KR101942543B1 - 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 p2p 전력 거래 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신재생에너지 발전원과 에너지 저장장치가 결합된 소규모 분산 자원들 간의 P2P(Peer to Peer)전력 거래에 적용되고 있는 블록체인 기술과 연동하는 분산 데이터 구조를 적용하여 방대하게 발생하는 저장 정보들을 효과적으로 저장하고 고속 검색이 가능하도록 한 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 소규모 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 신재생에너지 및 에너지 저장 장치가 결합된 소규모 분산자원의 P2P 전력 거래에 있어서 블록체인과 분산 데이터 구조를 적용함으로써 전력 생산 수요에 관해 정확하게 예측, 측정하고 전력수용가의 효용이 극대화 될 수 있고 에너지 절감이 되는 방향으로 전력거래를 진행하고 전력수용가가 빠르고 효율적으로 정산을 하여 빠르게 현금화 할 수 있는 효과가 있다.

Description

블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템 및 그 방법{Energy storage system based on distributed energy resources P2P　energy trading system using blockchain technology and method thereof}
본 발명은 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 소규모 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 신재생에너지 발전원과 에너지 저장장치가 결합된 소규모 분산 자원들 간의 P2P(Peer to Peer)전력 거래에 적용되고 있는 블록체인 기술과 연동하는 분산 데이터 구조를 적용하여 방대하게 발생하는 저장 정보들을 효과적으로 저장하고 고속 검색이 가능하도록 한 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 소규모 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
에너지 산업의 발달과 국가 제도적인 변화에 따라, 신재생에너지의 도입이 늘어나고 에너지 체계가 분산화 되면서 신재생에너지 발전원과 에너지 저장 장치가 결합한 독립형 소규모 분산자원이 점차 증가하고 있는 추세이다.
현재까지는 소규모 분산 자원이 발전원을 통해 생산한 전력을 자체적으로 사용하고 남은 부분을 국가 전력 그리드망(Grid Network)에 파는 방법 밖에 없었으나 이러한 방법도 절차 상 복잡하여 소규모 생산자가 진행하기 어렵기 때문에 잉여 전력을 소실하는 경우가 많다.
더불어, 발전전력 정산에 있어서도 소규모 생산자가 다루기 어려운 부분이 많으며 전력 요금 또한 전력회사에 의해 한달 혹은 일정기간마다 정산해야 하므로 국가 전력 그리드망을 기반으로 하는 전력 판매 방식이 활성화되지 못하고 있는 실정이다.
이러한 상황에서, 에너지 스토리지 시스템(ESS)의 보급이 활성화되고, 소규모 전력 공동체에 해당하는 마이크로 그리드의 구성이 활발해지면서 이러한 마이크로 그리드 단위에서 전력을 사고 파는 서비스에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이며, 개인간 P2P 전력 거래에 대해서도 관심이 높아지고 있다.
특히, 이웃 간 전력 거래, 소규모 전력 중개사업을 허용하는 전기사업법 개정안이 통과됨에 따라 개정된 제도의 시행을 위해 마이크로 그리드나 개인의 저장 전력을 포함하는 분산 자원들 간의 전력거래를 효율적으로 할 수 있는 시스템의 필요성이 증대되고 있다. 소규모 분산 자원들 간의 전력 거래는 단순하게 전력을 전력회사에 판매하는 것이 아니기 때문에 모든 자원들 간의 소통이 필요하고 여러 거래 조건과 상황의 판단이 수반되어야 하기 때문에 IoT 및 분산 네트워크 기술, 블록체인 기술과 결합된 효율적인 P2P 전력 거래 기술과 향상된 비즈니스 모델에 대한 더욱 심도 있는 연구가 필요하다.
이러한 전력 거래에 대한 사회적 관심과 더불어, 최근 주목받는 기술인 블록체인을 결합하고자 하는 연구도 활발하게 진행되고 있다.
블록체인은 금융기관에서 모든 거래를 담보하고 관리하는 기존의 금융 시스템에서 벗어나 P2P(Peer to Peer；개인 대 개인) 거래를 지향하는, 탈중앙화를 핵심 개념으로 한다. P2P란 서버나 클라이언트 없이 개인 컴퓨터 사이를 연결하는 통신망을 말하며, 연결된 각각의 컴퓨터가 서버이자 클라이언트 역할을 하며 정보를 공유하는 방식이다.
이러한 P2P 네트워크를 기반으로 하는 블록체인은 암호화, 공유 원장, 분산 합의 기술들 근간으로 하는데, 암호화는 데이터의 무결성을 검증하는 해시트리와 거래의 부인방지를 전자 서명을 사용하는 것이며, 공유 원장은 모든 참여자가 공유하는 동기화된 정보의 기록 저장으로서 블록으로 만들어져 변경할 수 없도록 저장되는 것이고, 분산 합의는 네트워크의 각 노드에서 생성하는 정보나 거래 정보에 대해서 참여 노드들 간 합의를 통해서 적합한 거래나 정보만 블록체인으로 유지하는 것이다.
그 외에도 거래자간의 계약조건에 따라 자동으로 실행하는 스마트 계약기술을 이용한 거래의 신뢰성 및 무결성 보장기술도 관련 기술로서 각광 받고 있다.
따라서, 이러한 블록체인 기술과 스마트 계약 기술을 P2P 전력 거래에 활용하고자 하는 시도들이 존재하고 있는데, 아직까지는 단순히 전력에 관련된 거래들을 블록체인에 저장하여 위변조를 방지한다거나, 필요 전력과 잉여 전력을 매칭하여 전력 거래가 이루어지도록 스마트 계약 기술을 적용하는 정도에 불과하므로 알려져 있는 블록 체인의 기술들을 단순히 전력 거래에 활용하는 정도의 제안이 제시되고 있을 뿐, 전력 거래 환경에 최적화된 구성으로 보기에는 미흡한 실정이다.
