KR20230090143A - 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 동작 방법 - Google Patents

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KR20230090143A
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Abstract

배터리 관리 시스템 및 기록 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템은 에너지 저장 시스템의 운용 데이터를 획득하고, 상기 기록 장치에 전송될 운용 데이터의 완전성을 보장하기 위한 제1 암호 코드를 생성하고, 상기 기록 장치는 주기마다 수신되는 운용 데이터의 연속성을 보장하기 위해, 상기 제1 암호 코드가 추가된 상기 운용 데이터에 기초하여 제2 암호 코드를 생성하고, 분기 이후에 일련의 운용 데이터가 변조되는 것을 방지하기 위해, 분기 직전 주기의 상기 운용 데이터에 추가된 상기 제2 암호 코드에 기초하여 제3 암호 코드를 생성할 수 있다.

Description

에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 동작 방법{ENERGY STORAGE SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING THEREOF}
본 발명은 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 동작 방법에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System)은 전기 에너지를 저장하였다가 필요할 때 사용할 수 있도록 관리하는 체계로서, 일반적으로 대규모 에너지망을 구동하는 발전소 또는 에너지 소모량이 큰 빌딩 등에 설치되는 에너지 저장 시스템은 수백 내지 수천 개의 배터리를 포함한다. 에너지 저장 시스템에 포함된 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)은 각 배터리의 상태(예컨대 배터리 셀의 전압, 전류, 온도, 충전 상태 등)를 수시로 모니터링하며, 전체 시스템의 효율적인 동작을 위해 배터리를 선택적으로 충전/방전하거나 다른 기기와의 연결을 제어한다.
에너지 저장 시스템의 운용에 필요한 운용 데이터는, 센서에 의해 수집된 배터리 상태 정보(배터리 셀의 전류, 전압, 온도, 충전 상태 등), 기기 간의 통신을 위한 네트워크 정보, BMS 설정값 등의 부가정보를 포함하며, 배터리 관리 시스템 및 이를 제어하는 컨트롤러에 의해 기록 장치(Logging Device)에 저장된다. 이러한 운용 데이터는 고객에 대한 품질 보증 서비스의 근거가 되는 핵심 정보로서 데이터의 무결성이 반드시 유지되어야 하는데, 종래의 에너지 저장 시스템은 운용 데이터의 보호 수준이 미흡하여 제3자가 데이터를 임의로 변조하기 용이하였다. 또한, 에너지 저장 시스템은 대부분 독립형으로 운용되어 데이터의 실시간 수집 및 서버에의 저장이 제한되므로 데이터의 보호가 쉽지 않고, 변조를 방지하기 위해 전체 데이터를 암호화하여 저장할 경우에는 지나치게 많은 컴퓨팅 리소스를 소모한다는 문제점이 있었다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 에너지 저장 시스템의 운용 데이터의 변조를 방지하기 위해 데이터를 효율적인 방식으로 암호화하여 저장하는 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 또 다른 목적은 상기한 동작 방법에 따라 동작하는 에너지 저장 시스템을 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리의 상태와 관련된 필수 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 에너지 저장 시스템의 운용 데이터를 획득하고, 상기 부가 데이터를 랜덤하게 샘플링하여 샘플링 데이터를 획득하고, 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터에 기초하여 제1 암호 코드를 생성하는 BMS 컨트롤러; 및 상기 제1 암호 코드가 추가된 상기 운용 데이터를 기록 장치에 전송하는 통신부를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 암호 코드는, 상기 샘플링 데이터의 지표를 나타내는 제1 데이터, 및 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터를 암호화하여 생성된 제2 데이터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 배터리의 상태와 관련된 필수 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 에너지 저장 시스템의 운용 데이터를 획득하고, 상기 부가 데이터를 랜덤하게 샘플링하여 샘플링 데이터를 획득하고, 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터에 기초하여 제1 암호 코드를 생성하고, 상기 운용 데이터에 상기 제1 암호 코드를 추가하여 기록 장치에 전송하는 배터리 관리 시스템; 및 상기 배터리 관리 시스템으로부터 상기 제1 암호 코드가 추가된 상기 운용 데이터를 수신하여 저장하는 기록 장치를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 기록 장치는, 상기 제1 암호 코드가 추가된 상기 운용 데이터에 기초하여 제2 암호 코드를 생성하고, 상기 운용 데이터에 상기 제2 암호 