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이 원고는 일본 《電氣評論》誌에서 번역 전재한 것입니다.IP네트워크의 활용 동향 전력보안통신의 IP기술 적용최근 IP기술은 기술혁신과 표준화 추진에 따라, 다양한 요구에 부응하는 유연성, 범용성을 갖고 이들 특징에 따른 비용 삭감 효과와 더불어 기업의 인트라넷 구축에 널리 활용되고 있다.전력회사에서도 전용 전송단국장치를 이용한 네트워크에서 IP네트워크로 전환을 적극적으로 추진하고 있으며 당사도 일반 업무용도와 같이 전력보안용도인 IP네트워크를 구축, 활용하고 있다.일반 업무용도의 경우 2004년 추진되고 있는 음성과 데이터의 컨버전스(convergence) 네트워크화와 함께 우선제어, QoS기술이 필요하지만 현재 IP네트워크가 갖는 기본적인 기능으로도 충분히 요구에 대응할 수 있고, 새로운 애플리케이션(Application) 도입에 맞춰 수시로 네트워크를 증가시키고 있는 중이다.전력보안용도 경우는 전력보안용 애플리케이션이 네트워크에 요구하는 신뢰도가 높아 유연성, 범용성은 갖고 있지만 기본적으로는 전송지연이나 패킷로스 발생을 전제로 한 순방향(best effort)의 성격을 갖는 IP네트워크를 적용하기 위해서는 기술적 과제가 많다. 도입하는 애플리케이션의 요구 신뢰도를 만족하면서 본래 지닌 우위성을 잃지 않고 네트워크를 구축하기 위해서는 충분한 검토가 필요하다.본 고에서는 당사가 전력보안통신망의 IP네트워크화와 함께 검토한 결과를 근거로 유의할 사항과 네트워크 구성 개요 및 향후 검토할 과제에 관해 설명한다.전력보안통신망 개요1. 전력보안용 애플리케이션주로 전력계통의 감시제어를 주체로 해, 전력공급에 직접영향을 주는 정보전송요소와 전력공급을 지원한다는 2차적 역할을 갖는 정보전송요소를 전력보안용 애플리케이션으로 정의한다<표1>.2. 전력보안통신망 현황네트워크 전반에 걸쳐 자연재해, 사고, 장해 및 보수작업으로 인해 정지에 수반되는 영향을 피하기 위해, 이상경로의 우회가 가능하도록 2선로이상의 전송루트 확보를 기본으로 하고 있다. 특히 중요시되고 있는 송전선 보호, 급전정보와 같은 애플리케이션에 관해서는 높은 신뢰도를 갖는 전송매체(디지털 다중무선, OPGW 등)를 이용해 전송로를 구성하도록 하고 있으며 이를 바탕으로 애플리케이션마다, 표준적인 전송로 구성방법을 정리하고 있다.현재는 전용 전송단국장치를 이용한 구성이 주류를 이루고 있으며 소정의 계층에 따라 애플리케이션마다 엔드투엔드(end-to-end)로 전용 전송로를 할당하고 있다<그림1>. 애플리케이션의 소요요건에 따라 단말의 장황(冗長)화를 꾀하고 있으며 그 경우는 단말마다 각기 다른 전송단국 장치를 이용해 전송로를 구성, 신뢰도를 높이고 있다<그림2>.본 고에서는 전력보안통신망의 현재구성을 전용선 네트워크로 표기해 IP네트워크와 구별한다.3. 네트워크에 요구되는 신뢰도신뢰도는 ① 네트워크 구성기기나 전송로의 장해로 인해 애플리케이션이 소통할 수 없게 되는 비율=부가동율, ② 정보전송 시 송신단에서 수신단으로 도달하기까지 필요한 시간=전송지연시간, ③ 애플리케이션의 정보전송이 성립하는데 네트워크 구성기기나, 전송로의 장해로 인한 정보전송의 두절을 허용할 수 있는 시간=전송로를 교체하는데 요하는 허용시간=두절허용시간에 따라 평가된다<표2>.전용선 네트워크의 경우 전송로구간, 기기점수를 최소한으로 하고 중단이 필요한 경우는 저차군의 중단을 피하고 필요에 따라 전송로를 장황하게 함으로써 부가동률 향상 및 전송지연시간을 단축한다. 두절허용시간은 장황해져있는 전송로를 무순단 교체 구조로 대응하고 있어 전력보안용 애플리케이션의 소요신뢰도를 만족할 수 있다.전력보안 통신망의 IP화1. 기본요건앞에서 서술한 신뢰도의 확보는 중요한 요건이다. 또한 지금부터 서술하는 전용선 네트워크가 갖는 기능, 성능을 유지하는 일도 필요하다.