ジョージ・H・ベイカー＆スティーブン・ヴォラント著
米国市民は、現在の生活のために安全で信頼できる電力に依存している。もし電力が数週間、数カ月、あるいは1年間利用できなかったら、その影響は連鎖的に、例えば複数の重要なインフラを劣化させるだろう。
- 上水道と下水道処理
- 通信とインターネット
- 食品の製造と配送
- 燃料の採掘、精製、流通
- 金融システム
- 輸送と交通規制
- 公共事業、法執行機関、緊急サービスを含む政府機関
- 病院・ヘルスケア
- サプライチェーン
- その他の重要な社会的プロセス
人命の損失は壊滅的なものになるかもしれない。人生そのものが変わってしまう。
最近出版された InfraGardのコミュニティ対策ガイド「Powering Through:From Fragile Infrastructures to Community Resilience 」（パワースルー：脆弱なインフラからコミュニティの回復力へ）（以下、Powering Through）では、産業革命以降の社会では、広範囲かつ長時間の停電を経験したことがないと述べている。したがって、長期的かつ広域的な停電に対するレジリエンスや復旧計画を策定する国は、未知の領域である。故障の発生、連鎖的な影響、復旧への障害など、予測できない点があるかもしれないが、それでも予防、緩和、適応、復旧のための計画を立てることは可能である。不完全な計画でも、よく考えて作成すれば、何も計画しないよりははるかにましである。
本稿では、国の電力網とそれに対する最も重要な脅威について検討する。特に注目すべきは、ジョージ・ベイカー博士が開発した、送電網やその他の重要なインフラに対する5つの脅威がもたらす影響に関する重要なマトリックスを、他の研究者が改良したことである。評価対象となった脅威は以下の通りである。
- 組織的な物理攻撃
- 産業用制御システムおよび/またはその他のサイバー対応技術に対するサイバー攻撃。
- 米国上空で1個以上の核弾頭を爆発させることにより発生する電磁パルス (EMP）
- 電波兵器による組織的な攻撃で引き起こされるEMP、および
- 地球指向のコロナ質量放出 (CME）により引き起こされる激しい太陽嵐
人為的な脅威の中には、自然災害を利用してインフラの被害を覆い隠し、拡大させるものがある。
電力網とその他の重要インフラへの影響大のリスク
ハザードには、太陽地磁気嵐やパンデミックなどの自然発生的なものと、人為的な電磁パルス (EMP）攻撃、組織的なサイバー攻撃、重要系統機器や関連重要インフラに対する一連の組織的物理攻撃など、人間の意思によるものがある。本稿は、『Powering Through』から引用し、サイバー、太陽地磁気嵐 (GMD）、電磁パルス (EMP）兵器という「三大脅威」に対して脆弱性を増している技術への依存に伴うリスクの概要を示している（表1参照）。
リスクとなる機器に関するパワースルーからのコメント
変圧器
変圧器は、電磁パルス、太陽熱GMD、または物理的な攻撃に対して脆弱である。変圧器を支えている保護されていないリレーは急速に開閉できるため、変圧器は遠隔操作によって損傷したり破壊されたりする可能性がある。高周波兵器は変電所の制御装置を無効にするために使用できるが、標的となる変電所のモニタリング制御およびデータ収集 (SCADA）システムが二次的な損害を与えない限り、変圧器そのものに直接影響を与えることはまずない。これらが攻撃されて機能停止した場合、高圧変圧器や超高圧変圧器の交換には時間がかかり、海外のメーカーに依存することが多くなる。一般家庭や中小企業の消費者向けに設計された小型の変圧器は、一般に脆弱性が低く、輸送が容易で、米国内で製造されている。したがって、これらの変圧器は比較的早く交換されるかもしれない。
発電所
保護されていない場合、発電所のグリッドジェネレータはEMPによって機能停止する可能性がある。発電機の制御電子機器はEMPの影響を非常に受けやすい。深刻な太陽嵐が発生した場合、発電機そのものに被害が及ぶ可能性があるという証拠がある。サイバー攻撃、物理攻撃、高周波攻撃は発電所を標的にする可能性がある。
SCADA/産業用制御システム (ICS)
これらの産業用制御装置は、機械、ブレーカー、および変圧器の動作を制御する。SCADA システムは、電磁パルスと無線周波兵器 (RFW）に弱い。SCADAの電子機器が長い固定回線に接続されている場合、ソーラーGMDはSCADAオペレーションを衰弱させる可能性がある。SCADA はインターネットからアクセスできるため、サイバー攻撃の標的になる可能性がある。また、物理的な攻撃やRFWのターゲットになる可能性もある。