코드를 추가하여 상기 기록 장치의 메모리에 저장할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 암호 코드는, 현재 주기에서 수신된 운용 데이터의 제1 암호 코드와 이전 주기에서 수신된 운용 데이터의 제2 암호 코드에 기초하여 생성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기록 장치는, 상기 기록 장치에 저장하던 운용 데이터가 분기되는 경우, 분기 직전 주기의 상기 운용 데이터에 추가된 상기 제2 암호 코드에 기초하여 제3 암호 코드를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제3 암호 코드는, 분기 직전 주기의 상기 운용 데이터에 추가된 상기 제2 암호 코드, 상기 기록 장치의 식별 번호, 및 상기 운용 데이터가 상기 기록 장치에 저장되기 시작한 시간의 정보에 기초하여 생성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 암호 코드를 구성하는 상기 제2 데이터, 상기 제2 암호 코드, 및 상기 제3 암호 코드는 CRC (Cyclic Redundancy Check) 암호화 방식에 의해 생성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 필수 데이터는, 현재 시간 정보, 상기 배터리의 전압, 전류, 온도, 및 충전 상태 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 부가 데이터는, 네트워크 설정 정보, 인터넷 프로토콜 정보, 및 배터리 관리 시스템의 설정값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 방법은, 배터리의 상태와 관련된 필수 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 상기 에너지 저장 시스템의 운용 데이터를 획득하는 단계; 상기 부가 데이터를 랜덤하게 샘플링하여 샘플링 데이터를 획득하고, 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터에 기초하여 제1 암호 코드를 생성하는 단계; 및 상기 운용 데이터에 상기 제1 암호 코드를 추가하여 기록 장치에 전송하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은, 상기 제1 암호 코드가 추가된 상기 운용 데이터에 기초하여 제2 암호 코드를 생성하는 단계; 및 상기 운용 데이터에 상기 제2 암호 코드를 추가하여 상기 기록 장치의 메모리에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 메모리에 저장하던 운용 데이터가 분기되는 경우, 상기 기록 장치에서 분기 직전 주기의 상기 운용 데이터에 추가된 상기 제2 암호 코드에 기초하여 제3 암호 코드를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상의 실시예에 의하면, 에너지 저장 시스템의 운용 데이터를 암호화하여 데이터가 제3자에 의해 임의로 변조되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 운용 데이터를 이용해 생성된 암호 코드를 상기 데이터에 추가함으로써, 기록 장치에서 주기마다 수신하는 운용 데이터를 가로채거나, 주기 별 데이터의 순서를 섞어 패턴을 속이거나, 다른 기록 장치에서 분기된 데이터 전체를 활용하여 사용 패턴을 속이는 조작 행위를 방지할 수 있다.
이 외에도 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
본 문서에 개시된 실시예 또는 종래 기술의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 도면의 일부 구성요소들에 대한 표현이 과장되거나 생략될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 기록 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5은 일 실시예에 따라 제1 암호 코드가 추가된 운용 데이터를 나타낸다.
도 6는 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7는 일 실시예에 따라 제2 암호 코드가 추가된 운용 데이터를 나타낸다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9은 일 실시예에 따라 제3 암호 코드가 추가된 운용 데이터를 나타낸다.
이하, 본 문서에 개시된 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 문서에 개시된 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 문서에 개시된 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 문서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 문서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 문서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀 두고자 한다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
에너지 저장 시스템의 구성
도 1은 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(10)은, 배터리 모듈(100), 배터리 관리 시스템(110), 및 기록 장치(120)를 포함할 수 있다.
