09.17
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[커버스토리] IoT도 DIY 열풍관련 기업, 플랫폼 선점 위해 분투, 사회 각 분야 문화적 변화 촉진

[컴퓨터월드] 사물인터넷(Internet of Things, IoT)에도 DIY 열풍이 불고 있다. DIY란 ‘Do It Yourself’의 약자로, 생활공간이나 가정용품 등을 직접 만들거나 고치는 데서 출발했다. 아직 IoT시장이 제대로 형성되지 않았고, 표준마련 또한 더딘 상황에서 이들의 행보는 자못 신선해 보인다.

이러한 DIY 열풍은 ‘오픈소스 하드웨어’의 발전이 밑바탕 됐다. 아두이노(Arduino), 라즈베리파이(Raspberry Pi) 등의 오픈소스 하드웨어는 막강한 성능과 확장성, 높은 접근성, 낮은 가격 등을 장점으로 삼아 시장을 빠르게 넓히고 있다. 직접 기기를 제작·활용하는 단계를 넘어서, 번뜩이는 아이디어를 통해 창업에 도전하는 사람들도 DIY 열풍에 동참하고 있다.

이러한 IoT DIY의 확산은 단순히 IT 저변을 확대하는 것에 그치지 않고, 교육·의료 등 사회 각 분야의 문화적 변화를 촉진하고 있다.


사물인터넷도 ‘Do It Yourself’

IoT에 활용되는 각종 기기를 직접 제작해 보려는 사람이 늘어나고 있다. 단순히 준비된 회로도에 저항이나 트랜지스터를 용접하는 방식의 ‘조립’이 아니라, 원하는 기능을 구상한 뒤, 직접 필요한 센서를 달아 데이터를 전송하고, 직접 코딩을 통해 외부 기기를 제어하며, 나아가 이를 통해 사업화에 나서기도 한다. ‘아두이노’나 ‘라즈베리파이’ 등 각종 오픈소스 하드웨어의 성장이 이러한 열풍에 방아쇠를 당겼다.

   
▲ 아두이노(좌), 라즈베리파이(우)

아두이노는 중앙제어장치를 갖고 있는 마이크로컨트롤러(microcontroller)다. 센서로부터 다양한 값을 받아들여 릴레이, 액추에이터, LED, 모터 등 다양한 기기를 제어할 수 있다. 다양한 통신기능을 통해 IoT에 필요한 여러 동작이 가능하다. 간단히 몇 가닥의 전선을 연결하고 몇 줄의 소스코드를 작성하는 것으로 이러한 모듈을 쉽게 제어할 수 있다. 임베디드 개발 경험이 전혀 없는 사람을 위해 개발된 교육용 플랫폼이기 때문에 프로그램을 작성하고 보드에 프로그램을 올리는 과정을 단순화하여 다루기 쉽게 돼 있다.

라즈베리파이 또한 교육용 프로젝트로 시작된 싱글 보드 컴퓨터다. 저렴한 가격에 컴퓨터 교육을 시작하기 위해 만들어진 일종의 ‘초소형 PC’라고 할 수 있다. 컴퓨터로 활용하기 위해 나온 기기이니만큼 아두이노에 비해 고성능 구현이 가능하다. 키보드와 디스플레이를 연결해 컴퓨터로 활용하거나, 노트북을 제작하기 위한 키트(kit)도 시중에 나와 있다.

아두이노는 제어나 코딩이 간단해 초심자가 쉽게 접근할 수 있는 장점이 있지만, 처리 능력이 한정적이고, 라즈베리파이의 경우 처리능력은 뛰어나지만 아두이노에 비해 활용이 까다롭고 접근성이 떨어진다는 단점이 있다.

두 기기의 장단점을 보완하기 위해서, 아두이노를 센서 허브로, 라즈베리파이를 통신용 게이트웨이로 사용하는 경우도 있다. 아두이노에 연결된 센서로부터 정보를 전달받은 라즈베리파이가 클라우드에 데이터를 전달하는 방식이다. 이런 방식을 사용하면 건물 전체를 IoT화 할 수 있다. 대형 컨퍼런스에서도 데이터 수집에 같은 방식을 활용한다. 사람의 이동현황이나 온·습도를 실시간으로 보여줄 수 있어 다양하게 활용되고 있다.

