1. 산업혁명과 임베디드 시스템

-	제1차 산업혁명	제2차 산업혁명	제3차 산업혁명	제4차 산업혁명 (Industry 4.0)
핵심 기술	증기 기관	석유, 전기	컴퓨터, 인터넷	사물인터넷, 인공지능
대표적인 제품이나 서비스	철도	자동차	PC	자동 운전
공장 생산	증기 엔진, 기계 생상	대량 생산	자동화	스마트 공장

- 1. 제1차 산업혁명

 임베디드 소프트웨어의 개발은 제1차 산업혁명과 직접적인 관계는 없으나, 임베디드 시스템으로서 큰 요소인 하드웨어, 특히 기계 등의 기술이 발전 및 성장했다.

증기선과 증기 기관차 철도의 등장으로 물리적 거리의 한계를 낮추었다.

- 2. 제2차 산업혁명

 제2차 산업혁명 시기에는 석유나 전기를 동력원으로 사용하여 대량 생산이 이루어지게 되었다.

또한 인쇄 기술의 진전으로 인해 기술에 관한 정보의 유통이 진행된 것은 산업혁명을 보다 넓고 빠르게 전개하는 데 기여했다.

- 3. 제3차 산업혁명

 제3차 산업혁명 시기에는 컴퓨터와 인터넷을 통해 생산의 자동화가 진행되었다.

* 공장 자동화

 FA(Factory Automation) 이라 불리는 임베디드 시스템을 통한 다품종 및 다량의 제품 생산을 제어하기 위한 공장의 자동화가 진행되었다. FA 이외에도 다음과 같은 산업에서 xA 라는 표현이 사용된다:

• PA (Process Automation): 기체나 액체를 정제하는 플랜트의 제어를 자동화한다.
• BA (Building Automation): 건물의 공기 조절이나 엘레베이터, 방범 등 관리를 자동화한다.
• DA (Distribution Automation): 상품 등의 물류, 반송 등의 제어를 자동화한다.

* 임베디드 시스템의 특징

 임베디드 시스템은 제3차 산업혁명에 의해 태어난 기술로 컴퓨터를 다양한 영역에서 활용하여 자동화와 효율화를 추진함으로써 사회에 공헌하고 있다.

 컴퓨터가 다양한 제품에 내장되어 복잡한 처리를 임베디드 소프트웨어와 반도체(LSI 등)에 의해 실현하는 경우가 많아졌다. 기계 메커니즘이나 전자 부품 등의 부품 수를 줄임과 동시에 고기능 고품질의 제품을 실현했다.

 임베디드 소프트웨어나 반도체 등의 부품을 생산할 수 있다면 고급 제조 공정을 필요로 하지 않은 상태가 된 것이며 이는 전후 일본이 국제 경쟁력을 발휘한 고품질의 제조 공정 경쟁 우위의 감소를 초래했다. 반대로 한국과 대만, 싱가포르 등 신흥 공업국이 급성장한 것은 이 제조 공정 우위성의 감소, 인건비 및 신기술 취득 등이 크게 영향을 주었다:

1. 애플 제품의 반도체는 한국에서 생산.
2. 반도체를 내장하는 제품 본체는 중국에서 제조.
3. 비즈니스 모델이나 상품 기획은 미국에서 이뤄짐.

- 4. 제4차 산업혁명

 Industry 4.0 이라고도 불리는 제4차 산업혁명은 사물인터넷과 인공지능이 핵심 기술이다. 제3차 산업혁명 시기에 컴퓨터가 도입된 영역에서 사물인터넷과 인공지능을 활용하여 더욱 고도의 제어를 통해 생산성 등을 향상시키고 있다:

1. FA 에서는 스마트 팩토리로 무인화 등의 간소화 추친.
2. 자동차는 자율주행 등으로 사람의 개입을 줄여감.

* DX (Digital Transformation)

 DX (Digital Transformation) 란 새로운 기술을 통해 풍요로운 삶을 실현한다는 의미에서 제창된 개념이며, '소셜', '모바일', '클라우드', '정보 (빅데이터)' 를 활용하여 실현하는 제품이나 서비스 등을 의미한다.

1. 임베디드 시스템은 사물인터넷 장치의 센서로부터 풍부하고 정확한 데이터를 수집한다.
2. 센서나 카메라로부터의 정보를 효율적으로 처리한다. (Edge Computing)
3. 처리된 정보를 클라우드에 올려 빅데이터로 저장한다.
4. 빅데이터를 통해 획득한 정보를 바탕으로 소셜로의 가치 제공에 활용한다. (다시 1번으로의 순환)

2. DX 시대의 임베디드 시스템 개발

 DX 시대에서는 단순히 임베디드 시스템 개발 등의 설계 기술 뿐만 아니라 클라우드에 관한 지식이나 조작계에 활용하는 스마트폰이나 태블릿 등의 UI 디자인에 대한 지식도 필요하다.