널리 알려져 있는 암호화폐 기반 블록체인 기술은 생성된 코인의 거래에 집중하고 있기 때문에 공유원장에 포함되는 정보량이 크지 않지만, 이러한 블록체인 기술을 다양한 용도로 활용함에 따라 공유원장에 저장되어야 하는 정보가 폭발적으로 증가하게되므로, 소위 풀노드(full node)라고 하는 특정 노드에만 전체 공유원장 정보가 저장되고 라이트노드(Light node)라고 하는 대부분의 노드는 발생된 거래들에 대한 해시 정보만 저장하는 방식이 이용된다.
혹은 마스터 노드(Master node)라는 풀노드를 별도로 구성하여 인센티브를 제공하면서 풀노드에 해당하는 데이터 저장 역할을 부여하기도 한다.
이와 같이 블록체인으로 안전하게 저장해야 하는 정보의 종류와 데이터량이 급증하면서 별도의 저장 공간이 필요하게 되는데, 이렇게 저장되는 정보는 변경할 수 없기 때문에 특정한 정보를 검색하고자 할 경우 해당 정보의 최근 등록 내용과 과거의 관련 정보들을 모두 검색한 후 정리해야 하며, 이러한 검색이 필요한 요청 정보가 복잡해지고 검색해야 하는 정보들이 급격히 방대해지는 환경에서, 검색에 필요한 시간과 필요한 조작은 기하급수적으로 증가하게 되는 문제가 있다.
따라서, 블록체인으로 위변조할 수 없는, 즉 갱신하여 데이터량을 유지할 수 없이 계속하여 데이터가 쌓여갈 수 밖에 없는, 환경에서 수 많은 노드들이 생성하는 방대한 정보들을 어디에 어떻게 저장할 것인지, 이러한 정보들을 어떻게 신속하게 검색하여 원하는 결과를 제공할 수 있는 것인지에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 아직까지는 마스터 노드를 구성한다거나 클라우드 저장소를 구성하여 실제 데이터를 저장해 둔 후 라이트노드와 같은 해시값만 공유하는 정도가 논의되고 있는 실정이다. 하지만, 저장 정보의 지속적 누적에 의해 마스터 노드나 클라우드 저장소를 제공하는 제공자에게 지급해야 하는 비용이 많아지고, 검색 시간이 증가하며 검색을 위한 엄청난 네트워크 부하가 해당 마스터 노드나 클라우드 저장소에 집중될 것이어서 그에 따른 부담 역시 증가하게 된다.
결국, 에너지 저장 장치 기반 분산 자원으로 통칭될 수 있는 개인이나 마이크로 그리드 간 전력 거래 방식에 블록체인 기술을 도입하게 되면 모든 노드들이 생산하는 전력량과 소비 전력량, 잉여 전력량, 필요한 전력량, 거래 요청, 실제 거래, 비용 정산 등의 정보들이 매번 블록체인에 수정할 수 없이 저장되어야 하며, 시스템의 정상 운영을 위해 이러한 정보를 저장할 별도의 풀노드나 마스터 노드를 구성해야 하므로 비용이 증가하게 되며 검색을 위한 네트워크 부하 급증으로 인해 해당 시스템은 운영하기 위한 비용이 증가하고 시스템의 안정성을 담보할 수 없게 된다.
따라서, 위와 같은 문제점을 해결하면서도 블록체인 기술의 장점인 데이터의 무결성, 탈 중앙화, P2P 거래에 최적화된 P2P 시스템 운영 등의 장점을 유지할 수 있는 새로운 분산 자원 P2P 전력 거래 시스템이 필요한 상황이다.
한국 공개특허 제10-2013-0037559호, [스마트 그리드 기반의 전력거래 방법] 한국 등록특허 제10-1757802호, [소규모 발전량을 거래하는 프로슈머 전력거래 시스템]
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시예들의 목적은 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래를 위해 블록체인 기술을 도입할 경우 발생되는 데이터 저장 문제와 검색 성능 저하 및 일부 풀 노드나 마스터 노드에 대한 네트워크 부하 집중에 대한 문제를 해결하기 위하여 발생 데이터를 분산 해시 테이블 방식과 머클 트리를 통합하여 새롭게 마련한 분산 데이터 구조로 처리함으로써 데이터 저장 및 억세스 문제를 해소함과 아울러 노드의 증가나 데이터량이 급증하더라도 검색 성능을 유지하도록 한 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명 실시예들의 다른 목적은 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래를 위해 분산 데이터 구조를 적용하여 발생 데이터를 전체 노드에 분산 저장함과 아울러 복잡한 접속과정 없이 모든 데이터를 해시 이름표를 주소로 하여 접속하도록 함으로써 노드가 증가하더라도 데이터 검색 속도가 유지될 수 있도록 함과 아울러 블록체인의 블록 생성과 유사한 머클 트리 생성과 공유를 통해 분산 데이터를 관리하여 거래를 무결하게 관리하는 블록체인과 생성 데이터를 분산 저장하는 분산 데이터 구조가 동일한 패러다임을 공유하면서 상호 보완할 수 있도록 한 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 신재생에너지 및 에너지 저장 장치가 결합된 소규모 분산자원의 P2P 전력 거래에 있어서 블록체인과 분산 데이터 구조를 적용함으로써 전력 생산과 수요를 정확하게 예측 및 측정한 후 전력수용가의 효용이 극대화 되면서 에너지 절감이 되는 방향으로 전력거래를 진행하고 전력수용가가 빠르게 거래 내역을 정산하여 현금화 할 수 있도록 한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 방법은, P2P 전력 거래를 수행하는 블록체인 노드로서 동작하는 에너지 저장 장치를 포함하는 분산 자원의 스마트 미터가, 전력 수용가인 해당 분산 자원이 전력을 소비하고 발전하는 정보 및 필요 수요 정보를 포함하는 발전 수요 전력 데이터를 실시간으로 측정하여 저장하는 데이터 생성 단계와; 상기 스마트 미터가, 저장된 발전 수요 전력 데이터를 블록체인 네트워크 노드의 각 스마트 미터에 분산 저장하고 저장 정보를 각 노드의 스마트 미터 간 공유하도록 전파하는 분산 저장 단계와; 상기 스마트 미터가, 기 설정된 발전 수요 분석 알고리즘에 따라 자동으로 전력 거래를 수행하고 설정된 시간 마다 상기 수행된 전력 거래를 확인 후 합산하여 블록 체인으로 저장하는 거래 수행 단계와; 상기 스마트 미터가, 상기 블록체인으로 저장된 전력 거래들에 대한 정산을 수행하는 정산 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일례로서, 정산 단계는 전력 거래를 에너지 토큰으로 정산하며, 해당 에너지 토큰을 블록체인의 암호화폐 지갑에 입출금하는 단계를 포함할 수 있다.
