스마트그리드는 전력망에 정보기술을 접목하여, 전력공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환, 에너지효율을 최적화하며 새로운 부가가치를 창출하는 차세대 전력망이다. 본 논문에서는 스마트그리드 환경 하에서 수요반응 통신시스템 중 프로토콜에 사용되는 정보 통신 모델 개념에 대하여 서술하였다.
발전에서 송배전 및 소비자에 이르기까지 다양한 설비 및 기기들이 유기적으로 결합되고, 모든 과정이 실시간으로 운영되는 전력시스템은 지금까지 각 운영시스템별 독자적인 필요에 의해 상이한 플랫폼으로 개발되고 운영되어 왔기 때문에, 시스템 상호간 연계와 원활한 정보교환을 통한 전체 전력시스템 차원의 최적화를 이루는 데는 어려움이 있었다. 이러한 전력시스템은 스마트그리드로의 전환을 위해 각 시스템별 독립적 필요에 의한 부문별 자동화가 아닌 정보의 통합화, 제어의 분산화 그리고 기능의 상호운용성을 통해 전력시스템이 하나의 유기적인 시스템으로서 동작하는 체계를 필요로 한다. 본 논문은 전력운영시스템 상호간 정보교환과 전력시스템 전 영역에 걸쳐 발생되는 데이터의 활용 및 새로운 전력 어플리케이션의 Plug & Play 통합을 위한 스마트그리드 플랫폼 아키텍처에 대하여 기술한다.
최근 그린 IT 에 대한 관심이 점차 고조되면서, 이 사업의 일환으로 저탄소, 녹색 성장을 위한 지능형 전력망인 스마트 그리드의 도입이 발 빠르게 진행되고 있다. 스마트 그리드를 통해 전력 공급자와 소비자의 양방향 통신으로 에너지 효율의 최적화가 가능하지만, 동시에 사이버 공격에 의한 개인정보의 노출위험에 대한 우려도 제기되고 있는 상황이다. 데이터의 안전한 전송을 위해 다양한 암호화 방식이 제안되고 있으며, 본 논문에서는 기밀성에만 초점을 맞춘 Homomorphic 암호화의 허점을 보완하기 위하여 additive Homomorphic 방식을 기반으로 하여 데이터 무결성을 보장 할 수 있는 새로운 방식을 제안하였다. 이 메커니즘을 통해 데이터는 최종 목적지까지 안전하게 도달했으며, 위조 및 변조 되지 않았다는 것을 보장받을 수 있다.
기존의 2 차원 이미지를 통한 세포 분석은 단지 세포의 단면만을 볼 수 있기 때문에 정확한 구조를 파악하기 힘들다. 본 논문에서는 그리드 기술을 이용하여 2 차원 이미지들을 세포 구조에 대한 더욱 정확한 이해 및 연구 능률의 향상을 도모할 수 있는 3 차원 이미지로 재구성하는 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 고성능 이미지 처리를 위해서 계산 그리드를 이용하며, 화질 개선을 위한 전처리 기술, 자동 영상 정렬 기술, 효과적인 삼차원 재구성 기술과 같은 다양한 이미지 처리 알고리즘 및 preStageIn, BgUpload, delegated preprocessing 등과 같은 데이터 전송 최적화 기술 등을 제공한다. 또한, 다양한 이미지 뷰어 기능 및 DirectX 를 이용한 3 차원 렌더링 기능을 제공한다.
GridFTP는 광대역의 WAN 상에 최적화된 고성능의 안전하고 신뢰할 수 있는 데이터 전송 프로토콜이다. 본 논문에서는 다음과 같은 세가지 측면에서 GridFTP의 성능 향상을 도모하였다. 1) GridFTP 서버 측에서는 성능 향상을 위해 커먼드 파이프라이닝 기법을 제시하고, 2) GridFTP 클라이언트 측에서는 데이터 채널 재사용 기법을 제안하며. 3) GridFTP 프로토콜은 third-party maltitransfer 메커니즘을 지원하기 위하여 수정이 이루어겼다. 이러한 성능 향상 기법을 통하여 그리드 상에서 대규모 데이터의 효율적인 전송이 가능할 것으로 판단된다.
고성능 그리드 환경을 구축을 위해서는 그리드 내의 사용자, 관리자, 서비스, 하드웨어 등에 대한 제반 정보서비스를 제공하는 그리드 정보서비스(Grid Information Service)가 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 그리드 정보서비스의 구조(Grid Information Service Architecture) 설계에 근간이 되는 자원정보 모델(Resource Information Model)에 대하여 체계적인 연구를 수행하였다. 본 연구는 자원요청 자원탐색, 자원할당 등 자원 스케줄링의 최적화 알고리즘의 개발 및 구현을 보장할 수 있는 자원정보모델의 성격 및 특성에 대한 요구정의(Requirement Definition)의 도출에 초점을 두었다. 본 고에서는 고성능 그리드 정보서비스(GIS)는 엔티티기술(Entity Description)과 자원 상호 간의 관계기술(Relation Description)을 포함한 자원기술(Resource Description), 스케줄링 지원, 자원정보 표현모델과 저장 모델의 독립성 사용자 측면의 자원기술방식과 시스템 측면의 자원기술방식의 분리에 대한 이슈가 명확하게 반영된 자원정보모델을 기반으로 하여 설계되어야 한다는 점을 명확히 제시한다. 이러한 자원정보모델에 준하여 기존의 대표적인 자원정보모델들을 분석한 후 그 결과를 기술한다.