 하드웨어를 포함한 스마트폰과 클라우드, 네트워크 설계 등 모든 영역에 대응할 수 있는 인재를 풀 스택 엔지니어 (full-stack engineer) 라고 한다. 어떤 의미에서는 임베디드 시스템 개발에 관한 슈퍼맨이므로 모두가 풀스택 엔지니어가 될 필요는 없다.

초급 엔지니어는 특기 분야를 깊이 있게 공부하면서 개발에 기여할 수 있는 영역을 넓혀가는 과정이 중요하다!

- 1. 기능 배치의 변화

 기존 임베디드 시스템은 특정 기능을 수행하는 전용 장비로서 단독 혹은 간단한 네트워크 접속에 의해 기능을 실현했으나 DX 시대의 임베디드 시스템은 네트워크에 연결되어 각종 정보를 클라우드에서 수집하고, 데이터 분석을 통해 가치를 창출한다.

* 클라우드에 접속하여 가치 만들기

 클라우드에 접속하여 데이터를 수집 및 분석함으로써 가치를 창출할 때 다음과 같은 분류가 있다:

1. 고성능 및 소형화된 제품이 제공된다는 가치.
   임베디드 시스템은 스마트폰이나 PC와는 달리 전용 기기로 이용되기 때문에 스마트폰의 앱이나 스마트폰에 접속하는 장치에서도 가능한 것을 전용 기기에서 실현하기 때문에 더 작고 고성능인 제품을 제공해야 한다.

2. 데이터로부터 도출되는 어드바이스라는 가치.
   지금까지 독립형 장치(스마트폰, PC, etc.)에서 제공한 정보보다 더 유용한 정보를 제공하는 것을 허용해야 한다.

* 만보계의 가치는?

스마트폰에도 만보계 기능이 탑재되어 앱에서 과거 정보를 볼 수 있는데 왜 만보계를 써야하는가?

 만보계를 파는 매장에서는 10만원에 가까운 제품들도 판매되고 있는데 이들은 노년층을 타겟으로 하여 스마트폰의 앱보다 편리한 사용 방법을 추구한다. 전용 웹사이트로의 접속이 가능하며, 웹사이트에서의 데이터 축적과 분석, 어드바이스 등의 서비스를 받을 수 있다.

 또한, 보행 이외에도 심장 박동과 체온 등의 정보도 수집할 수 있도록 간단한 시계 형식으로 되어 있는 활동량 측정기라는 제품도 있다. 이러한 제품은 몸과의 밀착을 전제로 하여 있으며, 취침 시간에도 착용하여 항상 데이터를 수집할 수 있다.

 이를 통해 단순한 만보계보다 높은 가치를 제공할 수 있으며, 가격도 일반 만보계보다 비싸게 설정하는 것이 가능하다.

* 스마트폰의 화면과 WAN 접속이 편리

 위에서 언급한 활동량 측정기를 포함한 최근의 장치는 센서, 최소한의 조작 시스템, 그리고 WAN 으로 접속할 수 있는 스마트폰과의 PAN (Personal Area Network) 접속 기능을 구비한 간단한 제품들이 늘어나고 있다.

 이 경우 복잡한 조작이나 고급스런 UI 표시는 스마트폰이나 태블릿에서 제공한다. 저가이면서도 높은 조작성과 많은 정보량을 겸비한 제품은 가격 대비 성능을 원하는 사용자에게 최적의 장치다.

스마트폰과 태블릿이 가정에 보급된 것이 이러한 장치의 등장을 뒷받침한다고 말할 수 있다.

* 엣지 컴퓨팅

 각각의 센서를 탑재한 장치가 직접 WAN 에서 클라우드에 접속하면 각종 문제가 발생한다. 또한, WAN 접속을 위한 비용 및 소비 전력이 높아지고, 클라우드로의 접속 및 데이터가 집중되어 처리가 지연된다.

 이러한 문제 해결을 위해 설치되는 기기를 엣지(Edge) 시스템이라고 한다. 엣지 시스템은 대량으로 존재하는 센서를 탑재한 소형 장치를 묶어서 데이터를 정리한 다음, 효율적으로 클라우드 등의 센터에 보고한다.

 이것에 의해 빠른 응답을 실현하고, 기능을 분산 처리함으로써 WAN 회선의 트래픽을 줄일 수 있다. 성능과 비용면에서의 효과를 기대할 수 있는 기능 배치이기도 하다.

* 프로토타입에서 PoC 로

 인터넷, 무선 통신, 스마트폰의 보급에 의해 웹 기반의 서비스 제공은 진입 문턱이 낮아져 많은 B2B 및 B2C 최근에는 C2C 서비스까지 제공된다.

 그러나 임베디드 시스템을 새롭게 제공할 때에는 웹 기반 서비스와 같을 수 없다. 장치의 프로토타입, 양산, 출하, 유통 드으이 과정이 필요하기 때문이다. 한편 임베디드 시스템 제품의 라이프사이클은 짧아져, 스마트폰 등은 몇 낸 내에 교체되고 있다.

