KR101762975B1 - 스마트카드기반 전자식 전력 계량용 가입자 인증 모듈, 이의 가입자 인증 모듈을 이용한 전자식 전력 계량 시스템 및 방법 - Google Patents

스마트카드기반 전자식 전력 계량용 가입자 인증 모듈, 이의 가입자 인증 모듈을 이용한 전자식 전력 계량 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력 사용량에 대한 사용자별 계측뿐만 아니라, 사용자와 전력 공급자 간에 송수신되는 전력 계측 값을 외부의 공격으로부터 보호하기 위한 시스템 및 장치에 관한 것이다. 이를 위해, 사용자별 전력 사용량을 계측하기 위한 본 발명의 전자식 전력 계량 시스템은 적어도 하나의 전력기기를 통해 전력을 사용하려는 사용자를 식별하기 위한 식별자를 포함하고, 적어도 하나의 전력기기를 통해 소비되거나 공급된 전력량을 저장하는 가입자 인증 모듈; 및 가입자 인증 모듈의 식별자와 식별자 저장소에 저장된 사용자별 식별자 정보의 비교를 통해 사용자가 식별되면 적어도 하나의 전력 기기로부터 사용자에 대한 전력 사용을 허용하는 관리 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스마트카드기반 전자식 전력 계량용 가입자 인증 모듈, 이의 가입자 인증 모듈을 이용한 전자식 전력 계량 시스템 및 방법{Subscriber Identification Module for Electronic metering energy in SmartGrid, and System and Method of Electronic measuring using thereof}
본 발명은 스마트그리드 체계에서 가입자에 대한 인증 및 사용자별 전력 계량을 가능케 하는 시스템 및 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게 본 발명은 전력 사용량에 대한 사용자별 전력 계량뿐만 아니라, 사용자와 전력 공급자 간에 송수신되는 전력 계측 값을 외부의 공격으로부터 보호하기 위한 시스템 및 장치에 관한 것이다.
스마트그리드의 핵심은 정보통신 기술을 활용하여 소비자의 에너지 사용을 합리화하고, 신재생에너지의 사용을 촉진하는 것이다. 이를 위해 소비자의 프라이버시 확보를 위한 보안인증대책은 필수조건이고 특히, 전력망의 안정성 유지를 위하여 전력망 진입점에 대한 보안이 중요하다.
종래의 전자식 전력 계량 인프라에서 예상되는 문제점으로는 외부에 위치한 계량기로의 무단 접속을 통한 고의적인 정보 훼손, 수집된 계량 정보의 불법 위변조 후 재송신, 실시간 원격 검침을 통해 전력 사용량의 파악을 통한 개인정보침해, 그리고 SW 무단 변경을 포함하는 전자식 전력량계의 불법기기 변경 등이 있다. 현재 스마트그리드 환경에서 스마트미터에 대한 보안기능이 고려되고 있으나, 아직 현실적으로 이를 실현할 수 있는 기술개발에는 고비용, 교체 및 보안체계 등 많은 제약사항이 존재한다.
소비자 측면에서는 전력사용량에 대한 정보가 무단으로 탈취되어, 전력사용패턴에 대한 개인정보 및 범죄에 악용되는 등 프라이버시침해, 사칭 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 전력요금결정에 전력검침 데이터에 전적으로 의지하고 있는 바, 이에 대한 분쟁을 해소할 수 있는 시스템이 필요하다. 따라서, 전력요금관련 데이터가 요구되는 IHD(In Home Display), 스마트미터, 외부 통신시스템 등 기기간 인증 및 보안체계가 미흡하여 정보가 유출될 수 있고, 외부 콘센트 및 플러그를 통해 무단으로 전기가 사용될 수 있다.
이에 관련하여 발명의 명칭이 "전자 인증 카드에 기반하여 과금하는 전력 제공 방법 및 시스템"인 한국등록특허 제1065595호가 존재한다.