일례로서, 분산 저장 단계는 스마트 미터가, 저장된 발전 수요 전력 데이터의 해시값을 연산하고 이를 주소로 하여 블록체인 네트워크 노드의 각 스마트 미터에 미리 구성된 해시값 기반 분산 데이베이스에 분산 저장하고, 상기 해시값들을 조합하여 계층적으로 조합 해싱한 머클 트리를 구성하여 인접 노드의 스마트 미터에 라우팅하여 공유하는 단계를 포함할 수 있다.
일례로서, 분산 저장 단계에서, 실제 데이터가 저장된 위치에 대응되는 해시값을 포함하는 머클 트리 정보는 블록체인의 전력 거래를 저장한 공유원장과 별도로 노드의 스마트 미터에서 관리할 수 있다.
일례로서, 스마트 미터가, 공유된 머클 트리 정보에 포함된 실제 데이터의 해시값을 통해서 특정 노드의 스마트 미터에 저장된 데이터를 한 번에 억세스하여 실제 데이터를 획득하는 검색 단계를 더 포함할 수 있다.
일례로서, 스마트 미터가, 블록체인에 저장된 전력 거래와 별도로 분산 저장을 위해 공유된 머클 트리 정보에 포함된 탑 해시값을 통해 해당 머클 트리에 연결된 발전 수요 전력 데이터의 무결성을 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템은, 에너지 저장 장치를 포함하는 분산 자원이 노드로서 참여하여 스마트 계약 방식을 통해 P2P 전력 거래가 이루어지고 그 정보가 블록으로 저장되고 공유되는 블록체인 네트워크를 포함하는 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템으로서, 상기 에너지 저장 장치 기반 분산 자원은 블록체인 네트워크에서 실질적인 노드로서 동작하며, 전력 수용가인 해당 분산 자원이 전력을 소비하고 발전하는 정보 및 필요 수요 정보를 포함하는 발전 수요 전력 데이터를 실시간으로 측정하여 저장하는 스마트 미터를 포함하며, 상기 스마트 미터는 저장된 발전 수요 전력 데이터를 블록체인 네트워크 노드의 각 스마트 미터에 분산 저장하고 저장 정보를 각 노드의 스마트 미터 간 공유하도록 전파하며, 기 설정된 발전 수요 분석 알고리즘에 따라 자동으로 전력 거래를 수행하고 설정된 시간 마다 상기 수행된 전력 거래를 확인 후 합산하여 블록 체인으로 저장하고, 상기 블록체인으로 저장된 전력 거래들에 대한 정산을 수행한다.
일례로서, 스마트 미터는 저장된 발전 수요 전력 데이터의 해시값을 연산하고 이를 주소로 하여 블록체인 네트워크 노드의 각 스마트 미터에 미리 구성된 해시값 기반 분산 데이베이스에 분산 저장하고, 상기 해시값들을 조합하여 계층적으로 조합 해싱한 머클 트리를 구성하여 인접 노드의 스마트 미터에 라우팅하여 공유할 수 있다.
일례로서, 스마트 미터는 실제 데이터가 저장된 위치에 대응되는 해시값을 포함하는 머클 트리 정보는 블록체인의 전력 거래를 저장한 공유원장과 별도로 노드의 스마트 미터에서 관리할 수 있다.
일례로서, 스마트 미터는 블록체인에 저장된 전력 거래와 별도로 분산 저장을 위해 공유된 머클 트리 정보에 포함된 탑 해시값을 통해 해당 머클 트리에 연결된 발전 수요 전력 데이터의 무결성을 검증할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템 및 그 방법은 신재생에너지 및 에너지 저장 장치가 결합된 소규모 분산자원의 P2P 전력 거래에 있어서 블록체인과 분산 데이터 구조를 적용함으로써 전력 생산과 수요를 정확하게 예측 및 측정한 후 전력수용가의 효용이 극대화 되면서 에너지 절감이 되는 방향으로 전력거래를 진행하고 전력수용가가 빠르게 거래 내역을 정산하여 현금화 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템 및 그 방법은 에너지 분산 자원들간에 전력 발전 수요 데이터를 분산 데이터로 관리함으로써 분산 데이터 베이스를 기반으로 빠른 판단과 거래가 가능하게 하여 P2P　거래의 효율성을 향상 시키고 블록체인 기술을 활용하여 거래하기 때문에 중재자 없이 신뢰성 있고 거래비용을 절감할 수 있는 전력 거래가 가능하게 함과 아울러 전력 생산자는 복잡한 절차 없이 생산하는 전력 뿐만 아니라 저장장치에 저장된 전력을 합리적인 가격에 판매할 수 있고 소비자는 전력의 수요에 맞추어 낮은 가격의 전력을 구매할 수 있어 에너지 절감과 추가수익을 창출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템 및 그 방법은 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래를 위해 블록체인 기술을 도입할 경우 발생되는 데이터 저장 문제와 검색 성능 저하 및 일부 풀 노드나 마스터 노드에 대한 네트워크 부하 집중에 대한 문제를 해결하기 위하여 발생 데이터를 분산 해시 테이블 방식과 머클 트리를 통합하여 새롭게 마련한 분산 데이터 구조로 처리하도록 함으로써 데이터 저장 및 억세스 문제를 해소함과 아울러 노드의 증가나 데이터량이 급증하더라도 검색 성능을 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템의 구성을 보인 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에서 블록체인의 노드에 해당하는 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 구성을 보인 개념도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 동작 방식을 설명하는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 미터의 구성을 보인 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분산 데이터 구조에서 활용되는 머클 트리 구성 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 분산 데이터 구조에서 활용되는 분산 해시 테이블 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 분산 데이터 구조의 개념을 보인 개념도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 분산 데이터 구조의 데이터 검색 방식을 설명하는 개념도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 데이터의 분산 저장 방법을 보인 순서도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 분산 데이터 구조를 이용할 경우의 복잡도를 설명하기 위한 그래프도.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
특히, 본 발명에서 설명하는 '분산 자원'은 신재생에너지 및 에너지 저장 장치가 결합된 소규모 전력 수용가를 의미하는 것으로서, 간단하게는 태양광 발전 장치와 배터리 및 스마트 그리드와 연결되는 스마트 미터를 구비한 개인 전력 수용가에서 에너지 저장 시스템(ESS)을 통해 전력을 공유하는 복수의 전력 수용가와 이들을 관리하는 스마트 미터를 구비한 마이크로 그리드에 이르는 포괄적 개념이다. 실질적인 네트워크 연결 대상이 되며 본 발명에서 설명하는 블록체인 네트워크의 실제 구성 노드로 동작하는 것은 분산 자원을 지칭하더라도 해당 분산 자원에 포함되는 스마트 미터를 대상으로 하는 것이다.
