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사물인터넷 향한 디지털 해바라기, 임베디드 운영체제 ③PART 3. 대표적인 임베디드 운영체제와 시장 현황
정환용 기자 | 승인 2017.06.13 15:43

[EPNC=정환용 기자] 

Part 1   임베디드 시스템이란?
Part 2   다양한 분야의 임베디드 운영체제
Part 3   대표적인 임베디드 운영체제와 시장 현황

 

대표적인 임베디드 운영체제와 시장 현황
모바일OS와 RTOS로 보는 임베디드 운영체제

플랫폼에 따른 임베디드 운영체제의 종류는 상상 이상으로 다양하다. 처음부터 목적이 다르기도 하고, 시장경제에 따라 굳이 성능에 대한 여분을 남기지 않아도 되는 경우가 많기 때문이기도 하다. PC용 윈도우는 많은 프로그램과 다양한 명령을 범용적으로 수행해야 하지만, 특정 기기 작동을 위해 존재하는 임베디드 운영체제는 굳이 선택적인 기능을 넣을 필요가 없고, 오히려 불필요한 기능을 배제해 소프트웨어 자체를 최대한 가볍게 만들어야 한다.

컴퓨터 게임도 화려한 그래픽보다는 시스템과의 호환과 안정성을 더 중요시 여겨야 하는 것처럼, 기기 작동과 관리를 위한 임베디드 하드웨어도 고성능보다는 높은 안정성에 우선순위를 둬야 한다. 지금보다 더 나은 기술이 등장하는 미래에는 어떨지 모르겠으나, 지금으로선 몇몇 중요한 기능과 설정을 최대한 오랫동안 관리·유지하는 것이 속도나 성능보다 중요하다.

약간 다른 이유이긴 하나, 기자는 아이폰 3Gs부터 2년마다 신제품으로 교체해 왔다. 그러나 현재 사용 중인 아이폰 6S+ 다음에 교체할 다음 아이폰에 3.5mm 오디오 단자가 부활하지 않는다면, 신제품으로 교체하지 않고 계속 사용할 작정이다. 2~3년 이상 같은 스마트폰을 사용할 때 가장 큰 문제는, 처음 전원을 켜고 개인 설정을 마쳤을 때의 성능을 그대로 유지할 수 있는지 여부다.

애플의 iOS처럼 다른 임베디드 운영체제도 하드웨어의 교체와 무관하게 꾸준한 소프트웨어 업데이트가 필요하다. 오류 수정은 물론 해당 기기의 스펙과 성능으로 구현할 수 있는 사용자 편의 기능을 새로 제공하는 것도 개발사와 제조사의 암묵적 의무다. 모바일 운영체제를 비롯해 다양한 임베디드 운영체제의 최근 현황과 향후 과제에 대해 알아보자.

시장조사기관 VDC리서치가 올해 초 발표한 ‘IoT 및 임베디드 OS 글로벌 시장 보고서’에 따르면, RTOS와 상용 임베디드 리눅스 부문에서 윈드리버가 시장 점유율 1위를 기록하고 있다. RTOS 부문에선 VxWorks 기반의 기술과 서비스 매출로 1위를 지켰고, 임베디드 리눅스 부문은 최근 무료로 출시한 윈드리버 펄사 리눅스를 포함해 근 8년간 1위를 놓치지 않고 있다.

현재 시장을 선도하고 있는 기업과 더불어 새로운 강자로 떠오를 준비를 마친 소프트웨어도 있다. 오픈소스 공유 사이트 ‘깃허브’(Github)에 새로 페이지를 만들며 알려진 구글의 새 운영체제 ‘푸크시아’(Fuchsia)가 주인공이다. 처음에는 IoT 시장을 노리고 만들어진 임베디드 운영체제일 것으로 예상됐으나, 모바일 기기용이란 것으로 알려졌다. 현재 모바일 운영체제 점유율 1위인 안드로이드, 컴퓨터용 크롬OS 등의 운영체제는 리눅스 커널을 기반으로 구축됐지만, 푸크시아는 구글의 독자 커널인 ‘마젠타’(Magenta) 기반으로 구축된 것으로 확인됐다.

▲구글 안드로이드(Android). 현재 최신 버전은 N(Nougar) 7.1.2다.
▲구글이 개발에 참여하는 ‘구글 넥서스’ 시리즈. LG전자가 만든 ‘넥서스 5X’(왼쪽), 화웨이가 만든 ‘넥서스 6P’가 최신 제품이다.
▲ 넥서스 이후 구글이 하드웨어까지 자체 개발·제작하고 있는 ‘구글 픽 셀’ 시리즈. 곧 픽셀 2가 출시될 예정이다.

