How Blockchain Can Help Increase The Security Of Smart Grids

[원문](https://www.forbes.com/sites/andrewarnold/2018/04/16/how-blockchain-can-help-increase-the-security-of-smart-grids/#551b65b1b489)

블록체인은 많은 산업을 혼란에 빠뜨릴 수 있는 뜨거운 기술이다. 이 기술은 스마트 전력망 관리 시스템이 자동적으로 문제와 비상사태를 진단하고, 이에 대한 대응을 재구성 한다는 점에서 견인력을 얻는다. 이는 지난 2016년 러시아가 미국에서 최소한 한개 이상의 전력망을 성공적으로 해킹했다는 점에서 의미가 있다.

스마트 그리드의 보안은 무엇보다 중요하다. 블록체인기술은 상호 연결성, 데이터 교환 및 권한 제어의 향상된 보연 표준에 대한 해답을 제시할 수 있다. 

## 에너지 스마트 그리드와 관련된 두가지 기본적인 보안 관련 문제

스마트 그리드는 자동화 및 원격 액세스에 의존한다. 개인이나 적대적인 의도를 가진 주체가 해킹할 가능성은 이미 발생하고 있다. 반드시 해결해야 하는 두가지 보안 문제는 아래과 같다.

1. 인증: 스마트 그리드에 접근하는 사람은 그가 누구인지 인증해야 한다.
2. 승인: 인증 받은 사람이 그러한 작업을 처리할 수 있다는 권한을 갖고 있다는 것을 확인

다음은 스마트 그리드의 취약성과 블록체인이 이를 방지할 수 있다는 것을 나타내는 사례다.

## 1. 전력망에 대한 해킹 및 악의적인 공격 방지

2016년 여름, 오클라호마 대학교 연구팀은 풍력 발전소의 허가를 받아서 터빈 통제실의 보안을 물리적으로 해킹했다. 일단 그들은 45달러짜리 라즈베리 파이를 심고, 그들의 PC로 돌아가 터빈을 차단하는 일련의 공격을 시작했다. 이로 인해 그들은 실제로 전체 풍력 발전소에 접근할 권한을 취득할 수 있었고, 또한 더 나아가 이를 폐쇄할 수도 있었다. 풍력 발전소는 에너지 공급에서 작은 비율을 차지하지만, 이는 스마트 그리드의 잠재적인 취약성을 확인할 수 있다.

블록체인 기술이 이를 잠재적으로 막을 수 있다. 블록체인은 기본적으로 주요 접근 권한을 가진 public-private key 를 통해 식별할 수 있는 보안을 갖추고 있다. 특정 기능에 액세스 하려는 사람들은 자신의 신원과 그에 대한 승인을 확인해야 한다. 핵심 접근 코드가 안전하게 유지된다면, 블록체인은 이외의 것을 안전하게 처리할 수 있다.

## 2. 안전하고 효율적인 스마트 시티 인프라의 중추

도시화는 전세계적으로 빠르게 성장하고 있는 추섿. 매주 150만명이 도시 지역으로 이주하고 있다. 이에 대한 대안으로 나오는 것이 스마트 시티다. 이는 급속도로 증가하는 인구에 따라 발생되는 자원의 필요성을  효율적이고 지속가능한 방식으로 충족 시키는 인프라와 기술을 갖추고 있다. 이런 필요성과 장애물애는 더 나은 폐기물 관리, 교통 통제 난방, 냉각 및 전기 자원 사용이 포함되어 있다.

스마트 빌딩은 아침에 인간이 도착하기 전에 난방 및 냉방 시스템을 시작하고, 밤에는 자동으로 꺼서 소비를 최적화할 수 있도록 프로그래밍할 수 있다. 거리에 조명은 차량이나 인간이 접근할 때 마다 스마트 그리드를 통해 켜고 끄도록 프로그래밍 된다. 수도의 경우 사용과 고장 모두를 모니터링하여 필요한 경우 물 공급을 제공하고, 문제에 신속하게 대응할 수 있다. 폐기물 관리를 지속적으로 추적하고 기록하므로 그에 따라 사용량에 비례하여 청구할 수 있다. 등등의 이러한 모든 혁신은 사물을 켜고 끄는 기술을 필요로 하며, 그 기술을 명확하게 모니터링해야 한다. 그리고 이 문제를 해결할 이상적인 해결책이 바로 블록체인이다.

블록체인을 통해 신원을 확인하고 액세스 권한을 부여할 수 있다. 트랜잭션을 불변 레코드에 기록하고 저장할 수 있으며, 분산된 요소간에 데이터를 원활하고 비용 효율적인 방식으로 교환할 수 있다. 간단히 말해, 블록체인은 스마트 시티를 계속 운영할 수 있는 보안을 제공한다.

## 3. 안전한 P2P 에너지 거래

대체 에너지원을 창출하고 사용하는 사람들이 서로 에너지를 구매, 판매 등 거래할 수 있는 움직임이 점차 증가하고 있다. 영국에서는 Verv라는 회사가 최초의 에너지 P2P 거래 프로젝트를 시작했다. 태양 전지판이 있다면, Verv는 아파트 거주자들 사이에서 거래를 할 수 있도록 설정해준다. 블록체인 기술을 통해 신원을 확인하고 거래가 일어나는 것을 기록한다.

개인 소비자가 대체 에너지 원을 점차 사용함에 따라 저장된 에너지를 다른 상품처럼 사고 팔수 있다. 이런 거래가 합법적이고 영구적으로 기록되도록 보안을 갖추는 것이 핵심이며, 블록체인이 이에 적합하다.

