충전 서비스 로밍에 대한 승인, 요금청구, 정산 절차를 원활하게 해주는 중간 관여자 역할을 할 수 있다.

'로밍(roaming)'은 EV 사용자들이 하나의 크리덴셜과 계약을 사용하여, 다수의 모빌리티 네트웍에 속하는 다수의 CSP들 또는 CSO들에 의해 제공되는 충전 서비스를 접근할 수 있게 해주는 정보 교환 및 관련 사항(provision)과 체계(scheme)를 지칭할 수 있다.

'크리덴셜(credential)'은 EV 또는 EV 소유주의 개인 정보를 나타내는 물리적 또는 디지털 자산으로서, 신원을 검증하기 위해 사용하는 암호학적 정보인 패스워드, 공개키 암호 알고리즘에서 사용하는 공개키/개인키 쌍, 인증기관이 발행하는 공개키 인증서, 신뢰하는 루트 인증기관 관련 정보 등을 포함할 수 있다.

'인증서(Certificate)'는 디지털 서명에 의해 공개키를 ID와 바인딩하는 전자 문서를 지칭할 수 있다.

'서비스 세션'은 고유의 식별자를 가진 일정한 타임프레임에서의 어떤 고객에게 할당된, 충전 지점에서의 전기차 충전에 관한 서비스들의 집합을 지칭할 수 있다.

'V2G 충전 루프' 또는 'V2G 충전 루프'는 ISO 15118 표준에 따른 충전 프로세스를 제어하기 위한 메시지 송수신 과정을 지칭할 수 있다.

'전자모빌리티 계정 식별자(eMAID: e-Mobility Account Identifier)'는 계약 인증서를 EV 소유주의 결제 계정에 연결시키는 EV 고유 식별자를 지칭할 수 있다.

'V2G 전송 프로토콜(V2GTP: V2G Transfer Protocol)'은 두 V2GTP 엔티티 사이에 V2G 메시지를 전송하기 위한 통신 프로토콜을 지칭할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차(EV) 충전 기반구조의 블록도로서, EV 충전에 관련된 엔티티들을 보여주며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인증서 계층 구조를 보여준다.

도 1에 도시된 EV 충전 기반구조는 EV(100)에 충전 서비스를 제공하기 위한 것으로서, 충전 스테이션(CS: Charging Station(200), 전기차 제조업체(OEM)(300), 모빌리티 운영자(MO: Mobility operator)(310), 인증서 프로비저닝 서비스(CPS: Certificate provisioning service)(320), 계약 인증서 풀(CCP: Contract certificate pool)(330), 비클-투-그리드(V2G: Vehicle-to-grid) 서버(340), 충전 서비스 운영자(CPO: Charge point operator)(350), 충전 서비스 제공자(CSP: Charge service provider)(360), 및 클리어링 하우스(CH: Clearing house)(370)를 포함한다.

도시된 EV 충전 기반구조는 전력망으로부터 공급되는 전기 에너지로 EV(100)의 배터리를 충전시킬 수 있을 뿐만 아니라, EV(100)의 배터리에 저장된 전기 에너지를 전력망이나, 전력망에 전기적으로 접속된 특정 건물이나 기기에 공급할 수 있는 전기차-전력망 통합(VGI: Vehicle-Grid Integration) 시스템을 구현할 수 있게 해준다. EV 사용자는 충전 스테이션(200)에서 PnC 방식으로 EV(100)를 충전할 수 있다. 충전 과정에서, EV(100)와 충전 스테이션(200)은 주 관여자(primary actors)로 작용하고, OEM 서버(300), MO(310), CPS(320), CCP(330), V2G 서버(340), CPO(350), CSP(360), 및 CH(370)는 보조 관여자(SA: secondary actors)로 작용할 수 있다.

EV(100)는 플러그-인 방식 하이브리드 전기차(PHEV)를 포함한 일반적인 전기차를 지칭하며, 충전 스테이션(200)에서 유선 또는 무선으로 충전이 가능하다. 충전 스테이션(200)은 EV(100)에 대한 충전을 실제로 실행한다. 충전 스테이션(200)은 하나 이상의 EV 전력공급장치(EVSE: EV Supply Equipment)가 설치되며, 각각의 EVSE는 전력전송을 실제로 수행하는 적어도 하나의 유선 충전기 및/또는 무선충전 스팟을 구비할 수 있다. 충전 스테이션(200)은 상업적인 충전 시설일 수 있다. 또한 충전 스테이션(200)은 EV 소유자의 주택에 부속된 주차장, 쇼핑센터, 업무용 건물, 집단 주거 지역의 주차구역 등과 같이 다양한 장소에 위치할 수도 있다. 충전 스테이션(200)은 '충전 포인트', 'EV 충전소', 및 '전기 충전 포인트'로 지칭될 수도 있다.

OEM(300)은 전기차 제조업체를 지칭할 수 있고, 전기차의 인증 및 제반 정보 제공을 위한 OEM의 서버를 지칭하는 것일 수도 있다. 특히 인증서와 관련하여, OEM(300)은 OEM 루트 인증서(OEM RootCA cert.)를 발급하는 OEM 최상위 인증기관(OEM Root Certification Authority)을 지칭하거나 이를 포함할 수 있다.

모빌리티 운영자(MO)(310)는 EV 운전자가 충전 스테이션(200)에서 EV를 충전할 수 있도록 EV 소유자와 충전, 승인, 및 결제에 관한 계약 관계를 맺고 있는 서비스 제공자이다. EV(100)가 현재의 충전 스테이션(200)에서 충전 서비스를 받으려면, 현재의 충전 스테이션이 계약 관계에 의해 MO에 속하거나 로밍 시나리오를 지원할 것이 요구될 수 있다. 예컨대, MO(310)는 에너지를 판매하는 전기 공급자 또는 전기 도매업자에 의해 운영될 수 있는데 이에 한정되는 것은 아니다. MO(310)는 '이모빌리티 서비스 공급자(EMSP: E-mobility service provider)'로 칭해질 수도 있다. MO(310)는 MO 루트 인증서(MO RootCA cert.)를 발급하는 최상위 인증기관(MO RootCA)으로도 작용한다.

인증서 프로비저닝 서비스(CPS)(320)는 EV(100)에 계약 인증서가 설치되거나 업데이트되는 과정에서 계약 인증서 체인과 함께, 인증서 송수신에 사용되는 암호화 키 등을 EV(100)와 같은 클라이언트에 제공한다. CPS(320)에는 리프 프로비저닝 인증서(Leaf Prov cert.)와 1차 및 2차 프로비저닝 하위 인증서들(Prov Sub-CA 1 cert., Prov Sub-CA 2 cert.)이 장착되어 있다. EV(100)에 계약 인증서가 설치되거나 업데이트될 때, CPS(330)는 계약 인증서 체인과 함께 해당 EV(100)와 계약 관계에 있는 MO(310)의 공개키, 디피-헬만(DH) 키 교환을 위한 정보, 및 eMAID를 제공하는 프로비저닝 서비스를 공급함으로써, EV가 이들을 사용하여 계약 인증서 체인을 검증하고 계약 인증서의 무결성과 신뢰성을 확인할 수 있게 해준다.

계약 인증서 풀(CCP)(330)은 EV(100)에 계약 인증서가 설치되거나 업데이트되는 과정에서 설치 또는 업데이트에 대한 응답 메시지를 임시로 저장한다. ISO 15118 표준에서 정한 설치 및 업데이트 제한시간이 매우 짧고 엄격한 점을 감안하여, 상기 응답 메시지는 미리 CCP(330)에 저장되고 설치 또는 업데이트가 완전히 완료될 때까지 유지된다. 계약 인증서 설치 또는 업데이트가 이루어지는 EV가 여러 대일 수 있기 때문에 상기 응답 메시지는 참조번호가 부가된 후 디렉토리 형태로 유지된다.