グリッドコントロールセンター
コントロール施設の規模は様々で、グリッド通信およびSCADAネットワークのハブとなっている。通常の送電網の運用と停電後の送電網の復旧を指示するために重要な状況認識を提供する。制御施設は、長い回線インタフェースを持っているため、EMPやGMDの影響を非常に受けやすい。センターへの出入りする通信回線が停止すると、SCADAの機能も停止する。サイバー攻撃は、コントロールセンターで使用されているSCADA機器をターゲットにすることができる。施設は物理的な攻撃やRFWのターゲットになりうる。
携帯電話
個々の携帯電話の多くは無傷かもしれないが、携帯電話は、EMP、GMD、RFW、サイバー攻撃、物理的攻撃に弱いローカルおよび長距離通信ネットワークに相互接続されたセルタワーに依存している。
ラジオによる緊急通信
連邦緊急事態管理庁、国家ラジオシステムなど、一部の緊急ラジオシステムは、ハード化されていれば機能し続ける。しかし、EMPでは、公共ラジオ局やその電源はハード化されておらず、故障する可能性がある。太陽嵐では、大気の状態によって一時的に通信ができなくなることがあるが、数時間から数日で復活する。他の脅威は、攻撃がグリッドに集中した場合、ラジオシステムには影響しない。
SATCOM
軍のMILSTARシステム (Military Strategic and Tactical Relay)はEMPで保護されており、引き続き運用される。高軌道静止衛星を経由してリンクする一部の軍用ポータブルUHF帯SATCOM無線機も機能し続ける可能性がある。地上局は強化されていないため、EMP環境下では故障する可能性がある。商業衛星電話は、EMPストレス下で故障する可能性の高い衛星と地上局に依存している。
インターネット
EMPは、インターネットの主要な要素とユーザーのIT機器を無力化する。送電網へのサイバー攻撃で発電機、SCADA装置、コントロール・センターが破壊されれば、バックアップ電源の容量と寿命に応じて、インターネット・データ・センターにも連鎖的な影響が及ぶ。太陽嵐は、金属回線と光ファイバー回線の両方を含む長距離インターネット相互接続を損傷する可能性がある（光ファイバー再生装置の脆弱性のため後者）。グリッド資産を標的とした物理的またはRFW攻撃は、エンドポイントグループのデータセンターと変電所制御施設内のローカルインターネット機器を無効にするが、より大規模なインターネットは無傷のままだ。
交通機関
鉄道の信号や高速道路の信号は、EMPによって直接ダメージを受け、大幅な遅延を引き起こす可能性がある。通信信号の伝染にレールを使用する制御機器や通信機器は、保護とテストを行わなければ大きな危険にさらされる。グリッドが故障している間、バックアップ電源が利用可能であれば、太陽嵐によってこれらの輸送手段が使えなくなることはないはずだ。同様に、送電網へのサイバー攻撃やRFW攻撃も、バックアップ電源が利用可能であれば、輸送システムを不能にすることはないだろう。広域の送電網が停電した場合、港を安全に閉鎖するための標準的な作業手順により、災害救援物資の処理に不可欠な米国の港の優先的な再開に遅れが生じる可能性がある。港湾内の化学物質や液化天然ガス施設は、外部電源の喪失による危険な化学物質の放出を防ぐバックアップ電源機能から恩恵を受けることができる。その結果、これらの化学物質の放出を防ぐことで、地域的な送電網の停電後の港湾の長期閉鎖を回避し、優先的なサプライチェーンの再確立と人命救助・復旧活動の加速に貢献することができる。
水
浄水場、排水処理場はSCADA装置で制御されているため、EMPで機能停止する可能性がある。バックアップの非常用ディーゼル発電機やソーラーパネルも、発電機やソーラーパネルのインバータやコントローラがEMPで保護されていない限り、E1パルス (EMPによって生じる3つの電磁パルスのうちの最初のもの）に対して脆弱である。送電網へのサイバー攻撃やRFW攻撃は、保護されたバックアップ電源があれば、上下水道システムを直接停止させることはないだろう。しかし、変電所が「影響が大きい」グリッド資産のサイバー保護基準から除外され続けた場合、敵に変電所制御を乗っ取られると、水道管のポンプやロック、その他必要な水圧を供給し、廃水製品を処理・管理する上下水道用ポンプやモーターが機能しなくなる可能性がある。
確率