<관련기업동향> 네페스, “커뮤니티 통해 메이커 문화 전파할 것”
   
 


‘오픈소스 하드웨어’는 그 설계도와 자재 등이 공개돼 있는 하드웨어다. 따라서 원하는 사람은 누구나 생산하거나 판매할 수 있다. 국내에도 ‘아두이노’와 ‘라즈베리파이’에 대응되는 호환보드를 제작하는 업체가 있다. 아두이노 호환 ‘오렌지 보드’를 생산하고 있는 ‘네페스’가 대표적이다.

네페스는 아두이노에 대응하는 ‘오렌지보드’뿐 아니라, 블루투스 기능을 내장한 ‘오렌지보드 BLE’를 출시해 판매중이며, 와이파이기능이 내장된 ‘오렌지보드 WiFi’를 연내 출시할 계획이다. 뿐만 아니라 회로도를 종이 위에 그려볼 수 있는 ‘전도성 펜’ 키트를 출시해 교육에 활용하고 있다.

   
▲ 닷두이노

또한 ▲전도성 펜을 이용해 동작 제어가 가능하도록 모터·LED 등을 블록화 한 ‘인스타 서킷’ ▲오렌지보드를 손톱 사이즈로 압축해 상용화 제품에도 탑재 가능한 ‘닷두이노’ ▲라즈베리파이에 대응하는 ‘오렌지 ARM 9’ 등을 곧 시장에 선보일 예정이다. 출시가 완료되면 초급 사용자부터 중·고급 사용자까지 모두 대응할 수 있는 라인업이 구축되는 셈이다.

황정언 네페스 부장은 ‘오렌지보드’가 한국적 상황에 가장 잘 부합하는 아두이노 호환보드라고 단언했다. 보드가 노출돼있는 특성상 핀이나 보드 절단면에 다치기 쉬운 기존 제품과 달리 마감처리를 꼼꼼하게 해 교육용으로 적합하며, 한국에서 생산·판매하고 있어 중국산 호환보드에 비해 AS가 유리하다는 것이 이유다.

네페스는 이에 그치지 않고 직접 코코아팹이라는 이름의 ‘온라인 오픈소스 하드웨어 콘텐츠 플랫폼’을 운영하고 있다. 코코아팹은 오렌지보드를 통한 여러가지 프로젝트를 직접 제작·공유하고 있으며, 온· 오프라인 교육도 실시하고 있다. 이러한 노력을 바탕으로 코코아팹 홈페이지에는 2015년 상반기에만 100만 명에 달하는 방문자가 방문했다.

네페스는 코코아팹을 ‘메이커 운동’을 이끌어나가는 ‘온라인 메이커 스페이스’로 만들어나가고 있다. 메이커 운동이란 개인의 역량강화와 창업기회를 제공하는 데 가치를 부여하는 세계적 문화운동이다. 미국, 유럽, 일본 등 선진국을 중심으로 활발하게 전개되고 있다. 메이커 운동은 현재 교육으로까지 확산되고 있으며, 이런 메이커들을 돕기 위한 ‘메이커 스페이스’또한 곳곳에 생기고 있다.

현재 메이커 운동은 교육으로 확대되고 있다. 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등을 융합해서 교육하는 이른바 ‘스팀(STEAM)’교육이 전 세계적으로 확산되고 있다. 우리나라에서도 이러한 융합교육이 확대되고 있다. 교육부에서는 100 개 학교를 스팀 선도 학교로 선정해서 시범운영중이고, 2018년까지 2,000개 학교에 확대 적용할 예정이다. 교육의 패러다임 자체도 테스트하고 점수를 내던 획일적인 교육에서 문제해결교육으로 바뀌어나가고 있다.