비클-투-그리드(V2G) 서버(340, 이하 'V2G'로 약칭함)는 VGI 시스템 내에 있는 각 관여자들의 신분을 인증하고, 그리드로부터 각 EV(100)로의 순방향 전력전송과 각 EV(100)로부터 그리드로의 역방향 전력전송과 관련된 모든 설정과 시스템 구성 및 형상을 관리한다. 또한, 그리드 내에서 시간대별로 전력수요와 역율이 변동할 수 있음을 감안하여, V2G(350)는 전력수요반응(DR: Demand Response) 즉, 피크 저감을 위한 동작을 수행하며, 역율이 크게 왜곡되는 것을 방지하기 위하여 주파수조정(FR: Frequency Regulation) 동작을 수행할 수 있다. DR 및 FR의 관점에서, V2G(340)는 다양한 발전사업자, 재생 에너지원, 및 EV(100)들로부터의 전기 에너지 공급을 시시각각 조정할 수 있고, 각 수용가에 대한 전력공급을 모니터링할 수 있다. V2G(350)는 EV 충전 기반구조에서 공개키 기반구조(PKI: Public key Infrastructure)와 관련하여 최상위 인증기관으로 작용한다. 따라서 V2G(340)는 최상위 트러스트 앵커 역할을 하게 되며, 도 1에 도시된 모든 관여자들(actors)은 V2G 루트 CA를 신뢰할 수 있는 조직으로 간주하게 된다.

충전 스테이션 운영자(CPO)(350)는 충전 스테이션(200)의 운영을 담당할 뿐만 아니라, 에너지 전송 서비스를 제공하기 위하여 전기를 관리한다. CPO(350)는 예컨대 충전 스테이션 제조사, 충전소 제조사, 또는 전기 공급자에 의해 운영될 수 있다. PKI와 관련하여, 각 CPO(350)는 각 충전 스테이션에 대한 SECC 리프 인증서를 생성하는 데 필요한 하위 인증기관들(CPO Sub-CA 1, CPO Sub-CA 2) 중 적어도 하나를 운영할 수 있다.

충전 서비스 제공자(CSP)(360)는 EV 사용자의 크리덴셜을 관리하고 인증하며, 요금청구 및 기타 부가가치 서비스를 고객에게 제공한다. CSP(360)는 MO(310)의 특별한 유형에 해당한다고 볼 수 있고, MO(310)와 합체된 형태로 구현될 수도 있다. CSP(360)는 복수 개 존재할 수 있고, 각 CSP(360)는 하나 이상의 CPO(350)에 연계되어 있으며, 상기 CSP(360)와 상기 하나 이상의 CPO(350)는 하나의 충전 네트웍을 구성한다. EV(100)는 계약관계에 있는 MO(300)와 연관되어 있는 CSP(360)에 연계된 CPO(350)에서는 PnC 방식으로 충전 서비스를 받을 수 있지만, 다른 CPO(350)에서 충전을 하고자 하는 경우에는 로밍이 필요할 수 있다. 각 CSP(200)는 로밍을 위하여 다른 CSP 또는 다른 네트웍에 있는 CPO(350)와 정보 교환을 할 수 있고, 또한 클리어링 하우스(370)와도 정보 교환을 할 수 있다.

클리어링 하우스(CH)(370)는 MO들(310) 내지 CSP들(360) 사이의 협력 사항을 처리한다. 특히, 클리어링 하우스(CH)(330)는 두 정산 내지 청산 당사자 사이에서 EV 충전 서비스 로밍에 대한 승인, 요금청구, 정산 절차를 원활하게 해주는 중간 관여자 역할을 할 수 있다. EV 소유자가 자신이 계약관계를 맺고 있는 MO(310)의 네트웍에 속하지 않는 충전 스테이션에서 EV(100)를 충전하고자 하는 경우, CH(330)는 CPO(350) 또는 CSP(360)의 요청을 토대로 EV(100)에 대한 로밍이 이루어지도록 지원할 수 있다. 로밍이 필요한 상황에서, CH(370)는 CPO(350) 또는 CSP(360)가 MO(310)와 계약을 맺고 승인 및 청구 데이터(CDR)를 MO(310)로 전달할 수 있게 해준다. CH(370)는 '계약 클리어링 하우스(CCH: Contract clearing house)', '모빌리티 클리어링 하우스(MCH: Mobility clearing house)', '로밍 플랫폼(roaming platform)', '이-모빌리티 클리어링 하우스(E-MOCH: E-MObility clearing house)' 등으로 지칭될 수도 있다.

상기 전기차 제조업체(OEM)(300), 모빌리티 운영자(MO)(310), 인증서 프로비저닝 서비스(CPS)(320), 계약 인증서 풀(CCP)(330), 비클-투-그리드(V2G)(340), 충전 스테이션 운영자(CPO)(350), 충전 서비스 제공자(CSP)(360), 및 계약 클리어링 하우스(CH)(370)는 사람을 지칭하거나 사람들의 조직을 지칭하는 것으로 보일 수 있지만, 청구범위를 포함하여 본 명세서에서 이들 표현은 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 결합으로 구현되는 것으로서, 가독성을 높일 수 있도록 짧게 그리고 기능적으로 명칭이 부여된 것이다. 일 실시예에 있어서, 이들 컴포넌트들은 하드웨어와 스프트웨어의 결합으로 구현되고 인터넷과 같은 네트웍을 통해 다른 디바이스들의 접근을 허용하는 서버 장치일 수 있다. 이들 컴포넌트들은 기능적으로 구분된 것이기 때문에, 이들 중 둘 이상이 하나의 물리적 장치 내에 격납되어 실행될 수도 있고, 하나의 프로그램으로 통합될 수도 있다. 특히, 단일 엔티티가 CPO와 CSP의 역할을 겸할 수 있으며, 다른 단일 엔티티가 CPS와 CCP의 역할을 겸할 수 있다. 한편 상기 컴포넌트들 중 하나 이상은 다른 외형 및 명칭을 가질 수 있도록 재편성될 수도 있다.

한편, EV 충전 서비스 및 관련 기반구조는 자동차, 전력 그리드, 에너지, 수송, 통신, 금융, 전자제품 등 다양한 산업분야가 접목되는 분야이고, 다양한 관점에서 표준화 작업이 병행되어왔을 뿐만 아니라, 복수의 국제표준화기구에서의 표준화와 별도로 개별국 단위의 표준화도 진행되어왔기 때문에, 유사한 개념의 용어가 많다. 특히, 충전 서비스 운영자(CPO)는 Charging station operator(CSO)로 칭해질 수도 있다. 또한, 충전 서비스 운영자(CSP: charging service provider)는 모빌리티 운영자(MO: mobility operator)와 역할과 기능 측면에서 적어도 부분적으로 공통점이 있으며, 혼용되거나 뒤바뀌어 사용될 수 있는 용어들일 수 있다. 청구범위를 포함하여 본 명세서를 해석함에 있어서는 이와 같은 현실의 사정을 감안하여야 한다.

도 1에 도시된 기반구조에서는, PnC를 작동시키는데 필요한 기초로서 공개키 기반구조(PKI)가 사용된다. PKI는 사람과 장치의 신원 확인, 기밀 통신 활성화, 리소스에 대한 제어된 액세스 보장을 위한 프레임워크를 제공한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PKI-기반 인증서 계층 구조의 일 예를 보여준다.

도 2를 참조하면, OEM(300)은 OEM 루트 인증서(OEM RootCA cert.)를 발급하는 OEM 최상위 인증기관(OEM RootCA)이며, 그 하위 인증기관(OEM Sub-CA 1, OEM Sub-CA 2)도 운영한다. OEM 루트 인증기관(OEM RootCA)은 자신의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 자체서명하고, 상기 공개키 및 서명 값과 자신의 식별정보 등을 포함하는 OEM 루트 인증서(OEM RootCA cert.)를 생성한다. 또한, OEM 루트 CA는 OEM 1차 하위 인증기관(OEM Sub-CA 1)의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 서명하고, 상기 공개키 및 서명 값과 OEM 1차 하위 인증기관(OEM Sub-CA 1)의 식별정보 등을 포함하는 OEM 1차 하위 인증서(OEM Sub-CA 1 cert.)를 생성한다. OEM 1차 하위 인증기관(OEM Sub-CA 1)은 OEM 2차 하위 인증기관(OEM Sub-CA 2)의 공개키에 대한 해시를 OEM 1차 하위 인증기관(OEM Sub-CA 1)의 개인키로 서명하고, 상기 공개키 및 서명 값과 OEM 2차 하위 인증기관(OEM Sub-CA 2)의 식별정보 등을 포함하는 OEM 2차 하위 인증서(OEM Sub-CA 2 cert.)를 생성한다. EV가 제조될 때, OEM 2차 하위 인증기관(OEM Sub-CA 2)은 EV(100)의 공개키에 대한 해시를 OEM 2차 하위 인증기관(OEM Sub-CA 2)의 개인키로 서명하고, 상기 공개키 및 서명 값과 EV 식별정보 등을 포함하는 OEM 프로비저닝 인증서(OEM Prov cert.)를 생성하여 이를 EV(100)에 설치한다. 이 OEM 프로비저닝 인증서(OEM Prov cert.)는 EV(100)에 대한 인증서 설치 요청 과정에서 요청 메시지의 서명을 확인하는데 사용될 수 있으며, EV(100)의 수명동안 차량을 고유하게 식별하게 해준다.