이러한 스마트 미터는 CPU와 메모리를 포함하는 다양한 종류의 마이크로 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러가 포함된 모듈이나 회로, 아두이노, 라즈베리파이, 윈도우/리눅스/아이오에스/안드로이드 기반 모듈이나 제어 장치, 각종 RTOS(Real Time Operating System)가 포함된 모듈이나 제어 장치, 미니 PC, PC, 노트북, 타블렛, 서버, 클라우드 장치를 포함하는 다양한 종류의 하드웨어 장치와 그에 구현된 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 이들 중 하나 혹은 복수가 연동하는 방식으로도 구현될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템의 구성 및 동작 과정을 보인 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템(1000)의 구성을 보인 개념도이다.
도시된 노드(110)는 넓은 개념으로서 에너지 저장 장치 기반 분산 자원을 의미하는 것인데, 실질적으로는 분산 자원에 해당하는 소규모 전력 수용가에서 에너지 저장 장치와 연동하면서 전력의 생산과 소비, 필요한 전력 수요를 측정하는 스마트 미터를 의미한다.
도시된 노드(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 신재생 에너지를 포함하는 다양한 발전 전력이나 잉여 전력을 저장하는 에너지 저장부(111)와, 에너지 저장부(111)와 연동하여 생산 전력량과 수용가의 소비 전력량, 잉여 전력량, 필요한 전력량 등을 측정하여 저장하며, 전력을 거래하는 스마트 미터(112)를 포함하며, 이러한 스마트 미터(112)는 필요한 경우 유선 통신이나 근거리 통신 혹은 광대역 통신 방식으로 사용자(수용가) 단말(113)과 연동할 수 있다. 또한, 통신망(10)을 통해서 스마트 미터(112)나 사용자 단말(113)은 다른 노드와 연동하거나 별도의 외부 서버나 단말과 연동할 수 있다. 해당 통신망(10)은 근거리 네트워크, 광대역 네트워크, 데이터망, 인터넷망, 스마트 그리드망, 전력망 등을 포괄하는 것일 수 있다.
기본적으로 이러한 노드(110)는 스마트 그리드망(100)을 통해서 서로 연결되어 전력을 주고 받거나 관련 정보를 주고 받을 수 있으며, 관리노드를 통해서 외부 시스템과 연결될 수 있다. 물론 스마트 그리드망(100)은 전력선과 통신망으로 별도 구성될 수도 있으며 그와 동등한 다른 망을 대표하는 것이므로 이러한 구체적인 구성으로 한정되지는 않는다.
이러한 노드(110)는 실질적으로 블록체인 네트워크를 구성하는 것으로서, 블록체인으로 P2P 거래 내역을 블록으로 저장하거나 스마트 계약을 통해서 자동적으로 계약을 수행하고, 이러한 거래에 따른 정산을 수행하는 블록체인 기반 P2P 전력거래 기능을 구비한다. 이를 위해서 해당 노드(110)의 스마트 미터(112)에는 블록체인 기반 P2P 전력 거래용 프로그램(혹은 하드웨어)이 설치되어 동작할 수 있으며 블록체인에 따른 공유원장을 저장할 저장부가 구성될 수 있다. 이러한 블록체인 기반 P2P 전력 거래용 프로그램(혹은 하드웨어)은 거래에 따른 에너지 토큰(해당 블록 체인에서 거래에 사용하는 다양한 종류의 화페를 통칭)을 전자 지갑을 기반으로 관리할 수 있다.
이러한 노드(110)가 포함된 블록체인 네트워크(200)를 물리적인 스마트 그리드(100)에 중첩하여 표시할 경우 구성이 불필요하게 복잡해지기 때문에 마치 관리 노드에 의해 별도로 연결되는 것처럼 스마트 그리드(100)의 우측에 블록체인 네트워크(200)를 논리적으로 구성하였으나, 도시된 블록체인 네트워크(200)는 물리적으로는 스마트 그리드(100)를 구성하는 노드들(110)(스마트 미터(112))과 그 연결 구성을 통해 구현되는 것일 수 있다.
도 2와 같이 노드(110)를 구성하는 스마트 미터(112)는 다양한 근거리나 광대역 통신을 통해서 각 사용자(수용가) 단말(113)과 연동될 수 있으므로 이러한 사용자 단말에 블록체인 네트워크를 구성하는 노드가 구성될 수도 있으나 스마트 미터와 연동하는 사용자 단말(113)은 노드(110)로 포괄될 수 있으며, 논리적으로는 스마트 미터(112)의 일부로 간주될 수도 있다.