 제품의 프로토타입을 만들고, 기능 및 성능을 평가하는 것은 지금까지도 이루어지고 있으나 최근에는 PoC (Proof of Concept) 를 만드는 것이 주목받고 있다. PoC 는 제품 사양을 결정하기 전에 제품의 콘셉트를 결정할 때 작성한다.

 예비 이용자에게 피드백을 얻을 목적으로 이용해 보도록 하고, 세부적인 개선점을 얻는 것이 아닌 보다 큰 콘셉트와 제품의 방향성을 판단할 재료를 얻는다. 또는 현재 방향과 다른 방법의 아이디어를 추출하고 기록한다.

무작정 프로토타입부터 만드는 것이 아니라 제품의 시장 가치를 먼저 평가한다.

* 린 스타트업

 PoC 가 시장에서 받아들여질지를 테스트하고, 그것의 결과 데이터로부터 콘셉트의 좋고 나쁨 등을 파악한다. 이러한 새로운 상품이나 서비스의 위험을 줄이면서 실현해 나가는 방법으로 린 스타트업(lean startup) 이라는 방법이 있다.

 린 스타트업에서는 아이디어를 바탕으로 상품이나 서비스를 구축한다. 이는 일종의 PoC 이지만, 린 스타트업에서는 MVP (Minimum Viable Product; 생존 가능한, 존립 가능한 최소 제품)라고 부른다.

 PoC와 프로토타입을 만드는 개발 단계는 이하와 같다:

1. 아이디어
2. 구축하기
3. 제품 (MVP)
4. 측정하기
5. 데이터
6. 배우기 (다시 1번으로)

린 스타트업에서는 위의 피드백 루프를 도는 시간을 최소화하여 실제 사용 환경에서의 운용을 통해 고객이나 이용자가 만족을 얻을 수 있는지 측정 항목을 정의한 후에 실증의 장을 만들어야 한다.

3. 임베디드 엔지니어의 학습 방법

 임베디드 기술의 진화는 웹 등과 비교하면 빠르지 않다고 알려져 있다. 이것은 사실이기도 하지만, 잘못 알려진 것이기도 하다:

• 미션 크리티컬한 임베디드 시스템이나 고성능이 아닌 염가의 임베디드 시스템에서는 오래된 기술을 현재에도 이용하고 있다. 신뢰성의 관점에서는 옛날의 제조 방식으로 만들어 실적이 풍부한 기술을 사용함으로써 오작동 등의 요인을 줄일 수 있으며 비용면에서도 저렴하고 대량 입수가 가능한 부품을 사용할 수 있다는 장점도 있다.
• 사물인터넷이나 인공지능을 활용한 임베디드 시스템은 최첨단 기술을 사용한다. 최슨의 마이크로컴퓨터, GPU, 최신의 통신 모듈을 탑재하고 고급 운영체제에서 제어가 이루어진다.

따라서 임베디드 엔지니어들은 최신 기술을 따라잡으면서 업무를 진행해 나가지 않으면 안 된다.

- 1. 수파리(守破離) 이론

 무술과 다도 등에서는 수파리(守破離)라는 이론이 있다:

• 守: 선배나 부서에서의 작업 방법에서 사용되는 생각, 형태, 기술을 충실히 지킨다.
• 破: 기존의 방법에 자신의 생각이나 다른 작업 방법을 담아 기존 형태(또는 형식)를 깨고 새로운 형태를 만든다.
• 離: 자신의 형태로서 기존의 유파(현재의 작업 방법)를 떠나 새로운 유파(새로운 개발 절차 및 프로세스)를 개발한다.

- 2. 표준적인 개발 방법 배우기

1. 연구회 및 세미나를 수강한다.
2. 공부와 실익을 겸한 자격 시험을 활용한다.

- 3. 자신이 직접 정보를 제공하면 다른 정보도 수집된다.

 선인들의 지혜와 다른 영역에서의 기술을 활용하여 더 나은 작업으로 개선하는 것은 기술자로서 필요한 노력이다. 경험을 쌓으면 쌓을수록 우수한 작업 방법으로 발전되는 법이다.

 그런 때에 자신이 하고 있는 절차와 도구 등을 문서나 도구의 형태로 형식화해서 공유하면 다른 사람에게도 효과적일 가능성이 높다. 이렇게 함으로써 자신과 같은 어려움을 다른 사람들이 똑같이 겪지 않도록 하거나, 반대로 다른 사람의 정보로부터 자신의 업무에 효율적으로 활용할 수 있다.

기술은 새로운 무언가를 만들어 낼 수 있는 것이며, 사람에거 도움이 되는 것이다. 또한, 만들어 낸다는 즐거움도 있다.

출처

[책] 임베디드 엔지니어 교과서 (와타나베 노보루, 마키노 신지 지음, 정인식 옮김)