MO(310)는 MO 루트 인증서(MO RootCA cert.)를 발급하는 최상위 인증기관(CA)으로도 작용한다. MO 루트 인증기관(MO RootCA)은 자신의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 자체서명하고, 상기 공개키 및 서명 값과 자신의 식별정보 등을 포함하는 MO 루트 인증서(MO RootCA cert.)를 생성한다. 또한, MO 루트 CA는 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 서명하고, 상기 공개 키 및 서명 값 등을 포함하는 MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.)를 생성할 수 있다. MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)는 MO 2차 하위 CA(MO Sub-CA 2)의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 서명하고, 상기 공개 키 및 서명 값 등을 포함하는 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.)를 생성할 수 있다. EV의 출고 후에, MO(310) 운영자와 EV 소유자간에 체결되는 계약을 토대로, MO 2차 하위 CA(MO Sub-CA 2)는 EV(100)의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 서명하고, 상기 공개 키 및 서명 값과 EV(100)의 식별정보를 포함하는 계약 인증서(Contract certificate)를 생성하고, 이를 예컨대 EV(100)가 최초에 방문하는 충전 스테이션(200)를 통해서 EV(100)에 설치될 수 있게 해준다. 계약 인증서는 전자모빌리티 계정 식별자(eMAID: e-Mobility Account Identifier)라는 고유 식별자를 통해 EV 소유주의 결제 계정에 연결된다.

OEM 프로비저닝 인증서(OEM Prov cert.) 및 계약 인증서(Contract certificate)는 각각 OEM 루트 인증서(OEM RootCA cert.) 및 MO 루트 인증서(MO RootCA cert.)를 토대로 생성되며, 전역 루트 인증서라 할 수 있는 V2G 루트 인증서(V2G RootCA cert.)와는 독립적일 수 있다. 그렇지만, 도 2에서 쇄선으로 표시된 바와 같이, OEM 루트 인증서(OEM RootCA cert.) 또는 MO 루트 인증서(MO RootCA cert.) 대신에 V2G 루트 인증서(V2G RootCA cert.)를 토대로, OEM 프로비저닝 인증서(OEM Prov cert.) 및 계약 인증서(Contract certificate)가 생성될 수도 있다.

아울러, V2G(340)는 적어도 두 계열의 인증서들 즉, CPO(350) 및 충전 스테이션(200)를 위한 인증서 시리즈와, 프로비저닝 서비스를 위한 인증서 시리즈를 생성할 수 있게 해준다.

먼저, V2G 루트 인증기관(V2G RootCA)은 자신의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 자체서명하고, 상기 공개키 및 서명 값과 자신의 식별정보 등을 포함하는 V2G 루트 인증서(OEM RootCA cert.)를 생성한다. 또한, V2G 루트 CA는 CPO 1차 하위 CA(CPO Sub-CA 1)의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 서명하고, 상기 공개 키 및 서명 값과 CPO 1차 하위 CA(CPO Sub-CA 1)의 식별정보 등을 포함하는 CPO 1차 하위 인증서(CPO Sub-CA 1 cert.)를 생성할 수 있다. CPO 1차 하위 CA(CPO Sub-CA 1)는 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 서명하고, 상기 공개 키 및 서명 값 등을 포함하는 CPO 2차 하위 인증서(CPO Sub-CA 2 cert.)를 생성할 수 있다. CPO 2차 하위CA(CPO Sub-CA 2)는 충전 스테이션(200)의 EVSE에 있는 통신제어기(SECC)의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 서명하고, 상기 공개 키 및 서명 값과 SECC의 식별정보 등을 포함하는 SECC 리프 인증서(SECC Leaf certificate)를 생성하고 이를 CS(200)에 전송하여 설치되게 할 수 있다. 이 SECC 리프 인증서(SECC Leaf certificate)는 EV(100)와 충전 스테이션(200)간의 TLS 통신 설정 중에 EV(100)가 SECC를 검증하는데 사용될 수 있다. 이 인증서는 CS(200) 뿐만 아니라 CPO(350)의 백엔드 내부에도 저장될 수 있다.

또한, V2G 루트 CA는 프로비저닝 1차 하위 CA(Prov Sub-CA 1)의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 서명하고, 상기 공개 키 및 서명 값과 프로비저닝 1차 하위 인증기관(Prov Sub-CA 1)의 식별정보 등을 포함하는 프로비저닝 1차 하위 인증서(Prov Sub-CA 1 cert.)를 생성할 수 있다. 프로비저닝 1차 하위 CA(Prov Sub-CA 1)는 프로비저닝 2차 하위 CA(Prov Sub-CA 2)의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 서명하고, 상기 공개 키 및 서명 값 등을 포함하는 프로비저닝 2차 하위 인증서(Prov Sub-CA 2 cert.)를 생성할 수 있다. 프로비저닝 2차 하위 CA(CPO Sub-CA 2)는 CPS(320)의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 서명하고, 상기 공개 키 및 서명 값과 CPS(320)의 식별정보 등을 포함하는 리프 프로비저닝 인증서(Leaf Prov certificate)를 생성하고 이를 CPS(320)에 전송하여 설치되게 할 수 있다.

한편, 각 루트 CA(V2G RootCA, MO RootCA, OEM RootCA)는 OCSP 인증서를 발급하여 제공할 수 있어서, 제반 클라이언트들이 온라인 인증서 상태 프로토콜(OCSP: Online Certificate Status Protocol)에 따라서 OCSP 서버에 접속하여 인증서의 유효성에 관한 해지/미해지 상태 정보를 요청하고 조회결과를 수신할 수 있게 해준다. 도면에는 단순하게 표시하기 위해 OCSP 인증서가 CPO 하위 CA들(CPO Sub-CA 1, CPO Sub-CA 2)에 대해서만 이용할 수 있는 것처럼 도시되어 있지만, 모든 루트CA들(V2G RootCA, MO RootCA, OEM RootCA)이 자신의 루트 인증서 계열의 인증서들에 대하여 유효성을 조회할 수 있도록 OCSP 인증서를 발급하여 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에서는, 일반적으로 가용한 3가지 방식으로 인증서를 확인 내지 검증한다. 첫 번째로, 인증서 수신자가 인증서에 있는 서명값을 서명자의 공개키로 복호화하여 해시를 복원하고, 인증서에 포함되어 있는 공개키에 대하여 재계산한 해시와 복원된 해시가 동일한지 비교하여, 인증서의 무결성을 확인하는 것이다. 두 번째로는 인증서 수신자가 인증서 체인에서 루트 인증서부터 리프 인증서에 이르기까지 순차적으로 각 인증서의 소유자 정보를 그 하위 CA의 발급자 정보와 비교함으로써 각 인증서의 무결성과 신뢰성을 검증할 수 있다. 세 번째로는, 인증서 수신자가 해당 인증서에 대한 루트CA로부터 수신한 인증서 폐기 목록(CRL: Certificate Revocation List)를 통해서 폐기 여부를 확인하거나, 루트CA에 연계된 OCSP 서버에 인증서 상태를 조회하여 확인함으로써, 유효성을 검증할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 전기차 및 충전 스테이션의 일 실시예의 블록도이다. 도시된 EV 및 EVSE는 유선 전력전송 시스템에 적합한 것이다. 충전 스테이션(200)은 적어도 하나의 EV 공급장치(EVSE: EV Supply Equipment)(210)를 구비하며, EV(100)은 전력전송을 위하여 상기 EVSE(210)에 대응하여 마련되는 EV 장치(110)를 구비한다. EVSE(210)는 EV(100)에 직류 또는 교류 전력을 도체를 통해 공급하여 EV(100)에 탑재된 배터리(199)가 충전될 수 있게 한다. EV 장치(110)와 EVSE(210)는 커플러(190)를 통해 접속될 수 있다.

EVSE(210)는 공급장치 통신제어기(SECC)(220)와, 공급측 전력회로(230)와, PLC 모듈(240)와, 하드웨어 보안모듈(HSM: Hardware Security Module, 270)과, 게이트웨이(280)를 포함할 수 있다. SECC(220)는 EVSE(210) 외부에 설치될 수도 있고, 하나의 SECC(220)가 복수 예컨대 4개의 EVSE(210)를 제어하도록 구성될 수 있는데, 설명의 편의상 도 3에는 SECC(220)가 하나의 EVSE(210)에 포함되는 것으로 도시하였다.