배터리 모듈(100)은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하며 배터리 셀들을 외부 충격과 열, 진동 등으로부터 보호하고 정보를 관리하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣은 조립체이다. 배터리 셀은 전기 에너지를 충전 및 방전하여 사용할 수 있도록 구성된 배터리의 기본 단위로서, 양극, 음극, 분리막, 전해액 등의 구성요소를 파우치, 원통형 또는 사각형 케이스에 넣어 제작된다. 실시예에 따르면, 배터리 셀은 리튬 이온(Li-ion) 전지, 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
배터리 관리 시스템(110)은 배터리 모듈(100)을 제어 및 관리하기 위해 배터리 모듈(100)에 포함된 배터리 셀에 관한 정보, 예컨대 각 배터리 셀의 전압, 전류, 온도, 저항, SOC(State of Charge), SOH(State of Health) 등의 정보를 수집한다. 또한, 배터리의 효율적인 동작을 위해 배터리 셀을 선택적으로 충전 또는 방전시키거나, 다른 배터리 셀과의 연결을 제어할 수 있다. 배터리 관리 시스템(110)은 배터리 모듈(100)로부터 수집한 필수 데이터(예를 들어, 전류, 전압, 온도 등 배터리의 상태와 관련된 데이터) 및 그 외 나머지 부가 데이터(예를 들어, 네트워크 정보, BMS 설정값 등 시스템의 운용에 필요한 부가적인 데이터)를 매 주기마다 획득하여 기록 장치(120)에 전송한다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 배터리 관리 시스템(110)은 BMS 컨트롤러(111) 및 통신부(112)로 구성된다.
BMS 컨트롤러(111)는 배터리의 상태와 관련된 필수 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 에너지 저장 시스템의 운용 데이터를 획득하고, 상기 부가 데이터를 랜덤하게 샘플링하여 샘플링 데이터를 획득하고, 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터에 기초하여 제1 암호 코드를 생성할 수 있다.
통신부(112)는 상기 제1 암호 코드가 추가된 상기 운용 데이터를 기록 장치(120)에 전송할 수 있다.
도 1에는 하나의 배터리 모듈(100)만이 도시되어 있으나 실시예의 에너지 저장 시스템(10)은 단일 배터리 모듈을 사용하는 것에 한정되지 않으며, 복수개의 배터리 모듈이 사용될 수 있다. 이 경우, 배터리 관리 시스템(110)은 각각의 배터리 모듈을 제어하는 복수개의 슬레이브 배터리 관리 시스템(예컨대, 모듈 배터리 관리 시스템(Module Battery Management System))과, 슬레이브 배터리 관리 시스템으로부터 정보를 수신하여 다른 장치로 전송하거나, 슬레이브 배터리 관리 시스템을 통합 제어하는 마스터 배터리 관리 시스템(예컨대, 랙 배터리 관리 시스템(Rack Battery Management System), 뱅크 배터리 관리 시스템(Bank Battery Management System) 등)으로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에너지 저장 시스템(10)은 사용자의 조작에 따라, 또는 미리 프로그래밍된 알고리즘에 따라 배터리 관리 시스템(110) 및/또는 기록 장치(120)의 동작을 제어하기 위한 통합 컨트롤러(미도시)를 더 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 통합 컨트롤러는 사용자 인터페이스를 통해 입력된 설정값(예컨대, 운용 데이터가 기록되는 주기, 네트워크 설정 등)에 따라 배터리 관리 시스템(110)의 동작을 제어할 수 있다. 통합 컨트롤러는 예컨대 일반적으로 배터리 제어 시스템에 사용되는 BSC(Battery System Controller)일 수 있다.
기록 장치(120)는 배터리 관리 시스템(110)으로부터 에너지 저장 시스템(10)의 운용 데이터(배터리의 상태와 관련된 필수 데이터 및 나머지 부가 데이터로 구성됨)를 수신하여 저장한다.
