스마트 그리드 환경에서 블록체인과 동기화

Abstract

4차 산업혁명에서 여러 가지 기술들이 언급되고 있는 가운데 전력거래시장에서 떠오르는 이슈 중 하나가 스마트 그리드 네트워크에서 P2P(Peer to Peer) 거래 플랫폼을 도입하는 것이다. P2P 방식을 사용하는 기술 중에서 블록체인은 스마트 그리드 네트워크에 적용될 수 있는 떠오르고 있는 기술이다. 블록체인이 적용된 스마트 그리드 네트워크는 탈 중앙화 되어 소규모 집단부터 대규모 집단까지 신뢰할 수 있는 공유 플랫폼을 형성하여 새로운 거래 방식의 네트워크를 제공할 수 있다. 또한, 스마트 그리드 환경은 분산컴퓨팅 환경으로 인터넷에 연결된 여러 컴퓨터의 처리 능력을 이용하여 메시지를 하나에서 다른 하나로 보냄으로써 거대한 계산 문제를 해결하려는 분산처리 모델이다. 이런 방대한 분산컴퓨팅 환경에서 동기화 문제는 끊임없이 논점 중에 하나다. 본 논문에서는 스마트 그리드 환경에서 블록체인과 동기화 이슈에 관한 두 가지 내용을 제시한다. 첫 번째는 상호배제 알고리즘의 두 가지 알고리즘(권한 기반 접근법과 토크 기반 솔루션) 중에서 토큰 기반 솔루션에 대한 문제점을 파악하고, 이를 개선하기 위한 k-토큰 링 알고리즘을 제안하였다. k-토큰 링 알고리즘은 k 개의 토큰이 링 형태의 네트워크를 순환하면서 프로세스가 리소스에 접근 권한을 획득할 수 있게 한다. 제안 알고리즘은 기존 Token ring 방식보다 어떠한 노드가 리소스를 먼저 사용하고 난 후 다른 노드가 리소스를 사용할 때, Coordinator에게 보내는 메시지 수를 줄일 수 있는 k-Token ring 알고리즘을 제안하여 스마트 그리드 환경에서 효율적인 리소스 사용을 하고자 한다. 두 번째는 블록체인에서 프라이빗 블록체인 중 하나인 하이퍼레저 패브릭을 사용하여 네트워크를 구성하고, 퍼블릭 블록체인인 이더리움과 거래 처리 성능을 분석하여 동기화에 관한 이슈를 제시한다. 이더리움은 단일 노드로 거래를 처리하는 반면 하이퍼레저 패브릭은 Endorse, Orderer, Committe 노드가 파이프라인(pipeline) 형태로 거래를 처리하는 방식에 초점을 맞춰 성능분석을 수행하였다.