블록체인 네트워크(200)에 포함되는 전자 지갑(210)은 각 노드(110)에 대응되는 것으로 스마트 미터(112)에 구성되거나 해당 스마트 미터(112)에 연동되는 사용자 단말(113)에 구성되거나 혹은 별도의 전자 지갑 서비스를 제공하는 별도 서버(미도시)에 구성될 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템(1000)의 각 노드(110)의 동작 방식은 도 3에 도시된 바와 같이 간략히 정리할 수 있다. 이러한 동작은 노드(110)의 스마트 미터(112)에서 수행되는 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 동작 방식을 설명하는 순서도로서, 도시된 바와 같이 수용가에 해당하는 각 노드(110)가 전력을 소비하고 발전하는 정보 및 필요 수요 정보를 포함하는 발전 수요 전력 데이터를 실시간으로 측정하여 저장하는 단계, 저장된 전력 발전 수요 데이터를 분산 저장하는 단계, 기 설정된 발전 수요 분석 알고리즘에 따라 자동으로 전력 거래를 수행하는 단계, 설정된 시간(예를 들어 15분) 마다 상기 수행된 전력 거래를 확인하여 합산하여 블록 체인으로 저장하는 단계, 블록체인으로 저장된 전력 거래를 에너지 토큰으로 정산하며, 해당 에너지 토큰을 블록체인의 전자 지갑(210)에 입출금하는 단계, 에너지 토큰을 블록체인 암호화폐 거래소(300)에서 거래하거나 암호화폐 가맹점을 통해 현금화하거나 소비하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 블록체인 기반 P2P 전력 거래를 통해서 중앙 관리 기관이 없더라도 거래 내역을 투명하고 안전하며 공개적으로 관리할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 동작 방식의 특징 중 하나는 전력 발전 수요 데이터를 분산 저장하는 것이다.
각 노드(110)의 스마트 미터(112)는 블록체인 네트워크의 노드 역할 통해 P2P 전력 거래에 대한 정보를 블록체인에 저장하여 거래 내역을 투명하고 변경 불가능하게 공유하는 역할을 함과 아울러, 각 스마트 미터(112)의 근원적 역할로서 구성된 수용가에서 전력을 소비하고 발전하는 정보 및 필요 수요 정보를 포함하는 발전 수요 전력 데이터를 실시간으로 측정하여 저장하게 되는데, 이러한 발전 수요 전력 데이터는 거래의 기반이 되는 중요한 데이터로서 지속적으로 보관되어야 함과 아울러 무결성도 보장되어야 한다.
이러한 모든 노드의 발전 수요 전력 데이터를 블록체인에 저장한다면 각 노드에서 저장해야 하는 공유원장의 크기가 엄청나게 증가하게 되며, 이를 저장하는 저장 비용이 대단히 높아지게 된다.
본 발명의 실시예에서는 이러한 발전 수요 전력 데이터를 블록체인(즉, 모든 노드가 공유하게 되는 공유 원장)에 저장하는 것이 아니라 모든 노드(110) 즉, 모든 스마트 미터(112)에 분산 저장하도록 함으로써 수 많은 노드가 지속적으로 생성하는 발전 수요 전력 데이터가 모든 노드에 누적 저장되는 부담을 경감시킨다.
만일 발전 수요 전력 데이터를 블록체인에 저장한다면 수 많은 노드의 발전 수요 전력 데이터가 모든 노드에 중복 저장되므로 블록체인의 공유원장 데이터량은 시간이 지남에 따라, 노드의 숫자가 증가함에 따라 급격히 커지게 된다.
이렇게 모든 노드들이 생산하는 전력량과 소비 전력량, 잉여 전력량, 필요한 전력량, 거래 요청, 실제 거래, 비용 정산 등의 정보들이 매번 블록체인에 수정할 수 없이 저장되어야 한다면 시스템의 정상 운영을 위해 이러한 정보를 저장할 별도의 풀노드나 마스터 노드를 구성해야 하므로 비용이 증가하게 되며 검색을 위한 네트워크 부하 급증으로 인해 해당 시스템은 운영하기 위한 비용이 증가하고 시스템의 안정성을 담보할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 각 노드(110)의 스마트 미터(112)가 블록체인의 노드로서 동작하도록 구성함과 아울러, 계속하여 생성되는 수요 전력 데이터를 블록체인에서 분리하여 별도로 분산 저장하면서 그 무결성을 검증할 수 있도록 하여 전체 수요 전력 데이터량이 nB이고 노드의 수가 m인 경우 이를 m*nB의 저장 공간이 아닌 nB의 저장공간에 저장하도록 한다.
물론, 개별 노드가 자신이 생성한 수요 전력 데이터를 자신이 그대로 보관하도록 할 경우 데이터량의 증가는 없을 수 있으나, IP 기반 검색의 경우 검색 속도가 느려지고 데이터 변조의 위험성이 커지며 데이터의 무결성을 보장할 수 없게 되므로 이러한 방식은 적용할 수 없다.
따라서, 본 발명에서는 블록체인 네트워크의 노드(110)인 스마트 미터(112)가 블록체인 P2P 거래를 수행하는 블록체인 단말로 동작함과 동시에 수요 전력 데이터를 분산 저장하여 변조 위험성을 낮추고 무결성을 보장하면서 신속한 검색을 수행할 수 있는 분산 저장 단말로 동작한다. 이러한 본 발명의 분산 저장 방식은 분산 해시 테이블 방식과 머클 트리 방식을 결합하여 새로운 분산 저장 구조를 적용함으로써 그 기본적인 패러다임은 블록체인과 유사하도록 하되, 블록체인과 병렬적으로 동작하도록 함으로써 블록체인 네트워크의 부담을 줄이면서 유사한 동작 원리를 통해 시스템의 안정성과 개발 용이성을 높일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시에에 따른 스마트 미터(112)의 구성을 보인 구성도로서, 도시된 바와 같이 에너지 저장 장치 기반 분산 자원에 해당하는 수용가에서 전력을 소비하고 발전하는 정보 및 필요 수요 정보를 포함하는 발전 수요 전력 데이터를 실시간으로 측정하는 측정부(1121)와, 인접 노드의 스마트 미터(112) 및 연동하는 사용자 단말과 통신하는 통신부(1122)와, 통신부(1122)와 연동하여 블록체인 네트워크의 노드에 해당하는 기능을 수행함과 아울러 분산 저장 구조에 따라 측정 및 생성한 발전 수요 전력 데이터를 분산 저장하고 분산 저장에 따른 정보를 생성하여 통신부(1122)를 통해 인접 노드로 전파시켜 공유되도록 하는 제어부(1123)와, 생성된 발전 수요 전력 데이터를 분산 저장하고 분산 저장 정보를 저장하는 저장부(1124)를 포함한다.