SECC(220)는 상위계층 제어기로서, 전력선통신(PLC)을 통해서 또는 무선랜(WLAN)을 통해서 EV 장치(110)에 있는 EV 통신제어기(EVCC, 120)와 통신할 수 있다. SECC(220)와 EVCC(120)는 예컨대 ISO 15118-2 또는 ISO 15118-20 표준에 따라서 애플리케이션 계층 즉 OSI 계층 3 또는 그 이상 계층에서의 통신을 수행할 수 있다. SECC(220)와 EVCC(120) 간의 물리 계층 및 데이터 링크 계층은 예컨대 ISO 15118-8 표준에 부합되게 구성될 수 있다. 또한, SECC(220)는 공급측 전력회로(230)를 제어할 수 있다. 아울러, SECC(220)는 인터넷을 통해서 예컨대 MO(310)와 같은 보조 관여자(SA)를 통하여 EV 사용자의 인증과 충전요금 결제를 수행할 수 있다.

공급측 전력회로(230)는 전력망으로부터의 전력을 EV(100)에 공급하거나, EV(100)로부터 역방향으로 공급되는 전력을 전력망에 공급할 수 있다. 공급측 전력회로(230)는 공급측 전력전자회로(232)와 전력량계(238)를 포함할 수 있다. 공급측 전력전자회로(232)는 전압 및/또는 전류의 레벨을 조정하는 컨버터와, 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 정류기 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 전력량계(238)는 공급측 전력전자회로(232)를 통해 EV 장치(110)에 공급되거나 역으로 EV 장치(110)로부터 공급측 전력전자회로(232)로 수신되는 에너지량을 측정한다.

PLC 모듈(240)은 전력선 통신을 통해 EV 장치(110)로 전송되는 신호를 변조하고 전력선 통신을 통해 EV 장치(110)로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만, EVSE(210)는 EVSE(210)와 EV 장치(110)를 연결하는 케이블을 통해 EV 장치(110)에 제어신호를 송신하고 EV 장치(110)로부터의 제어신호를 수신할 수 있는 제어 파일럿 송수신부를 추가로 구비할 수 있다.

하드웨어 보안모듈(HSM)(270)은 다양한 보안정보, 예컨대 SECC 인증서, SECC(220)의 공개키 및 개인키, 대칭키 암호화를 위한 비밀키, 및 SECC(220)의 여타 크리덴셜(credential)과, EVCC(120)으로부터 수신되는 계약 인증서 체인을 검증하기 위한 OEM 루트 인증서(OEM RootCA cert.) 및/또는 V2G 루트 인증서(V2G RootCA cert.)를 저장할 수 있다.

게이트웨이(280)는 SECC(220)가 인터넷을 통해 보조 관여자(SA: Secondary actor)(299)에 연결될 수 있도록 하여, SECC(220)와 SA(299) 간의 통신을 통해 사용자 인증과 결제처리가 이루어지도록 할 수 있다.

EV 장치(110)는 EV 통신제어기(EVCC)(120)와, EV측 전력회로(130)와, PLC 모듈(140)와, 하드웨어 보안모듈(HSM: 170)를 포함할 수 있다. EVCC(120)는 상위계층 제어기로서, 전력선통신(PLC)을 통해서 또는 무선랜(WLAN)을 통해서 EVSE(210)에 있는 SECC(220)와 통신할 수 있고, EV측 전력회로(130)를 제어할 수 있다. EV측 전력회로(130)는 EVSE(210)로부터 수신되는 전력으로 EV(100)의 추진을 위한 배터리(199)를 충전시키거나, 배터리(199)에 저장된 에너지를 EVSE(210)를 통해서 전력망에 공급할 수 있다. EV측 전력회로(130)에 있는 EV측 전력전자회로(132)는 전압 및/또는 전류의 레벨을 조정하는 컨버터와, 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 정류기 중 하나 이상을 포함할 수 있다. PLC 모듈(140)은 전력선 통신을 통해 EVSE(210)로 전송되는 신호를 변조하고 전력선 통신을 통해 EVSE(210)로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다. 하드웨어 보안모듈(HSM)(170)은 다양한 보안정보, 예컨대 계약 인증서, EVCC(120)의 공개키 및 개인키, 대칭키 암호화를 위한 비밀키, 및 EVCC(220)의 여타 크리덴셜(credential)과, SECC(220)으로부터 수신되는 SECC 인증서 체인을 검증하기 위한 V2G 루트 인증서(V2G RootCA cert.)를 저장할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 전기차 및 충전 스테이션의 다른 실시예의 블록도이다. 도시된 EV 및 EVSE는 무선 전력전송 시스템에 적합한 것이다. 충전 스테이션(200)은 적어도 하나의 EV 공급장치(EVSE: EV Supply Equipment)(210)를 구비하며, EV(100)은 전력전송을 위하여 상기 EVSE(210)에 대응하여 마련되는 EV 장치(110)를 구비한다. EVSE(210)는 EV(100)로 무선전력전송에 의해 에너지를 공급하여 EV(100)에 탑재된 배터리(199)가 충전될 수 있게 한다.

EVSE(210)는 SECC(220)와, 공급측 전력회로(230)와, P2PS 제어기(260)와, 하드웨어 보안모듈(HSM: 270)과, 게이트웨이(280)를 포함할 수 있다. SECC(220)는 EVSE(210) 외부에 설치될 수도 있고, 하나의 SECC(220)가 복수 예컨대 4개의 EVSE(210)를 제어하도록 구성될 수 있는데, 설명의 편의상 도 2에는 SECC(220)가 하나의 EVSE(210)에 포함되는 것으로 도시하였다.

SECC(220)는 상위계층 제어기로서, 무선랜(WLAN)을 통해서 EV 장치(110)에 있는 EVCC(120)와 통신할 수 있다. SECC(220)와 EVCC(120)는 예컨대 ISO 15118-2 또는 ISO 15118-20 표준에 따라서 애플리케이션 계층 즉 OSI 계층 3과 그 이상 계층에서의 통신을 수행할 수 있다. WLAN 링크의 물리 계층 및 데이터 링크 계층은 예컨대 ISO 15118-8 표준에 부합되게 구성될 수 있다. 또한, SECC(220)는 공급측 전력회로(230)와 P2PS 제어기(260)를 제어할 수 있다. 아울러, SECC(220)는 인터넷을 통해서 예컨대 MO(310)와 같은 보조 관여자(SA)를 통하여 EV 사용자의 인증과 충전요금 결제를 수행할 수 있다.

공급측 전력회로(230)는 전력망으로부터의 전력을 EV(100)에 공급하거나, EV(100)로부터 역방향으로 공급되는 전력을 전력망에 공급할 수 있다. 전력이 EVSE(210)로부터 EV(100)로 공급되는 순방향 전력전송 과정에서, 공급측 전력회로(230)는 전력망으로부터 공급 전력을 받아들이고, 자속을 형성하여, 자기공명에 의해 EV 장치(110)에 에너지를 공급할 수 있다. 공급측 전력회로(230)는 전압 및/또는 전류의 주파수와 레별을 조정하는 공급측 전력전자회로(232)와, 고주파 자속을 발생하는 그라운드 어셈블리(GA: ground assembly) 장치(236)와, EVSE(210)와 EV 장치(110) 사이에 전송되는 에너지 량을 측정하는 전력량계(238)를 구비할 수 있다.

P2PS 제어기(260)는 SECC(220)의 제어 하에 EV 장치(110) 측의 대응 구성과 P2PS 통신을 수행한다. 청구범위를 포함하여 본 명세서에 있어서, P2PS 통신은 저주파(LF) 자기장 신호 및/또는 저출력 자기장(LPE) 신호를 이용하여 충전을 위한 신호를 송수신하는 통신을 일컫는다.