황정언 네페스 부장은 “IoT DIY의 확대는 자연스러운 현상”이라고 지적했다. 황 부장은 “IoT는 메이커 문화가 바탕이 돼야한다”고 강조하며, “개인적으로 필요한 것을 만들어보고, 좋은 아이디어를 제품화해서 점차 퍼져나가는 문화가 가능할 때 좋은 아이디어와 좋은 제품이 나온다. 이런 문화가 퍼졌을 때 삶의 질이 윤택해진다”고 말했다.

황 부장은 이어 “이러한 문화는 교육이 밑바탕돼야 한다”고 강조했다. “이를 위해 네이버와도 전략적인 파트너십을 맺어 오렌지보드에 교육용 프로그래밍 언어 ‘엔트리’를 정식 지원하고 있다”고 말했다.

황정언 부장은 “코코아팹은 흥미유발부터, 교육, 제품화 단계를 모두 지원하는 라인업을 갖추고자 한다”며, “많은 스타트업이 다양한 창의적 제품을 시장에 내놓으며, 이들과 동반상승할 수 있도록 다양한 교육적 지원을 펼쳐나가겠다”고 포부를 밝혔다.


플랫폼 ‘락인’효과 노리는 대기업 적극 가세

한편 기기를 직접 만들려는 개인 메이커들을 자사의 플랫폼으로 끌어들이려는 대기업들의 공세도 만만치 않다. 향후 IoT의 말단을 담당하게 될 기기들은 ‘다품종 소량생산’이 압도적일 것으로 예상된다. 대기업이 직접 사업화에 나서기 어려운 시장이라는 것이 관계자들의 설명이다.

IDC는 2020년에 IoT 기기 수가 281억대가 될 것으로 전망했으며, 가트너는 2020년 250억 대에 이를 것으로 전망하고 있다. 하지만 관련 시장 전망은 조사기관에 따라 큰 차이를 보였다. IoT 시장의 범위, 발전 전망 등이 불확실해 정확한 시장규모를 논하기 어렵기 때문이다.
IDC는 2020년 7.3조 달러의 시장을 형성할 것으로 보았으나, 가트너는 1조 달러의 시장을 형성할 것으로 내다보았다.

   
▲ 2020 글로벌 IoT 시장 예측(단위: 달러)

이러한 시장상황에서 국내외 대기업들은 ‘플랫폼’확보를 위해 한 발짜국 먼저 움직이고 있다. ‘락인(Lock-in)’효과를 노리려는 것이다. ‘락인’효과란 기술적으로 뛰어나더라도 한 번 손에 익은 기술·도구 등을 쉽게 바꾸지 않는 현상을 의미한다. 대기업들은 이처럼 플랫폼, ‘표준’선점이 중요하다는 인식 하에 공격적인 행보를 이어나가고 있다.

한국MS는 지난 10월 기자들을 대상으로 ‘윈도우 10 IoT 코어’를 탑재한 라즈베리파이2를 이용한 코딩교육을 진행했다. MS는 리눅스가 탑재돼 사용되던 라즈베리파이에 윈도우 계열 OS를 탑재할 수 있게 됐으며, 이를 통해 ‘보다 간편한’ IoT 코딩이 가능하다고 강조했다. 무료로 공개된 ‘비쥬얼 스튜디오’를 통해 윈도우 개발환경과 동일한 코딩이 가능했다.

인텔은 MS와 비슷하면서도 다른 관점에서 해결책을 제시했다. ‘에디슨’과 ‘갈릴레오’에 x86 CPU와 윈드리버의 OS를 탑재해 PC환경과 같은 프로그램 명령어를 사용할 수 있도록 만들었다. 인텔 아키텍처에 익숙한 개발자라면 ARM계열 아키텍처를 고민할 필요 없이 개발에 나설 수 있다.

국내 통신사들도 자사의 인프라를 개방해 IoT용 네트워크 플랫폼을 선점하기 위해 노력하고 있다. 개인 제작에 나서는 ‘메이커’들과 소규모 스타트업의 경우 IoT 디바이스가 데이터를 전송할 서버를 갖추기 어려운 상황이다. 통신사들은 이들에게 자사의 클라우드 인프라를 개방하고 향후 수익이 발생한 이후부터 비용을 청구하는 전략을 펼치고 있다.