여기서, 제어부(1123)는 발전 수요 전력 데이터의 분산 저장 뿐만 아니라 분산 저장된 발전 수요 전력 데이터를 분산 저장 정보를 참고하여 신속하게 검색하는 기능도 수행한다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 분산 저장 구조의 구성 원리와 동작 방식, 신속한 검색이 가능하도록 하면서도 시간 복잡도가 증가하지 않는 특성을 도 5 내지 도 10을 통해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분산 데이터 구조에서 활용되는 머클 트리 구성 방식을 설명하기 위한 개념도이다. 통상 블록체인에서 하나의 블록에 저장되는 트랜잭션의 유효성을 검증한 후 해당 트랜잭션에 대한 정보를 블록체인에 저장할 경우 무결성을 검증하기 위하여 도시된 방식의 머클 트리를 이용한다. 이러한 머클 트리는 다른 용어로 해시 트리라고 하는데, 컴퓨터 통신이나 암호학에서 사용되는 것으로서, 계층 구조를 가지면서 상위 노드가 하위 노드의 무결성을 검증할 수 있도록 되어 있다.
이러한 블록체인에서도 사용되는 머클 트리를 본 발명에서는 분산 데이터에 대한 무결성을 검증하기 위해 적용함과 아울러 원하는 데이터를 검색하기 위한 주소 확인을 위해서 사용한다.
도시된 머클 트리의 구성 원리를 보면, 데이터(D)에 대한 해시값을 구하여 말단 노드를 구성한다(Hash 0-0, 0-1, 1-0, 1-1) 이러한 말단 노드들은 한쌍씩 짝을 지어 상단 노드에서 이들의 해시값들에 대한 해시값을 구한다.
이러한 노드(Hash 0, 1)는 각각 자식 노드의 무결성을 확인할 수 있다. 이러한 노드(Hash 0, 1)를 짝을 지어 다시 해시값을 구하면 최 상위 노드의 탑 해시(=루트 해시)를 구할 수 있다(물론 계층 주소는 훨씬 더 많을 수 있다). 이러한 탑 해시값을 확인하면 모든 자식 노드에 대한 무결성을 검증할 수 있고, 만일 데이터 L1이 변조되거나 오류가 발생하는 경우 Hash 0-0, Hash 0, Top Hash의 값이 변경되므로 그 경로를 따라 어떠한 노드나 데이터에 문제가 발생했는 지 확인할 수 있다.
블록체인에서는 블록의 데이터 무결성을 확인함과 아울러, 이전 블록과 이번 블록의 루트 해시를 다시 해시 연산함으로써 블록의 연결성을 보장하기 위해서 이러한 머클 트리와 해시를 사용하지만, 본 발명의 경우 분산 데이터 구조에서 데이터 분산 저장 내용의 무결성을 검증하는 용도 외에 데이터를 신속하게 검색하여 한 번에 해당 데이터에 억세스하기 위한 주소의 용도로로 이러한 머클 트리의 해시 값을 이용한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 분산 데이터 구조에서 활용되는 분산 해시 테이블 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 도시된 구성은 데이터의 이름(해시 값)이 네트워크에 분산 저장된 데이터의 주소(혹은 인덱스)가 되는 분산 해시 테이블 방식을 설명하는 것이다.
도시된 바와 같이 하나의 노드에 대한 발전 수요 전력 데이터(smDatabl)에 대한 해시값을 구한 후 이를 해당 데이터가 저장될 저장 장소의 주소(인덱스, 혹은 키)로 간주한다. 해당 저장 장소는 스마트 미터 기반 분산 네트워크를 구성하는 모든 노드(110)의 스마트 미터(112)에 구성된 저장부(1124)에 마련된 분산 데이터베이스의 각 저장 위치에 대응되며, 해당 발전 수요 전력 데이터는 해시를 통해 얻어진 값을 주소로 하여 대응되는 저장부(1124)에 저장된다.
즉, 전체 스마트 미터 기반 분산 네트워크에 포함된 각 노드(110)의 스마트 미터(112)에 구성된 저장부(1124)의 분산 데이터 베이스를 모두 통합하여 하나의 거대한 데이터베이스 구조를 구성한 후 각 데이터베이스 억세스를 위한 발전 수요 전력 데이터에 대한 해시값을 구할 때 나올 수 있는 해시값의 범위에 맞추어 인덱싱한 후 산출된 해시값의 위치에 대응 발전 수요 전력 데이터를 저장한다.
이렇게 발전 수요 전력 데이터의 이름에 해당하는 해시값을 주소로 하여 스마트 미터 기반 분산 네트워크에 저장할 경우 IP 주소를 기반으로 하여 개별 단말에 접속하고 해당 단말의 DB로부터 원하는 데이터를 요청하는 등의 작업 없이 한 번에 원하는 데이터를 얻을 수 있게 된다.
이러한 발전 수요 전력 데이터에 대한 분산 저장은 각 스마트 미터가 설정된 주기에 맞추어 수행하며, 이러한 과정에서 얻어지는 해시에 대한 머클 트리를 생성한 후 인접 노드의 스마트 미터에 라우팅하여 공유한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 분산 데이터 구조의 개념을 보인 개념도로서, 도시된 바와 같이 머클 트리와 분산 해시 테이블을 결합한 구성으로서, 각 스마트 미터가 자신이 측정한 발전 수요 전력 데이터(L1~L4)에 대한 해시값을 구하여 머클 트리의 말단 노드 값으로 하되, 해당 해시값을 생성한 발전 수요 전력 데이터의 주소로 하여 스마트 미터 기반 분산 네트워크의 대응 스마트 미터 저장부의 분산 데이터베이스에 분산시켜 저장한다.