본 발명은 기존의 주소지별 전력 사용량의 계측이 아닌 사용자별 전력 사용량을 계측하기 위한 전자식 전력 계량 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 계측된 전력량의 서버와 사용자간 통신에 있어서, 암호화 기법을 이용하여 외부의 공격자에게 계측된 전력량이 노출되는 것을 막는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 사용자별 전력 사용량을 계측하기 위한 본 발명의 전자식 전력 계량 시스템은 사용자별 전력 사용량을 계측하기 위한 전자식 전력 계량 시스템으로서, 적어도 하나의 전력기기를 통해 전력을 사용하려는 사용자를 식별하기 위한 식별자를 포함하고, 상기 적어도 하나의 전력기기를 통해 소비되거나 공급된 전력량을 저장하는 가입자 인증 모듈; 및 상기 가입자 인증 모듈의 식별자와 식별자 저장소에 저장된 사용자별 식별자 정보의 비교를 통해 상기 사용자가 식별되면 상기 적어도 하나의 전력 기기로부터 상기 사용자에 대한 전력 사용을 허용하는 관리 서버를 포함하고, 상기 가입자 인증 모듈은, COS(Chip Operation System)를 이용한 스마트카드를 기반으로 한 휴대용 모듈로 형성될 수 있고, 상기 가입자 인증 모듈은, 상기 스마트카드에 포함된 IC부에서 가변 공급 전압 부분에 대한 전압 및 전류를 측정하여 전력을 유추함으로써 상기 적어도 하나의 전력기기가 전력을 소비하거나 공급할때 사용되는 전력값을 계측할 수 있다.
또한, 사용자가 적어도 하나의 전력기기로부터 전력을 이용하면, 사용된 전력 사용량이 가입자 인증 모듈에서 계측되고 암호화되며, 암호화된 전력 사용량은 관리 서버로 전송되고, 관리 서버는 암호화된 전력 사용량을 정기적으로 전력 사용량 저장소에 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 가입자 인증 모듈은 적어도 하나의 전력기기 각각에 내장(embedded)된 서브미터로 형성될 수 있어서, 서브미터를 통해 적어도 하나의 전력기기에서 계측된 각각의 전력량을 취합하여 저장할 수 있는 것을 특징으로 한다.
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또한, 가입자 인증 모듈은 식별자를 포함하는 식별부; 적어도 하나의 전력기기에서 소비 또는 공급되는 전력량을 측정하기 위한 계측부; 보안을 위해 계측부로부터 측정된 전력 계측 값을 암호화하는 암호화부; 및 암호화된 전력 계측 값을 관리 서버로 송신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 관리 서버는 가입자 인증 모듈의 식별자와 식별자 저장소에 저장된 사용자별 식별자 정보의 비교를 수행하여, 적어도 하나의 전력기기를 통해 전력을 소비 또는 공급하는 사용자를 판단하는 인증부; 및 암호화된 전력 사용량의 암호 해독을 수행하여, 계측된 전력 사용량을 판독하는 암호 해독부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 가입자 인증 모듈은 사용된 전력 사용량을 암호화할 때, DES, AES 및 RSA/ECC 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 식별자 저장소는 적어도 하나의 전력기기로부터 전력 공급이 차단 되어야 하는 사용자의 목록인 블랙리스트를 더 포함하여, 관리 서버는 사용자의 인증 시, 사용자가 블랙리스트에 포함된 사용자로 판단되면, 사용자가 적어도 하나의 전력기기로부터 전력을 공급받을 수 없도록 차단하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가입자 인증 모듈은COS(Chip Operation System)를 이용한 스마트카드를 기반으로 한 휴대용 모듈로 형성될 수 있는 가입자 인증 모듈에 있어서, 적어도 하나의 전력기기를 통해 전력을 사용하려는 사용자를 식별하기 위한 식별자를 포함하는 식별부; 상기 적어도 하나의 전력기기에서 소비 또는 공급되는 전력량을 측정하기 위한 계측부; 보안을 위해 상기 계측부로부터 측정된 전력 계측 값을 암호화하는 암호화부; 및 상기 암호화된 전력 계측 값을 관리 서버로 송신하는 통신부를 포함하며, 상기 계측부는, 상기 스마트카드에 포함된 IC부에서 가변 공급 전압 부분에 대한 전압 및 전류를 측정하여 전력을 유추함으로써 상기 적어도 하나의 전력기기가 전력을 소비하거나 공급할때 사용되는 전력값을 계측할 수 있다.