<인터뷰>“IoT는 미분시장, 빅데이터는 적분시장”


   
▲ 박종섭 인텔 IoT Biz 담당 이사

구글 트렌드를 확인하면 최근 어떤 단어가 얼마나 기사화되고 있는지 그래프로 확인할 수 있다. 이를보면 ‘IoT’의 관심도가 최근 급격히 올라가고 있음을 볼 수 있다. IoT의 관심도는 더욱 높아질 것이 분명하다.

   
▲ 구글트렌드로 본 관심도 추이

IT에 종사하시는 분들의 큰 착각이 있다. IoT가 ‘IT’만의 용어라고 생각하는 것이다. 하지만 더이상 IoT는 IT의 전유물이라 할 수 없다. IT 분야에서 종사하는 많은 분들은 기본적으로 IoT를 생각하며 ‘효율’을 중시한다. 그렇다보니 IoT를 공장 등에 도입한다고 해도 반발이 높다. 감시당한다고 생각해 노조에서 반대하는 경우도 있다.

IoT는 문화적인 맥락에서 접근해야 한다. 조선업에 IoT를 접목한다고 하면 엔진의 노후도, 기름의 양, 어떤 부품을 언제 갈아야 하는지 선주들이 쉽게 확인할 수 있다. 기업들이 단순한 제조업을 벗어나 ‘서비스’를 파는 기업으로 변화하고 있는 시점이다. 현재 IoT는 이런 비즈니스를 생각해내고 있는 단계다. 더 이상 ‘IT만의 리그’라고 부를 수 없다.

IoT DIY 확산도 마찬가지다. 현재 전 세계적으로 청년실업이 문제되고 있다. 창업에 나서기에 돈이 없는 청년들이 가장 먼저 시도할 수 있는 것이 프로토타입 제작이다. 청년들은 자신만의 아이디어를 바탕으로 프로토타입을 만들고, 소셜펀딩으로 투자를 받아 사업에 뛰어들고 있다.

우리나라에서도 이러한 방향의 변화가 시작되고 있다. 교육부에서 코딩교육을 본격 시작한다면 오픈소스 하드웨어가 적극 활용될 것이라 예상한다. 이렇게 배운 학생들이 프로토타입을 만들고, 새로운 창업에 나서면 본격적으로 IoT 시대가 열릴 것으로 생각한다.

IoT시장은 ‘미분’의 성격이 강한 반면 빅데이터 시장은 ‘적분’의 성격이 강하다. 스마트 홈을 예로 들어보자. 스마트 홈은 스마트 거실, 스마트 화장실, 스마트 키친, 스마트 책장 등 여러 단위로 쪼개어 볼 수 있을 것이다. 스마트 화장실은 또 다시 스마트 변기, 스마트 칫솔, 스마트 거울 등으로 쪼개어 볼 수 있다. 이런 쪼개고 쪼개진 시장은 대기업이 들어올 수 없다. 메이커와 스타트업의 IoT 단말이 많이 생겨나야 커다란 ‘스마트 홈’ 서비스를 시작할 수 있게 된다.

대기업들은 게이트웨이를 개방해 이러한 ‘미분시장’을 묶어 서비스하는 ‘적분시장’, 즉 플랫폼시장을 선점하기 위해 DIY를 적극 장려하고 자사의 플랫폼 영향력을 키워나가고 있다. 플랫폼이 성장하면 이렇게 모인 데이터를 활용해 새로운 사업 또한 가능해진다.

인텔 또한 이러한 전략의 일환으로 에디슨과 갈릴레오 등 IoT 보드 사업에 집중하고 있다. x86기반 CPU와 자회사인 윈드리버의 OS를 결합해 기존 x86개발자들이 원활히 사업에 나설 수 있게 하고 있다.


IoT DIY확산, 교육·문화적 변혁 이끌어

IoT DIY는 새로운 창업 아이템을 찾으려는 ‘메이커’들과 플랫폼을 선점하기 위한 대기업들의 시선이 몰리면서 점차 자리를 잡아가고 있다. 이들 만큼이나 IoT DIY의 큰 축을 담당하는 부분이 있다. 바로 교육시장이다. 정부가 스팀(STEAM)교육과 SW코딩교육을 확대한다는 계획을 세우면서 ‘오픈소스 하드웨어’는 새로운 교보재로 각광받고 있다.

