블록체인 기반 에너지 거래모델 연구

Abstract

기존의 전력 공급 방식은 중앙의 대규모 발전소에서 전력을 발전한 후 각 가정 및 공장으로 배전하는 방식이었다. 이러한 중앙관리형 전력공급시스템은 지진, 재난 또는 각종 사고 등으로 정전 사태가 발생했을 때 안정적인 전력공 급이 어렵다는 단점이 존재한다. 또한 석탄을 사용하는 화력발전소에서 배출 되는 미세먼지와 같은 오염물질도 해결해야하는 문제이다. 이에 따라 최근 태 양열 에너지를 활용한 전력 발전 및 친환경 신재생에너지를 활용한 소규모 형 태의 전력발전 방식인 마이크로그리드(microgrid)가 각광받고 있다. 마이크로 그리드환경에서는 소비자가 직접 에너지를 생산하고 판매하는 프로슈머 (prosumer)로 변화한다. 이와 같이 소규모의 전력 에너지를 공급하고 구매하는 환경에서는 중앙의 데이터베이스에서 거래 데이터를 관리하는 것보다 P2P(Peer to Peer) 네트워 크를 사용하여 거래 데이터를 관리하는 것이 비용 및 관리 측면에서 효율적이 다. 실제로 다수의 국외기업에서는 P2P 네트워크를 구축하여 전력 거래를 수 행하는 프로젝트를 진행하고 있다. 특히, 몇몇 기업에서는 분산 네트워크에서 의 에너지 거래에 블록체인(blockchain) 기술을 적용하는 프로젝트를 수행하고 있다 [1]. 블록체인은 네트워크에 참여하는 모든 참여자가 상호간 합의하여 공 유 원장을 관리하는 기술로 공유 원장의 거래 데이터가 들어있는 각각의 블록 은 해시를 통해 연결되어 있기 때문에 임의로 조작할 수 없는 특징이 있다. 블록체인 기술을 사용하면 신뢰할 수 있는 중앙기관 없이 모든 참여자가 신뢰 성 있는 거래를 수행할 수 있다. 블록체인 기술은 블록을 합의하여 연결하는 형태에 따라 그 특징이 달라진다. 본 논문에서는 에너지 거래를 발전주체 및 거래주체에 따라 분류하고 각 거래 유형별 적용 가능한 블록체인 기반 에너지 거래모델을 제안한다. 또한 제안한 모델에 전 방향 안전 서명(forward secure signature) 기법을 추가하여 보안성이 강화된 새로운 블록 합의 방식에 대해 기술한다.; The conventional power generation was a method of distributing electric power to each home and factory after generating electric power from a thermal power plant or a nuclear power plant. Today, however, consumers are turning into prosumers who produce and use energy. Therefore, the microgrid, which is a regional power grid that manages small scale energy supply and demand, has been studied. When a distributed network environment is introduced in the microgrid, it can reduce the server construction cost compared to the existing central management system and can enhance security by distributing information. Recently, a blockchain has been attracting attention as one of methods for constructing a distributed transaction system in a distributed network environment. The blockchain was the basis of bitcoin, the first digital cryptocurrency developed by Satoshi Nakamoto in 2009. Blockchain is a distributed ledger connected through a hash. This allows transactions to be performed securely in a distributed network environment without trusted central authority. In this paper, we classify the energy trading method by trading entity and propose a blockchain technique for each method. We also describe a new security consensus block approach by adding a forward secure signature scheme.