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상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전자식 전력 계량 방법은 가입자 인증 모듈에 저장된 식별자와, 식별자 저장소에 저장된 사용자별 식별자 정보를 비교함으로써, 적어도 하나의 전력기기에서 전력을 소비 또는 공급하려는 사용자를 식별하는 단계; 상기 적어도 하나의 전력기기에서 전력 소비 또는 공급이 이루어질 때, 상기 적어도 하나의 전력기기에서 소비 또는 공급되는 전력량을 계측하는 단계; 상기 계측된 전력량을 암호화하는 단계; 및 상기 암호화된 계측 전력량을 정기적으로 전력 사용량 저장소로 송신하는 단계를 포함하며, 상기 가입자 인증 모듈은, COS를 이용한 스마트카드를 기반으로 한 휴대용 모듈로 형성될 수 있고, 상기 적어도 하나의 전력기기에 소비 또는 공급되는 전력량을 계측하는 단계는, 상기 가입자 인증 모듈이 상기 스마트카드에 포함된 IC부에서 가변 공급 전압 부분에 대한 전압 및 전류를 측정하여 전력을 유추함으로써 상기 적어도 하나의 전력기기가 전력을 소비하거나 공급할때 사용되는 전력값을 계측할 수 있다.
또한, 전력기기에서 소비 또는 공급되는 전력량을 계측하는 단계는 가입자 인증 모듈이 적어도 하나의 전력기기 각각에 내장된 서브미터로 형성될 수 있어서, 서브미터를 통해 적어도 하나의 전력기기에서 계측된 각각의 전력량을 취합하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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또한, 식별자 저장소 적어도 하나의 전력기기로부터 전력 공급이 차단 되어야 하는 사용자의 목록인 블랙리스트를 더 포함하여, 사용자를 식별하는 단계는 사용자의 인증 시, 사용자가 블랙리스트에 포함된 사용자로 판단되면, 상기 사용자가 상기 적어도 하나의 전력기기로부터 전력을 공급받을 수 없도록 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자식 전력 계량 시스템 및 방법에 따르면 전력을 공급하는 사업자가 전력을 소비하는 소비자에게 요금을 부과할 때, 기존의 주소지별 전력 사용량별 요금 부과 방식이 아닌, 사용자에 대한 전력 사용자의 요금 부과를 가능케 한다. 또한, 전자식 전력 계량 시스템 및 방법을 통해 계측된 전력량이, 소비자와 사업자간에 통신될 때, 외부의 공격으로부터 보호될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 전자식 전력 계량 시스템 및 방법에 따르면 사용자가 전력기기 각각에서 소비되는 전력량을 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전력 계량 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 전자식 전력 계량 시스템에 포함된 가입자 인증 모듈이 적용될 수 있는 일 실시예를 도시하는 도면이다,
도 3은 본 발명의 전자식 전력 계량 시스템에 포함된 가입자 인증 모듈의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 전자식 전력 계량 시스템에 포함된 관리 서버의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전력 계량 방법의 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전력 계량 시스템에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전력 계량 시스템(100)의 블록도이다. 도 1에 도시된 것처럼 본 발명의 전자식 전력 계량 시스템(100)은 가입자 인증 모듈(110), 게이트웨이(120), 관리서버(130), 전력 사용량 저장소(140) 및 식별자 저장소(150)를 포함한다. 이하에서 상기 구성이 보다 구체적으로 서술된다.
가입자 인증 모듈(110)은 기존의 주소지별 전력 계측이 아닌 사용자별 전력 계측을 위해 사용되는 모듈로서, 적어도 하나의 전력기기를 통해 전력을 사용자를 식별하기 위한 식별자를 포함한다. 이러한 식별자는 도 3에 도시된 것처럼 가입자 인증 모듈(110)에 포함된 식별부(111)에 저장된다. 이러한 식별자는 전력을 공급하는 사업자가 전력을 소비하는 사용자를 각각 개별적으로 식별하기 위한 것으로, 고유한 ID 값을 갖는다. 또한, 가입자 인증 모듈(110)은 아래에서 도 2 및 도 3을 참조로 언급되는 것처럼 전력기기로부터 사용되는 전력량을 계측할 수 있는 계측부(112)를 포함한다. 이렇게, 가입자 인증 모듈(110)은 전력기기로부터 사용되는 전력량을 계측할 수 있으므로, 기존의 스마트미터에서 수행되던 기능 중 일부를 나누어서 사용될 수 있거나, 사용자가 전력기기마다의 전력 소비량을 알고 싶을 때 등으로 응용되어 사용될 수 있다. 그리고, 이러한 가입자 인증 모듈(110)은 앞서 언급한 전력 계측량을 보관할 수 있는 저장소(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 가입자 인증 모듈(110)은 도 2에 도시된 것처럼 스마트카드의 형태를 가질 수 있다.