블록체인 기술은 인증, 승인 및 데이터 교환을 위한 새로운 변조 방지 메커니즘을 제공하는 에너지 산업에서 중요한 잠재력을 보여준다. 산업은 규제 측면에서 여전히 엄격하지만, 가까운 미래에는 어느정도의 블록체인 기반 혁신을 기대할 수 있다.


How Blockchain Can Help Increase The Security Of Smart Grids [원문](https://www.forbes.com/sites/andrewarnold/2018/04/16/how-blockchain-can-help-increase-the-security-of-smart-grids/#551b65b1b489)  블록체...

블록체인으로 스마트 그리드의 보안을 향상시키는 방법

<p>How Blockchain Can Help Increase The Security Of Smart Grids</p>
<p><a href="https://www.forbes.com/sites/andrewarnold/2018/04/16/how-blockchain-can-help-increase-the-security-of-smart-grids/#551b65b1b489">원문</a></p>
<p>블록체인은 많은 산업을 혼란에 빠뜨릴 수 있는 뜨거운 기술이다. 이 기술은 스마트 전력망 관리 시스템이 자동적으로 문제와 비상사태를 진단하고, 이에 대한 대응을 재구성 한다는 점에서 견인력을 얻는다. 이는 지난 2016년 러시아가 미국에서 최소한 한개 이상의 전력망을 성공적으로 해킹했다는 점에서 의미가 있다.</p>
<p>스마트 그리드의 보안은 무엇보다 중요하다. 블록체인기술은 상호 연결성, 데이터 교환 및 권한 제어의 향상된 보연 표준에 대한 해답을 제시할 수 있다.</p>
<h2 id="에너지-스마트-그리드와-관련된-두가지-기본적인-보안-관련-문제">에너지 스마트 그리드와 관련된 두가지 기본적인 보안 관련 문제</h2>
<p>스마트 그리드는 자동화 및 원격 액세스에 의존한다. 개인이나 적대적인 의도를 가진 주체가 해킹할 가능성은 이미 발생하고 있다. 반드시 해결해야 하는 두가지 보안 문제는 아래과 같다.</p>
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<li>인증: 스마트 그리드에 접근하는 사람은 그가 누구인지 인증해야 한다.</li>
<li>승인: 인증 받은 사람이 그러한 작업을 처리할 수 있다는 권한을 갖고 있다는 것을 확인</li>
</ol>
<p>다음은 스마트 그리드의 취약성과 블록체인이 이를 방지할 수 있다는 것을 나타내는 사례다.</p>
<h2 id="1-전력망에-대한-해킹-및-악의적인-공격-방지">1. 전력망에 대한 해킹 및 악의적인 공격 방지</h2>
<p>2016년 여름, 오클라호마 대학교 연구팀은 풍력 발전소의 허가를 받아서 터빈 통제실의 보안을 물리적으로 해킹했다. 일단 그들은 45달러짜리 라즈베리 파이를 심고, 그들의 PC로 돌아가 터빈을 차단하는 일련의 공격을 시작했다. 이로 인해 그들은 실제로 전체 풍력 발전소에 접근할 권한을 취득할 수 있었고, 또한 더 나아가 이를 폐쇄할 수도 있었다. 풍력 발전소는 에너지 공급에서 작은 비율을 차지하지만, 이는 스마트 그리드의 잠재적인 취약성을 확인할 수 있다.</p>
<p>블록체인 기술이 이를 잠재적으로 막을 수 있다. 블록체인은 기본적으로 주요 접근 권한을 가진 public-private key 를 통해 식별할 수 있는 보안을 갖추고 있다. 특정 기능에 액세스 하려는 사람들은 자신의 신원과 그에 대한 승인을 확인해야 한다. 핵심 접근 코드가 안전하게 유지된다면, 블록체인은 이외의 것을 안전하게 처리할 수 있다.</p>
<h2 id="2-안전하고-효율적인-스마트-시티-인프라의-중추">2. 안전하고 효율적인 스마트 시티 인프라의 중추</h2>
<p>도시화는 전세계적으로 빠르게 성장하고 있는 추섿. 매주 150만명이 도시 지역으로 이주하고 있다. 이에 대한 대안으로 나오는 것이 스마트 시티다. 이는 급속도로 증가하는 인구에 따라 발생되는 자원의 필요성을  효율적이고 지속가능한 방식으로 충족 시키는 인프라와 기술을 갖추고 있다. 이런 필요성과 장애물애는 더 나은 폐기물 관리, 교통 통제 난방, 냉각 및 전기 자원 사용이 포함되어 있다.</p>
<p>스마트 빌딩은 아침에 인간이 도착하기 전에 난방 및 냉방 시스템을 시작하고, 밤에는 자동으로 꺼서 소비를 최적화할 수 있도록 프로그래밍할 수 있다. 거리에 조명은 차량이나 인간이 접근할 때 마다 스마트 그리드를 통해 켜고 끄도록 프로그래밍 된다. 수도의 경우 사용과 고장 모두를 모니터링하여 필요한 경우 물 공급을 제공하고, 문제에 신속하게 대응할 수 있다. 폐기물 관리를 지속적으로 추적하고 기록하므로 그에 따라 사용량에 비례하여 청구할 수 있다. 등등의 이러한 모든 혁신은 사물을 켜고 끄는 기술을 필요로 하며, 그 기술을 명확하게 모니터링해야 한다. 그리고 이 문제를 해결할 이상적인 해결책이 바로 블록체인이다.</p>
<p>블록체인을 통해 신원을 확인하고 액세스 권한을 부여할 수 있다. 트랜잭션을 불변 레코드에 기록하고 저장할 수 있으며, 분산된 요소간에 데이터를 원활하고 비용 효율적인 방식으로 교환할 수 있다. 간단히 말해, 블록체인은 스마트 시티를 계속 운영할 수 있는 보안을 제공한다.</p>
<h2 id="3-안전한-p2p-에너지-거래">3. 안전한 P2P 에너지 거래</h2>
<p>대체 에너지원을 창출하고 사용하는 사람들이 서로 에너지를 구매, 판매 등 거래할 수 있는 움직임이 점차 증가하고 있다. 영국에서는 Verv라는 회사가 최초의 에너지 P2P 거래 프로젝트를 시작했다. 태양 전지판이 있다면, Verv는 아파트 거주자들 사이에서 거래를 할 수 있도록 설정해준다. 블록체인 기술을 통해 신원을 확인하고 거래가 일어나는 것을 기록한다.</p>
<p>개인 소비자가 대체 에너지 원을 점차 사용함에 따라 저장된 에너지를 다른 상품처럼 사고 팔수 있다. 이런 거래가 합법적이고 영구적으로 기록되도록 보안을 갖추는 것이 핵심이며, 블록체인이 이에 적합하다.</p>
<p>블록체인 기술은 인증, 승인 및 데이터 교환을 위한 새로운 변조 방지 메커니즘을 제공하는 에너지 산업에서 중요한 잠재력을 보여준다. 산업은 규제 측면에서 여전히 엄격하지만, 가까운 미래에는 어느정도의 블록체인 기반 혁신을 기대할 수 있다.</p>