스마트 그리드 네트워크(Smart Grid Networks)는 기존의 전력망에 정보기술(IT)을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망이다. 고압 전력망과 IT 영역에서 응용되고 있는 스마트 그리드 네트워크(Smart Grid Networks)는 정보의 도청이나, 비정상적 패킷의 유통, 메시지의 재사용등 데이터의 위 변조와같은외부의공격에쉽게노출되는환경에서동작함으로보안은필수적으로갖추어져야 하는 중요한 기능이다. 저전력, 초소형 저비용 장점을 갖는 Zigbee는 스마트 그리드 네트워크를 구현하는 최적의 기술로 주목 받고 있다. 그러나 Zigbee 보안 시스템에는 심각한 문제점들을 가지고 있다. 본 논문에서는 스마트 그리드의 Zigbee 보안 시스템이 가지고 있는 문제점들을 자세히 분석하고, 이를 해결하여 스마트 그리드에 적합한 보안 프로토콜을 새롭게 제안하고 그 효율성을 비교 분석한다.
본 논문에서는 전력망 연계형 마이크로그리드의 분산에너지자원을 위한 에너지관리시스템의 구조에 대해 서술한다. 전력망 연계형 마이크로그리드의 분산에너지자원 에너지관리시스템은 분산에너지자원들의 상태나 시간대별 차등요금제와 같은 마이크로그리드 내외의 각종 정보들을 다양한 프로토콜들을 통해 수집한다. 에너지관리시스템은 수집한 정보들을 바탕으로 예측과 최적화 계산을 수행하고, 전기요금 절감이라는 마이크로그리드 최적운영 목표를 달성할 수 있도록 분산에너지자원들의 운전 스케줄을 도출한다. 최적운영 달성을 위하여 에너지관리시스템은 내부적으로 효과적 스케줄 도출을 위한 알고리즘을 포함하고 있어야하며, 도출한 스케줄을 외부의 분산에너지자원에 전달할 수 있는 프로토콜을 갖추어야 한다. 예측 과정에서 발생하는 실제와의 오차를 줄이기 위하여 에너지관리시스템은 rolling horizon controller로 작동한다. 도출된 운전 스케줄은 국제표준프로토콜을 통하여 실시간으로 분산에너지자원에 전달되어 마이크로그리드 최적운영을 가능하도록 한다.
스마트 그리드는 전력망에 정보기술을 접목하여, 전력 유틸리티와 사용자가 양방향으로 실시간 정보를 교환하여 에너지 효율을 최적화하고, 전력 전송과 분배에 있어 신뢰성과 기반시설 보호를 유지할 수 있도록 구조화 된 지능형 전력망이다. 하지만 스마트 그리드는 기존 전력망에 IT 기술을 도입하여 시스템을 개선함으로써 에너지의 효율성을 높이려는 연구에서 파생되어 시작되었기 때문에 기존 사이버범죄의 가능성이 존재하며 보안에 취약하다. 본 논문에서는 스마트 그리드의 보안 서비스 제공을 위해, 각 통신망 환경별 보안 서비스가 네트워크에 미치는 영향을 파악하고 응용계층에서 동작하는 보안 프로토콜의 시뮬레이션을 통해, 보안 서비스와 네트워크 부하가 전력 통신망에 미치는 영향을 분석한다. 본 연구의 결과는 진보된 스마트 그리드 보안 서비스 개발에 기여할 것이다.
고정 인프라 없이 차량 노드 간 자체적으로 구성되는 차량 애드?혹 네트워크, VANET은 사고 예방과 교통량 통제로 그 사용 목적과 필요성이 분명하게 나타난다. VANET 환경에 적합한 위치 정보 기반 라우팅 기법은 소스 노드가 목적지 노드의 위치 정보를 가지고 있다는 전제를 바탕으로 하여, 위치 정보 제공을 위한 위치 정보 서비스(Location service)가 요구된다. 본 논문에서는 위치 정보 서비스에서의 접근성 문제 및 노드 간 형평성 유지에 관한 문제를 해결하기 위해 최적경로 설정을 위한 그리드 기반 위치 정보 서비스 스팟(Grid-based Location service spot, GLSS) 기법을 제안한다. 이 기법에서 지역을 구성하는 각 그리드에 일정 범위가 LSS로 설정되어, 해당 그리드의 모든 노드들은 위치 정보 등록 및 요청 메시지를 LSS로 Geocast 전송을 하게 된다. 위치 정보 요청 메지시는 LSS 간 확산을 통해 응답 메시지 발신 노드는 그리드 간 최적 경로를 통해 전달을 수행하여 신뢰성 있는 전송을 보장한다. 본 논문에서는 도로 환경과 지형 지물을 고려하여 각 그리드의 LSS를 경유하는 최적 경로 기법과 GPSR을 비교하여 성능 평가를 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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