도 2를 참조하면, 스마트카드의 예시가 국제 규격별로 도시되어 있다. 여기서, ID-000은 현재 흔히 사용되는 U-SIM카드가 이에 해당되고, ID-1은 신용카드와 같은 IC 카드가 이에 해당된다. 도면의 오른쪽 부분엔, 스마트카드에 포함된 IC부의 확대도가 도시된다. 이러한 IC부는 C1 내지 C8으로 구성된다. 여기서 C1은 IC 칩의 구동에 필요한 공급 전압, C2는 리셋, C3는 클럭, C5는 그라운드, C6는 가변 공급 전압, C7은 데이터 입출력을 위한 인터페이스 그리고 C4 및 C8은 USB 단자부분으로, 현재 사용되고 있지 않은 부분이다. 이러한 C1 내지 C8의 구성은 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략된다. 여기서, C6는 잘 알려진 것처럼, ISO 표준과 문제가 발생할 수 있기에 현재 사용되지 않고 있다.
따라서, 본 발명은 이렇게 사용되지 않는 C6에 전압과 전류를 측정하여 전력을 유추하고, 이 측정된 전력 값을 디지털로 변환시키는 회로를 삽입하여 스마트카드의 원래의 기능 외에 전력기기에서 전력을 계측할 수 있게 하였다. 이러한 스마트카드는 IEC 7816의 표준 프로토콜을 사용하여 통신을 수행하게 된다. 또한, 이렇게 가입자 인증 모듈(110)을 스마트카드로 사용하면, 스마트카드의 특징, 즉, 보안이 우수한 장점을 가질 수 있는데, 이러한 장점은 현재까지 구현되어 있는 저장매체 중 스마트카드가 가장 안전하다는 특징에 기인한다. 이러한 스마트카드는 예를 들어, 전력소비유형을 통해 키 값을 분석하는 공격하는 유형(예를 들어, SPA/DPA 공격), 칩 소자를 분해하여 메모리/데이터의 경로를 분석하는 유형, 악의적인 전압 또는 클럭 신호를 주입하여 오류를 발생시키고, 이 때의 키 값을 획득하거나 오동작을 발생시키는 유형 및 소자간 연결을 끊거나 임의의 소자를 재 연결하는 공격 유형 등 다양한 공격 유형에 대응할 수 있다. 즉, 이렇게 전력기기의 전력을 계측할 수 있는 스마트카드를 통해, 전력기기에서 간접 또는 직접 계량된 데이터를 안전하게 저장할 수 있어서, 외부의 공격으로 인한 고의적인 훼손을 방지할 수 있다. 또한, 가입자 인증 모듈(110)을 스마트카드를 기반으로 한 휴대용 모듈로 형성했을 때의 장점은 휴대성이 높다는 것이다. 따라서, 전력기기에서 전력을 소비할 때, 가입자 인증 모듈(110)을 전력기기에 삽입 또는 접촉하여 사용자 인증을 간편하게 할 수 있고, 이러한 전력기기에서 소비되는 전력을 측정할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따라, 이러한 스마트카드에는 개방형 운영 체계인 자바 카드 COS(Chip Operation System)가 사용된다. 따라서, 보안 API를 통해 표준화된 어플리케이션 개발 및 다양한 모듈에서 동일한 기능과 성능을 보장할 수 있다. 또한, 메모리의 용량에 따라 복수개의 어플리케이션이 실행이 가능하여 부가서비스 개발이 용이하며, 필요시 PLC와 Zigbee와 같은 다양한 통신을 통해 다양한 어플리케이션을 안전하게 업데이트할 수 있다. 또한, OTA(Over The Air) 기술과 같은 보안이 고려된 원격 다운로드 및 어플리케이션 관리 프로토콜을 위한 프레임워크가 제공될 수 있다.
지금까지 가입자 인증 모듈(110)이 스마트카드 기반으로 형성된 예시를 서술하였지만, 가입자 인증 모듈(110)은 이러한 형태로 제한되지 않고, 도 1에 도시된 것처럼 제 1 전력기기(11) 내지 제 3 전력기기(13)에 삽입된 제 1 서브미터(110a) 내지 제 3 서브미터(110c)와 같이 내장될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 제 1 서브미터(110a) 내지 제 3 서브미터(110c)는 제 1 전력기기(11) 내지 제 3 전력기기(13) 각각에서 사용되는 전력량을 계측하는 용도로 사용될 수 있다. 이를 통해, 제 1 전력기기(11) 내지 제 3 전력기기(13) 각각에서 전력이 얼마나 사용되는지 사용자가 알 수 있다. 이들에 대한 설명은 다시 도 1을 참조로 아래에서 이루어진다. 명세서 전체에 걸쳐 사용된 용어 제 1 전력기기(11) 내지 제 3 전력기기(13)는 전력을 소비하는 기기로 언급되지만, 상황에 따라 전력을 공급할 수 있는 예를 들어, 분산 발전 등의 기기가 포함될 수 있고, 앞서 언급한 전력을 소비하는 기기, 예를 들어, 스마트가전이나 전기 자동차 충전소 등이 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 전력기기 중 전력을 소비하는 기기에서 서브 모듈은 전력의 사용량을 계측하고, 전력을 공급하는 기기에서 서브 모듈은 전력의 공급량을 계측할 수 있다는 것이 더 이해되어야 한다.