Smarter City: Smart Energy Grid based on Blockchain Technology

[원문](https://www.researchgate.net/profile/Pieroni_Alessandra/publication/323463147_Smarter_City_Smart_Energy_Grid_based_on_Blockchain_Technology/links/5a990b8b0f7e9ba429777665/Smarter-City-Smart-Energy-Grid-based-on-Blockchain-Technology.pdf)

스마트 시티에서 사용할 블록체인이 적용된 스마트 에너지 그리드 솔루션은, 분산 자원의 에너지 투자쪽으로 지출 균형을 크게 전환할 수 있는 분산형 에너지 시장의 창출을 가능하게 한다. 현재 전력이 분배되고 규제되는 방식과는 다르게, 새로운 에너지 시장 이해 관계자들에게 전력이 재분배 될 가능성 이 있다. (하단 그림 참조)

![How-Energy-Grid-are-deployed](../images/How-Energy-Grid-are-deployed.png)

1. 생산: 전력은 발전소에서 전력생산자에 의해 생성된다. 생산된 전력은 전압을 제어하는 변전소로 향한다.
2. 전송: 전력선은 고압전류를 먼거리에 있는 다양한 지역으로 보낸다
3. 분배: 전력선을 타고 분배된 전력은 전압을 낮추고, 가정이나 회사에 분배된다.

스마트 에너지 그리드에서 블록체인 기술을 활용함으로 써 발생하는 영향은 엄청나다. 비즈니스 관점세어 볼때, 스마트 에너지 그리드는 분산된 에너지 시장을 창출하는데 도움이 될 것이다. 즉 블록체인 기술과 통신기술을 결합하여 수백만명의 사용자 사이에서 안전한 거래 및 지불을 용이하게 하는, 전력시장에서 가장 파괴적인 시나리오다. 이 시나리오 상에서 블록체인 시스템의 고유한 특성은 분산된 사용자가 이웃 소비자에게 문제없이 에너지를 판매할 수 있게 한다.

![New-York-City-TransActive-Grid](../images/New-York-City-TransActive-Grid.png)

뉴욕에서는 스타트업 TransActive Grid이 블록체인 기술을 기반으로 이러한 유형의 P2P 에너지 판매 네트워크를 만든 바 있다. 이 네트워크에서는 지붕 태양 전지판이 있는 주택이 같은 지역에 있는 이웃에세 판매할 수 있다.

이에 따라 고려해야 할 것 중 하나가 바로 네트워크 구조 그 자체다. 시스템의 모든 Peer에 대해 에너지 시장에서 트랜잭션을 수행할 수 있는 이러한 가능성은, 분산 네트워크를 허용하는 기술로 보다 많은 변화를 가져올 것이다. 여기에는 스마트 장치 뿐만 아니라 IoT, 전기 자동차, 태양렬 지붕, 에너지 저장 및 연료 전지와 같은 에너지 자원이 포함된다. 이러한 변화는 네트워크 자체의 신뢰성과 효율성을 향상 시키고, 전기 수요와 공급을 일치 시키고, 실시간으로 에너지 가격을 규제하며 전송 및 유통 인프라 비용을 줄임으로써 긍정적인 영향을 미칠 것이다.

### 기술적인 구조

블록체인 기술과 IoT를 결합한다면, 분산 에너지 거래가 가능해진다. 또한 메쉬 네트워크를 통해 배포되는 유/무선 데이터 링크를 사용하면 초과 에너지 소비에 대한 정보와 같이 소비자에게 유용한 실시간 서비스를 사용할 수 있다. 소비자들은 그들의 전력 수요에 자동으로 반응할 수 있을 것이다. 블록체인 기반 원장을 사용하는 이점은 공급업체와 소비자의 에너지 거래를 가능하게 해주는 반면, 거래 당사자의 신원은 알 수 없게 해줄 수 있다.

위에서 언급한 가정을 나타내는 하단 그림에서 볼 수 있듯이, 지역 또는 지역 기준으로 활성화된 다양한 '블록체인 스마트 그리드'를 설계할 수 있다.