전용선 네트워크의 경우, 애플리케이션마다 엔드투엔드로 전송로를 할당하기 때문에 전송로의 대역 및 전송로의 시단, 종단을 쉽게 판별할 수 있게 구성해 트래픽 양과 트래픽 플로우는 항상 파악할 수 있는 상태로 되어있다. IP네트워크의 경우도 네트워크의 설계 및 운용을 꼭 맞게 실행하기 때문에 애플리케이션마다 트래픽 양 및 트래픽 플로우를 정확하게 상정할 수 있다. 이를 위해 통신 상대처의 고정적인 시스템 구성이 요구된다.그러나 폭발성을 지닌 애플리케이션, 불특정 다수의 통신처를 지닌 애플리케이션과 같이 제어하기 힘든 애플리케이션을 수용할 경우, 트래픽 양과 트래픽 플로우 판별이 어렵기 때문에 과잉 구성 혹은 기능부가와 같은 대응이 필요하고, IP네트워크화하는 우위성이 손상될 수도 있기 때문에 전력보안통신망 IP네트워크화에서는 애플리케이션 방면도 시스템구성의 충분한 검토를 통해 네트워크에 알맞도록 최적화해 둘 필요가 있다.2. 전력보안용 애플리케이션의 수용조건앞에서 서술한 전력보안용 애플리케이션에 관해 IP네트워크의 수용 가부를 판정했다<표3>. 그 결과 송전선보호, 계통안정화제어에 관해서는 애플리케이션 측이 요구하는 신뢰도가 높아 IP네트워크에서는 실현할 수 없기 때문에 수용할 수 없지만 그 밖의 애플리케이션에 관해서는 이하에 나타내는 대책을 실시함으로써 IP네트워크의 수용이 가능하다고 판정했다.우선 부가동률, 두절허용시간을 만족하기 위해서는 전송로를 장황하게 만든다. 이 때 전송로만 장황하게 하고 전송로 이상 시 대체전송로로 교체하는 방식을 취할 경우, 전용선 네트워크에서는 비교적 쉽게 실현할 수 있다. 이에 비해 IP네트워크의 경우는 네트워크의 레이어2, 레이어3의 기능에 따라 교체하기 때문에 시간을 필요로 하고, 애플리케이션의 소요신뢰도를 만족시킬 수 없다. 그래서 그 기능을 단말측에 의탁하게 되는 것인데 단말측에서도 소통의 실시간 감시가 어려워 교체방식을 실현하기는 힘들다. 그래서 상시 2선로의 소통을 확보하는 2중 통신 기능을 갖춰 신뢰도를 확보할 필요가 있다.단말은 2개의 통신포트를 실제 장착하고, 송신측에서 동일 내용 2개의 IP패킷을 생성해 각각의 포트에서 네트워크로 송출한다. 네트워크 측은 2개의 통신포트에 각각 물리적·논리적으로 다른 2개의 선로를 제공해 전송로를 장황하게 한다. 네트워크 내에서 전송로의 구성, 성질이 달라서 전송지연차가 발생했다 해도 수신측에서 지연해 폐기를 실행함으로써 통신의 정합을 꾀한다<그림3>. 이미 IP형 원격감시제어장치에 실제 장착된 기능이다.또 하나 대체수단의 확보를 들 수 있다. 전용선 네트워크인 경우, 네트워크의 일부에서 이상이 발생한 경우, 그 영향범위는 한정되지만 IP네트워크의 경우는 양상에 따라서는 영향범위가 광범위해 최악의 경우 네트워크 전체에 영향을 줄 가능성도 부정할 수 없다.
 따라서 IP네트워크 정지 시 위험을 피하기 위해 각 업무를 실시할 때 대체수단을 확보해 둘 필요가 있다. 전력보안용 애플리케이션은 기본적으로 네트워크를 경유해 각 시스템 간을 제휴하는 원격감시제어 구조이기 때문에 대부분의 경우 현장에 출동해 직접 기기를 조작하는 것으로 대체할 수 있다. 따라서 통제개소와 현장 간의 연결수단 확보가 소요요건이 된다.당사에서는 급전지령전화를 종래대로 전용선 네트워크의 구성 그대로 운용함으로써 IP네트워크와는 분리해 IP네트워크 정지 시 위험 회피를 꾀하고 있다.당사의 전력보안용 IP네트워크 개요1. 기본사항앞에서 설명한 전력보안통신망에 요구되는 기본요건을 만족하도록 IP네트워크의 구축을 실시하고 있다.2. 망 접속형태(network topology)조직체계, 운용 보전면을 고려하면서 망 접속형태는 ① 감시제어 시스템의 거점이 되는 본점(중앙급전지령소), 본점대체거점(기간급 전지령소) 층, ②운용거점이 되는 지점, 지점대체거점 층, ③ 제어소, 전력소, 영업소, 유인전기소 층, ④ 변전소 층과 같은 4단 층으로 하고 1층, 2층은 2거점화함으로써 애플리케이션 시스템 및, 네트워크의 신뢰도 향상을 추구하고자 한다.3. 전송매체전력보안용 애플리케이션의 각 종류별 트래픽은 일반업무용 애플리케이션의 트래픽에 비해 작기 때문에 IP네트워크화 시에도 전용선 네트워크를 구성하는 종래부터 사용하던 전송단국장치로 수용하는 일도 가능하다. 