모바일 임베디드 운영체제
누구나 접근할 수 있는 범용 운영체제
구글 안드로이드

안드로이드는 구글이 리눅스 커널을 기반으로 만든 모바일 운영체제다. 커널부터 소프트웨어 개발 툴까지 모두 무료로 풀려 있어, 자사의 운영체제를 갖고 있는 애플을 제외한 모든 스마트폰·태블릿PC 제조사들이 안드로이드를 가져다 쓰고 있다. 덕분에 전 세계 점유율이 80%를 넘고, 약 10억 명이 안드로이드 운영체제 기반의 모바일 기기를 사용 중이다.

▲안드로이드의 최신 버전은 알파벳 N, 코드명은 견과류가 든 과자의 일종인 ‘누가’(Nougat)다. 차기 업데이트되는 알파벳 O의 코드명은 아직 밝혀지지 않았으나, 초콜릿 과자 ‘오레오’(O’reo)가 될 가능성이 높다고.

지난 2008년 9월 처음 세상에 모습을 드러낸 안드로이드는, 사실 구글이 개발했다기보다는 구글이 모바일 운영체제 개발사를 인수했다는 표현이 정확하다. 구글은 2005년 개발사 안드로이드를 인수하고, 2007년에 동명의 운영체제를 휴대용 기기용으로 무료 공개하겠다고 발표했다. 현재 안드로이드의 모든 소스코드는 오픈소스 라이선스를 통해 배포되고 있고, 기업이나 사용자 모두 이를 커스터마이징해 사용할 수 있다.

안드로이드는 자바 언어로 응용 프로그램을 작성할 수 있고 컴파일된 바이트코드를 구동할 수 있는 런타임 라이브러리를 제공한다. 소프트웨어 개발 킷(Software Development Kit, SDK)을 통해 개발에 필요한 각종 도구와 API를 제공한다. 리눅스 커널 기반으로 동작하고, 지원 언어는 C(커널), C++(일부 라이브러리), 자바(UI와 응용 소프트웨어)로 돼 있다. 

가상 머신은 자바 VM을 쓰지 않고 구글이 자체개발한 달빅(Dalvik) VM을 사용했는데, 버전 4.4(킷캣)부터 안드로이드 런타임(Android RunTime, ART)이 개발자용으로 도입됐다. 5.0(롤리팝)부터는 ART가 달빅의 자리를 완전히 대체했다.

안드로이드가 탑재되는 기기는 여러 방식으로 나눌 수 있다. 크게는 구글이 직접 개발에 참여한 ‘구글 넥서스’ 시리즈, 그리고 후속작 ‘구글 픽셀’ 시리즈가 있고, 애플과 블랙베리(일부) 스마트폰을 제외한 거의 모든 스마트폰과 태블릿PC에서 안드로이드 운영체제가 사용되고 있다. 제조사마다 개량과 커스터마이징을 거쳐 독자적인 UI를 가지고 있고, 알파벳 순서대로 간식의 이름을 딴 버전 업데이트가 주기적으로 이뤄진다. 현재는 알파벳 N(Nougar) 7.1.2가 최신 버전이다.

지난 2014년 구글이 사물인터넷에서 사용할 수 있는 안드로이드 운영체제 구축을 위한 전략을 발표한 이래, 웨어러블 기기(안드로이드 웨어)와 자동차(안드로이드 오토), TV(안드로이드 TV)용 운영체제도 조금씩 점유율을 높이고 있다. 최근에는 윈도우와 안드로이드 운영체제를 함께 사용할 수 있는 이중 운영체제(듀얼OS)를 지원하는 태블릿PC도 많아졌다.

높은 범용성은 장점과 함께 단점도 가지고 있다. 운영체제 자체는 자바 프로그래밍 언어를 사용하고 있는데, 오라클이 관련 특허를 위반했다고 주장하는가 하면 마이크로소프트는 특허 침해를 이유로 구글에 로열티를 받고 있다. 운영체제가 가상 머신 위에서 동작하는 방식이다보니 다른 모바일 운영체제 대비 같은 스펙의 하드웨어에서 성능이 약간 떨어지기도 한다. 이는 롤리팝 이후 ART의 적용으로 상당부분 개선되기도 했다. 더불어 대규모 업데이트가 이뤄질 때 커널과 드라이버 수정, 애플리케이션 추가 작업이 이뤄지는데, 브랜드 별로 개별 커스터마이징을 거친 운영체제가 이를 적용하려면 생각보다 많은 과정이 필요하다.

