라즈베리 파이는 무엇일까?

이번 글에서는 라즈베리 파이를 소개합니다.

라즈베리 파이도 앞에서 다룬 아두이노처럼 IoT 앱을 개발하는데 자주 사용되는 디바이스 개발 플랫폼입니다.

 

 

이번 글은 다음 순서와 같이 진행됩니다. 우선 라즈베리 파이가 무엇인지 알아보겠습니다. 그리고 라즈베리 파이의 하드웨어 구성에 대해 설명을 드리겠습니다. 라즈베리 파이에 사용되는 소프트웨어를 소개한 후, 라즈베리 파이를 이용한 재미있는 프로젝트들을 보여드리며 마무리하겠습니다.

 

라즈베리 파이란 무엇일까요?

 

 

라즈베리 파이는 영국의 라즈베리 파이 재단이 학교와 개발 도상국에서 기초 컴퓨터 과학의 교육을 증진시키기 위해 개발한 작은 크기의 싱글 보드 컴퓨터입니다. 라즈베리 파이는 TV나 키보드와 연결이 가능한 신용카드 크기의 컴퓨터입니다. 전자 공학 프로젝트, 그리고 엑셀, 문서 작성, 인터넷 서핑, 게임 등 여러분 데스크 탑 PC에서 할 수 있는 모든 것들이 라즈베리 파이로 가능합니다.

 

라즈베리 파이 재단은 2009년에 위해 설립된 자선기관으로, 학교(유치원, 초등학교, 중학교, 고등학교)와 개발도상국에서 컴퓨터 프로그래밍 기초를 교육시키기 위해 설립되었습니다. 이 재단은 라즈베리 파이를 개발하고 있고, University of Cambrige Computer Laboratory와 Broadcom의 지원을 받고 있습니다. 재단의 목표는 “학교에서 기초 컴퓨터과학과 관련 분야 공부를 장려하고, 컴퓨팅 학습을 재미있게 만드는 것“ 입니다. 별도의 재단의 홈페이지는 없지만 라즈베리 파이 공식 홈페이지에서 간단한 재단 소개를 찾아 볼 수 있습니다.

 

 

원래 라즈베리 파이는 교육의 목적으로 제작되었습니다. 그들은 어린 학생들이 값싼 기기, 즉 라즈베리 파이를 이용한다면 프로그래밍 스킬을 향상시키고, 하드웨어를 이해하는 데 큰 도움이 될 것이라고 생각했습니다. 그래서 라즈베리 파이 재단은 사람들이 배우고, 문제를 해결하고, 즐길 수 있는, 값싸고, 고성능의 컴퓨터를 제작했습니다. 그러나 작은 크기와 합리적인 가격 덕분에, 아두이노와 같은 기초적인 마이크로 컨트롤러 이상을 필요로 하는 땜장이들, 제작자들, 전자공학 쪽에 관심이 많은 사람들의 프로젝트에 빠르게 채용되었습니다. 라즈베리 파이는 현대의 노트북 또는 데스크탑보다 분명 느립니다. 하지만 완전한 리눅스 계열 컴퓨터로써 저전력 소모 수준에서 기대할 수 있는 모든 기능을 제공할 수 있습니다.

 

많은 사람들이 Raspberry Pi라고 하면 raspberry로 만든 먹는 pie를 먼저 떠올리기 마련입니다. 그래서 이쪽 분야를 잘 모르는 사람들은 이름에 왜 pie가 들어있냐고 생각하실 수 있습니다. 하지만 이름을 자세히 보면 pie가 아니죠. Raspberry Pie가 아니라 Raspberry Pi 랍니다. Raspberry는 우리가 생각한 과일이 맞지만, 먹는 Pie가 아니라는 것 입니다. 미리 말씀 드리지만 여기서 Pi는 Python을 의미합니다!

 

 

라즈베리 파이라는 명칭은 어떻게 지어진 걸까요? ‘라즈베리’는 과일이름 따오던 예전 마이크로 컴퓨터 회사들의 관례를 따라 한 것 입니다. 많은 컴퓨터 회사들이 과일 이름을 따서 이름을 지었습니다. 미국의 Apple, 캐나다의 Blackberry, 영국의 Tangerine Computer Systems, Apricot Computers, Acorn 등이 있습니다. ‘파이’는 원래 파이썬을 실행할 수 있는 컴퓨터를 만들 예정이었기 때문에 붙었습니다. 그래서 라즈베리 파이의 파이는 파이썬을 의미합니다. 대부분의 사람들한테는 C나 C++보다 배우기 쉬운 언어가 바로 파이썬입니다.

 

여러 버전의 라즈베리 파이가 출시되어 왔습니다. 지금까지 출시된 라즈베리 파이 모델들을 하나씩 비교해 보겠습니다.