도 3은 일 실시예에 따른 기록 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 3을 참조하면, 기록 장치(120)는 기록 장치 컨트롤러(121) 및 메모리(122)로 구성된다.
기록 장치 컨트롤러(121)는 외부(예를 들어, 사용자 단말기, 배터리 관리 시스템(110) 등)의 호출에 따라 메모리(122)에 저장된 운용 데이터를 읽어 들이거나, 명령에 따라 처리하거나, 외부 기기에 전송하거나 표시하도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(110)으로부터 수신한 운용 데이터의 연속성을 보장하기 위해, 제1 암호 코드에 기초하여 제2 암호 코드를 생성할 수 있다.
메모리(122)는 상기 제2 암호 코드가 생성된 운용 데이터를 저장한다. 메모리(122)는 예컨대 RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장 매체일 수 있고, 기록 장치(120)의 내부에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 외부에 위치할 수도 있다.
전술한 에너지 저장 시스템의 구성은 예시에 불과하며 후술하는 동작 방법을 실행하기 위해 필요한 구성요소들이 더 추가되거나, 필수적이지 않은 구성요소들이 제외될 수 있다. 도 1에는 각각의 구성요소들이 단일 유닛으로 표시되어 있으나 이에 한정되지 않으며, 2개 이상의 유닛들이 결합되어 하나의 구성요소로 동작하거나, 병렬적으로 동작을 수행할 수 있다.
에너지 저장 시스템의 동작 방법
이하에서는, 상기한 에너지 저장 시스템의 구성요소들을 이용하여 운용 데이터를 암호화하여 저장하는 동작 방법의 실시예들에 대해 설명한다. 에너지 저장 시스템의 구성요소들에 관해서는 도 1 내지 3을 참조하므로, 도 1 내지 3에서 사용한 도면 부호를 병기한다.
도 4는 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 에너지 저장 시스템(10)에 포함된 배터리 관리 시스템(110)에서, 상기 에너지 저장 시스템(10)의 운용 데이터를 획득하는 단계(S410)를 수행한다. 운용 데이터는 배터리의 상태와 관련된 필수 데이터 및 나머지 부가 데이터로 구성된다. 예컨대, 필수 데이터에는 현재 시간 정보(time) 및 현재 시간에서 배터리 셀들 각각의 전압(V), 전류(I), 온도(T), 충전 상태(SOC; State of Charge)와 같이 배터리의 상태와 직접적으로 관련된 데이터가 하나 이상 포함될 수 있다. 부가 데이터에는 네트워크 설정 정보, IP 정보, BMS 설정값 등 배터리의 상태와는 직접적으로 관련이 없는 데이터가 하나 이상 포함될 수 있다. 본 문서에서 필수 데이터와 부가 데이터는 단지 구분을 위해 사용한 용어로서, 상기 예시에 나열되지 않은 데이터가 더 포함되거나 제외될 수 있다.
배터리 관리 시스템(110)은 배터리 셀에 설치된 센서를 통해 필수 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스를 통해 입력되거나 메모리에 기 저장된 정보로부터 부가 데이터를 획득할 수 있다. 배터리 관리 시스템(110)은 매 주기마다(예컨대, 1초마다) 운용 데이터를 획득하며, 데이터를 획득하는 주기는 임의로 설정될 수 있다.
이어서, 배터리 관리 시스템(110)에서 기록 장치(120)에 전송될 운용 데이터의 완전성을 보장하기 위해 제1 암호 코드("Check Byte"라고도 함)를 생성하는 단계(S420)를 수행한다. 제1 암호 코드는 필수 데이터와 부가 데이터에 기초하여 생성될 수 있다.
이어서, 운용 데이터에 제1 암호 코드를 추가하여 기록 장치(120)에 전송하는 단계(S430)를 수행한다. 단계(S430)는 배터리 관리 시스템(110)의 통신부(112)를 통해 수행될 수 있다.