스팀이란 과학(Science), 기술(Technology), 공학(Engineering), 예술(Art), 수학(Math)을 융합해 교육하는 교육방법론으로, 전세계적으로 활발히 확산되고 있다. 교육부는 현재 백 개 학교를 스팀 선도 학교로 선정해서 시범운영중이며, 2018년까지 2,000개 학교를 대상으로 스팀 교육을 확대할 예정이다.

스팀교육과 코딩교육이 확대되면 ‘오픈소스 하드웨어’가 집중적으로 확산될 것으로 보인다. ▲기본 성능과 확장성이 뛰어나고 ▲코딩에 사용되는 언어 자체도 매우 간단하며 ▲‘스크레치’, ‘엔트리’ 등의 ‘사건 기반 프로그래밍’이 가능해 초등학생도 쉽게 다룰 수 있으며 ▲LED나 모터 등 외부 기기를 직접 제어할 수 있어 흥미 유발이 가능하다.

이러한 이유로 학원이나 인터넷을 통해 능동적으로 접하는 학생뿐만 아니라 각 학교의 ‘방과 후 교실’등에 아두이노 과정이 마련되는 등 초등·중학생을 대상으로 한 IoT교육이 늘어나고 있다.

정보통신산업진흥원(NIPA)은 지난 달 초등학생을 대상으로 ‘사물인터넷 DIY 창적 경진대회’를 개최했다. 이번 대회에서는 냉장고를 열지 않아도 남은 반찬량을 알 수 있는 스마티스트냉장고를 구현한 ‘가지각색’팀과 장난감 형태의 CCTV로 외부침입을 감지하고 신고까지 가능토록 지능형 CCTV와 앱을 개발한 ‘패딩턴스’팀이 최우수상을 수상했다.

‘가지각색’ 팀의 인솔교사 박아름씨는 “사물 인터넷을 개발해보고 문제를 스스로 해결해 볼 수 있는 기회를 제공해 컴퓨팅 사고능력과 문제해결능력을 키울 수 있었다”며 IoT 교육이 교육적 효과가 높았다고 밝혔다.

‘패딩턴스’팀 인솔교사 송애란씨는 “이러한 교육을 통해 학생들이 관련 분야에 대한 흥미를 넘어 구체적인 실행까지 해볼 수 있는 기회가 된다”며, “실행까지 가지는 않더라도 생활 속에서 사물인터넷을 통해 어떻게 하면 더 편리하게 사용할 수 있을지 아이디어를 생각해보는 것만으로도 교육적인 효과가 있다”고 말했다.

이어, “학생들의 아이디어와 기술적인 어려움에서는 외부 기관의 도움을 받아야하는 것이 현실”이라며, “IoT교육은 일부 학생들만 관심이 있기 때문에 전체 학생을 대상으로 하는 교육은 일회성일 수 있다”고 한계를 지적했다.

NIPA, 초등학생 IoT DIY 경진대회 개최

   
▲ 사물인터넷 전시회 관람객들이 최우수상으로 선정된 '스마티스트냉장고'를 살펴보고 있다.

정보통신산업진흥원은 지난 10월 ‘2015 사물인터넷 DIY 창작경진대회’를 개최했다. 전국 각지에서 어린이다운 참신하고 톡톡튀는 아이디어의 작품들이 출품됐으며, 예선과 본선을 거쳐 최종 9개 작품이 우수제품으로 선정됐다. 수상작품은 서울 코엑스에서 이틀간 전시됐다.

미래창조과학부가 주최하고 교육부 후원, 정보통신산업진흥원 주관으로 진행된 경진대회는 미래 소프트웨어 중심사회의 창의적 인재를 발굴하고, 전국 초등학교에 사물인터넷 DIY 창작문화를 확산할 목적으로 올해 처음 개최됐다.