또한 기간 네트워크를 구성하는 곳에는 SDH 등 대용량의 전송단국장치가 배치됐기 때문에 트래픽 집약으로 인한 대역의 증가에도 대응할 수 있고 기존 전송단국장치의 효과적인 이용이라는 관점에서 효율적이라 할 수 있다.그렇지만 향후 한층 높아지는 애플리케이션의 고도 이용화와 함께 네트워크 하위 층의 대역증가에 대한 대응이 어렵고, 업체 서포트면에서 전송단국 장치 자체의 장기연장이용 전망도 불확정하다. 게다가 IP네트워크 기기측이 다종 전송단국장치의 인터페이스에 대응하게 된다면 범용, 염가와 같은 장점을 살릴 수 없는 경우도 생각할 수 있다.따라서 당사에서는 전송로에 전송단국장치를 사용하지 않고 광섬유케이블(dark fiber)을 이용하기로 하면서 IP네트워크기기의 인터페이스를 이서넷으로 통일해 보다 대규모의 네트워크형태를 지향하고 있다.4. 적용기술레이어3의 네트워크를 구성하는데 문제가 되는 것은 네트워크 교체에 시간이 필요하다는 점이다. 애플리케이션 단말의 2중 통신화에 따라 단 하나의 장해로 인한 애플리케이션의 두절 발생은 피할 수 있지만, 다중장해나 특이장해의 대응을 위해서라도 네트워크 자체의 복구능력을 향상시키지 않으면 안 된다.전송단국장치를 이용하지 않고 광섬유케이블의 직수를 통해 WAN을 구성하고자 하기 때문에 전송로 장해 시 이상검지 시간 단축을 꾀했고, 그 결과 네트워크 교체시간이 단축됐지만 그래도 10초 정도의 시간은 필요하다.근본적인 대책으로 전송로 정지로 인한 영향이 레이어 3측에 미치지 않도록 구성해야한다. 이를 위해 종래 포인트 투 포인트의 구성을 재검토하고 L2고리화 함으로써 전송로 자체를 2선로를 지닌 구성으로 하고, L2고리 자체에 선로 교체기능을 갖춘 기기 도입을 검토하고 있다<표4><그림4>.향후 과제1. 보안성IP네트워크가 갖는 유연성, 범용성의 크기는 뒤집어보면 항상 사이버테러의 위협에 노출되어 있다는 얘기가 된다. 전력공급에 직접영향을 주는 정보전송요소를 수용하고 있기 때문에 보안성 확보에는 만전을 기해야한다. 다른 용도 네트워크와의 제휴제한, 요구 한정, 시스템의 간격과 같은 보안정책을 명확하게 하고 그 유지에 힘쓸 필요가 있다.2. 관리·운용전용선 네트워크의 경우, 전송로에 애플리케이션 패스가 붙어있는 구성이기 때문에 애플리케이션의 소통이나 장해, 작업 시 지장범위의 확인은 용이했다. 그러나 IP네트워크의 경우는 경로가 역동적으로 변화하기 때문에 애플리케이션 패스의 관리가 어렵다. 네트워크 측에서 오르내리기 경로의 고정, 전송로 2중화 시 경로분산과 같은 요건을 라우팅 프로토콜(routing protocol)의 조정으로 실현하면서 동시에 경로의 동적인 변화를 따르고 애플리케이션 패스의 거동을 파악할 수 있는 툴 도입이 요구된다.3. IP네트워크 구성 기기의 내환경성전력보안용 IP네트워크는 일반 업무용과 달리 감시제어대상이 되는 단말 변전소까지 네트워크를 연장할 필요가 있다. 단말 변전소는 통신기계설치 환경이 까다롭기 때문에 변전소에 설치되는 전기설비와 마찬가지로 IP네트워크 기기에도 전기적강도, 온습도내성 등 내환경 성능을 갖춰야한다.몇몇 IP네트워크 기기업체에서 변전소전원에 대응해 내환경성능을 갖는 기기가 발매되고 있지만 다양한 요구에 대응할 수 있도록 다수의 업체에서 대응 기종이 발매되기를 기대한다.이미 복수의 전력회사에서 전력보안용 IP네트워크의 구축이 진행되고 있지만, 보다 전력공급에 밀접하게 관련된 애플리케이션의 수용에 관해서는 그 부가에 대해 검토가 진행 중에 있다.유연성, 범용성이 평가되고, 도입이 촉진된 IP네트워크이지만 기능·성능, 신뢰성에 대한 요구는 나날이 높아지고 있으며 본래 지닌 우위점이 방해받지 않고 전력보안용도도 포함해 향후 요구에 부응할 수 있도록 한층 높은 기술을 확립할 수 있기를 기대한다.
<Energy News>
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