도 1을 보면 가입자 인증 모듈(110)은 제 1 전력기기(11) 내지 제 3 전력기기(13)에 내장된 제 1 서브미터(110a) 내지 제 3 서브미터(110c)에 연결된다. 제 1 서브미터(110a) 내지 제 3 서브미터(110c)는 앞서 언급한 것처럼 가입자 인증 모듈(110)이 전력기기에 내장된 상태이다. 이 예시에서, 제 1 전력기기(11) 내지 제 3 전력기기(13)에서 소비 또는 공급되는 전력량은 제 1 서브미터(110a) 내지 제 3 서브미터(110c)에서 계측되고, 이 계측된 양은 다시 가입자 인증 모듈(110)로 전달되어, 가입자 인증 모듈(110)은 제 1 서브미터(110a) 내지 제 3 서브미터(110c)에서 계측된 제 1 전력기기(11) 내지 제 3 전력기기(13)에서 소비 또는 공급된 전력량을 취합할 수 있다. 만일, 제 1 전력기기(11) 내지 제 3 전력기기(13) 내에 서브미터가 포함되지 않은 경우라면, 가입자 인증 모듈(110)을 이용하여 제 1 전력기기(11) 내지 제 3 전력기기(13)에서 소비 또는 공급되는 전력량을 측정할 수 있다. 이렇게 취합된 계측 값은 암호화부(113, 도 3 참조)를 통해 암호화가 수행된다. 여기서 수행되는 암호화 기법은 종래에 알려진 암호화 기법 예를 들어, DES, AES 및 RSA/ECC 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 하지만 이러한 암호화 기법은 이에 한정되지 않고, 차후에 알려질 암호화 기법을 통해 암호화가 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이렇게 암호화된 계측 값은 주기적으로, 또는 조작자의 설정에 따라 게이트웨이(120)를 거쳐 전력 사용량 저장소로 저장될 수 있다. 이러한 암호화부(113)를 통해, 사용자와 서비스 제공자간에 송수신되는 데이터는 중간 노드를 거치더라도 데이터의 보안성이 유지될 수 있다.
그리고, 가입자 인증 모듈(110)은 도 3에 도시된 것처럼 통신부(140)를 포함하여, 암호화된 전력 계측 값을 게이트웨이(120)를 거쳐 관리 서버(130)로 송신하여, 관리 서버(130)가 암호화된 전력 계측 값을 전력 사용량 저장소(140)로 저장하게 한다.
관리 서버(130)는 아래에 서술되는 것처럼 크게 2가지 기능을 수행한다. 관리 서버(130)의 기능 중 첫 번째 기능은 가입자 인증 모듈(110)에 저장된 식별자를 기초로 사용자를 인증하는 것이다. 이러한 인증은 관리 서버(130)에 포함된 인증부(131)를 통해 이루어진다(도 4참조). 이러한 인증부(131)에서 수행되는 인증은 식별자 저장소(150)에 저장된, 전력 공급자가 발급한 사용자별 식별자 정보와 가입자 인증 모듈(110)에 저장된 사용자의 식별자의 비교를 통해 이루어진다. 여기서, 식별자 저장소(150)는 적어도 하나의 전력기기로부터 전력 공급이 차단 되어야 하는 사용자의 목록인 블랙리스트를 더 포함할 수 있다. 여기서, 블랙리스트에 저장된 사용자는 예를 들어, 요금 미납 등의 이유로 전력 공급이 차단되어야 하는 사용자를 의미한다. 이렇게 인증 절차에서 가입자 인증 모듈(110)에 저장된 식별자가 블랙리스트에 저장된 식별자로 판단되면, 이러한 식별자를 갖는 사용자가 적어도 하나의 전력기기로부터 전력공급을 받을 수 없도록 전력 공급이 차단된다. 따라서, 제 1 전력기기(11) 내지 제 3 전력기기(13) 중 적어도 하나를 통해 전력을 이용하려는 사용자가 식별된 후, 제 1 전력기기(11) 내지 제 3 전력기기(13)에 대한 전력 이용이 허가된다. 이를 통해, 기존의 주소지 기반의 전력량 측정에서 사용자 기반의 전력량 측정이 가능해진다.