냉장고를 열지 않아도 남은 반찬량을 알 수 있는 스마티스트냉장고를 구현한 ‘가지각색’팀과 장난감 형태의 CCTV로 외부침입을 감지하고 신고까지 가능토록 지능형 CCTV와 앱을 개발한 ‘패딩턴스’팀이 최우수상을 수상했다.

안상현(궁내초 6학년), 최성민(궁내초 6학년), 황예은(궁내초 6학년) 3명으로 구성된 ‘가지각색’팀은 “장을 보다가 집에 음식이 남았는지 늘 고민에 빠지는 모습을 보고 착안하게 됐다”며, 냉장고에 들어있는 내용물의 양을 수치화해 스마트폰 앱으로 확인할 수 있도록 기능을 구성했다.

이준서(을지초 6학년), 윤성하(하탑초 5학년) 2명이 한팀을 이룬 ‘패딩턴스’팀은 “도둑이 눈치채지 못하는 CCTV를 만들어 부모님을 안심시켜 드리고 싶었다”면서, 인체를 감지할 경우 스마트폰에 설치된 앱에 알림 메시지를 띄우고, 알림 메시지를 클릭하면 홈CCTV 앱이 열려서 사진 보기나 신고하기가 가능하도록 구성했다.

이밖에도 일기장 등 개인물품에 타인이 손을 대면 이를 알려주는 ‘나의 비밀지킴이’, 귀가 잘 안들리는 할아버지를 생각해 소음센서를 이용해 일정 이상의 자동차 소음이 울리면 할아버지에게 알려주는 ‘똑똑한 안전시계’ 등 어린이들의 기발하고 톡톡 튀는 아이디어 제품도 수상작으로 선정됐다.


IoT DIY 쉽지만은 않다

DIY 열풍에 동참해 IoT 디바이스를 직접 만들어보고자 하더라도 막상 어디에서부터 시작해야할지 모르는 경우도 많다.

가장 우선적으로는 어떤 보드를 선택하는가 부터 갈등이 될 것이다. 현재 오픈소스 하드웨어 시장은 아두이노·라즈베리파이·갈릴레오·비글본이 4분하고 있다. 어떤 보드를 선택하느냐는 크게 중요하지 않다. 메이커들은 빠르게 프로토타입을 만들어 시장에 내보일 수 있어야 한다. 따라서 기업들은 더욱 개발 난이도를 낮춰 메이커들을 자사의 플랫폼으로 포섭하기 위한 행보를 이어가고 있다.

IoT DIY가 처음이라면 ‘아두이노 스타터 키트’나 ‘오렌지보드 지니어스 키트’등 각종 스타터 키트를 이용하는 것도 한 방법이다. 각종 센서나 전선 등 간단한 예제를 따라하는 데 필요한 도구가 함께 묶여 있어 처음 시작하는 경우 도움이 된다. IoT가 주목받으면서 각종 온·오프라인 교육 또한 늘어나고 있으니 이런 기회를 적극 이용해보는 것도 좋다.

어느 정도 개발 경험이 쌓이면 난관에 봉착하기도 한다. 근본적인 원인은 아직 국내에 ‘오픈소스 문화’가 제대로 정착되어 있지 않기 때문이다.

특히 국내 웹에서 ‘네트워크’ 기술을 이용하기 위한 활용법은 아두이노·라즈베리파이 기초 활용에 비해 많이 부족하다. 단순히 ‘센서’나 ‘모터’만을 활용한 기기는 엄밀한 의미에서 IoT기기라고 할 수 없다는 점에서 아쉬운 부분이다. 초보자들이 따라하면서 기술을 익힐 수 있는 콘텐츠의 양 자체가 해외 웹에 비해 상대적으로 부족한 상황이다.

박종섭 인텔 이사는 “스마트하다는 것의 전제 조건은 세 가지”라며, “느끼고, 판단하고, 말할 수 있는 기기가 ‘스마트한’ IoT기기다”라고 스마트 IoT 기기에 대한 조건을 제시했다. 박 이사가 제시한 것처럼 IoT기기는 센서를 통해 주변을 ‘느끼고’ 프로세서를 통해 ‘판단하고’ 와이파이나 블루투스 등 네트워크를 통해 ‘말할 수 있어야’ 한다.