도 5는 단계(S420)에서 생성된 제1 암호 코드가 추가된 운용 데이터의 구조를 나타낸다. 도 5를 참조하면, n주기에서의 운용 데이터(Dn)는 필수 데이터(시간(Time), 배터리 전압(V), 전류(I), 온도(T), 충전상태(SOC))와 부가 데이터(네트워크 설정 정보(ETC1), IP 정보(ETC2), BMS 설정값(ETC3), …)로 구성되며, 운용 데이터(Dn)의 온전한 전송을 보장하기 제1 암호 코드(CAn)가 추가된다.
일 실시예에 따르면, 제1 암호 코드(CAn)는 부가 데이터를 랜덤하게 샘플링하여 획득한 샘플링 데이터의 지표를 나타내는 제1 데이터와(2바이트 크기), 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터를 지정된 방식으로 암호화하여 생성된 제2 데이터(2바이트 크기)로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 데이터는 CRC 16 또는 CRC 32 암호화 방식에 의해 생성될 수 있다. 순환 중복 검사(CRC; Cyclic Redundancy Check)는 네트워크를 통하여 데이터를 전송할 때 전송된 데이터에 오류가 있는지를 확인하기 위한 체크값을 결정하는 방식 중 하나이다. 데이터를 전송하기 전에 주어진 데이터의 값에 따라 CRC 값을 계산하여 데이터에 붙여 전송하고, 데이터 전송이 끝난 후 받은 데이터의 값으로 다시 CRC 값을 계산하여 두 값을 비교함으로써 오류를 검출할 수 있다. CRC 16은 데이터 블록에 16비트 다항식을 적용한 것이고, CRC 32는 32비트 다항식을 적용한 것이다. 관리자는 더욱 정확한 에러 검출을 위해 CRC 32 암호화 방식을 채택할 수 있다.
상기 단계(S410 내지 S430)은 매 주기마다 반복적으로 수행된다. 기록 장치(120)는 제1 암호 코드(CAn)로 다시 CRC 값을 계산하여 운용 데이터가 전송 과정에서 변조되지 않았는지 확인할 수 있다. 만약 CRC 값이 일치하지 않는 경우(즉, 운용 데이터의 변조가 예상되는 경우), 해당 운용 데이터를 메모리(122)에 저장하지 않고 관리자에게 알릴 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다. 배터리 관리 시스템(110)에 의해 수행되는 도 6의 단계(S610 내지 S630)는 도 4의 단계(S410 내지 S430)과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
단계(S610 내지 S630)에 이어서, 기록 장치(120)의 컨트롤러(121)는, 매 주기마다 수신되는 운용 데이터의 연속성을 보장하기 위해, 제1 암호 코드가 추가된 운용 데이터에 기초하여 제2 암호 코드(“Chain Byte” 라고도 함)를 생성하는 단계(S640)를 수행한다. 이는 제3자가 임의로 운용 데이터의 순서를 섞어서 사용 패턴을 기만하는 행위를 방지하기 위한 것이다. 일 실시예에 따르면, n주기에서 수신된 운용 데이터의 제2 암호 코드(CBn)는, 제1 암호 코드(CAn)와 이전 주기에서 수신된 운용 데이터의 제2 암호 코드(CBn-1)를 지정된 방식(예컨대, CRC 16 또는 CRC 32 암호화 방식)으로 암호화하여 생성될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따라 제2 암호 코드가 추가된 운용 데이터를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 기록 장치(120)가 1주기에서 수신한 운용 데이터(D1)에는 제1 암호 코드(CA1)가 추가되어 있다. 최초 주기의 제2 암호 코드(CB1)는 이전 주기의 데이터를 사용해 생성할 수 없기 때문에 특정 값으로 미리 설정될 수 있다.
2주기에서 수신한 운용 데이터(D2)에는 제1 암호 코드(CA2)가 추가되어 있으며, 기록 장치(120)는 상기 제1 암호 코드(CA2)와 1주기 운용 데이터(D1)의 제2 암호 코드(CB1)를 지정된 방식으로 암호화하여 제2 암호 코드(CB2)를 생성한다. 같은 방식으로, 3주기 운용 데이터(D3)의 제2 암호 코드(CB3)는, 제1 암호 코드(DA3)와 이전 주기(2주기) 운용 데이터(D2)의 제2 암호 코드(CB2)에 기초하여 생성될 수 있다.