Powering Through states:
自然現象による災害の可能性は、一般に、そのような事象を防止、軽減、回復するための努力とは無関係である。太陽嵐を抑止することはできないが、その影響は軽減することができる。これとは対照的に、自発的行為の可能性は、予防措置と、緩和や回復のための取り組みによる抑止効果の両方によって影響を受ける可能性がある。
Powering Throughの続き。
激しい太陽地磁気嵐はここ数千年の間に記録されているが、電気系統への影響は1859年8-9月のキャリントン事件以降、精度を上げて測定されるようになった。過去10年のさまざまなモデルで、キャリントン事件や1921年5月のニューヨーク・セントラル鉄道ストームのような規模の激しい太陽地磁気嵐の発生確率は、10年あたり約8%から12%と見積もられている。
長期停電が発生した場合の影響を検証することは非常に重要であり、確率に集中する必要はない。
第二次世界大戦で核兵器が使用されて以来、70年以上、高高度電磁パルス (HEMP）攻撃は起こっていない。1963年に宇宙、大気、水中での実験を禁止する限定的核実験禁止条約が発効する前に、EMPに最適化した大気圏内実験が行われた。核兵器使用の抑止は、これまで成功してきた。しかし、過去はプロローグである可能性もある。
ほとんどの国家が抑止されたとしても、EMPの脆弱性に対処し減少させなければ、すべての国家（破綻国家を含む）とすべてのサブナショナル・グループが抑止されるわけではない。HEMP 攻撃や、環境改変条約に違反しない地上発射型または巡航ミサイル型高周波兵器の採用について、確率を割り出す信頼できる方法は存在しない。しかし、HEMP 攻撃を含む非対称戦の承認が外国の軍事文献に見られることは懸念される。
このような多様なハザードを考慮すると、連邦政府や州レベルの政府機関だけでは重要インフラを保護できないことを認識することが重要である。官民のパートナーシップが必要であり、より広い対象への計画コンセプトや提案は、政府の枠を越えて行われなければならない。
準備のギャップ
著者らは、地域単位で2～3週間の停電から、大陸全体で1年以上の停電まで、さまざまなシナリオを検討した。敵対勢力や太陽風によって、1年以上にわたって電力が途絶えることは確かにあり得ることである。この可能性を受け入れることが、準備計画の最初の大きなステップである。1年間の停電に対応できる準備を目指すのは大変なことである。しかし、その努力は、2～3カ月までの限定的な停電に備えるために多くのことを行うことになる。ハリケーン「マリア」によるプエルトリコの最近の出来事を見れば、全米が支援を提供していても、電力の復旧がいかに困難であるかは明らかである。
2017年9月26日時点で、島の95%が停電し、停電の連鎖的な影響により、水道水は人口の半分以下、携帯電話は95%が使用できない状態だった。ハリケーンから2週間後、人口の89%が依然として停電、44%が水道水の使用不可、58%が携帯電話の使用不可だった。ハリケーンから1カ月後、人口の88%が停電、29%が水道水、40%が携帯電話の使用不可でわずかに改善がみられた程度である。しかし、携帯電話については、90%以上が復旧し、86%の基地局が機能するなど、復旧が進んでいる。
パワースルーが観察された。
米国国土安全保障省は、ウェブサイトReady.govで、米国国民に少なくとも3日分の食料と水を備蓄するよう勧告している。これは出発点として有用であるが、インパクトの強い出来事も考慮しなければならない。4日目には政府から支援が得られると想定している人の多くは、長期的な緊急事態に対する計画qを立てる必要はまったくないと考えるかもしれない。
欧米では今、2週間分の備えを国民に促している。これは3日よりもかなりましである。
Powering Throughはそれを示し続けている。
電力供給が広範囲にわたって停止し、重要なインフラがより長い期間停止した場合、政府または他の供給源からの十分な救済はおそらく不可能であろう。インフラの故障の期間にもよるが、備えのない市民が受ける影響は、経済的損失だけでなく、脱水、病気、汚染、露出、飢餓、火災、市民不安による病気や死亡に及ぶ可能性もある。国家への影響としては、首尾一貫した中央政府（地方、州、連邦）の崩壊が考えられ、少なくとも一時的に、有効な主権（外部の干渉を受けずに自らを統治する統治機関の完全な権利と権力）を喪失する可能性がある。また、復旧に許容できないほどの遅れが生じ、生命や財産に甚大な損失が生じる可能性もある。これらはすべて、受け入れがたいリスクである。