게다가 출시 1년이 지난 기기는 시기적으로는 구형이 아닌데도 제조사에서 최신 버전의 업데이트를 지원하지 않는 경우도 있어, 업데이트가 이뤄져도 해당 기기가 그 혜택을 못 받는 상황이 꽤 자주 발생한다. 업데이트를 지원한다 해도 그 시기가 구글의 업데이트 시기를 따라가지 못하는 경우도 있다. 다른 스마트폰보다 크게 낫지 않은 넥서스 시리즈가 소비자들에게 호응을 얻은 것은, 성능과 관계없이 빠르고 안정적인 업데이트를 받을 수 있기 때문이다. 시기상 최신 버전의 업데이트 적용 기기가 가장 많아야 하는데도 불구하고 약 2세대 전 버전이 가장 많은 점유율을 차지하고 있는 이유다.

 

철저히 접근을 거부하는 폐쇄적 운영체제
애플 iOS

2007년 애플의 스마트폰이 등장하기 전까지는 ‘스마트폰’이란 단어도 잘 쓰이지 않았다. 국내에는 다소 늦은 2009년 말에 처음 아이폰3Gs가 도입됐고, 이 휴대폰을 시작으로 스마트폰 전성기가 열리게 됐다. 통신사에서 무선인터넷 기능을 차단해 달라고 요청했다는 사실이 알려지며 소비자들의 비난을 사기도 했다. 방송통신위원회 역시 스마트폰에서 GPS를 이용하려면 위치정보에 대한 사업 허가를 받거나 GPS 기능을 삭제하라는 조항을 내밀었다가 여론의 비난을 얻어맞은 바 있다.

▲애플 iOS. 현재 버전은 iOS 10이며, 6월 중순 현재 최신 업데이트 버전은 10.3.2다. 스마트폰과 태블릿은 iOS가 적용 돼 있고, 애플워치에는 워치OS가 적용돼 있다.

우여곡절 끝에 2009년 11월 국내에 출시된 아이폰은, 1달여 만에 20만 대 이상 판매되는 폭발적 인기를 누렸고, 국내 휴대폰 제조사들에 경종을 울려 스마트폰이 널리 보급되는 계기가 됐다. 현재 하드웨어는 아이폰7까지 출시됐고 올해 신모델의 공개와 출시가 예정돼 있다.

애플의 모바일 기기 운영체제는 ‘iPhone OS 1’로 시작해 아이폰 4에서 이름을 줄여 iOS가 됐고, 이후 매년 새로운 넘버링 업데이트가 이어지며 현재 iOS 10까지 와 있다. 아이패드는 2010년 첫 모델이 출시되며 iPhone OS 3.2가 탑재됐다가, 이후 아이폰 4의 출시와 함께 업데이트된 iOS 4로 바뀌었다. 2014년 출시된 스마트워치 ‘애플워치’는 iOS와 연동되는 별도의 스마트워치용 운영체제 ‘워치OS’가 탑재되는데, 이는 iOS와 연동하기 위한 보조적 임베디드 운영체제로 받아들이는 것이 타당하다.

 

▲애플 운영체제의 폐쇄성에 대해선 사용자와 비사용자 모두에게서 호불호가 나뉘는 부분이다. 이를 선호하는 입장은 고유의 시스템 운영 덕분에 최적화를 비롯해 기기 운용성이 뛰어나다는 것이 중론이고, 폐쇄성을 반대하는 입장은 다른 애플리케이션이 접근하기 어려워 다양성이 떨어진다는 의견을 주로 내고 있다. 대표적으로 iOS에선 어도비의 플래시 플레이어가 작동하지 않는다.

현재 전 세계에서 가장 많이 사용되는 모바일 운영체제는 구글 안드로이드다. 모바일 기기와 운영체제에 대해 안드로이드와 iOS 사용자들이 양분되는 경향은 오래 전부터 있어 왔지만, 점유율에 대해선 어느 쪽이나 이견이 없을 듯하다. 소스 자체가 개방돼 있는 안드로이드와 달리, 애플의 소프트웨어는 특유의 폐쇄성 때문에 편법을 쓰지 않으면 다른 기기에 설치해 사용할 수 없다. 

범용성보다는 독자적인 시스템을 구축하겠다는 애플의 의지는 과거 아이맥 시절부터 이어져 왔던 애플의 중요 정책 중 하나다. 태블릿PC 부문에선 아직 전 세계 출하량과 점유율 1위를 유지하고 있지만, 운영체제 점유율은 윈도우보다 넓은 확장성의 리눅스 기반 운영체제에 선두를 빼앗긴 지 오래다.(정작 애플은 점유율 자체엔 큰 신경을 안 쓰는 것처럼 보이긴 한다)

 

가장 많은 사람들이 사용하는 오픈소스
리눅스

리눅스 기반의 임베디드 운영체제는 개발자들이 많이 사용하는 체제이기도 하다. 초기에는 기능이 불완전했지만 GNU 프로젝트가 자체 커널 개발에 어려움을 겪던 중 리눅스에 관심을 가졌고, 리눅스의 커널과 GNU의 유틸리티가 결합해 완성형에 가까운 운영체제가 됐다. 1994년 처음 리눅스 커널 1.0 버전이 나온 이래, 현재까지 서버, 모바일 기기 등 수많은 기기에서 일하고 있다. 