 

1세대 라즈베리 파이 모델

 

2012년 2월 모델B가 $35의 가격으로 출시되었습니다. 이 모델은 USB 2.0 포트를 2개 가지고 있습니다. 외장 기억장치로는 SD카드를 삽입할 수 있는 슬롯이 있습니다.

2013년 2월 모델A가 $25의 가격으로 출시되었습니다. 이 모델은 1년 전 출시된 모델B보다 저렴한 대신에 USB 2.0 포트를 1개 가지고 있습니다. SD 카드 슬롯이 있습니다.

2014년 7월 모델B+가 $35의 가격으로 출시되었습니다. 이 모델은 USB 2.0 포트를 4개 가지고 있습니다. 2년 전 출시된 모델B에 비해 USB 포트의 개수가 증가하였고, Micro SD 카드를 지원합니다.

2014년 11월 모델A+가 $20의 가격으로 출시되었습니다. 이 모델은 USB 2.0 포트를 1개 가지고 있습니다. 1년 전 출시된 모델A에 비해 가격이 저렴해졌고, Micro SD 카드를 지원합니다.

 

 

1세대 모델들 이후로, 업그레이드 된 모델들이 출시되었습니다.

 

2세대와 3세대 라즈베리 파이 모델

 

2015년 2월 2세대 모델B가 $35의 가격으로 출시되었습니다. 이 모델은 USB 2.0 포트를 4개 가지고 있습니다. 외장 기억장치로는 SD카드를 삽입할 수 있는 슬롯이 있습니다.

1년 전에 출시되었던 1세대 모델B+에 비해 크게 달라진 점은 없으나, 성능이 향상된 부품들로 구성되어 있습니다.

2015년 11월 모델 제로가 $5의 가격으로 출시되었습니다. 사이즈가 매우 작고, 가격이 매우 저렴하기 때문에 IoT에 활용하기 좋습니다.

2016년 2월 3세대 모델B가 $35의 가격으로 출시되었습니다. 이 모델은 1년 전 출시된 2세대 모델B에 비해 부품들의 성능이 향상 되었습니다. 추가적으로 Wi-Fi와 블루투스를 지원합니다.

 

모델들에 대한 자세한 정보는 라즈베리 파이 제품 페이지에서 찾을 수 있습니다.

 

다음으로 라즈베리 파이의 하드웨어 구성에 대해 설명하겠습니다.

 

 

라즈베리 파이의 하드웨어 구성은 위 그림과 같습니다. 우선 보드의 중앙에 컴퓨터칩 SoC(System on Chip)가 있습니다. 이 칩에 ARM 코어 프로세서와 그래픽 기능(GPU), 각 종 인터페이스 기능 등 다양한 기능이 내장되어 있습니다. 그리고 몇 개의 USB 포트들이 있습니다. 이 포트들은 USB 2.0을 지원합니다. USB 포트에는 마우스, 키보드 등을 연결할 수 있고 더 많은 USB 케이블을 연결하고자 할 때는 USB 허브를 사용하면 됩니다. 그 옆에는 LAN 케이블을 연결하여 인터넷이 가능하게 하는 이더넷 포트가 있습니다. 화면을 보기 위해서는 모니터가 필요할 것 입니다. 모니터는 HDMI 포트를 통해 연결이 가능합니다. 라즈베리 파이 보드의 전원은 USB-microB 타입을 이용하여 공급받습니다. 그리고 컴퓨터에서의 하드디스크와 같은 역할을 하는 MicroSD 카드를 끼우는 슬롯이 있습니다. 마지막으로 GPIO (or General Purpose IO) 핀들이 있습니다. 이곳에 LED 나 스위치, 센서 등 전자 부품을 연결할 수 있습니다.

 

라즈베리 파이를 완전한 하나의 컴퓨터처럼 사용하기 위해서는 몇 가지 주변 장치들이 필요합니다. 모니터, 키보드, 마우스는 물론이고, HDMI 케이블, 전원 연결선, 그리고 SD 카드가 필요합니다. 그래서 주변장치들을 모두 라즈베리 파이에 연결하면 오른쪽 그림과 같이 하나의 완전한 컴퓨터가 됩니다.

 

라즈베리 파이 모델별로 구성요소들을 비교해보겠습니다.

 

왼쪽의 모델일 수록 최근에 출시된 모델입니다. 오른쪽에 있는 과거에 모델들과 비교해보았을 때, 최근에 나온 라즈베리 파이 3 모델 B는 더 향상된 성능의 CPU, GPU, RAM을 장착하고 있습니다. 무엇보다 이전 모델에서는 지원하지 않았던 무선 통신 기능을 지원하기 시작했다는 점이 가장 큰 특징입니다. 성능이 좋아졌다고 해서 가격이 오르지는 않았습니다. 동일하게 $35의 가격이 책정되어 있습니다.