![blockchain-smart-grid-example](../images/blockchain-smart-grid-example.png)

이 시나리오를 위해 아래 그림과 같은 아키텍처를 설계하였다. 그림과 같이 주거용 건물에 WIFI 라우터를 통해 건물 외부의 데이터를 전송할 수 있는 태양 에너지 카운터가 광전지 패널에 장착되어 있다. 태양열 에너지 미터기는 아래에 설명된 대로 '블록체인 스마트 에너지 그리드 앱' 이라는 특수 구현된 앱을 통해 원격으로 관리 될 수 있는 전용 에너지 축적기 (Energy Accumulator)에 연결된다.

![Blockchain and Smart Energy Grids Proposed Architecture](../images/Blockchain and Smart Energy Grids Proposed Architecture.png)

이러한 구조 중간에 양방향 에너지 카운터 (Bidirectional Energy Counter, BEC)가 위치하여 동일한 앱에서 관리하고 에너지 축적기에 연결된다. BEC는 EA에 저장된 에너지를 사용하여 가정용 가전 제품에 에너지를 제공할 때 즉시 활용할 수 있다. 또한 사용자는 공유 거래 플랫폼을 통해 등록된 에너지 회사 중 하나를 선택하여 EA에 저장된 에너지를 판매할 수 있다.

### 블록체인 스마트 에너지 그리드 애플리케이션

또한 블록체인 기술을 사용하여 에너지를 거래할 수 있도록 앱을 개발할 수 있는데, 이는 아래와 같은 기능을 가지고 잇을 것이다.

- 기능1) 활동모니터: 사용자는 자신의 장비의 에너지 소비와 같은 데이터를 실시간으로 볼 수 있다. 
- 기능2) 활동플랜트: 이 기능을 통해 마이크로 그리드 내에서 자체 시스템을 관리할 수 있으며, 기술 특성을 파악하고 동시에 결함을 감지할 수 있다.
- 기능3) 블록체인: 거래 플랫폼에서 사용 가능한 에너지 공급업체 중 하나를 선택해 판매할 수 있다.
- 기능4) 아카이브: 시스템에서 발생된 에너지를 판매하고 거래 관련 데이터를 모아서 볼 수 있다.



Smarter City: Smart Energy Grid based on Blockchain Technology [원문](https://www.researchgate.net/profile/Pieroni_Alessandra/publication/323463147_Smarter_City_Smart_Energy_Grid_based_on_Blockchain_Te...

블록체인 기술을 기반으로 한 스마트 에너지 그리드

INTEGRATION OF THE BLOCKCHAIN IN A SMART GRID MODEL

[원문](https://www.researchgate.net/publication/320518549_INTEGRATION_OF_THE_BLOCKCHAIN_IN_A_smart-grid_MODEL?enrichId=rgreq-9836cc88629c47c28cf25309f1ff653c-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzMyMDUxODU0OTtBUzo1NTE0NjQxOTgwNDE2MDBAMTUwODQ5MDcxODI1NQ%3D%3D&el=1_x_3&_esc=publicationCoverPdf)

전세계적으로 전기 소비량이 꾸준히 증가하고 있다. 이는 지속적으로 전기를 사용하는 장비와 IoT로 인하여 증가하는 경향이 있다. 오늘날, 인터넷에 연결된 물건 들은 단순히 시계에서 부터 집에 이르기까지, 일상의 필수적인 부분으로 자리잡고 있다.

전세계적으로 전기에너지의 48%는 화석에너지에서 비록되며, 화석에너지의 부족으로 인해 많은 문제가 발생하고 있다. 희소성 이외에도, 온실 가스 배출로 인해 대기와 물을 모두 오염시킨다. 에너지 소비는 해마다 증가하고 있으므로, 이를 잘 관리하는 것은 무엇보다 중요하다. 가능한 해결책 중 하나는 재생가능한 에너지를 1차 에너지 분야로 활용하는 것이다. 재생가능한 에너지는 좋은 계획이지만 문제가 없는 것은 아니다. 재생 가능한 에너지는 간헐적인 생산이라는 문제점을 가지고 있으며, 이는 날씨 (태양, 바람, 조수)에 달려 있다.

이러한 단점을 관리하고 최적화하기 위해서는 현재 생산 시스템을 체계적으로 최적화 하는 것이다. 이러한 관점에서 스마트 그리드는 탄생하였으며, 주택, 소비자 가전 제품 및 재생가능 에너지 발전소에 연결된 네트워크를 구축하고 있다. 그리고 이는 디지털 측면으로 보았을때, 소비의 최적화를 달성화 할 수 있는데 이에 필요한 것이 바로 블록체인 기술이다.

> [스마트그리드의 정의는 여기를 참조하자.](https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3581240&cid=59088&categoryId=59096)

블록체인은 비트 코인과 함께 등장한, 거래기록을 가지고 있는 일종의 거대한 원장이다. 이 기술은 중앙 통제 기관이 필요 없는 P2P 통화거래를 가능하게 한다. 블록체인은 현재 시스템의 신뢰부분을 나타내고 있는 '중앙'을 제거 하기 위해 데이터의 분산을 기반으로 한다. 비트코인은 이더리움과 같은 다른 유형의 블록체인을 낳았다. 그리고 이 사이에는 다양한 규칙을 수립할 수 있는 스마트 컨트랙트라는 특징을 가지고 있다. [최근 지역 에너지 생산을 촉진하기 위해서 에너지 블록체인이 만들어 졌다.](https://www.siemens.com/innovation/en/home/pictures-of-the-future/energy-and-efficiency/smart-grids-and-energy-storage-microgrid-in-brooklyn.html) P2P 에너지 트랜잭션은 기존 그리드 시스템에서 필요한 전기 수요를 줄일 수 있으며, 블록체인은 트랜잭션을 안전하고, 거래를 기록할 수 있다.