米国下院は、米国の電力網の脆弱性に対処するためのいくつかの法案を可決した。連邦エネルギー規制委員会は、オークリッジ国立研究所において、電力網に対する電磁パルス (EMP）の影響を評価するための研究を支援した。このような脅威を連邦政府高官が真剣に受け止めていることを示す兆候がいくつかある。例えば、ホワイトハウスの国家科学技術会議の国家宇宙天気戦略と国家宇宙天気行動計画は、強力な指標となるものである。また、国防脅威削減局は、米国内の軍事施設が少なくとも98%の電力を依存する重要な民間インフラを強化するよう要請する中で、国家電力網に対するEMPの影響を認識している。エネルギー省と電力研究所は、2016年7月に「電磁パルス耐性の共同戦略」を発表した。国土安全保障省インフラ防護局は、地域回復力評価プログラムが2016年に発行した一般向けおよびより詳細な「For Official Use Only」レポートで、サイバー産業に対するEMPの脅威を明示的に指摘した。前述のすべての取り組みが、その脅威を検証している。
しかし、広い地域や大陸にまたがる長期的な停電に対応する国家レベルの計画や備えは存在しない。このような場合、一般市民や企業、地方自治体や州政府を迅速に支援するために必要な深い支援を提供できる近隣の州や地域が存在しないことになる。それぞれの地域が独自の問題に取り組むことになる（図1参照）。
推薦の言葉
この記事で紹介した脅威を信憑性のあるものとして受け入れることが、勧告の第一歩となる。例えば、The 2018National Defense Authorization ActのSection 1913では、EMPを具体的に取り上げている。さらに、The Congressional EMP Commissionは、EMPに関する2つの報告書を公に発表する許可を得ている。
- EMP委員会、第1巻、EMP攻撃による脅威の評価-エグゼクティブレポート、2017年7月、2018年4月に公開され、www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/1051492.pdf。
- EMP委員会、第2巻、重要インフラのための推奨E3 HEMPヒーブ電界波形、2017年7月、2018年4月公示、www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/1051494.pdf。
全体として、水、電気、食料、医療、緊急サービス、通信などのライフライン部門を保護し、迅速に復旧させる戦略は、「その場に避難する」能力を最大化し、無秩序な避難を最小化する可能性を提供するものである。非協調的な避難は、公共の安全、サプライチェーンの保護、生活に不可欠な商品とサービスの公平な分配に対する脅威を拡大させる可能性がある。
パワースルーの準備ガイドに記載されている通りである。
米国は、長期にわたる大災害に対処するために不可欠な計画と投資を強化する必要がある。計画と復興の両方に地域社会全体が参加することが新しい規範となるべきであり、この重要なプロセスは今すぐ開始され、継続される必要がある。成功の基本的な基準は、長期的なインフラ障害に耐え、同時に家族を守り、地域社会の人々を助け、国家を守ることのできる個人と地域社会が準備されていることでなければならない。
ホワイトハウスの国家科学技術会議は2015年10月に「国家宇宙天気戦略」と「国家宇宙天気行動計画」を発表し、「コミュニティ全体」で厳しい太陽嵐を計画するよう呼びかけ、他の脅威も同様の影響を引き起こす可能性があると指摘した。2016年、エネルギー省と電力中央研究所は、国家電力網のための「共同電磁パルス耐性戦略」を発表した。また2016年、国防脅威削減局は、EMP発生時の送電網の生存能力の運用上の重要性を認識し、防衛任務が依存する民間部門と軍の重要インフラを強化するための提案を要請した。国土安全保障省インフラ防護局は、地域回復力評価プログラムのために作成した2016年の報告書の中で、遠距離通信業界に対するEMPの脅威を特に指摘している。最後に、2018年国防権限法は、地元で生産された電力に頼らず電力網に依存することによる軍事基地の脆弱性を呼びかけている。前述の文書による調査結果は、脅威を検証し、インフラの計画と保護の緊急の必要性を強調している。家庭、地域社会、そしてこの記事で説明したリスクを管理するための組織の準備について、まだ評価が必要である。
