[생활TECH] 현대 기술의 심장, 임베디드란 무엇인가

[테크월드뉴스=양승갑 기자] 디지털 전환이 본격화되고 IT 기술이 우리 일상생활의 모든 측면에 활용되면서 소프트웨어 가치에 대한 재평가가 이루어지고 있다. 특히 특정 작업이나 기능을 수행하도록 설계된 내장형 프로그램 ‘임베디드’의 중요성이 어느 때보다 커지고 있다.

임베디드는 스마트폰부터 자동차, 의료 기기, 산업 기계, 항공 우주에 이르기까지 수많은 디바이스에 사용되며 필수불가결한 요소로 자리 잡았다. 제조업 분야에서는 임베디드 활용에 따라 미래 경쟁력이 좌우될 정도로 그 가치가 중요하다.

▶ 임베디드 시스템·소프트웨어의 중요성 부상

소프트웨어가 과거 하드웨어를 제어하고자 하는 단순 용도에서 벗어나 제품의 지능화와 연결성을 구현하는 산업 근간으로 자리 잡으면서 임베디드 시스템은 중요해지고 있다.

작게는 스마트폰, 스마트홈 기기 등 소비 가전에서 편의성을 증대시키는 역할에서 크게는 산업 자동화, 스마트 시티 구현에 이르기까지 산업 경쟁력의 한 축이 됐다. 항공 우주 및 방산 분야에서는 안전성과 신뢰성 확보를 위해 임베디드 시스템에 크게 의존하고 있다.

특히 AI 및 ML(머신러닝), 무선 통신 자동화, 커넥티드 디바이스 등 수요가 증가하면서 임베디드 시스템이 핵심적인 역할을 할 것으로 평가받는다. 일례로 무선 통신 분야에서는 시스템 제작, 설계 및 검증에 활용할 수 있다. 구체적으로 RF(무선주파수), 디지털, 안테나 구성요소 및 모델을 최적화해 종단 간 성능 개선이 가능하다.

관련 업계는 AI 및 ML, 자동화, 커넥티드 디바이스 등의 수요가 증가하면서 임베디드 시장도 커질 것으로 예상한다. 글로벌 시장조사기관 등에서는 전 세계 임베디드 시스템 시장 규모를 2022년 1600억 달러(211조 원)로 추정하고 있다. 연평균 4~5% 성장률을 기록해 2023년에는 2600억 달러(343조 원)에 이를 것으로 전망된다.

▶ 특화 소프트웨어 초점 맞춘 임베디드 시스템 특성

국내 주요 기관은 임베디드를 특화 소프트웨어의 기능에 초점을 맞춘 모양새다. 임베디드소프트웨어·시스템산업협회는 ‘특정 하드웨어를 구동하기 위해 특화 또는 전용화, 내장돼 하드웨어의 기능 구현에 필수적인 소프트웨어’로 임베디드를 정의했다.

시장조사기관 IDC는 더 나아가 적응성, 연결성 등 상호 작용 역할을 수행하는 인텔리전트 시스템으로까지 범위를 확대했다. IDC는 ‘고급 운영체제를 실행하고 자발적으로 인터넷에 연결하며 네이티브 또는 클라우드 기반 응용 프로그램을 실행하고 수집된 데이터를 분석하는 전자 시스템’이라고 풀이했다.

결과적으로 임베디드는 어떤 목적을 달성해야 하며 구동 환경 특성에 따라 조금의 차이를 보인다는 설명이다. 다만 관련 업계에서는 공통으로 신뢰성, 실시간 작동, 최적화 등의 특성이 필요하다고 말한다.

여타 자동차, 항공 산업에서는 오동작이나 작동 중지가 허용되지 않는 높은 신뢰성을 갖춰야 한다. 한 번의 실수가 큰 인명사고로 이어질 수 있는 까닭이다. 장애에 대한 내성, 이중화 등도 고려 사항이다.

실시간 작동 역시 매우 중요하다. 대부분의 현업에서 활용되는 기기들은 엄격한 시간 제약 내에서 입력에 응답하고 출력을 생성해야 하는 실시간 환경에서 작동된다. 자동차의 잠김 방지 시스템이나 자동화된 제조 공정과 같은 모듈에는 신뢰성을 더한 실시간 출력이 구동 요건으로 작용할 수 있다.

또한 임베디드 시스템은 다양한 산업 분야에 걸쳐 적용되고 있어 각 디바이스의 폼 팩터에 맞는 설계가 요구된다. 가전제품에 내장된 소형 칩부터 산업 기계에 탑재된 대형 시스템까지 크기, 소비전력, 발열 등 제한된 요건이 다르기 때문이다. 또한 배터리 수명을 연장하거나 에너지 소비를 줄이는 등 효율성 강화를 위해 경량화, 저전력화 관리도 필요하다.

▶ 복잡성·자원 제약·보안 등 과제 남아

임베디드 시스템의 중요성이 높아지면서 향후 과제에도 관심이 쏠린다. 대표적으로 복잡성, 자원 제약, 보안 등이다.

디바이스가 발전하고 상호 연결됨에 따라 임베디드 시스템의 설계 및 프로그래밍은 점점 복잡해지고 있다. 처리 능력, 메모리, 에너지를 제한된 자원으로 활용해야 하는 특성상 성능과 효율성의 균형을 맞추는 것은 지속적인 과제다.

특히 사이버 위협이 높아지고 스마트폰, 사물인터넷(IoT) 등 일상생활과 연결된 기기들이 증가하면서 보안 및 호환성, 확장성을 확보하는 것은 지속적인 과제다. 임베디드 시스템의 특성상 모든 기기에 적용되는 보안 솔루션의 구축은 한계가 있다.

소프트웨어 전문 기업 매스웍스는 집중적인 단위 테스트 전략, 동시 발생 결함 검출, 모델 기반 설계와의 통합 등의 방법이 필요하다고 제시했다.