EV 장치(110)는 EVCC(120)와, EV측 전력회로(130)와, P2PS 제어기(160)와, 하드웨어 보안모듈(HSM: 170)를 포함할 수 있다. EVCC(120)는 상위계층 제어기로서, WLAN을 통해서 EVSE(210)에 있는 SECC(220)와 통신할 수 있다. EVCC(120)는 EV측 전력회로(130)와 P2PS 제어기(160)를 제어할 수 있다. P2PS 제어기(160)는 EVCC(120)의 제어 하에 EVSE(210)의 P2PS 제어기(260)와 저주파(LF) 자기장 신호 및/또는 저출력 자기장(LPE) 신호를 이용한 P2PS 통신을 수행한다. EV측 전력회로(130)는 EVSE(210)로부터 공급되는 자기 에너지를 전력으로 변환하여 배터리(199)를 충전하거나, 배터리(199)에 저장된 에너지를 전력으로 변환한 후 자기장 형태로 EVSE(210)를 향해 방사할 수 있다. 전력이 EVSE(210)로부터 EV(100)로 공급되는 순방향 전력전송 과정에서, EV측 전력회로(130)는 EVSE(210)의 GA(236)로부터 자기 에너지를 받아들이고, 수신된 자기 에너지를 유도전류로 변환한 후, 상기 유도전류를 직류전류로 정류하여 배터리(199)를 충전시키게 된다. EV측 전력회로(130)는 GA 장치(236)로부터 유도되는 자속변동을 포획함으로써 자기공명 상태에서 공급되는 고에너지 레벨의 자기 에너지를 수신하고 전류로 변환하는 차량측 어셈블리(VA: Vehicle assembly) 장치(136)와, 수신된 전력을 정류하는 EV측 전력전자회로(138)를 구비할 수 있다. 하드웨어 보안모듈(HSM)(170)은 다양한 보안정보, 예컨대 계약 인증서, EVCC(120)의 공개키 및 개인키, 대칭키 암호화를 위한 비밀키, 및 EVCC(220)의 여타 크리덴셜(credential)과, SECC(220)으로부터 수신되는 SECC 인증서 체인을 검증하기 위한 V2G 루트 인증서(V2G RootCA cert.)를 저장할 수 있다.

도 5는 도 3 또는 도 4에 도시된 SECC(220)의 일 실시예의 물리적 블록도이다. SECC(220)는 적어도 하나의 프로세서(1020), 메모리(1040), 및 저장 장치(1060)를 구비할 수 있다. SECC(220)의 구성요소들은 버스(bus)에 의해 연결되어 데이터를 교환할 수 있다.

프로세서(1020)는 메모리(1040) 및/또는 저장 장치(1060)에 저장된 프로그램 명령들을 실행할 수 있다. 프로세서(1020)는 적어도 하나의 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있는 여타의 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리(1040)는 예컨대 RAM(Random Access Memory)와 같은 휘발성 메모리와, ROM(Read Only Memory)과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(1040)는 저장 장치(1060)에 저장된 프로그램 명령들을 로드하여, 프로세서(520)에 제공함으로써 프로세서(1020)가 이를 실행할 수 있도록 할 수 있다. 저장 장치(1060)는 프로그램 명령들과 데이터를 저장하기에 적합한 기록매체로서, 예컨대 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), 플래시 메모리나 EPROM(Erasable Programmable ROM) 또는 이들을 기반으로 제작되는 SSD와 같은 반도체 메모리를 포함할 수 있다.

후술하는 바와 같이, 상기 프로그램 명령들은 프로세서(1020)에 의해 실행될 때, 프로세서(1020)로 하여금: 전력공급장치 통신제어기(SECC) 인증서와, 상기 SECC 인증서의 생성에 사용된 적어도 하나의 충전장치 계열 하위 인증서를 포함하는 SECC 인증서 체인을 상기 EV에 송신하고, 상기 SECC 인증서에 대한 검증 결과를 상기 EV로부터 받아들이며; 계약 인증서를 포함하는 계약 인증서 체인을 상기 EV로부터 수신하며; 상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있는 경우, 소정의 V2G 루트 인증서를 토대로 상기 교차인증서를 검증하고 상기 교차인증서에 포함된 충전 사업자 루트 인증기관 또는 충전 사업자 하위 인증기관의 공개키를 획득하며, 획득된 공개키를 토대로 하여 상기 계약 인증서를 검증하는; 동작을 수행하게 할 수 있다.

도 6 내지 도 8은 V2G 루트 인증기관(V2G RootCA)이 MO PKI 계열 인증서에 교차인증하는 예들을 보여준다. 도 6에서는, V2G 루트 CA가 MO PKI 계열에 있는 MO 루트 인증서(MO RootCA cert.)에 교차인증하는 예가 도시되어 있다. 그리고, 도 7 및 도 8에는, V2G 루트 CA가 MO PKI 계열에 있는 MO 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert. 또는 MO Sub-CA 2 cert.)에 교차인증하는 예가 도시되어 있다.

본래, MO 루트 인증서(MO RootCA cert.)는 소유자(subject)가 MO 루트 CA(MO RootCA)이고, 발급자(issuer)도 MO 루트 CA(MO RootCA)이며, MO 루트 CA(MO RootCA)의 공개키와, 이에 대한 해시를 MO 루트 CA(MO RootCA)의 개인키로 자체서명한 서명 값을 포함하도록 구성된 공개키 인증서이다. 그리고, MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.)는 소유자가 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)이고, 발급자는 MO 루트 CA(MO RootCA)이며, MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키와, 이에 대한 해시를 MO 루트 CA(MO RootCA)의 개인키로 서명한 서명 값을 포함하는 인증서이다. MO 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.)는 소유자가 MO 2차 하위 CA(MO Sub-CA 2)이고, 발급자는 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)이며, MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 2)의 공개키와, 이에 대한 해시를 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 개인키로 서명한 서명 값을 포함하는 인증서이다. 계약 인증서는 소유자가 EV(100)이고, 발급자가 MO 2차 하위 CA(MO Sub-CA 2)이며, EV(100)의 공개키와, 이에 대한 해시를 MO 2차 하위 CA(MO Sub-CA 2)의 개인키로 서명한 서명 값을 포함하는 인증서이다.

상기 MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.), MO 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.), 및 계약 인증서를 포함하는 계약 인증서 체인을 PnC 충전 과정에서 EV(100)가 충전 스테이션(200)에 제공하면, SECC(220)는 MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.)에 있는 MO 루트 CA(MO RootCA)의 서명 값을 MO 루트 CA(MO RootCA)의 공개키로 복호화하여 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키에 대한 해시를 복원하고, MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.)에 포함되어 있는 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키에 대하여 재계산한 해시와 복원된 해시가 동일한지 비교하여, MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.)의 무결성을 확인한다.

아울러, SECC(220)는 MO 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.)에 있는 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 서명 값을 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키로 복호화하여 MO 2차 하위 CA(MO Sub-CA 2)의 공개키에 대한 해시를 복원하고, MO 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.)에 포함되어 있는 MO 2차 하위 CA(MO Sub-CA 2)의 공개키에 대하여 재계산한 해시와 복원된 해시가 동일한지 비교하여, MO 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.)의 무결성을 확인한다. 나아가, SECC(220)는 계약 인증서에 있는 MO 2차 하위 CA(MO Sub-CA 2)의 서명 값을 MO 2차 하위 CA(MO Sub-CA 2)의 공개키로 복호화하여 EV(100)의 공개키에 대한 해시를 복원하고, 계약 인증서에 포함되어 있는 EV(100)의 공개키에 대하여 재계산한 해시와 복원된 해시가 동일한지 비교하여, 계약 인증서의 무결성을 확인한다.

이와 같은 검증 과정에서, SECC(220)가 MO 루트 인증서(MO RootCA cert.)를 구비하지 않는다면, SECC(220)는 MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.)의 무결성을 검증할 수 없다. 이에 따라, SECC(220)는 MO 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.)와 계약 인증서의 무결성도 검증할 수 없으며, PnC에 의한 자동 인증을 할 수 없게 된다.

이를 감안하여, 도 6의 교차인증 예에서는, MO 루트 인증서(MO RootCA cert.) 대신에 사용될 수 있는 교차인증서가 생성된다. 구체적으로, V2G 루트 CA(V2G RootCA)은 MO 루트 CA의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 자체서명하고, 상기 MO 루트 CA의 공개키, V2G 루트 CA에 의해 생성된 서명 값, 그리고 MO 루트 CA 식별정보 등을 포함하는 교차인증서를 MO 루트 CA에 대하여 발급할 수 있다. 여기서, V2G 루트 CA(V2G RootCA)는 다양한 PKI 계열에 대한 트러스트 앵커 역할을 하는 최상위 인증기관일 수 있다. 예컨대, V2G 루트 CA(V2G RootCA)는 그리드 내에서의 배전과 전력수요반응(DR) 및 주파수조정(FR) 동작을 수행하기 위한 다양한 디바이스들에 대한 PKI 계열(Power Dev PKI series)의 트러스트 앵커 역할을 할 수 있다. 또한, V2G 루트 CA(V2G RootCA)는 PKI 계열(AMI PKI series)의 트러스트 앵커 역할을 할 수 있다. 특히, V2G 루트 CA(V2G RootCA)는 도 2에 도시된 CPO PKI 계열에 대한 트러스트 앵커 역할을 할 수 있다. 이에 따라 도 6에서 생성되는 교차인증서는 소유자가 MO 루트 CA(MO RootCA)이고, 발급자는 V2G 루트 CA(V2G RootCA)이다. 교차인증서는 MO 루트 CA(MO RootCA)의 공개키와, 이에 대한 해시를 V2G 루트 CA(V2G RootCA)의 개인키로 자체서명한 서명 값을 포함한다.