### 현재 상황 

![Primary-energy-consumption](../images/Primary-energy-consumption.png)

오늘날 에너지 생산의 증가로 이어지는 전력 소비 증가를 관리하기위해, 재생 가능 에너지에 기초한 지역 에너지 생산의 이행을 필요로 하며, 인구 증가에 비례하는 CO2 배출을 유도한다. 또한 과도한 수요가 발생한다면 전력선은 그러한 과도한 전력 흐름을 지원하지 못하므로 전력선에도 직접적인 영향을 미치고 있다. 즉, 풀타임에 최고 소비량을 기록하고 아닐 때에는 소비량이 감소한다. 전력선에 부담을 덜기 위해서는 소비곡선을 부드럽게 만들어야 하며, 이를 위해 지역 사회내에서 자체적으로 전기 생산을 하는 것이 흥미로운 아이디어로 자리잡고 있다. 

지역 에너지 생산을 촉진한다는 것은 기존 네트워크 내에서 재생 가능 에너지를 통합한다는 것을 의미한다. 그러나 이러한 통합은, 바람이나 태양과 같은 이러한 에너지가 간헐적으로 전기를 생성하기 때문에 관리가 필요하다. 때문에 안정적인 전력 시스템을 만들기 위해서는, 디지털 적으로 관리가 필수로 보인다.

이 디지털 관리는 스마트 그리드 그 이상일 수도 있다. 이웃 간의 P2P 에너지 거래가 좋은 해결책이 있다. 그래서 대규모 스마트 그리드 프로젝트에서 블록체인을 통합하는 아이디어가 나오고 있다.

|![bitcoin-diagram](../images/bitcoin-diagram.png)|
|:-:|
|비트코인의 간략한 개요|


## 블록체인을 적용한 스마트 그리드

첫번째 접근법은 전력 공급 측면과 관련한 블록체인을 제공하는 여러 블록체인을 조합하는 것이다. 브루클린 지역의 경우와 마찬가지로 마이크로 그리드 전기 네트워크를 구축하여 동일한 마이크로 그리드의 주민들이 태양 에너지 뿐만 아니라 다양한 곳에서 생산된 모든 다른 에너지 (바람, 태양, 배터리 등)을 교환할 수 있도록 하는 것이다. 에너지 소비곡선을 완화하기위해 에너지 생산을 촉진하고 고 에너지 생산을 완화 한다. 분산적인 특성은 P2P 거래에서 유연성을 제공한다.

두 이웃이 에너지를 같은 마이크로 그리드 내에서 거래하는 모습을 생각해보자.

- A는 8kWh 만큼의 에너지를 생산하고, 5kWh를 소비하고 3kWh을 보유하고 있다.
- B는 4kWh가 필요하다.
- 두 사람 사이에 스마트 컨트랙트가 생성된다. (거래를 위한 규칙)

![energy-transaction-process](../images/energy-transaction-process.png)

### 마이크로 그리드 관점

1. 스마트 컨트랙트의 규칙에 따라 마이크로 그리드 두 사람 사이에서 A는 3kWh를 B에게 보내고 싶어 한다.
2. 마이크로 그리드는 전기 라우팅 및 전력선을 기반으로 트랜잭션을 수행할 수 있는지 확인한다.
3. 라우팅이 유효하다는 것이 밝혀지면, 트랜잭션을 가능하게 하는 전력선의 가용량을 고려하면서 A의 에너지를 B에게 전송한다.
4. 마이크로 그리드는 부족한 1kWh를 충족시키기 위해 전력망에 해당 전기를 요청한다.
5. 전력망은 나머지 1kWh를 마이크로 그리드에 제공하고, 마이크로 그리드는 이를 B로 보낸다.

### 채굴자 관점

1. A와 B사이에서 발생한 스마트 컨트랙트 규칙에 따라, A는 3kWh를 B에게 보내고 시펑한다.
2. 이 둘 사이의 거래는 다른 거래가 있는 블록에 저장되며, 마이너에의해 검증된다. PoS가 확인되면 블록이 유효성을 검사한다음, 가장 체인에 연결된다.

### 이 모델에 남겨진 숙제

1. 사용자가 블록체인을 떠날 수 있는가?
2. 블록체인 네트워크에 가입이나 탈퇴할 수 있다면, 이 절차는 무엇인가?
3. 이웃이 다른 체인으로 전환할 수 있는가?
4. 수익창출 모델이 있어야 하는가?
5. 이 블록체인 내 통화를 다른 통화로 교환이 가능한가?
6. 에너지 없는 소비자가 이 블록체인 내의 코인을 획득할 수 있는가?
7. 이 코인은 이웃이나 기존 네트워크의 에너지에 대해서만 재판매 가능한가?
8. 이 에너지를 소비자에게 돌려주고 생산과정에서 수익성을 얻는 것이 나은가?
9. 장기적인 측면에서 보았을때, 별개의 블록체인 보다 기존의 블록체인에 합치는 것이 나은가?