이와 같이, 기록 장치(120)는 매 주기마다 운용 데이터에 제2 암호 코드(Chain Byte)를 추가하여 블록체인 형태로 데이터의 연속성을 보장할 수 있다. 제2 암호 코드를 다시 CRC 변환하여 값이 일치하지 않으면(즉, 운용 데이터 차트의 순서가 변조되었다고 예상되는 경우), 해당 운용 데이터를 메모리(122)에 저장하지 않고 관리자에게 알릴 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다. 배터리 관리 시스템(110) 및 기록 장치(120)에 의해 수행되는 도 8의 단계들(S810 내지 S850)은 도 6의 단계들(S610 내지 S650)과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다
단계(S810 내지 S850)에 이어서, 기록 장치(120)는 상기 기록 장치(120)에 저장하던 운용 데이터의 분기 여부를 판정하는 단계(S860)를 수행하고, 데이터 분기가 발생한 경우(S860→예), 분기 직전 주기의 운용 데이터에 추가된 제2 암호 코드에 기초하여 제3 암호 코드를 생성하는 단계(S870)를 수행한다.
제3 암호 코드("Device Byte"라고도 함)는 분기 이전까지의 일련의 운용 데이터를 식별하고 분기 이후에 상기 일련의 운용 데이터가 변조되는 것을 방지하기 위한 코드이다. 예컨대, 제3자가 다른 기록 장치의 데이터 전체를 재활용하여 사용 패턴을 속이는 행위를 방지하기 위해, 분기 이전의 운용 데이터 집합에 암호 코드를 추가하는 것이다.
일 실시예에 따르면, 운용 데이터의 제3 암호 코드는, 분기 직전 주기의 운용 데이터에 추가된 제2 암호 코드, 기록 장치(120)의 식별 번호(시리얼 넘버), 및 상기 일련의 운용 데이터가 기록 장치(120)의 메모리(122)에 저장되기 시작한 시간의 정보(Unixtime)에 기초하여 생성될 수 있다. 제3 암호 코드는 상기 정보들을 지정된 방식(예컨대, CRC 16 또는 CRC 32)으로 암호화하여 생성될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따라 제3 암호 코드가 추가된 운용 데이터를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 기록 장치(120)는 1주기부터 n주기까지 운용 데이터(D1, D2, …, Dn)을 수신하여 저장하며, 각 운용 데이터에는 제1 암호 코드 및 제2 암호 코드가 추가되어 있다. n주기까지 운용 데이터(Dn)를 저장한 후에 분기가 발생한 경우(제1 분기 발생), 기록 장치(120)는 운용 데이터(Dn)의 제2 암호 코드(CBn)를 이용하여 제1 분기에 대응하는 제3 암호 코드(CC1)를 생성하고, 분기 직전 마지막 운용 데이터(Dn)에 이를 추가한다. 제3 암호 코드는, 제2 암호 코드(CBn), 현재 기록 중인 기록 장치(120)의 식별 번호, 저장 개시 시간 정보(즉, D1이 저장된 시점)를 암호화하여 생성될 수 있다.
제1 분기 이후에 기록 장치(120)는 n+1주기, n+2주기, …, m주기에 해당하는 운용데이터(Dn+1, Dn+2, …, Dm)를 수신한다. m주기 이후에 또 다른 분기가 발생한 경우(제2 분기 발생), 기록 장치(120)는 운용 데이터(Dm)의 제2 암호 코드(CBm)를 이용하여 제2 분기에 대응하는 제3 암호 코드(CC2)를 생성하고, 분기 직전 마지막 운용 데이터(Dm)에 이를 추가한다. 제3 암호 코드는, 제2 암호 코드(CBm), 현재 기록 중인 기록 장치(120)의 식별 번호, 저장 개시 시간 정보(즉, Dn+1이 저장된 시점)를 암호화하여 생성될 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 데이터 분기가 발생하지 않은 경우에는(S860→아니오), 다시 단계(S810)로 돌아가 다음 주기의 운용 데이터를 획득하고, 기록 장치(120)에 저장하는 과정을 반복한다.