이를 통해서 기본적으로 특정 발전 수요 전력 데이터를 자신의 저장부에 저장한 스마트 미터는 해당 발전 수요 전력 데이터가 어디에서 생성한 데이터인지 확인할 수 없고, 이를 변경할 경우 해시값이 달라지므로 변조를 방지하고 무결성을 보장할 수 있다. 또한, 머클 트리 구성을 통해서 탑 해시값만 확인하면 데이터의 변조 여부를 검증할 수 있으므로 이러한 발전 수요 전력 데이터를 블록체인의 블록에 저장하여 모든 노드에 공유하지 않아도 데이터의 무결성이 확인되면서 데이터 저장량은 급격히 줄어들게 됨과 아울러 검색을 위한 네트워크 부하 집중도 방지할 수 있다. 이를 통해 시스템의 안정성을 높이고 별도의 풀 노드나 마스터 노드의 필요성을 줄임과 아울러 그에 따른 비용도 줄일 수 있게 된다. 더불어, 전력 거래를 위한 발전 수요 전력 데이터 검색이나 통계나 분석을 위한 검색 시에도 노드의 숫자에 무관하게 동일한 과정으로 한 번에 데이터 억세스가 가능하므로 시간 복잡도를 낮출 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 분산 데이터 구조의 데이터 검색 방식을 설명하는 개념도로서, 도시된 바와 같이 제 1 노드(110_1)가 전력 거래를 위해 특정 노드의 특정 시점 발전 수요 전력 데이터를 검색하고자 하는 경우 공유된 머클 트리 정보에 포함된 smDatadb1의 주소에 해당하는 해시값(hash 1-1)을 확인하고 해당 해시값을 주소로 하여 한 번에 노드 5(110_5)의 스마트 미터 저장부에 저장된 데이터를 확인할 수 있다.
이렇게 한 번에 원하는 데이터에 대한 억세스가 전체 스마트 미터 기반 분산 네트워크에 대해 이루어지며 이는 노드의 숫자와 무관하기 때문에 노드의 숫자가 많아져도, 저장된 데이터의 숫자가 많아져도 동일한 검색 속도를 유지할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 데이터의 분산 저장 방법을 보인 순서도로서, 에너지 저장 장치를 포함하는 분산 자원의 스마트 미터가, 전력 수용가인 해당 분산 자원이 전력을 소비하고 발전하는 정보 및 필요 수요 정보를 포함하는 발전 수요 전력 데이터를 실시간으로 측정하여 저장한 후, 이렇게 저장된 발전 수요 전력 데이터를 분산 저장하고, 이렇게 분산 저장된 데이터를 검색하는 과정을 보인 것이다.
먼저, 저장된 발전 수요 전력 데이터의 해시값을 연산하여 산출한다. 이는 해당 발전 수요 전력 데이터를 전체 스마트 미터 기반 분산 네트워크의 분산 데이터베이스 중 특정 위치를 나타냄과 아울러 머클 트리의 말단 노드의 값이 된다.
해당 발전 수요 전력 데이터의 해시값을 연산하여 산출하여 해당 해시값을 주소로 하여 해시 테이블을 확인하는데, 이는 동일한 해시값이 산출되는 서로 다른 데이터가 존재할 가능성을 확인하기 위한 것이다. 만일 해당 산출 해시값에 상이한 데이터가 존재할 경우 데이터에 널(null) 정보를 일부 포함시켜 해시 값을 변경할 수도 있다. 물론, 각 노드의 스마트 미터는 서로 상이한 식별 정보를 가지고 있으며, 달라지는 시간(년월일시분)에 정보를 생성하기 때문에 동일한 해시값이 산출될 가능성이 낮으므로 이러한 방식을 적용하지 않을 수 있으며, 다른 방식으로 해시 값과 분산 데이터베이스의 중복 매핑 문제를 해결할 수도 있다.
산출된 해시값에 대응되는 분산 데이터베이스가 비어 있다면 해당 해시 값에 대응되는 데이터베이스 저장 테이블에 매핑된 노드(스마트 미터의 저장부)에 데이터를 저장한다.
이렇게 데이터가 저장되면 해당 데이터에 대응하는 해시 값을 말단 노드로 하여 다른 노드의 데이터에 대응하는 해시 값과 짝을 맞추어 계층적으로 조합하여 해싱한 머클 트리를 구성한다. 이러한 머클 트리의 탑 해시 값을 확인하는 것으로 관련 데이터의 무결성을 검증할 수 있다.
이렇게 생성된 머클 트리를 인접 노드의 스마트 미터에 라우팅하여 확산시켜 공유한다. 이러한 실제 데이터가 저장된 위치에 대응되는 해시값을 포함하는 머클 트리 정보는 블록체인의 전력 거래를 저장한 공유원장과 별도로 노드의 스마트 미터에서 관리된다.
이후 전력 거래나 통계 분석 등을 위해서 분산 저장된 데이터를 검색해야 하는 경우, 스마트 미터는 공유된 머클 트리 정보에 포함된 실제 데이터의 해시값을 통해서 특정 노드의 스마트 미터에 저장된 데이터를 한 번에 억세스하여 실제 데이터를 획득할 수 있다. 이 때, 필요하다면 해당 스마트 미터는 블록체인에 저장된 전력 거래와 별도로 분산 저장을 위해 공유된 머클 트리 정보에 포함된 탑 해시값을 통해 해당 머클 트리에 연결된 발전 수요 전력 데이터의 무결성을 검증할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 분산 데이터 구조를 이용할 경우의 복잡도를 설명하기 위한 그래프로서, 해당 그래프는 알고리즘의 시간 복잡도를 확인하기 위해서 사용되는 Big-O notation의 케이스별 복잡도를 보인 것으로서, 검색을 위한 알고리즘의 시간 복잡도를 O(f(n))으로 나타내는데 단위 연산의 횟수를 기준으로 복잡도가 결정된다.
도시된 바와 같이 시간 복잡도는 O(1) < O(logn) < O(n) < O(nlogn) < O(n2) < O(2n) < O(ln)의 순으로 복잡해진다.
통상 중앙 집중형 클라이언트 서버 구조에서 IP 주소를 기준으로 검색할 경우 시간의 복잡도는 O(n) 정도가 되는데, 노드(엘리먼트)의 수가 증가할 수록 같이 증가하게 된다.
하지만 본 발명의 실시예에 따른 분산 데이터 구조를 이용할 경우 노드의 숫자가 증가하는 것에 둔감한 O(logn) 정도의 복잡도를 나타내게 된다.