![smart-grid-blockchain-problem](../images/smart-grid-blockchain-problem.png)

## 결론

스마트그리드에서 블록체인의 중요성은 명확해보이지 않지만 사실은 중요하다. 에너지를 교환하는 이러한 방법은, 국지적으로 재생 가능 에너지의 생산을 촉진하여 전력선에서 발생하는 에너지 손실을 축소화 할 수 있다. 아직 몇가지 문제가 남아있지만, 직면한 문제를 해결할 수 있는 방법이 있다. 이 모델은 전기 수요를 분배하고 균일화함으로써 네트워크의 중단을 피하고자 같은 도시에 여러 블록체인을 설치하는 것을 기반으로 한다. 도시의 네트워크를 마이크로 그리드로 나누면 에너지 흐름 및 P2P 트랜잭션을 보다 잘 관리 할 수 있다. 이러한 모델에서는 금전적인 측면을 고려하지 않았다. 왜냐하면 생산된 에너지를 흥정하고, 에너지 트래픽을 발생시킬 수 있는 가능성을 암시하기 때문이다. 이것이 현실화 된다면, 세금의 기준을 마련해야 할 것이다. 그리고 에너지생산을 독려하기 위해서는, 블록체인에서 발생된 코인을 생산자에게 일정부분 주는 혜택을 부여하는 방법을 택할 수 있을 것이다.

INTEGRATION OF THE BLOCKCHAIN IN A SMART GRID MODEL [원문](https://www.researchgate.net/publication/320518549_INTEGRATION_OF_THE_BLOCKCHAIN_IN_A_smart-grid_MODEL?enrichId=rgreq-9836cc88629c47c28cf25309...