DIY 열풍이 단순한 유행에 그치지 않고, 많은 ‘메이커’들이 ‘말할 수 있는’ IoT기기를 시장에 적극적으로 선보일 수 있도록 꾸준히 지켜 볼 필요가 있다.

[기고] 아두이노, 어떻게 활용하면 좋은가
   
 

마창수, ‘과학 영재를 만드는 아두이노 교실’ 공동저자

아두이노와 라즈베리 파이 등 오픈소스 하드웨어에 대한 관심이 높다. 아두이노(Arduino)는 ‘친구’라는 뜻의 이탈리아어로 라즈베리 파이(Raspberry Pi)와 함께 가장 유명한 오픈소스 하드웨어다. 오픈소스 하드웨어라 함은 하드웨어를 만들기 위해 필요한 회로도, 자재 명세서, 회로 기판과 동작에 필요한 소프트웨어 등 구성에 필요한 부분을 모두 공개해 누구든 확인하고 필요하다면 수정하여 공개할 수 있다는 것을 의미한다. 아두이노는 GPL 라이선스를 따르므로 핵심 설계나 소프트웨어를 수정한다면 공개해야 될 의무가 있다.

본고에서는 아두이노와 라즈베리 파이를 비교해보고, 아두이노를 어떻게 사용하는 것이 좋은지 알아보고자 한다.

   
▲ <표 1> 아두이노 우노와 라즈베리파이 사양비교

<표1>과 같이 두 제품은 가격은 비슷하지만 사양에서 큰 차이를 보인다. 라즈베리 파이가 표면상으로는 좋은 성능을 나타내며 통신기능도 보유하고 있다. 또한 리눅스 운영체제를 제공하고 있어 리눅스 상에서 할 수 있는 다양한 응용 서비스들을 개발하고 운영할 수 있다. 일종의 소프트웨어 기기라고 할 수 있다. 이와는 다르게 아두이노는 센서와 쉴드 등 다양한 하드웨어를 연결하고 이들의 제어를 위해 소프트웨어를 활용하는 하드웨어를 위한 기기이다.

아두이노는 중앙제어장치를 갖고 있는 마이크로컨트롤러(microcontroller)다. 모니터링이 필요한 센서, 릴레이, 엑추에이터, LED, 모터 등 다양한 기기를 제어하거나 IoT를 위한 다양한 동작에 최적화 돼 있다. 간단히 몇 가닥의 전선을 연결하고 몇 줄의 소스코드를 작성하는 것으로 이러한 모듈을 제어할 수 있다.

이에 비해 라즈베리 파이를 사용하기 위해서는 일단 운영체제부터 설치해야 한다. 라즈베리 파이는 초소형 컴퓨터로 불리는 마이크로프로세서(microprocessor)이기 때문에 운영체제 하에서 동작한다. 사용 가능한 운영체제로는 기본 운영체제인 데비안 계열의 라즈비안(Raspbian), 아파치 리눅스 ARM(Apache Linux ARM) 등과 비트코인의 채굴에 사용되며 유명해진 마인피온(Minepeon), 키오스크에 많이 사용되는 라즈베리 파이 디지털 사이니지(Raspberry Digital Signage) 등 실로 다양하다.

애초에 컴퓨터로 활용하기 위해 나온 기기이니만큼 아두이노에 비해 고성능·고기능의 구현이 가능하다. 키보드와 디스플레이를 연결해 컴퓨터로 활용하거나, 노트북을 제작하기 위한 키트(kit)도 시중에 나와 있다. 하지만 단순한 모듈이나 센서 제어를 위해 활용하기에는 상당히 많은 초기작업과 리눅스 운영체제에 대해서도 알아야 한다는 어려움이 따른다.

정리하자면, 아두이노는 초기 러닝 허들이 낮아 하드웨어를 잘 모르거나 리눅스를 잘 모르는 사람도 프로그램을 조금씩 배워가며 제작하는 기쁨을 눈으로 확인할 수 있는 장점이 있고, 반면 라즈베리 파이는 조금은 기능적 난이도가 있고 리눅스나 프로그래밍 능력이 있는 사람이 사용할 수 있도록 제작됐다.