이와 같이 교차인증서가 생성된 경우에, PnC 충전 과정에서 EV(100)가 충전 스테이션(200)에 제공하는 계약 인증서 체인은 상기 교차인증서, MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.), MO 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.), 및 계약 인증서를 포함할 수 있다. SECC(220)가 MO 루트 인증서(MO RootCA cert.)를 구비하지 않는다고 할지라도, SECC(220)가 V2G 루트 인증서((V2G RootCA cert.)를 구비하기 때문에 교차인증서를 검증할 수 있고 검증 결과를 토대로 계약 인증서를 검증할 수 있다. 즉, SECC(220)는 교차인증서에 있는 V2G 루트 CA(V2G RootCA)의 서명 값을 V2G 루트 CA(V2G RootCA)의 공개키로 복호화하여 MO 루트 CA의 공개키에 대한 해시를 복원하고, 교차인증서에 포함되어 있는 MO 루트 CA의 공개키에 대하여 재계산한 해시와 복원된 해시가 동일한지 비교하여 교차인증서의 무결성을 확인하고, MO 루트 CA의 공개키를 획득할 수 있다. 이어서, SECC(220)는 MO 루트 CA의 공개키를 사용하여 MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.)의 무결성을 검증할 수 있고, 순차적으로 MO 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.) 및 계약 인증서의 무결성을 검증할 수 있다.

도 7의 교차인증 예에서는, MO 루트 인증서(MO RootCA cert.) 및 MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.) 대신에 사용될 수 있는 교차인증서가 생성된다. V2G 루트 CA(V2G RootCA)은 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 자체서명하고, 상기 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키, V2G 루트 CA에 의해 생성된 서명 값, 그리고 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1) 식별정보 등을 포함하는 교차인증서를 발급할 수 있다. 이에 따라 도 7에서 생성되는 교차인증서는 소유자가 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)이고, 발급자는 V2G 루트 CA(V2G RootCA)이다. 교차인증서는 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키와, 이에 대한 해시를 V2G 루트 CA(V2G RootCA)의 개인키로 자체서명한 서명 값을 포함한다.

이와 같이 교차인증서가 생성된 경우에, PnC 충전 과정에서 EV(100)가 충전 스테이션(200)에 제공하는 계약 인증서 체인은 상기 교차인증서와, MO 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.), 및 계약 인증서를 포함할 수 있다. SECC(220)는 교차인증서에 있는 V2G 루트 CA(V2G RootCA)의 서명 값을 V2G 루트 CA(V2G RootCA)의 공개키로 복호화하여 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키에 대한 해시를 복원하고, 교차인증서에 포함되어 있는 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키에 대하여 재계산한 해시와 복원된 해시가 동일한지 비교하여 교차인증서의 무결성을 확인하고, MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키를 획득할 수 있다. 이어서, SECC(220)는 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키를 사용하여 MO 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.)의 무결성을 검증할 수 있고, MO 2차 하위 인증서(MO Sub-CA 2 cert.)의 공개키를 사용하여 계약 인증서의 무결성을 검증할 수 있다.

도 8의 교차인증 예에서는, 본래의 계약 인증서 체인이 길이가 2로서, MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.)과 계약 인증서만을 포함한다. 이 예에서는, MO 루트 인증서(MO RootCA cert.) 및 MO 1차 하위 인증서(MO Sub-CA 1 cert.) 대신에 사용될 수 있는 교차인증서가 생성될 수 있다. V2G 루트 CA(V2G RootCA)은 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키에 대한 해시를 자신의 개인키로 자체서명하고, 상기 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키, V2G 루트 CA에 의해 생성된 서명 값, 그리고 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1) 식별정보 등을 포함하는 교차인증서를 발급할 수 있다. 이에 따라 도 8에서 생성되는 교차인증서는 소유자가 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)이고, 발급자는 V2G 루트 CA(V2G RootCA)이다. 교차인증서는 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키와, 이에 대한 해시를 V2G 루트 CA(V2G RootCA)의 개인키로 자체서명한 서명 값을 포함한다.

이와 같이 교차인증서가 생성된 경우에, PnC 충전 과정에서 EV(100)가 충전 스테이션(200)에 제공하는 계약 인증서 체인은 상기 교차인증서와 계약 인증서만을 포함할 수 있다. SECC(220)는 교차인증서에 있는 V2G 루트 CA(V2G RootCA)의 서명 값을 V2G 루트 CA(V2G RootCA)의 공개키로 복호화하여 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키에 대한 해시를 복원하고, 교차인증서에 포함되어 있는 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키에 대하여 재계산한 해시와 복원된 해시가 동일한지 비교하여 교차인증서의 무결성을 확인하고, MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키를 획득할 수 있다. 이어서, SECC(220)는 MO 1차 하위 CA(MO Sub-CA 1)의 공개키를 사용하여 계약 인증서의 무결성을 검증할 수 있다.

도 9는 교차인증서를 EV(100)에 설치하는 과정을 보여주는 시퀀스 다이어그램이다.

EVCC(120)에 계약 인증서가 저장되어 있지 않거나 기존의 계약 인증서의 유효기간이 만료되는 등의 이유로 인해 유효한 계약 인증서가 설치되어 있지 않은 경우에는, 계약 인증서를 EVCC(120)에 설치해야 한다. 이와 같은 경우 EVCC(120)는, CertificateInstallationReq 메시지를 SECC(220)에 송신함으로써, EV 사용자와 현재 계약 관계에 있는 MO 계열의 계약 인증서를 설치해줄 것을 SECC(220)에 요청할 수 있다(제400단계). 이때, EVCC(120)는 CertificateInstallationReq 메시지를 OEM 프로비저닝 인증서와 연관된 개인키로 서명하여 전송할 수 있다. 통상적으로 계약 인증서의 설치는 충전 프로세스가 시작되기 전에 발생될 수 있는데, 이는 EVCC(120)에 유효한 계약 인증서가 설치되어 있어야만 충전 승인이 시작될 수 있기 때문이다.

EVCC(120)로부터 CertificateInstallationReq 메시지를 수신하면, SECC(220)는 관련된 보조 관여자(secondary actor)에게 이 메시지를 전달할 수 있다. 예컨대, SECC(220)는 SECC(220)와 연관된 CPO(350)를 경유하여 CPS(320)에 CertificateInstallationReq 메시지를 전달할 수 있다(제402단계, 제404단계).

EVCC(120)로부터의 CertificateInstallationReq 메시지를 전달받으면, CPS(320)는 상기 EVCC(120)와 연관된 계약 인증서 체인이 있는지 검사한다. 그리고, CPS(320)는 적어도 하나의 계약 인증서 체인을 포함하는 CertificateInstallationRes 메시지를 구성한다(제410단계). CPS(320)는 CPO(350) 및 SECC(220)를 경유하여 CertificateInstallationRes 메시지를 EVCC(120)에 전송한다(제420단계~제424단계). EVCC(120)에 전송되는 계약 인증서 체인에는 필요한 교차인증서가 포함되어 있을 수 있다. 상기 EVCC(120)와 연관된 계약 인증서 체인이 다수개 존재하는 경우, CPS(320)는 일정한 규칙에 따른 우선순위에 따라 적어도 하나의 계약 인증서 체인을 선택하여 CertificateInstallationRes 메시지에 포함시킬 수 있다. 예컨대, SECC(220)가 검증할 수 있을 뿐만 아니라 교차인증서를 포함하지 않는 계약 인증서 체인이 최우선순위를 가질 수 있다. 그리고, 교차인증서를 포함하지 않으면서 SECC(220)가 검증할 수 있는 계약 인증서 체인이 없는 경우, 교차인증서를 포함하는 계약 인증서 체인이 다음 우선순위를 가질 수 있다. 한편, EVCC(120)와 연관된 계약 인증서 체인이 다수개 존재하는 경우, CertificateInstallationRes 메시지에는 남아있는 인증서 체인의 개수(RemainingContractCertificateChains)를 나타내는 파라미터가 포함될 수 있다.

