해커와 지진으로 인한 정전을 예측하는 새로운 알고리즘

• Squirrel이라는 새로운 알고리즘이 전력망의 약점을 감지합니다.
• 지진, 악의적 공격, 다람쥐에 의한 방해 등 모든 유형의 위험에 적용할 수 있습니다.

전력망 인프라의 어떤 조건과 장애가 극적인 정전으로 이어질 수 있습니까? 그리고 민간 기업과 정부 조직이 재난적인 셧다운을 방지하기 위해 어떻게 투자할 수 있습니까?

지난 몇 년 동안 북한 해커가 미국 에너지 회사에 침투했고 러시아 해커가 원자력 발전소에 침입했다는 뉴스가 나왔습니다. 이러한 해커에 의한 정전은 이제 그 어느 때보다 빈번하게 발생하고 있습니다. 지진과 같은 자연 재해도 전력망 중단에 중요한 역할을 합니다. 다람쥐(종종 전선을 갉아먹음)도 전력망에 심각한 위협이 됩니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 로렌스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)의 연구원들은 기업이 전력망의 약점을 감지할 수 있도록 하는 'Squirrel'이라는 새로운 알고리즘을 개발했습니다. 이는 그리드에 대한 모든 가능한 위협을 식별하는 데 중점을 둔 3년 프로젝트(Quantitative Intelligent Adversary Risk Assessment)의 일부입니다.

알고리즘은 '원인 불가지론'이기 때문에 지진, 악의적인 공격, 심지어 다람쥐로 인한 방해를 포함한 모든 유형의 위험에 적용할 수 있습니다. 역 문제(결과에서 원인 추론)를 해결하고 주의를 기울일 위치와 리소스를 할당하는 방법을 결정하는 데 도움이 됩니다.

정확히 무엇을 합니까?

그리드에 대한 위험을 식별하는 데 가장 어려운 부분은 캐스케이드 효과입니다. 하나의 결함이 있는 변전소는 전체 그리드 인프라에 영향을 미칠 수 있습니다. 연구원들은 소규모 그리드 모델에서 1/20억 와트의 부하 손실을 유발하기 위해 어떤 이벤트 시퀀스가 ​​발생해야 하는지 연구하기 위해 오픈 소스 전력망 시뮬레이터(송전 전력 흐름 시뮬레이션)로 새로운 알고리즘을 구현했습니다.

시뮬레이션은 700개 이상의 중대한 고장을 감지했으며 이러한 고장의 거의 절반은 하나의 특정 릴레이와 관련되었습니다. 이러한 유형의 정보는 특히 리소스가 제한된 경우에 매우 유용할 수 있습니다.

간단히 말해서, 10기가와트의 부하를 오프라인으로 가져갈 결함이 있는 변전소에 대해 우려하고 이를 발생시킬 수 있는 방법을 찾고 있다면 알고리즘을 통해 실제로 어떤 오류가 그 결과로 이어질지 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.

참조:로렌스 리버모어 국립 연구소

이것은 기관이 가능한 조건의 수를 좁히고 극적인 실패로 이어질 수 있는 위치의 우선 순위를 지정하는 데 도움이 됩니다. 알고리즘은 여러 매개변수를 변경하고 대규모 중단을 피하기 위한 효율적인 솔루션을 찾을 수 있습니다.

최근 몇 년 동안 개발된 전력망은 훨씬 더 자동화되고 똑똑해졌지만 해커와 적에게 더 취약합니다(인터넷에 연결되어 있기 때문에). 현재로서는 그리드를 보호하기 위해 수동 기술을 사용하는 것이 불가능합니다. 아무도 불쾌한 결과로 이어질 모든 이벤트를 꿈꿀 수 없습니다. 따라서 Squirrel을 사용하여 실패를 일으키는 이벤트 목록을 좁힐 필요가 있습니다.

다음은 무엇입니까?

대규모 시스템에 적용하기 전에 알고리즘을 개선해야 합니다. 연구원들은 전기 및 가스, 통신 및 전력 흐름, 더 복잡한 분배 모델과 같은 복합적이고 복잡한 결과를 고려할 수 있도록 모델링 기능을 향상시킬 계획입니다.

지금까지 그들은 46개의 전송선을 처리할 수 있는 기본 모델로 작업했습니다. 이 라인은 끄거나 켤 수 있으므로 2⁴⁶ 가능한 배열이 있습니다. 무차별 대입 방법을 통해 처리할 수 있는 매우 많은 수입니다. 실용적이고 스마트한 분석을 위해 목표는 10,000라인 시스템을 모델링하는 것입니다.

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앞으로 연구원들은 기관과 협력하여 취약점을 감지하고 실제 전력망을 사용하여 위험 평가를 수행하여 보다 정확한 모델을 생성할 것입니다.