ISO 15118 충전 통신의 패킷분석을 통한 표준화 적합성 평가기술 연구

국문 초록 (Abstract)

친환경적인 교통수단으로 떠오르는 전기자동차는 기존 화석연료 차들의 연료 공급 방법과 다르게 전기자동차와 충전기가 다양한 정보를 교환해야 한다. 그 때문에 전기자동차 충전 과정에 대한 통신을 표준화하는 작업은 전기자동차와 전기자동차 충전기 사이의 호환성, 경제성 등 다양한 이점을 가지며, 이에 관한 연구가 세계 각국에서 활발히 진행되고 있다.
ISO 15118 표준은 전기자동차와 충전 인프라 사이의 통신을 정의한 국제 표준으로 통신 방법, 충전 방식, 충전 속도, 보안, 사용자 인증 등의 기능을 그 역할과 목적에 따라 네트워크 OSI 레이어의 각 계층에서 지켜야 할 요구사항으로 구분해 제정했다. 그중 ISO 15118-2와 ISO 15118-20은 3계층부터 7계층까지의 요구사항을 제시하고 있고, 보안, 효율적 통신을 위한 데이터의 변환, 충전 과정에서 반드시 지켜야 하는 순서와 그에 따른 데이터들을 정의하고 있다.
ISO 15118 충전 통신에서 전기자동차와 전기자동차 충전기가 표준을 정확히 따르고 있지 않을 때 보안 문제 및 에너지 손실과 같은 심각한 상황이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 지금까지 알려진 ISO 15118-2와 ISO 15118-20의 표준 적합성 시험 방법과 이에 대한 한계점을 알아보고, 이를 해결하기 위해 네트워크 모니터링 툴인 Wireshark를 이용한 표준 적합성 시험 툴로서의 활용 방법을 제안한다.
네트워크 모니터링 툴은 네트워크 데이터를 분석하고, 통계를 수집하는 툴이다. 그 중 Wireshark는 오픈소스 네트워크 모니터링 툴로 임베디드 환경에서 유용하게 사용될 수 있으며, 사용자가 원하는 임의의 프로토콜에 대해 분석하는 Custom Dissector를 구현할 수 있는 기능을 제공하고 있다. 이 기능을 이용해 Wireshark에서 ISO 15118 충전 통신 패킷을 분석하고, 이를 바탕으로 표준 적합성 시험을 진행할 수 있다.
본 논문은 ISO 15118-2와 ISO 15118-20 표준을 따르는 패킷에 대해 Wireshark의 Custom Dissector를 이용해 그 데이터를 분석하고, 표준의 주요한 5가지 항목에 대한 적합성 시험 방법을 제시한다. Wireshark를 이용한 표준 적합성 시험 툴을 실제로 구현해 보고, ISO 15118 충전 통신 데이터를 활용해 평가를 진행한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The emergence of electric vehicles as eco-friendly modes of transportation necessitates a different approach to fuel supply compared to conventional fossil fuel vehicles. Electric cars require various exchanges of information between the vehicle and charging stations during the charging process. Standardizing the communication involved in electric vehicle charging processes brings numerous advantages such as compatibility between electric vehicles and charging stations, cost-effectiveness, and more. Consequently, research on standardizing the communication for electric vehicle charging is actively underway worldwide.
ISO 15118 is an international standard defining communication between electric vehicles and charging infrastructure. It delineates requirements across different layers of the OSI network model, including communication methods, charging protocols, charging speeds, security measures, user authentication, and more, based on their roles and objectives. Among these standards, ISO 15118-2 and ISO 15118-20 specify requirements from the third to the seventh layer of the OSI model. They define data for security, efficient communication transformations, the sequence rules for message types during the charging process, and the corresponding data.
When electric vehicles and electric vehicle charging stations do not strictly adhere to ISO 15118 standards in charging communication, serious issues such as security breaches and energy loss can arise. This paper explores the testing methods for the conformity of ISO 15118-2 and ISO 15118-20 standards known to date and their limitations. It proposes the utilization of Wireshark, a network monitoring tool, as a testing tool for standard conformance test, aiming to address these limitations. Network monitoring tools analyze network data and collect statistics. Among these, Wireshark, an open-source network monitoring tool, can be effectively utilized in embedded environments. It provides the capability to implement Custom Dissectors, enabling the analysis of arbitrary protocols as per user requirements. Leveraging this feature, Wireshark can analyze ISO 15118 charging communication packets, facilitating the conduction of standard conformance tests.
This paper demonstrates the analysis of data from packets conforming to ISO 15118-2 and ISO 15118-20 using Wireshark's Custom Dissector. It proposes testing methods for the five major components of the standard. Additionally, it practically implements a conformity testing tool using Wireshark and evaluates it using ISO 15118 charging communication data.

목차 (Table of Contents)

• 그림목차 ii
• 표목차 iv
• 국문초록 v
• 제 1 장 서론 1
• 1. 연구 배경 및 목적 1
• 2. 용어 및 약어 정리 3
• 제 2 장 전기자동차 충전 통신 표준과 적합성 시험 6
• 1. 전기자동차 관련 표준 소개 6
• 2. ISO 15118 7
• 3. ISO 15118 적합성 시험 표준 및 적합성 시험 시스템 29
• 4. 적합성 시험 시스템의 한계점 31
• 제 3 장 네트워크 모니터링 툴과 적합성 시험 32
• 1. 네트워크 모니터링 툴 32
• 2. ISO 15118 네트워크 모니터링 툴과 그 한계점 35
• 3. 표준 적합성 시험을 위한 네트워크 모니터링 툴 활용 방안 36
• 제 4 장 Wireshark 기반 ISO 15118 표준 적합성 시험 툴 설계 39
• 1. Wireshark 기반 통신 표준 적합성 시험 기술 39
• 2. Wireshark 기반 ISO 15118 표준 적합성 시험 방안 42
• 제 5 장 Wireshark 기반 ISO 15118 표준 적합성 시험 툴 구현 및 평가 53
• 1. Wireshark 기반 ISO 15118 표준 적합성 시험 툴 구현 53
• 2. Wireshark 기반 ISO 15118 표준 적합성 시험 툴 평가 62
• 제 6 장 결론 64
• 참고문헌 66
• Abstract 67