따라서, 본 발명의 분산 데이터 구조를 이용할 경우 블록체인 네트워크와 병렬적으로 동작하되 지속적으로 모든 노드에서 생성하는 발전 수요 전력 데이터를 블록체인과 별도로 저장 관리하므로 블록체인의 블록 크기를 줄일 수 있으며, 별도로 관리하면서도 그 무결성을 검증할 수 있고 시간 복잡도를 낮추어 고속 검색을 통해 P2P 전력거래에 신속하게 대응할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
100: 스마트 그리드 110: 노드
111: 에너지 저장부 112: 스마트 미터
113: 사용자 단말 200: 블록체인 네트워크
210: 전자 지갑 300: 블록체인 암호화폐 거래소
1121: 측정부 1122: 통신부
1123: 제어부 1124: 저장부

Claims (10)

  1. P2P 전력 거래를 수행하는 블록체인 노드 및 분산 데이터 베이스의 저장 공간으로서 동작하는 에너지 저장 장치를 포함하는 분산 자원의 스마트 미터가, 전력 수용가인 해당 분산 자원이 전력을 소비하고 발전하는 정보 및 필요 수요 정보를 포함하는 발전 수요 전력 데이터를 실시간으로 측정하여 저장하는 데이터 생성 단계와;
    상기 스마트 미터가, 블록체인과는 별개로 분산 데이터 베이스의 저장 공간으로 동작하는 각 스마트 미터들 중에서 상기 저장된 발전 수요 전력 데이터에 대한 해시값을 주소로 하는 스마트 미터를 선택하여 해당 발전 수요 전력 데이터를 해당 스마트 미터에만 저장하고 저장 정보를 각 노드의 스마트 미터 간 공유하도록 전파하는 분산 저장 단계와;
    상기 스마트 미터가, 기 설정된 발전 수요 분석 알고리즘에 따라 자동으로 전력 거래를 수행하고 설정된 시간 마다 상기 수행된 전력 거래를 확인 후 합산하여 블록 체인으로 저장하는 거래 수행 단계와;
    상기 스마트 미터가, 상기 블록체인으로 저장된 전력 거래들에 대한 정산을 수행하는 정산 단계를 포함하되,
    상기 분산 저장 단계는 상기 스마트 미터가, 주기적으로 생성되는 발전 수요 전력 데이터를 블록체인의 블록에 저장하는 대신, 생성된 발전 수요 전력 데이터의 해시값을 주소로 하여 모든 스마트 미터의 저장부를 통합하여 마련한 분산 데이터 베이스의 대응 저장부에 분산 저장하며, 상기 해시값들을 조합하여 계층적으로 조합 해싱한 머클 트리를 구성하여 인접 노드의 스마트 미터에 라우팅하여 공유함으로써 무결성 검증이 가능한 발전 수요 전력 데이터를 블록체인과 병렬적으로 운영되는 분산 데이터 베이스에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 정산 단계는 전력 거래를 에너지 토큰으로 정산하며, 해당 에너지 토큰을 블록체인의 암호화폐 지갑에 입출금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 분산 저장 단계에서, 실제 데이터가 저장된 위치에 대응되는 해시값을 포함하는 머클 트리 정보는 블록체인의 전력 거래를 저장한 공유원장과 별도로 노드의 스마트 미터에서 관리하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 스마트 미터가, 공유된 머클 트리 정보에 포함된 실제 데이터의 해시값을 통해서 특정 노드의 스마트 미터에 저장된 데이터를 한 번에 억세스하여 실제 데이터를 획득하는 검색 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 스마트 미터가, 블록체인에 저장된 전력 거래와 별도로 분산 저장을 위해 공유된 머클 트리 정보에 포함된 탑 해시값을 통해 해당 머클 트리에 연결된 발전 수요 전력 데이터의 무결성을 검증하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 기술을 활용한 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 방법.
  7. 에너지 저장 장치를 포함하는 분산 자원이 노드로서 참여하여 스마트 계약 방식을 통해 P2P 전력 거래가 이루어지고 그 정보가 블록으로 저장되고 공유되는 블록체인 네트워크를 포함하는 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템으로서,
    상기 에너지 저장 장치 기반 분산 자원은 블록체인 네트워크에서 실질적인 노드 및 분산 데이터 베이스의 저장 공간으로서 동작하며, 전력 수용가인 해당 분산 자원이 전력을 소비하고 발전하는 정보 및 필요 수요 정보를 포함하는 발전 수요 전력 데이터를 실시간으로 측정하여 저장하는 스마트 미터를 포함하며,
    상기 스마트 미터는 기 설정된 발전 수요 분석 알고리즘에 따라 자동으로 전력 거래를 수행하고 설정된 시간 마다 상기 수행된 전력 거래를 확인 후 합산하여 블록 체인으로 저장하고, 상기 블록체인으로 저장된 전력 거래들에 대한 정산을 수행하는 블록체인 노드로서의 기능을 수행하되,
    상기 스마트 미터는 주기적으로 생성되는 발전 수요 전력 데이터를 블록체인의 블록에 저장하는 대신, 생성된 발전 수요 전력 데이터의 해시값을 주소로 하여 모든 스마트 미터의 저장부를 통합하여 마련한 분산 데이터 베이스의 대응 저장부에 분산 저장하며, 상기 해시값들을 조합하여 계층적으로 조합 해싱한 머클 트리를 구성하여 인접 노드의 스마트 미터에 라우팅하여 공유함으로써 무결성 검증이 가능한 발전 수요 전력 데이터를 블록체인과 병렬적으로 운영되는 분산 데이터 베이스에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인 네트워크를 포함하는 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 스마트 미터는 실제 데이터가 저장된 위치에 대응되는 해시값을 포함하는 머클 트리 정보는 블록체인의 전력 거래를 저장한 공유원장과 별도로 노드의 스마트 미터에서 관리하는 것을 특징으로 하는 블록체인 네트워크를 포함하는 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 스마트 미터는 블록체인에 저장된 전력 거래와 별도로 분산 저장을 위해 공유된 머클 트리 정보에 포함된 탑 해시값을 통해 해당 머클 트리에 연결된 발전 수요 전력 데이터의 무결성을 검증하는 것을 특징으로 하는 블록체인 네트워크를 포함하는 에너지 저장 장치 기반 분산 자원의 P2P 전력 거래 시스템.
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