GPS 교란·스푸핑 공격 해결 위한 연구 성과 발표
  • ▲ 한국표준과학연구원에서 생성하는 대한민국 표준시를 한전의 ICT센터 내 원자시계와 동기화한 후 송전 선로에 구축된 광케이블을 통해 네트워크 방식으로 변전소에 시간을 공급.ⓒ한국전력공사
    ▲ 한국표준과학연구원에서 생성하는 대한민국 표준시를 한전의 ICT센터 내 원자시계와 동기화한 후 송전 선로에 구축된 광케이블을 통해 네트워크 방식으로 변전소에 시간을 공급.ⓒ한국전력공사
    한국전력공사는 최근 GPS 교란(GPS 재밍) 및 GPS 스푸핑(위치·시간 신호 조작) 공격으로 인한 전력망 시간동기화 취약점 해결을 위한 두 가지 연구를 성공적으로 수행해 그 결과를 최근 국제 학술지에 발표했다.

    1일 공사에 따르면 이번 연구는 KAIST와 Hydro-Québec(캐나다 최대 전력회사) 이 공동 참여해 진행됐으며, 시각 동기 위상 측정장치(PMU)가 GPS 교란에 어떻게 취약한지 분석하고, 이를 효과적으로 완화할 수 있는 전략을 제시했다. 

    연구 결과는 지난 1월 IEEE Power & Energy Magazine과 2월 ACM Transactions on Privacy and Security에 게재됐다.

    전력망의 핵심 설비인 PMU는 GPS로부터 받은 정확한 시간 정보를 기반으로 전기 특성을 측정하는 장비다. 하지만 GPS 신호가 교란되면 전기 신호의 위상 측정 오류가 발생하고, 이에 따라 고장 탐지 오류나 불필요한 보호 시스템 작동이 일어날 수 있다. 

    이런 문제는 전력 시스템에 심각한 영향을 미칠 수 있어 한전은 2016년부터 이와 관련된 연구를 지속해 왔다.

    연구에서는 GPS 스푸핑과 GPS 재밍 공격, GPS 음영지역에 있는 변전소의 시간동기화 불능 문제 해결을 위해 고성능 광통신 기반을 활용한 네트워크 기반 시간동기화 해결책을 개발했다.

    이 해결책은 한국표준과학연구원의 대한민국 표준시를 바탕으로 시간동기화를 제공해 GPS 없이도 정밀하고 안전한 전력망 운영이 가능하게 했다.

    한전은 캐나다 Hydro-Québec의 광역 감시시스템(WAMS) 테스트베드에서 실험을 통해 GPS 위변조 공격이 성공하려면 나노초 단위의 정밀한 신호 정렬과 점진적인 GPS 시간 조작이 필요하다는 점을 밝혀냈다.

    이로써 기존 연구에서 주장된 GPS 스푸핑 공격의 위험성이 과도하게 평가됐음을 입증했고, 나아가 한전은 GPS 스푸핑 위협 완화를 위해 실제 고장 신호와 스푸핑 된 신호의 시간적 특성을 분석하는 기술을 개발해 실제 장애와 악의적인 공격을 구별할 수 있도록 했다.

    한전은 이번 연구 성과를 바탕으로 대규모 신재생발전 감시용 PMU 신규 설치 변전소에 네트워크 시간동기화 기술을 적용할 예정이며, 이를 통해 GPS 없이도 마이크로초 단위의 정밀한 시간동기화 구현 등 전력망의 안정성을 한층 더 강화할 계획이다.