상기한 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 동작 방법은, 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 동작 방법에 의하면, 에너지 저장 시스템의 운용 데이터를 암호화하여 데이터가 제3자에 의해 임의로 변조되는 것을 방지할 수 있다. 종래의 에너지 저장 시스템은 운용 데이터의 보호 수준이 미흡하여 데이터를 임의로 변조하기 용이하였고, 변조를 방지하기 위해 전체 데이터를 암호화하여 저장할 경우에는 지나치게 많은 컴퓨팅 리소스를 소모한다는 문제점이 있었다. 본 문서에 제공된 실시예에 따르면, 운용 데이터 전체를 암호화하는 것이 아니라 일부 데이터의 패턴을 이용하여 생성된 암호 코드를 추가함으로써, 기록 장치에서 주기마다 수신하는 운용 데이터를 가로채거나, 주기 별 데이터의 순서를 섞어 패턴을 속이거나, 다른 기록 장치에서 분기된 데이터 전체를 활용하여 사용 패턴을 속이는 조작 행위를 효율적으로 방지할 수 있다.
이상에서, 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었으나, 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 목적 범위 안에서라면 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시된 기술 사상의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 에너지 저장 시스템
100: 배터리 모듈
110: 배터리 관리 시스템
111: BMS 컨트롤러
112: 통신부
120: 기록 장치
121: 기록 장치 컨트롤러
122: 메모리
D1, D2, D3, …, Dn: 운용 데이터
CA1, CA2, CA3, …, CAn: 제1 암호 코드
CB1, CB2, CB3, …, CBn: 제2 암호 코드
CC1, CC2: 제3 암호 코드

Claims (18)

  1. 배터리의 상태와 관련된 필수 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 에너지 저장 시스템의 운용 데이터를 획득하고, 상기 부가 데이터를 랜덤하게 샘플링하여 샘플링 데이터를 획득하고, 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터에 기초하여 제1 암호 코드를 생성하는 BMS 컨트롤러; 및
    상기 제1 암호 코드가 추가된 상기 운용 데이터를 기록 장치에 전송하는 통신부를 포함하는, 배터리 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 암호 코드는, 상기 샘플링 데이터의 지표를 나타내는 제1 데이터, 및 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터를 암호화하여 생성된 제2 데이터를 포함하는, 배터리 관리 시스템.
  3. 배터리의 상태와 관련된 필수 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 에너지 저장 시스템의 운용 데이터를 획득하고, 상기 부가 데이터를 랜덤하게 샘플링하여 샘플링 데이터를 획득하고, 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터에 기초하여 제1 암호 코드를 생성하는 BMS 컨트롤러, 및 상기 제1 암호 코드가 추가된 상기 운용 데이터를 기록 장치에 전송하는 통신부를 포함하는 배터리 관리 시스템; 및
    상기 배터리 관리 시스템으로부터 상기 제1 암호 코드가 추가된 상기 운용 데이터를 수신하여 저장하는 기록 장치를 포함하는, 에너지 저장 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 암호 코드는, 상기 샘플링 데이터의 지표를 나타내는 제1 데이터, 및 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터를 암호화하여 생성된 제2 데이터를 포함하는, 에너지 저장 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기록 장치는, 상기 제1 암호 코드가 추가된 상기 운용 데이터에 기초하여 제2 암호 코드를 생성하는 기록 장치 컨트롤러, 및 상기 운용 데이터에 상기 제2 암호 코드를 추가하여 저장하는 메모리를 포함하는, 에너지 저장 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 암호 코드는, 현재 주기에서 수신된 운용 데이터의 제1 암호 코드와 이전 주기에서 수신된 운용 데이터의 제2 암호 코드에 기초하여 생성되는, 에너지 저장 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 