InfraGard、より正式にはInfraGard National Members Allianceは、全米の重要インフラの評価と保護に取り組む5万人以上のボランティアで構成される非営利団体である。InfraGardは、2016年12月に出版された「Powering Through」のスポンサーとなった。InfraGardのEMP-SIG (Electromagnetic Pulse Special Interest Group)のボランティアが調査・作成したアクションガイド「From Fragile Infrastructures to Community Resilience」Powering Through, Version 1.0を後援している。Powering Throughでは、より回復力を高め、送電線停止中に生命と財産を守り、迅速な復旧に備えるために今すぐできる行動を検証している。この記事の内容のほとんどは、このアクションガイドから引用している。 www.amazon.com/Powering-Through-Infrastructures-Community-Resilience/dp/0998384402
ベーカー博士（写真上）は、ジェームズ・マディソン大学名誉教授で、JMUインフラ・情報保証研究所を指揮した。それ以前は、国防原子力庁の電磁パルス (EMP）プログラムのリーダー、国防脅威削減庁の評価部門のリーダー、米国議会EMP委員会のシニアサイエンティストを務めていた。バージニア大学で物理学の修士号、米空軍技術研究所で工学物理学の博士号を取得。現在、BAYCOR, LLCのCEOを務める。同社は、核EMP、太陽嵐、無線周波兵器など、重要インフラに対する主要な電磁的脅威に対する準備と防御を主な目的とするコンサルティング会社である。
Auroros Inc.の副社長であるStephen Volandtは、現在FBIのInfraGard Electromagnetic Special Interest Group (EMP-SIG）の副委員長を務めている。30年以上にわたり、能力ポートフォリオ管理および連鎖的影響管理に焦点を当て、重要な業務の評価と変革を行うプロジェクトを主導してきた経験を有している。FBI、陸軍本部、海兵隊本部で、全社的な運用とシステムの改善に取り組むチームを率いた経験もある。また、厳しい環境下での作戦、大量破壊兵器の無力化、核テロ、サイバーセキュリティ、インフラの準備と保護など、幅広い経験を有している。現在は、活気があり、回復力があり、自立したコミュニティの確立に情熱を傾けている。
この記事への重要な貢献は以下の通りである。
William R. Harris 軍備管理、核不拡散、エネルギー政策、政府の継続性を専門とする国際弁護士。Foundation or Resilient Societiesの理事、秘書、重要インフラの信頼性基準開発に携わる主任研究員。以前は、米国政府の偵察・通信システムの宇宙作戦弁護士を務めていた。2017年1月～12月、電磁パルス (EMP）委員会の上級（法務）アドバイザーを務める。2017年9月より、重要インフラの保護に取り組む非営利団体InfraGardのEMP Special Interest Groupの副委員長を務めている。ハーバード・カレッジで学士号、ハーバード・ロー・スクールで法学博士号を取得。
メアリー・D・ラスキー InfraGard Electromagnet Pulse Special Interest Group (EMP SIG)の議長を務める。Powering Through」の主編集者であり、著者。Powering Through: From Fragile Infrastructure to Community Resilience」の編集長兼著者であり、送電網の故障に備えるための行動指針である。また、CBCP (Certified Business Continuity Professional)の資格も持っている。ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所 (JHU/APL）で事業継続計画のプログラム・マネージャーを務めた経験もある。メリーランド州ハワード郡の地域緊急対応ネットワーク (CERN）の元会長。Association of Contingency Planners (ACP)のセントラルメリーランド支部の元会長。APLでは、情報技術およびビジネスサービスにおいて、さまざまな監督職を歴任。