CertificateInstallationRes 메시지를 수신하면, EVCC(120)는 수신된 계약 인증서 체인을 설치할 수 있다(제430단계). 또한, CertificateInstallationRes 메시지의 RemainingContractCertificateChains 파라미터가 1보다 크고 EVCC(120)에 설치가능한 계약 인증서의 최대치에 아직 도달하지 않은 상태라면, EVCC(120)는 CertificateInstallationRes 메시지를 또 송신하여 추가적인 계약 인증서 체인이 설치되게 할 수 있다. CertificateInstallationReq 및 -Res 메시지 쌍이 반복적으로 송수신되면서, 복수의 계약 인증서의 설치가 이루어질 수 있다. 이 경우, 충전 스테이션(200)에서 어느 계약 인증서가 사용되어야 할지는 OEM이 사전에 정한 정책에 따라 결정될 수 있다.

도 9에 도시된 실시예에서는, 교차인증서를 포함하는 계약 인증서 체인이 충전 스테이션(200)을 방문하는 EVCC(120)의 요청에 따라서 EVCC(120)에 설치되지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 교차인증서를 포함하는 계약 인증서 체인이 EV(100)의 요청에 관계없이 EV(100)가 계약관계에 있는 MO(310)과 연관된 모든 EV에 일시에 또는 순차적으로 배포되어 설치될 수도 있다.

도 10은 PnC 충전을 위한 EVCC(120)와 SECC(220)간의 통신 프로세스의 일 실시예를 보여주는 흐름도이다. 도시된 PnC 충전 과정은 ISO 15118-2 표준을 토대로 구성된 것이다.

먼저, EVCC(120)와 SECC(220) 사이에 통신이 설정된다(제500단계). 통신 설정에 있어서는, 먼저 EVCC(120)와 SECC(220) 사이에 IP-기반 접속이 수립된 다음(제510단계), EVCC(120)와 SECC(220) 사이에 TLS 세션 즉 보안 연결이 수립된다(제520단계). TLS 세션 수립 과정에서, EVCC(120)는 SECC(220)로부터 SECC 리프 인증서(SECC Leaf certificate)와 CPO 하위 인증서들(CPO Sub-CA 1 cert., CPO Sub-CA 2 cert.)을 포함하는 SECC 인증서 체인을 받아들이고, CPO 하위 인증서들(CPO Sub-CA 2 cert., CPO Sub-CA 1 cert.)과 HSM(170)에 저장되어 있던 V2G 루트 인증서(V2G RootCA cert.)를 사용하여 SECC 리프 인증서(SECC Leaf certificate)를 검증할 수 있다.

TLS 세션이 설정되면, EVCC(120)와 SECC(220)는 대칭키를 생성하게 되고, 이 대칭키를 사용하여 데이터를 암호화하여 주고받게 된다. 즉, 제540단계 내지 제560단계에서 EVCC(120)와 SECC(220)는 대칭키에 의해 암호화된 메시지와 데이터를 송수신하게 된다.

제540단계에서는 EVCC(100)에 대한 식별, 인증, 및 승인이 이루어질 수 있다. 구체적으로, EVCC(100)는 PaymentDetailsReq 메시지를 통해서 SECC(220)에 계약 인증서 체인을 송신하여 SECC(220) 또는 CPO(350)가 계약 인증서(Contract certificate)를 검증하고 EV(100)의 신원을 확인하도록 할 수 있다. 이때 EVCC(120)가 SECC(220)에 송신하는 계약 인증서 체인은 MO 하위 인증서들(MO Sub-CA 1 cert., MO Sub-CA 2 cert.)을 포함할 수도 있고, SECC(220)에 MO 루트 인증서(MO RootCA cert.)가 저장되어 있지 않는 경우에는 교차인증서를 포함할 수 있다. 이어서, SECC(220)는 계약 인증서에서의 인증서 소유자 식별정보 중 eMAID를 CSP(360)에 제공하여 승인을 요청한다. CSP(360)는 SECC(220)의 요청에 응답하여 eMAID 계정 상태를 확인하고, 해당 EV에 대한 계약이 충전 서비스 제공을 하기에 적합할 만큼 유효한지 판단하며, 판단 결과를 승인 결과로서 SECC(220)에 제공한다.

EVCC(100)에 대한 인증과 승인이 정상적으로 이루어진 경우, EVCC(120)와 SECC(220)간의 통신을 통해 목표 충전레벨이 정해지고, 충전 프로파일 등 충전 스케쥴이 수립된다(제560단계). 이어서, 충전 종료 조건이 달성될 때까지 SECC(220)는 충전을 제어하면서 EV에 대한 충전을 실행한다(제570단계). 충전 과정에서, 충전 스케쥴은 조정될 수 있다. 충전 종료 조건의 예로는 목표 충전레벨의 도달, EVCC(100)의 요구, 전력량 부족으로 인한 SECC(220)의 결정, 보조 관여자(SA)의 요구 등을 들 수 있다. 충전 모드에 따라 충전 스케쥴 조정은 EV에서 또는 SA를 경유한 EV 사용자의 요청이나 EVSE(210)에서의 EV 사용자의 조정 요청 입력 등에 따라 이루어지거나, 보조 관여자로부터의 정보나 요구에 따라 SECC(220)가 결정할 수도 있다. 전력전송이 완료되면, EVCC(120)는 SECC(220)에 영수증을 요청하고, SECC(220)는 이 요청에 응답하여 충전량이 표시된 영수증을 제공할 수 있다.

도 11은 도 10에 도시된 제520단계의 TLS 세션 수립 과정의 일 예를 구체적으로 보여주는 시퀀스 다이어그램이다. 도시된 TLS 세션 수립 과정은 ISO 15118-2(2014) 표준에 따른 프로세스를 토대로 한 것이다.

도 11을 참조하면, EVCC(120)는 ClientHello 메시지를 SECC(220)에 송신하면서, 자신이 보유하고 있는 V2G 루트 인증서들(V2G RootCA certs)의 목록(list of V2G RootCA cert IDs)을 제공할 수 있다(제522단계). SECC(220)는 ClientHello 메시지에 응답하여 ServerHello 메시지를 송신하면서, SECC 리프 인증서 체인을 전송한다(제524단계, 제526단계). SECC 리프 인증서 체인에 있는 CPO 하위 인증서들(CPO Sub-CA 1 cert., CPO Sub-CA 2 cert.)의 트러스트 랭커는 EVCC(120)의 V2G 루트 인증서들(V2G RootCA certs)의 목록에 포함되어 있는 것이 바람직하다. 이어서, EVCC(120)는 SECC 리프 인증서를 사용하여 SECC(220)를 인증한다(제528단계). SECC 리프 인증서의 무결성을 확인한 후, EVCC(120)는 검증 결과를 SECC(220)에 전송할 수 있다(제530단계).

이어서, EVCC(120)는 EVCC(120)의 Nonce 값을 생성해서 SECC(220)로 전송하고, SECC(220)는 SECC(220)의 Nonce 값을 생성해서 EVCC(120)로 전송한다. 그 다음, EVCC(120)는 Pre-master secret(PMS)라고 불리는 일종의 난수 값을 생성하고, SECC 리프 인증서로부터 획득한 SECC(220)의 공개키를 사용하여 PMS 값을 암호화한 뒤 이를 SECC(220)로 전송한다. Nonce 값 교환과 PMS 값 송수신을 통해서 EVCC(120)와 SECC(220)는 대칭키를 생성한다(제532단계). 이후, EVCC(120)와 SECC(220)는 이 대칭키를 사용해서 데이터를 암호화하여 암호화 통신을 하게 된다(제534단계). 일반적으로 비대칭키의 암호화 및 복호화는 대칭키에 비해 자원을 많이 사용하기 때문에, EVCC(120)와 SECC(220)는 초기 인증 과정을 수행할 때는 비대칭키를 사용하여 암호화하지만, 일단 보안 연결이 수립된 후에는 대칭키로 데이터를 암호화하여 전송하게 된다.

도 12는 도 10의 제540단계 즉, SECC(220)에 의한 EVCC(100)의 식별, 인증, 및 승인 과정의 일 예를 구체적으로 보여주는 흐름도이다.