또한, 관리 서버(130)의 기능 중 두 번째 기능은 전력 사용량 저장소(140)에 저장된, 암호화 계측 값을 암호 해독할 수 있다. 이는 관리 서버(130)에 포함된 암호 해독부(132)로부터 이루어진다. 이렇게 암호 해독부(132)로부터 수행된 암호화 전력 계측 값의 암호 해독을 통해 사용자와 전력 공급자 간에 사용자별 전력 계측 값이 외부의 공격으로부터 안전하게 전달될 수 있다. 여기서 전력 사용량 저장소는 사용자별 전력 사용에 대한 계측 값이 저장되는 저장소이다.
이하 도 5를 참조로 본 발명의 전자식 전력 계량 방법에 대하여 서술한다. 명세서의 간략함을 위해 앞서 도 1 내지 도 4를 참조로 서술된 전자식 계측 장치(100)에서 서술된 내용 중 중복된 내용은 생략된다.
먼저, 사용자의 식별 단계(S110)가 수행된다. S110 단계에서는 도 1 내지 도 4를 참조로 언급한 것처럼, 적어도 하나의 전력기기를 통해 전력을 소비하려는 사용자의 가입자 인증 모듈에 저장된 식별자와, 식별자 저장소에 저장된 사용자별 식별자 정보를 비교한다. 이러한 비교를 통해 가입자 인증 모듈을 지닌 사용자가 정상적인 사용자인지의 여부를 판단할 수 있다. 또한, 이러한 식별자 저장소는 앞서 언급한 것처럼, 전력 공급이 차단되어야 하는 목록인 블랙리스트 또한 포함되어 있어서, 적어도 하나의 전력기기를 통해 전력을 소비하려는 사용자가 이 블랙리스트에 포함되어있는지 판단하는 단계(S120)가 수행된다. 이러한 판단 결과, 사용자가 블랙리스트에 포함된 사용자라면 제어는 S160 단계로 전달되고, 사용자가 블랙리스트에 포함되지 않은 사용자라면 제어는 S130 단계로 전달된다.
S130 단계는 앞서 언급한 것처럼, 사용자가 블랙리스트에 포함되지 않은 경우 수행되는 단계로서, 사용자가 전력기기를 통해 전력을 공급받는 단계이다. 이 때, 사용자의 가입자 인증 모듈을 통해 전력 사용량이 계측되고, 이렇게 계측된 전력 사용량이 암호화되는 단계(S140)가 수행된다. S140 단계에서, 도 1에 도시된 것처럼, 제 1 전력기기 내지 제 3 전력기기에 제 1 서브미터 내지 제 3 서브미터가 포함되는 경우, 앞서 언급한 것처럼 제 1 서브미터 내지 제 3 서브미터에서 계측된 제 1 전력기기 내지 제 3 전력기기의 전력량을 취합하여 저장할 수 있다. 또한 앞서 언급한 것처럼, 가입자 인증 모듈은 자바 카드 COS를 이용한 스마트카드를 기반으로 한 휴대용 모듈로 형성될 수 있거나, 전력기기에 내장된 형태로 존재할 수 있다. 여기서 스마트카드는 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1 전력기기 내지 제 3 전력기기가 전력을 소비할 때, 소비되는 전류 및 전압 값을 측정하여, 실제 소비되는 전력 값을 산출하는 회로를 포함한다. 따라서, 이러한 스마트카드를 통해 제 1 전력기기 내지 제 3 전력기기에서 소비되는 실제 전력 계측 값을 파악할 수 있다. 또한, S140 단계에서 사용되는 암호화 기법은 앞서 언급한 것처럼, 종래에 잘 알려진 기법, 예를 들어, DES, AES 및 RSA/ECC 중 적어도 하나가 이용될 수 있지만 이에 제한되지 않고, 차후에 개발될 암호화 기법 또한 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
S150 단계는 이렇게 암호화된 계측 전력 값을 게이트웨이를 거쳐 정기적으로 전력 사용량 저장소로 송신하는 단계이다. S150 단계를 통해 도 1에 도시된 관리 서버는 전력 사용량 저장소에 저장된 계측 전력 값을 판독할 수 있어서, 전력을 공급하는 사업자가, 사용자가 소비한 전력 계측 값을 파악할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 하지만, 당업자라면 본 발명의 일 실시예에 따른 가입자 인증 모듈과, 이러한 가입자 인증 모듈을 이용한 전자식 계량 시스템 및 방법이 다양하게 응용될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 요금청구와 에너지관리(EMS)용 데이터를 구분한 키관리 체계와 가정 내에서 발생하는 모든 관련정보에 대하여 EM-SIM을 이용하여 사용자개별 보안체계를 구축함으로써, 가정 내에서 발생되는 데이터에 대하여 선별적인 접근제어 및 전송이 가능하며, 개인에 의하여 관리가 가능할 수 있다. 그리고, 가입자 인증 모듈의 확장 기능으로, 법정계량기로써 전력량계 형식승인시 부여된 SW 코드에 대한 해쉬 값, 체크섬, 전자서명 등을 가입자 인증 모듈에 발급 시 이들을 저장하고, 계량기의 자체 점검기능에 의해 계산된 값과 가입자 인증 모듈에 저장된 값을 비교함으로써, 계량기를 불법으로 변경하는 것을 원천적으로 차단할 수도 있다. 또한, 앞서 언급한 것처럼, 주소지를 기반으로 한 전력 계량이 아닌, 사용자를 기준으로 체계를 바꿈으로써, 각 사용자에 대한 요금미납과 불법 사용 등에 대한 적절한 관리가 가능해질 수 있고, 사용자별 요금 형태에 따라 다양한 요금정책 및 마일리지, 멤버쉽 등 다양한 요금이용혜택을 고객에게 부여할 수 있다. 또한, 신용에 의한 블랙리스트 관리가 가능해짐으로써, 과오납에 여러 부분을 해소할 수 있을 수도 있다.
