[논문 리뷰] Critical Utility Infrastructural Resilience

Giovanna Dondossola, Geert Deconinck외 4명|arXiv (Cornell University)|2012. 11. 25.

Infrastructure Resilience and Vulnerability Analysis참고 문헌 9인용 수 25

한 줄 요약

이 논문은 전력망 운영을 담당하는 소규모 네트워크 기반 시스템을 대상으로 사이버-물리 시스템을 강력한 정보통신기술(ICT) 제어와 융합하여 핵심 전력 유틸리티 인프라의 복원력을 향상시키는 프레임워크를 제안한다. 사이버 위협에 저항하면서도 장애나 공격 상황에서도 운영 복원력을 유지할 수 있도록 전력 및 정보기술(IT) 분야 간 협업 설계를 강조한다.

ABSTRACT

The paper refers to CRUTIAL, CRitical UTility InfrastructurAL Resilience, a European project within the research area of Critical Information Infrastructure Protection, with a specific focus on the infrastructures operated by power utilities, widely recognized as fundamental to national and international economy, security and quality of life. Such infrastructures faced with the recent market deregulations and the multiple interdependencies with other infrastructures are becoming more and more vulnerable to various threats, including accidental failures and deliberate sabotage and malicious attacks. The subject of CRUTIAL research are small scale networked ICT systems used to control and manage the electric power grid, in which artifacts controlling the physical process of electricity transportation need to be connected with corporate and societal applications performing management and maintenance functionality. The peculiarity of such ICT-supported systems is that they are related to the power system dynamics and its emergency conditions. Specific effort need to be devoted by the Electric Power community and by the Information Technology community to influence the technological progress in order to allow commercial intelligent electronic devices to be effectively deployed for the protection of citizens against cyber threats to electric power management and control systems. A well-founded know-how needs to be built inside the industrial power sector to allow all the involved stakeholders to achieve their service objectives without compromising the resilience properties of the logical and physical assets that support the electric power provision.

연구 동기 및 목표

• 시장 자유화와 다른 핵심 시스템과의 상호의존성 증가로 인해 전력 유틸리티 인프라의 취약성이 증가하고 있는 문제를 해결한다.
• 전력 관리에 사용되는 네트워크 기반 ICT 시스템에 대한 사고적 고장과 악성 사이버 공격으로부터 발생하는 위험을 규명한다.
• 전력 공학과 정보기술(IT) 분야 간 협업 기반의 기술적 접근 방식을 개발하여 시스템 복원력을 향상시킨다.
• 상용 스마트 전자 장치가 물리적 또는 논리적 인프라의 무결성을 훼손하지 않으면서도 복원 가능한 운영을 지원할 수 있도록 보장한다.
• 비상 상황에서 서비스 연속성을 유지하기 위해 산업 전력 분야에서의 영역 전문 지식 기반을 마련한다.

제안 방법

• 전력망 운영을 제어하는 소규모 네트워크 기반 ICT 시스템을 대상으로 통합된 복원력 프레임워크를 설계한다.
• 물리적 전력 시스템 동역학과 사이버 제어 메커니즘을 융합하여 비상 상황에서 실시간 반응성을 확보한다.
• 핵심 정보 인프라 보호(CIIP) 원칙을 전력 시스템 제어 및 관리 응용에 적용한다.
• 전력 시스템과 다른 인프라 간의 상호의존성을 모델링하여 연쇄 고장 위험을 사전에 예측한다.
• 사이버 위협과 운영 장애에 강건한 스마트 전자 장치의 배치를 위한 아키텍처 가이드라인을 제안한다.
• 전력 공학과 IT 분야 간 협업을 촉진하여 기술 개발을 복원력 목표와 일치시킨다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전력망의 사이버-물리 시스템은 사고적 고장과 악성 사이버 공격에 모두 대비해 어떻게 복원성을 확보할 수 있는가?
• RQ2 전력 시스템과 다른 인프라 간의 상호의존성은 체계적 위험을 어떻게 증폭시키는가?
• RQ3 스마트 전자 장치는 운영 무결성을 훼손하지 않으면서도 어떻게 설계하고 구현하여 복원성을 유지할 수 있는가?
• RQ4 전력 및 IT 분야 간 협업을 위한 어떤 프레임워크가 유틸리티 인프라의 장기적 복원성을 보장하는 데 필수적인가?
• RQ5 전력 시스템의 비상 상황에서 서비스 제공을 지속하기 위해 필요한 기술적 및 조직적 전문 지식은 무엇인가?

주요 결과

• 전력망의 사이버-물리 제어 시스템 통합은 복원성을 확보하기 위해 전력 및 IT 분야 간의 조율된 설계가 필요하다.
• 전력망 운영을 담당하는 소규모 네트워크 기반 ICT 시스템은 사고적 고장과 악성 사이버 공격 모두에 취약하다.
• 전력 시스템과 다른 인프라 간의 상호의존성은 고장이나 공격의 영향을 증폭시켜 체계적 위험을 증가시킬 수 있다.
• 스마트 전자 장치의 강력한 배치가 시민 보호 및 사이버 위협 상황에서도 서비스 연속성을 유지하는 데 필수적이다.
• 논리적 및 물리적 자산의 복원성을 유지하기 위해 산업 전력 분야에서의 탄탄한 영역 전문 지식 기반 마련이 필요하다.
• CRUTIAL 프로젝트의 프레임워크는 향후 내구성 있고 안정적이며 안전한 전력 관리 시스템 개발의 기초를 제공한다.