비선형 공격 하의 사이버 물리 시스템의 다항 모델링 및 제어

Abstract

본 논문에서는 다양한 비선형 공격 하의 사이버 물리 시스템(Cyber Physical System, CPS)을 SOS(Sum of Squares)기법을 이용하여 다항 모델로 모델링할 뿐만 아니라 공격모델을 포함한 사이버 물리 시스템의 다항 모델에 대해서 유도하고 검증한다. 또한, 다양한 사이버 공격에 적절하게 대응하기 위하여 시스템에 존재하는 제한조건인 입력제한 조건과 시간지연 조건을 고려하여 SOS기법에 기반을 둔 제어기를 설계하는 기법을 제안한다. 기존 사이버 물리 시스템에 관한 연구는 선형 시스템 모델에 기반하고 있다. 이러한 선형 모델은 비선형 특성을 지닌 실제 시스템을 선형화하여 사용하므로 모델링 오차가 존재하고, 비선형 형태의 공격에 대응하기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 사이버 물리 시스템을 다항 모델로 모델링하고 비선형 형태의 공격들도 다항 모델로 모델링하여 실제 사이버 물리 시스템 환경과 가까운 형태로 모델링하는 기법을 제안한다. 또한, 시스템에 존재하는 제한조건인 입력제한 조건과 시간지연 조건을 고려하여 정확히 모델링하고 SOSTOOL을 이용하여 제어입력을 얻는 SOS 제어 기법을 제안한다. 제안한 기법의 성능과 유효성은 모의실험을 통해 검증한다.