 

▲지난 1/12개월 동안의 리눅스 기반 운영체제 페이지 방문 순위. 리눅스 민트가 1위로, 최근 1개월부터 지난 12개월 통산 자료까지 1위를 놓치지 않고 있다. 데비안이 2위, 만자로가 3위, 우분투는 4위로 상위권의 순위는 변동이 거의 없다. 게임 플랫폼인 스팀OS는 74위에 올라 있다. <자료제공=distrowatch.com>

서버 시장에서 리눅스의 입지는 매우 견고하지만, 데스크톱 시장에선 개발자 리누스 토르발즈가 아쉬움을 토로할 만큼 미미하다. 아래 순위를 보면 리눅스 기반의 커스터마이징 운영체제가 굉장히 많은데, 그 중 가장 많이 사용되는 소프트웨어에 대해 간단히 알아보자.
    
 

리눅스 민트

우분투 기반의 리눅스 민트. 리눅스 민트 커뮤니티가 주축이 돼 개발한 리눅스 배포판이다. 정부가 윈도우의 과도한 의존증을 타파하기 위해 도입을 시도한 리눅스 운영체제 중 리눅스 민트가 선택되기도 했다. 
인기 순위 1위를 차지한 지 꽤 오래 됐다. 국내 도입 초기에는 한글 지원이 제대로 되지 않아 한글 폰트가 깨지는 등의 문제가 있었지만, 버전 17.1 현재 상당부분 한글화가 진행돼 사용에 큰 불편은 없다. 우분투 기반이기에 우분투에서 쓰는 대부분의 팁을 사용할 수 있다.

 

데비안

리눅스 초창기에 레드햇보다 먼저 나온 배포판. 처음에는 리눅스에서 파생된 것이 아닌 독립 프로젝트여서, 리눅스와 다른 커널을 쓰는 버전도 있었다. 지금은 대부분이 리눅스 커널을 사용하고 있다. 기업이 아니라 커뮤니티에서 만들고 있는 배포판이기에 업데이트가 늦는 편이고, 기업 배포판 수준의 지원을 받기 어려운 것은 단점이다. 

그러나 무료인만큼 개인 사용자용 서버에선 인기가 꽤 높아, 레드햇의 무료 버전과 순위 다툼을 하고 있기도 하다. 리누스 토르발즈는 데비안의 설치가 어려워 사용하지 않는다고 언급하기도 했지만, 개인용 운영체제로는 아직까지 높은 인기를 누리고 있다.

 

만자로

아치 리눅스 기반의 배포판으로, 아치 리눅스의 가벼운 콘셉트를 기반으로 우분투의 사용성을 얻으려 하고 있다. Xfce, KDE, GNOME 데스크톱 환경에서 사용할 수 있고, 만자로 리눅스 커뮤니티에서 소개하는 대부분의 데스크톱 환경을 지원하기도 한다. 호환성을 위해 프로그램 내에 필수 애플리케이션만이 포함돼 있고, 필요에 따라 사용자가 저장소에서 따로 설치하면 된다. 
그래픽 유저 인터페이스 설정 창에서 간단한 설정을 통해 아치 리눅스의 유저 저장소를 사용할 수 있다. 아치 리눅스의 운영 속도와 새로운 소프트웨어 적용 등의 장점은 유지하고, 간편한 설치나 사용자 하드웨어 자동 인식 등 만자로 리눅스 고유의 장점도 결합시켰다. 지난 3월에는 우분투를 넘어 인기 순위 3위를 기록하기도 했다.

 

우분투

개인이 아닌 영국의 소프트웨어 회사(캐노니컬, 우분투 재단 등)가 개발·배포하고 있는 리눅스 배포판. 독특한 이름은 남아프리카의 한 언어로, ‘당신이 있어 내가 있다’는 윤리 사상을 뜻한다. 2004년 첫 버전이 출시됐고, 현재 가장 넓은 사용층을 가진 배포판으로 거듭났다. 반년에 한 번씩 새 버전으로 업데이트되고, 데스크톱용과 서버용 모두 무료로 다운로드와 업데이트를 받을 수 있다.

데비안에서 이어진 APT를 활용해 소프트웨어의 설치와 관리, 제거가 쉬워 리눅스 배포판 중에서 최고라는 찬사를 듣고 있다. 리눅스에 대한 일반적인 ‘전문가용’이란 인식과 달리, 설치 과정이나 명령어를 몰라도 윈도우를 처음 접하는 것과 다름없이 사용할 수 있다.

#임베디드#운영체제#시장현황

정환용 기자  hyjeong@epnc.co.kr

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