스마트 그리드에 적용하는 블록체인

<p>INTEGRATION OF THE BLOCKCHAIN IN A SMART GRID MODEL</p>
<p><a href="https://www.researchgate.net/publication/320518549_INTEGRATION_OF_THE_BLOCKCHAIN_IN_A_smart-grid_MODEL?enrichId=rgreq-9836cc88629c47c28cf25309f1ff653c-XXX&#x26;enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzMyMDUxODU0OTtBUzo1NTE0NjQxOTgwNDE2MDBAMTUwODQ5MDcxODI1NQ%3D%3D&#x26;el=1_x_3&#x26;_esc=publicationCoverPdf">원문</a></p>
<p>전세계적으로 전기 소비량이 꾸준히 증가하고 있다. 이는 지속적으로 전기를 사용하는 장비와 IoT로 인하여 증가하는 경향이 있다. 오늘날, 인터넷에 연결된 물건 들은 단순히 시계에서 부터 집에 이르기까지, 일상의 필수적인 부분으로 자리잡고 있다.</p>
<p>전세계적으로 전기에너지의 48%는 화석에너지에서 비록되며, 화석에너지의 부족으로 인해 많은 문제가 발생하고 있다. 희소성 이외에도, 온실 가스 배출로 인해 대기와 물을 모두 오염시킨다. 에너지 소비는 해마다 증가하고 있으므로, 이를 잘 관리하는 것은 무엇보다 중요하다. 가능한 해결책 중 하나는 재생가능한 에너지를 1차 에너지 분야로 활용하는 것이다. 재생가능한 에너지는 좋은 계획이지만 문제가 없는 것은 아니다. 재생 가능한 에너지는 간헐적인 생산이라는 문제점을 가지고 있으며, 이는 날씨 (태양, 바람, 조수)에 달려 있다.</p>
<p>이러한 단점을 관리하고 최적화하기 위해서는 현재 생산 시스템을 체계적으로 최적화 하는 것이다. 이러한 관점에서 스마트 그리드는 탄생하였으며, 주택, 소비자 가전 제품 및 재생가능 에너지 발전소에 연결된 네트워크를 구축하고 있다. 그리고 이는 디지털 측면으로 보았을때, 소비의 최적화를 달성화 할 수 있는데 이에 필요한 것이 바로 블록체인 기술이다.</p>
<blockquote>
<p><a href="https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3581240&#x26;cid=59088&#x26;categoryId=59096">스마트그리드의 정의는 여기를 참조하자.</a></p>
</blockquote>
<p>블록체인은 비트 코인과 함께 등장한, 거래기록을 가지고 있는 일종의 거대한 원장이다. 이 기술은 중앙 통제 기관이 필요 없는 P2P 통화거래를 가능하게 한다. 블록체인은 현재 시스템의 신뢰부분을 나타내고 있는 '중앙'을 제거 하기 위해 데이터의 분산을 기반으로 한다. 비트코인은 이더리움과 같은 다른 유형의 블록체인을 낳았다. 그리고 이 사이에는 다양한 규칙을 수립할 수 있는 스마트 컨트랙트라는 특징을 가지고 있다. <a href="https://www.siemens.com/innovation/en/home/pictures-of-the-future/energy-and-efficiency/smart-grids-and-energy-storage-microgrid-in-brooklyn.html">최근 지역 에너지 생산을 촉진하기 위해서 에너지 블록체인이 만들어 졌다.</a> P2P 에너지 트랜잭션은 기존 그리드 시스템에서 필요한 전기 수요를 줄일 수 있으며, 블록체인은 트랜잭션을 안전하고, 거래를 기록할 수 있다.</p>
<h3 id="현재-상황">현재 상황</h3>
<p><img src="../images/Primary-energy-consumption.png" alt="Primary-energy-consumption"></p>
<p>오늘날 에너지 생산의 증가로 이어지는 전력 소비 증가를 관리하기위해, 재생 가능 에너지에 기초한 지역 에너지 생산의 이행을 필요로 하며, 인구 증가에 비례하는 CO2 배출을 유도한다. 또한 과도한 수요가 발생한다면 전력선은 그러한 과도한 전력 흐름을 지원하지 못하므로 전력선에도 직접적인 영향을 미치고 있다. 즉, 풀타임에 최고 소비량을 기록하고 아닐 때에는 소비량이 감소한다. 전력선에 부담을 덜기 위해서는 소비곡선을 부드럽게 만들어야 하며, 이를 위해 지역 사회내에서 자체적으로 전기 생산을 하는 것이 흥미로운 아이디어로 자리잡고 있다.</p>
<p>지역 에너지 생산을 촉진한다는 것은 기존 네트워크 내에서 재생 가능 에너지를 통합한다는 것을 의미한다. 그러나 이러한 통합은, 바람이나 태양과 같은 이러한 에너지가 간헐적으로 전기를 생성하기 때문에 관리가 필요하다. 때문에 안정적인 전력 시스템을 만들기 위해서는, 디지털 적으로 관리가 필수로 보인다.</p>
<p>이 디지털 관리는 스마트 그리드 그 이상일 수도 있다. 이웃 간의 P2P 에너지 거래가 좋은 해결책이 있다. 그래서 대규모 스마트 그리드 프로젝트에서 블록체인을 통합하는 아이디어가 나오고 있다.</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="center"><img src="../images/bitcoin-diagram.png" alt="bitcoin-diagram"></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="center">비트코인의 간략한 개요</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<h2 id="블록체인을-적용한-스마트-그리드">블록체인을 적용한 스마트 그리드</h2>
<p>첫번째 접근법은 전력 공급 측면과 관련한 블록체인을 제공하는 여러 블록체인을 조합하는 것이다. 브루클린 지역의 경우와 마찬가지로 마이크로 그리드 전기 네트워크를 구축하여 동일한 마이크로 그리드의 주민들이 태양 에너지 뿐만 아니라 다양한 곳에서 생산된 모든 다른 에너지 (바람, 태양, 배터리 등)을 교환할 수 있도록 하는 것이다. 에너지 소비곡선을 완화하기위해 에너지 생산을 촉진하고 고 에너지 생산을 완화 한다. 분산적인 특성은 P2P 거래에서 유연성을 제공한다.</p>
<p>두 이웃이 에너지를 같은 마이크로 그리드 내에서 거래하는 모습을 생각해보자.</p>
<ul>
<li>A는 8kWh 만큼의 에너지를 생산하고, 5kWh를 소비하고 3kWh을 보유하고 있다.</li>
<li>B는 4kWh가 필요하다.</li>
<li>두 사람 사이에 스마트 컨트랙트가 생성된다. (거래를 위한 규칙)</li>
</ul>
<p><img src="../images/energy-transaction-process.png" alt="energy-transaction-process"></p>
<h3 id="마이크로-그리드-관점">마이크로 그리드 관점</h3>
<ol>
<li>스마트 컨트랙트의 규칙에 따라 마이크로 그리드 두 사람 사이에서 A는 3kWh를 B에게 보내고 싶어 한다.</li>
<li>마이크로 그리드는 전기 라우팅 및 전력선을 기반으로 트랜잭션을 수행할 수 있는지 확인한다.</li>
<li>라우팅이 유효하다는 것이 밝혀지면, 트랜잭션을 가능하게 하는 전력선의 가용량을 고려하면서 A의 에너지를 B에게 전송한다.</li>
<li>마이크로 그리드는 부족한 1kWh를 충족시키기 위해 전력망에 해당 전기를 요청한다.</li>
<li>전력망은 나머지 1kWh를 마이크로 그리드에 제공하고, 마이크로 그리드는 이를 B로 보낸다.</li>
</ol>
<h3 id="채굴자-관점">채굴자 관점</h3>
<ol>
<li>A와 B사이에서 발생한 스마트 컨트랙트 규칙에 따라, A는 3kWh를 B에게 보내고 시펑한다.</li>
<li>이 둘 사이의 거래는 다른 거래가 있는 블록에 저장되며, 마이너에의해 검증된다. PoS가 확인되면 블록이 유효성을 검사한다음, 가장 체인에 연결된다.</li>
</ol>
<h3 id="이-모델에-남겨진-숙제">이 모델에 남겨진 숙제</h3>
<ol>
<li>사용자가 블록체인을 떠날 수 있는가?</li>
<li>블록체인 네트워크에 가입이나 탈퇴할 수 있다면, 이 절차는 무엇인가?</li>
<li>이웃이 다른 체인으로 전환할 수 있는가?</li>
<li>수익창출 모델이 있어야 하는가?</li>
<li>이 블록체인 내 통화를 다른 통화로 교환이 가능한가?</li>
<li>에너지 없는 소비자가 이 블록체인 내의 코인을 획득할 수 있는가?</li>
<li>이 코인은 이웃이나 기존 네트워크의 에너지에 대해서만 재판매 가능한가?</li>
<li>이 에너지를 소비자에게 돌려주고 생산과정에서 수익성을 얻는 것이 나은가?</li>
<li>장기적인 측면에서 보았을때, 별개의 블록체인 보다 기존의 블록체인에 합치는 것이 나은가?</li>
</ol>
<p><img src="../images/smart-grid-blockchain-problem.png" alt="smart-grid-blockchain-problem"></p>
<h2 id="결론">결론</h2>
<p>스마트그리드에서 블록체인의 중요성은 명확해보이지 않지만 사실은 중요하다. 에너지를 교환하는 이러한 방법은, 국지적으로 재생 가능 에너지의 생산을 촉진하여 전력선에서 발생하는 에너지 손실을 축소화 할 수 있다. 아직 몇가지 문제가 남아있지만, 직면한 문제를 해결할 수 있는 방법이 있다. 이 모델은 전기 수요를 분배하고 균일화함으로써 네트워크의 중단을 피하고자 같은 도시에 여러 블록체인을 설치하는 것을 기반으로 한다. 도시의 네트워크를 마이크로 그리드로 나누면 에너지 흐름 및 P2P 트랜잭션을 보다 잘 관리 할 수 있다. 이러한 모델에서는 금전적인 측면을 고려하지 않았다. 왜냐하면 생산된 에너지를 흥정하고, 에너지 트래픽을 발생시킬 수 있는 가능성을 암시하기 때문이다. 이것이 현실화 된다면, 세금의 기준을 마련해야 할 것이다. 그리고 에너지생산을 독려하기 위해서는, 블록체인에서 발생된 코인을 생산자에게 일정부분 주는 혜택을 부여하는 방법을 택할 수 있을 것이다.</p>