아두이노는 간단한 센서 제어나 모듈제어가 가능하다. 때문에 처음 오픈소스 하드웨어를 접하는 초심자라면 아두이노로 방법을 익힌 후 라즈베리 파이를 통해 좀 더 난이도 있는 작품을 제작해 가면 좋을 것이다.

그렇다면 아두이노느 단순한 기능만을 구현할 수 있을까? 아두이노 우노 보드는 13개의 디지털 입출력과 6개의 아날로그 입출력을 갖고 있다. 만약 LED가 13개 이상 필요하다면 어떻게 해야 할까? 혹은 6개의 디지털 핀을 사용하는 16x2 LCD를 연결한다면 다른 센서는 어떻게 연결해야 할까?

아두이노는 여러 가지 기능을 구현하기 위해 다양한 쉴드(shield)와 I2C(Inter-Intergrated Circuit), SPI시리얼(SPISerial), 페리페럴 인터페이스(Peripheral Interface)와 같은 다양한 통신방식을 제공하고 있다.

특히 쉴드를 이용하면 다양한 기능 확장이 가능하다. 와이파이(Wifi)/이더넷(Ethernet)/블루투스(Bluetooth)와 같은 통신용 쉴드, 전원 제어를 위한 릴레이(Relay) 쉴드, 위치 추적을 위한 GPS 쉴드 등 다양한 확장 쉴드가 있다. 또한 SPI 통신을 사용하면 시리얼 통신을 통해 적은 디지털 입출력 핀을 사용 하더라도 많은 센서 모듈을 한 번에 제어할 수 있다.

그 대표적인 예가 여러 개의 LED로 연결된 LED스트립(LED Strip)과 LED링(LED Ring)이다.

   
▲ <사진 1> LED스트립 연결 모습

<사진1>은 다음은 에이다푸르트(adafruit)사의 ‘네오픽셀 디지털 RGB LED 스트립(NeoPixel Digital RGB LED Strip)’을 활용하는 방법에 대해 보여주고 있다. 필요한 연결은 전원 입력(5V)/출력(GND)을 위한 2개의 핀과 1개의 데이터 제어(Din) 핀이다. 단 한 개의 디지털 핀을 통해 전체 LED (예제에서는 60개)를 한 번에 제어할 수 있다.

   
▲ <소스코드 1> LED스트립 사용 예제

<소스코드1>은 에이다푸르트의 LED스트립을 제어 소스코드이다.

이 소스코드는 에이다푸르트에서 제공하는 라이브러리를 다운받아 포함시키고(include) 제어를 위한 객체(Adafruit_NeoPixel)를 생성한다. setup()함수를 사용해 초기화를 해 준다. 이때 연결된 LED의 개수와 제어를 위한 핀 번호를 전달한다. 이제 원하는 순서의 LED의 색을 변경하려면 13번 라인과 같이 LED 순서와 원하는 색을 지정한다. 그리고는 14번 라인과 같이 show() 함수를 호출하면 LED의 색이 바로 변경된다.

이와 같이 아두이노는 모듈이나 센서를 간단히 제어할 수 있는 방법과 다양한 쉴드를 통한 기능확장, 그리고 SPI, I2C 등 확장을 위한 다양한 통신 방식을 제공한다. 따라서 사용자가 아주 기초적인 부분부터 응용 부분까지 활용할 수 있다.

또한 아두이노 전용의 통합 개발도구는 다양한 예제 소스코드를 제공하고 있다. 이를 활용하면 소프트웨어 개발 방법을 쉽게 익힐 수 있고 다양한 응용 또한 가능하다.

한편 아두이노와 LED스트립, LED링을 이용해 ‘가정용 스마트 팜’이나 ‘아이언맨 아크 원자로’ 등 다양한 응용 작품을 만들어 보고 싶다면 필자가 출간한 ‘과학 영재를 만드는 아두이노 교실’을 참고하길 바란다.

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