먼저, SECC(220)는 EVCC(100)로부터 계약 인증서 체인을 수신할 수 있다(제542단계). 계약 인증서 체인을 수신한 후, SECC(220)는 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있는지 판단할 수 있다(제544단계). 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있는 경우, SECC(220)는 SECC 인증서의 발급 기초가 된 V2G 루트 인증서(V2G RootCA cert.)를 토대로 교차인증서를 검증하고, 교차인증서에 포함된 MO 루트 CA(MO RootCA) 또는 MO 하위 CA(MO Sub-CA 1 또는 MO Sub-CA 2) 의 공개키를 획득한다(제546단계). SECC(220)는 상기 MO 루트 CA(MO RootCA) 또는 MO 하위 CA(MO Sub-CA 1 또는 MO Sub-CA 2) 의 공개키를 토대로 하여 계약 인증서를 검증할 수 있다(제548단계). 이어서, SECC(220)는 계약 인증서 내에 있는 인증서 소유자 식별정보 중 eMAID를 CSP(360)에 제공하여 승인을 요청하여, CSP(360)가 eMAID 계정 상태를 확인하고 해당 EV에 대한 계약이 충전 서비스 제공을 하기에 적합할 만큼 유효한지 판단하게 한다. 그리고 SECC(220)는 CSP(360)로부터 승인 결과로서 수신한다(제550단계).

한편, 제544단계에서 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있지 않은 경우, SECC(220)는 하드웨어 보안모듈(HSM: 270)에 MO 루트 인증서(MO RootCA)가 저장되어 있는지 확인할 수 있다. HSM(270)에 MO 루트 인증서(MO RootCA)가 저장되어 있는 경우, SECC(220)는 MO 루트 인증서(MO RootCA)를 토대로 계약 인증서를 검증할 수 있다. 한편, HSM(270)에 MO 루트 인증서(MO RootCA)가 저장되어 있지 않은 경우, SECC(220)는 EV(100)에 교차인증서가 설치되게 할 수 있다(제552단계).

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교차인증 시스템의 개략도이다.

앞서 설명한 바와 같이, 시장에 다수의 MO 운영자가 존재한다면, V2G 루트 CA가 다수의 MO 루트 인증서(MO RootCA cert) 각각에 대하여 교차인증을 함으로써, 충전 스테이션(200)에 해당 MO 루트 인증서(MO RootCA cert)가 없음에 따른 문제점을 해결할 수 있다. 그렇지만, 시장에 V2G 루트 CA 역시 다수가 존재한다면, 각 V2G 루트 CA와 각 MO 루트 인증서(MO RootCA cert)의 조합에 대하여 교차인증서가 발급되어야 한다. 예를 들어 시장에 m개의 V2G 루트 CA가 존재하고 n개의 MO 루트 인증서(MO RootCA cert)가 존재한다고 가정할 때, V2G 루트 CA가 MO 루트 인증서(MO RootCA cert)를 교차인증하여 생성되는 교차인증서는 최대 mn개에 이를 수 있다. 이에 따라, 교차인증 작업이 복잡할 뿐만 아니라, 교차인증서가 과다해지고, 다수의 교차인증서를 저장하는 EV(100)의 메모리 부담이 커지게 된다.

이를 감안하여, 본 실시예에 따르면, 브릿지 루트 인증기관(Bridge CA)가 V2G 루트 CA를 대신하여 교차인증서 발급을 수행할 수 있다. 이에 따르면, 위의 예와 같이 시장에 m개의 V2G 루트 CA가 존재하고 n개의 MO 루트 인증서(MO RootCA cert)가 존재하는 경우에, V2G 루트 CA가 MO 루트 인증서(MO RootCA cert)를 교차인증하여 생성되는 교차인증서는 최대 n개에 그치게 된다. 이 교차인증서들은 각 EV에 개별 계약 인증서로서, 또는 인증서 체인 형태로 저장되어 사용될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 교차인증서가 지나치게 과다해지지 않고, EV(100)의 메모리 부담이 줄어들게 된다.

위에서 언급한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 장치와 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.

실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.

위에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

충전 스테이션 장치에서 전기차에 PnC 충전을 제공하기 위한 인증 방법으로서,
전력공급장치 통신제어기(SECC) 인증서와, 상기 SECC 인증서의 생성에 사용된 적어도 하나의 충전장치 계열 하위 인증서를 포함하는 SECC 인증서 체인을 상기 전기차에 송신하고, 상기 SECC 인증서에 대한 검증 결과를 상기 전기차로부터 받아들이는 단계;
계약 인증서를 포함하는 계약 인증서 체인을 상기 전기차로부터 수신하는 단계; 및
상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있는 경우, 소정의 루트 인증서를 토대로 상기 교차인증서를 검증하고 상기 교차인증서에 포함된 충전 사업자 루트 인증기관 또는 충전 사업자 하위 인증기관의 공개키를 획득하며, 획득된 공개키를 토대로 하여 상기 계약 인증서를 검증하는 단계;
를 포함하는 인증 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 교차인증서의 검증에 사용되는 상기 루트 인증서는 상기 SECC 인증서의 발급 기초가 된 V2G 인증기관 공개키를 포함하는 V2G 루트 인증서인 인증 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 교차인증서의 검증에 사용되는 상기 루트 인증서는 복수의 V2G 인증기관을 대신하여 상기 교차인증서를 발급하는 브릿지 인증기관의 인증서인 인증 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 계약 인증서를 검증하는 단계가
상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 충전 스테이션 장치에 저장되어 있는 충전 사업자 루트 인증서를 토대로 상기 교차인증서를 검증하는 단계를 포함하는 인증 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 계약 인증서를 검증하는 단계가
상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 전기차에 상기 교차인증서가 설치되게 하는 단계를 포함하는 인증 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 계약 인증서 내에 있는 소정의 인증서 소유자 식별정보를 결제 서버에 송신하여 승인을 요청하는 단계; 및
상기 결제 서버로부터 승인 결과를 받아들이고 상기 승인 결과에 따라 충전이 개시되도록 하는 단계;
를 더 포함하는 인증 방법.
전기차에 대한 PnC 충전을 수행하는 충전 스테이션 장치로서,
프로그램 명령들을 저장하는 메모리와; 상기 메모리에 접속되고 상기 메모리에 저장된 상기 프로그램 명령들을 실행하는 프로세서;를 구비하며,
상기 프로그램 명령들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때 상기 프로세서로 하여금:
전력공급장치 통신제어기(SECC) 인증서와, 상기 SECC 인증서의 생성에 사용된 적어도 하나의 충전장치 계열 하위 인증서를 포함하는 SECC 인증서 체인을 상기 전기차에 송신하고, 상기 SECC 인증서에 대한 검증 결과를 상기 전기차로부터 받아들이며;
계약 인증서를 포함하는 계약 인증서 체인을 상기 전기차로부터 수신하며;
상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있는 경우, 소정의 V2G 루트 인증서를 토대로 상기 교차인증서를 검증하고 상기 교차인증서에 포함된 충전 사업자 루트 인증기관 또는 충전 사업자 하위 인증기관의 공개키를 획득하며, 획득된 공개키를 토대로 하여 상기 계약 인증서를 검증하도록 하는 동작을 수행하게 하는 충전 스테이션 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 교차인증서의 검증에 사용되는 상기 V2G 루트 인증서는 상기 SECC 인증서의 발급 기초가 된 V2G 인증기관 공개키를 포함하는 V2G 루트 인증서인 충전 스테이션 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 교차인증서의 검증에 사용되는 상기 루트 인증서는 복수의 V2G 인증기관을 대신하여 상기 교차인증서를 발급하는 브릿지 인증기관의 인증서인 충전 스테이션 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 프로세서로 하여금 상기 계약 인증서를 검증하게 하는 프로그램 명령은
상기 프로세서로 하여금, 상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 충전 스테이션 장치에 저장되어 있는 충전 사업자 루트 인증서를 토대로 상기 교차인증서를 검증하게 하는 프로그램 명령을 포함하는 충전 스테이션 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 프로세서로 하여금 상기 계약 인증서를 검증하게 하는 프로그램 명령은
상기 프로세서로 하여금, 상기 계약 인증서 체인에 교차인증서가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 전기차에 상기 교차인증서가 설치되게 하는 프로그램 명령을 포함하는 충전 스테이션 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 프로그램 명령들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때 상기 프로세서로 하여금:
상기 계약 인증서 내에 있는 소정의 인증서 소유자 식별정보를 결제 서버에 송신하여 승인을 요청하고;
상기 결제 서버로부터 승인 결과를 받아들이고 상기 승인 결과에 따라 충전이 개시되도록 하는 동작을 더 수행하게 하는 충전 스테이션 장치.