How Blockchain Could Give Us a Smarter Energy Grid

[원문](https://www.technologyreview.com/s/609077/how-blockchain-could-give-us-a-smarter-energy-grid/)

전력 망에서는 태양, 바람 또는 기타 재생 가능한 소스에서 생성된 전기와 화석 연료에 의해서 생성된 전기를 구별할 수 없다. 얼마나 많은 청정 에너지가 생산되는지 추적하기 위해 전세계 정부는 거래가능한 인증서를 기반으로 한 시스템을 만들고 있다.

그러나 한 전문가는 이런 인증서를 '거지같은' 방식으로 관리해서 재생가능한 에너지에 대한 투자를 억제하고 있다고 주장하기도 했다. 그리고 그는 비트코인과 다른 디지털 화폐의 중심에 있는 블록체인을 기반으로 한 새로운 시스템이 이를 개선시킬 수 있다고 주장했다.

재생 가능 에너지의 인증서를 추적하는 것은 기존 비즈니스를 방해하지 않고 전기 부문의 데이터 관리 문제를 해결할 수 있는, 블록체인 기술을 활용한 잠재적인 응용프로그램 중 하나다. 이 전문가를 비롯한 많은 사람들은 장기적으로 이 기술이 그리드 자체의 아키텍처를 변화시키는데 도움이 될 수 있다고 믿고 있다.

블록체인은 컴퓨터 네트워크에서 유지, 관리, 공유되는 암호화된 원장이다. 이 기술의 지지자들은 그리드를 통해 연결된 전력 생산자와 소비자간의 네트워크 같이 공유 데이터 세트에 의존하는 산업에서 특히 유망할 수 있다고 이야기 한다.

재생 가능한 에너지 발전소에서 전기를 생산하면, 미터기는 스프레드 시트에 기록되는 데이터를 뱉어낸다. 그런 다음, 스프레드 시트를 레지스트리 공급자에 전송하여 데이터가 새 시스템에 입력되고 인증서가 작성된다. 중개인은 판매자와 구매자 간의 거래를 성사시키지만, 이 거래가 승인된 후에 야 이 인증서의 진위여부를 다름 제 3자를 통해서 확인 할 수 있다. 

이런 시스템에는 거래 비용이 수반될 뿐만아니라, 실수에서 부터 사기에 이르기까지 다양한 회계적인 오류를 발생할 여지를 가지고 있으며, 투명성 또한 부족하다. 

만약 미터기가 직접 블록체인 상에 데이터를 기록하면 어떨까? 이는 대부분의 문제를 한번에 사라지게 할 수 있다. 많은 에너지 전문가들은 블록체인 기술이 현대 전력 공급망의 근본적인 변화를 가져올 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 확신한다.

전력 산업의 여전히 상당수는, 배전선을 통해 장거리로 송전되는 전력을 생산하는 거대한 중앙 집중식 발전소를 기반으로 한다. 그러나 최근 몇년간 옥상에서 태양열 패널 및 전기 자동차 배터리와 같은 소형 '분산된' 발전기 및 저장 시스템이 전력 시스템에 연결되고 있다.

기존의 전력 시스템은 너무 비효율적이기 때문에 가치를 극대화 하기 위해 많은 노력을 기울여야 한다. 생산자가 에너지를 P2P로 교환할 수 있는 블록체인 기반 플랫폼을 개발하는 호주 스타트업 Power Ledger의 CEO 는 이렇게 이야기한다. 예를 들어, 전기 생산자가 수익을 받기 위해서는 일반적을 60~80일이 걸린다. 그러나 블록체인 시스템을 기반으로 하게 되면, 생산자는 즉시 돈을 받을 수 있으므로 생산 사업을 시작하고 운영하기 위한 자본이 덜 필요하게 된다.

이런 시스템이 있다면, 이웃끼리도 단순히 에너지를 교환하는 것이 가능하다. 그리고 이것은 전기를 전력공급망에서 판매하는 것보다 훨씬 효율적인 과정을 거친다. 앞서 언급한 Power Ledger를 예로 들면, 태양 전지 패널 및 배터리 저장 시스템을 기반으로 아파트 건물 자체를 마이크로 그리드로 전환 할 수 있는 플랫폼을 선보인 바 있다. LO3 Energy라는 스타트업은 브루클린에서 이웃간 마이크로 그리드를 구축한 바 있다.

그러나 전통적인 시스템은 이런 종류의 지역거래를 처리하는 방법을 알지 못했다. 블록체인 기술은 보다 세분화된 거래를 가능하게 함으로써 시장에 세련미를 더할 수도 있다. Energe Web Foundation 이라는 새로운 비영리 단체는, 에너지 부문을 위해 만들어진 블록체인을 출시한 바 있다. 이더리움을 기반으로, 이 네트워크는 에너지 관련 사례의 테스트 베드가 될 것이다. 

How Blockchain Could Give Us a Smarter Energy Grid [원문](https://www.technologyreview.com/s/609077/how-blockchain-could-give-us-a-smarter-energy-grid/)  전력 망에서는 태양, 바람 또는 기타 재생 가능한 소스에서 생성된 전기와 화석 연료에...

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