명세서 전반에 걸쳐 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 전자식 전력 계량 시스템 110 : 가입자 인증 모듈
120 : 게이트웨이 130 : 관리 서버
140 : 전력 사용량 저장소 150 : 식별자 저장소

Claims (17)

  1. 사용자별 전력 사용량을 계측하기 위한 전자식 전력 계량 시스템으로서,
    적어도 하나의 전력기기를 통해 전력을 사용하려는 사용자를 식별하기 위한 식별자를 포함하고, 상기 적어도 하나의 전력기기를 통해 소비되거나 공급된 전력량을 저장하는 가입자 인증 모듈; 및
    상기 가입자 인증 모듈의 식별자와 식별자 저장소에 저장된 사용자별 식별자 정보의 비교를 통해 상기 사용자가 식별되면 상기 적어도 하나의 전력 기기로부터 상기 사용자에 대한 전력 사용을 허용하는 관리 서버를 포함하고,
    상기 가입자 인증 모듈은, COS(Chip Operation System)를 이용한 스마트카드를 기반으로 한 휴대용 모듈로 형성될 수 있고,
    상기 가입자 인증 모듈은, 상기 스마트카드에 포함된 IC부에서 가변 공급 전압 부분에 대한 전압 및 전류를 측정하여 전력을 유추함으로써 상기 적어도 하나의 전력기기가 전력을 소비하거나 공급할때 사용되는 전력값을 계측하는 것을 특징으로 하는 전자식 전력 계량 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자가 상기 적어도 하나의 전력기기로부터 전력을 이용하면, 사용된 전력 사용량이 상기 가입자 인증 모듈에서 계측되고 암호화되며, 상기 암호화된 전력 사용량은 상기 관리 서버로 전송되고, 상기 관리 서버는 상기 암호화된 전력 사용량을 정기적으로 전력 사용량 저장소에 저장하는 것을 특징으로 하는, 전자식 전력 계량 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가입자 인증 모듈은,
    상기 적어도 하나의 전력기기 각각에 내장(embedded)된 서브미터로 형성될 수 있어서, 상기 서브미터를 통해 상기 적어도 하나의 전력기기에서 계측된 각각의 전력량을 취합하여 저장할 수 있는 것을 특징으로 하는, 전자식 전력 계량 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가입자 인증 모듈은,
    상기 식별자를 포함하는 식별부;
    상기 적어도 하나의 전력기기에서 소비 또는 공급되는 전력량을 측정하기 위한 계측부;
    보안을 위해 상기 계측부로부터 측정된 전력 계측 값을 암호화하는 암호화부; 및
    상기 암호화된 전력 계측 값을 상기 관리 서버로 송신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자식 전력 계량 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 관리 서버는,
    상기 가입자 인증 모듈의 상기 식별자와 식별자 저장소에 저장된 사용자별 식별자 정보의 비교를 수행하여, 상기 적어도 하나의 전력기기를 통해 전력을 소비 또는 공급하는 사용자를 판단하는 인증부; 및
    상기 암호화된 전력 사용량의 암호 해독을 수행하여, 상기 계측된 전력 사용량을 판독하는 암호 해독부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자식 전력 계량 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 가입자 인증 모듈은,
    상기 사용된 전력 사용량을 암호화할 때, DES, AES 및 RSA/ECC 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는, 전자식 전력 계량 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 식별자 저장소는,
    상기 적어도 하나의 전력기기로부터 전력 공급이 차단되어야 하는 사용자의 목록인 블랙리스트를 더 포함하여, 상기 관리 서버는 상기 사용자의 인증 시, 상기 사용자가 상기 블랙리스트에 포함된 사용자로 판단되면, 상기 사용자가 상기 적어도 하나의 전력기기로부터 전력을 공급받을 수 없도록 차단하는 것을 특징으로 하는, 전자식 전력 계량 시스템.