기록 장치는, 상기 기록 장치에 저장하던 운용 데이터가 분기되는 경우, 분기 직전 주기의 상기 운용 데이터에 추가된 상기 제2 암호 코드에 기초하여 제3 암호 코드를 생성하는, 에너지 저장 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3 암호 코드는, 분기 직전 주기의 상기 운용 데이터에 추가된 상기 제2 암호 코드, 상기 기록 장치의 식별 번호, 및 상기 운용 데이터가 상기 기록 장치에 저장되기 시작한 시간의 정보에 기초하여 생성되는, 에너지 저장 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 암호 코드를 구성하는 상기 제2 데이터, 상기 제2 암호 코드, 및 상기 제3 암호 코드는 CRC (Cyclic Redundancy Check) 암호화 방식에 의해 생성되는, 에너지 저장 시스템.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 필수 데이터는, 현재 시간 정보, 상기 배터리의 전압, 전류, 온도, 및 충전 상태 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 부가 데이터는, 네트워크 설정 정보, 인터넷 프로토콜 정보, 및 배터리 관리 시스템의 설정값 중 적어도 하나를 포함하는, 에너지 저장 시스템.
  11. 에너지 저장 시스템의 동작 방법에 있어서,
    배터리의 상태와 관련된 필수 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 상기 에너지 저장 시스템의 운용 데이터를 획득하는 단계;
    상기 부가 데이터를 랜덤하게 샘플링하여 샘플링 데이터를 획득하고, 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터에 기초하여 제1 암호 코드를 생성하는 단계; 및
    상기 운용 데이터에 상기 제1 암호 코드를 추가하여 기록 장치에 전송하는 단계를 포함하는, 에너지 저장 시스템의 동작 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 암호 코드는, 상기 샘플링 데이터의 지표를 나타내는 제1 데이터, 및 상기 필수 데이터와 상기 샘플링 데이터를 암호화하여 생성된 제2 데이터를 포함하는, 에너지 저장 시스템의 동작 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 암호 코드가 추가된 상기 운용 데이터에 기초하여 제2 암호 코드를 생성하는 단계; 및
    상기 운용 데이터에 상기 제2 암호 코드를 추가하여 상기 기록 장치의 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는, 에너지 저장 시스템의 동작 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 암호 코드는, 현재 주기에서 수신된 운용 데이터의 제1 암호 코드와 이전 주기에서 수신된 운용 데이터의 제2 암호 코드에 기초하여 생성되는, 에너지 저장 시스템의 동작 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 메모리에 저장하던 운용 데이터가 분기되는 경우, 상기 기록 장치에서 분기 직전 주기의 상기 운용 데이터에 추가된 상기 제2 암호 코드에 기초하여 제3 암호 코드를 생성하는 단계를 더 포함하는, 에너지 저장 시스템의 동작 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제3 암호 코드는, 분기 직전 주기의 상기 운용 데이터에 추가된 상기 제2 암호 코드, 상기 기록 장치의 식별 번호, 및 상기 운용 데이터가 상기 기록 장치의 메모리에 저장되기 시작한 시간의 정보에 기초하여 생성되는, 에너지 저장 시스템의 동작 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 암호 코드를 구성하는 상기 제2 데이터, 상기 제2 암호 코드, 및 상기 제3 암호 코드는 CRC 16 또는 CRC 32 암호화 방식에 의해 생성되는, 에너지 저장 시스템의 동작 방법.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 필수 데이터는, 현재 시간 정보, 상기 배터리의 전압, 전류, 온도, 및 충전 상태 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 부가 데이터는, 네트워크 설정 정보, 인터넷 프로토콜 정보, 및 배터리 관리 시스템의 설정값 중 적어도 하나를 포함하는, 에너지 저장 시스템의 동작 방법.
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