  10. COS(Chip Operation System)를 이용한 스마트카드를 기반으로 한 휴대용 모듈로 형성될 수 있는 가입자 인증 모듈에 있어서,
    적어도 하나의 전력기기를 통해 전력을 사용하려는 사용자를 식별하기 위한 식별자를 포함하는 식별부;
    상기 적어도 하나의 전력기기에서 소비 또는 공급되는 전력량을 측정하기 위한 계측부;
    보안을 위해 상기 계측부로부터 측정된 전력 계측 값을 암호화하는 암호화부; 및
    상기 암호화된 전력 계측 값을 관리 서버로 송신하는 통신부를 포함하며,
    상기 계측부는, 상기 스마트카드에 포함된 IC부에서 가변 공급 전압 부분에 대한 전압 및 전류를 측정하여 전력을 유추함으로써 상기 적어도 하나의 전력기기가 전력을 소비하거나 공급할때 사용되는 전력값을 계측하는 것을 특징으로 하는, 가입자 인증 모듈.
  11. 삭제
  12. 가입자 인증 모듈에 저장된 식별자와, 식별자 저장소에 저장된 사용자별 식별자 정보를 비교함으로써, 적어도 하나의 전력기기에서 전력을 소비 또는 공급하려는 사용자를 식별하는 단계;
    상기 적어도 하나의 전력기기에서 전력 소비 또는 공급이 이루어질 때, 상기 적어도 하나의 전력기기에서 소비 또는 공급되는 전력량을 계측하는 단계;
    상기 계측된 전력량을 암호화하는 단계; 및
    상기 암호화된 계측 전력량을 정기적으로 전력 사용량 저장소로 송신하는 단계를 포함하며,
    상기 가입자 인증 모듈은, COS를 이용한 스마트카드를 기반으로 한 휴대용 모듈로 형성될 수 있고,
    상기 적어도 하나의 전력기기에 소비 또는 공급되는 전력량을 계측하는 단계는, 상기 가입자 인증 모듈이 상기 스마트카드에 포함된 IC부에서 가변 공급 전압 부분에 대한 전압 및 전류를 측정하여 전력을 유추함으로써 상기 적어도 하나의 전력기기가 전력을 소비하거나 공급할때 사용되는 전력값을 계측하는 것을 특징으로 하는 전자식 전력 계량 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전력기기에서 소비 또는 공급되는 전력량을 계측하는 단계는,
    상기 가입자 인증 모듈이 상기 적어도 하나의 전력기기 각각에 내장된 서브미터로 형성될 수 있어서, 상기 서브미터를 통해 상기 적어도 하나의 전력기기에서 계측된 각각의 전력량을 취합하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자식 전력 계량 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서,
    상기 계측된 전력량을 암호화하는 단계는,
    상기 계측된 전력량을 암호화할 때, DES, AES 및 RSA/ECC 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는, 전자식 전력 계량 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 식별자 저장소는,
    상기 적어도 하나의 전력기기로부터 전력 공급이 차단되어야 하는 사용자의 목록인 블랙리스트를 더 포함하여, 상기 사용자를 식별하는 단계는 상기 사용자의 인증 시, 상기 사용자가 상기 블랙리스트에 포함된 사용자로 판단되면, 상기 사용자가 상기 적어도 하나의 전력기기로부터 전력을 공급받을 수 없도록 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자식 전력 계량 방법.
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