 

이제 라즈베리 파이 소프트웨어 구성에 대해 설명해드리겠습니다.

 

 

기본적으로 라즈베리 파이는 OS가 없는 텅 빈 컴퓨터입니다. 그래서 OS를 설치해주어야 합니다. 가장 많이 쓰이는 OS는 라즈비안(Raspbian) 입니다. 라즈비안은 리눅스 배포판인 데비안(Debian)을 기반으로 하고 있으며, 웹 브라우저, 파이썬, 스크래치 등의 다양한 어플리케이션을 포함하고 있습니다. 그외에도 다른 OS를 라즈베리 파이에 설치할 수 있습니다. 라즈베리 파이를 위한 리눅스 배포판인 우분투 마테를 설치할 수 있습니다. 스나피 우분투 코어는 우분투의 경량 코어입니다. 클라우드와 궁합이 좋아서 IoT에 활용하기 좋습니다. 윈도우 10 IoT 코어는 마이크로소프트에서 윈도우 10 버전을 라즈베리 파이용으로 지원하는 배포판입니다. 이 외에도 OSMC, RISC OS, 파이도라, 센트 OS, 칼리 리눅스 등의 OS를 라즈베리 파이 OS로 설치할 수 있습니다.

 

라즈베리 파이의 기본 OS인 라즈비안에는 라즈베리 파이를 활용하는데 도움이 되는 몇 가지 소프트웨어가 있습니다.

라즈비안 표준 웹 브라우저인 에피파니를 사용하면 라즈베리 파이에서도 인터넷 사용이 가능합니다. Windows의 파일탐색기와 같은 파일 매니저도 있습니다. 각 종 명령어를 실행할 수 있는 터미널 애플리케이션인 LXTerminal이 있습니다.

계산, 그래프 등을 다루는 전문적인 수학 애플리케이션인 Mathematica가 있습니다.

음악을 만들어가면서 프로그래밍을 학습할 수 있는 교육용 애플리케이션인 소닉 파이가 있습니다.

뿐만 아니라 세계적으로 인기있는 3D 그래픽 게임은 마인크래프트를 라즈비안에서도 즐길 수 있습니다.

 

Scratch

 

Scratch는 MIT 미디어 랩에서 개발된 스크래치는 사용자가 드래그-앤-드롭 인터페이스를 이용해서 애니메이션과 게임 등을 만들 수 있게 하는 비주얼 프로그래밍 툴 입니다. 라즈베리 파이를 이용해서 프로그래밍을 처음 시작하는 어린 학생들에게 가장 좋은 방법입니다. 코드를 실제로 작성하지 않고도 프로그래밍 기술을 이용하여 자신만의 컴퓨터 게임, 대화형 스토리, 애니메이션을 만들 수 있습니다. 스크래치에 대해 좀 더 자세한 정보가 필요하시다면 다음 웹사이트를 방문해보시기 바랍니다.   

 

 

파이썬은 세계에서 가장 인기있는 언어입니다. 20년 이상 동안 사용되어 왔습니다. 파이썬은 교육용으로 널리 사용되고 있고, 최신 어플리케이션, 특히 유틸리티, 데스크톱 및 웹 어플리케이션 등에서 널리 지원되는 플랫폼입니다. 파이썬의 문법은 매우 깔끔합니다. 가독성에 중점을 두고 표준 영문 키워드를 사용합니다. 따라서 파이썬은 초보 학습자도 쉽게 프로그래밍 할 수 있는 언어로 권장됩니다.

 

이제 라즈베리 파이를 이용한 흥미로운 프로젝트 몇 개를 소개합니다.

 

영국의 Southampton 대학에서는 라즈베리 파이 수 십대와 레고를 이용하여 높은 성능의 슈퍼컴퓨터를 구현했습니다. 자세한 내용은 Southampton 대학에 있는 홈페이지와 Youtube 동영상을 참고하기 바랍니다.

 

라즈베리 파이를 이용하여 쿼드콥터를 만든 재밌는 프로젝트도 있었습니다.

영국 워윅 대학에서 개발되었고, 자세한 내용은 이 문서를 참고하기 바랍니다.

 

라즈베리 파이를 열기구와 함께 하늘로 올려 보낸 프로젝트도 있었습니다. 약 40KM 상공까지 올라간 라즈베리 파이는 하늘 사진을 찍어 돌아왔습니다.

 

마지막으로 라즈베리 파이에 관한 다양한 정보들을 제공하는 웹사이트를 소개합니다. Raspberry.org는 라즈베리 파이의 공식 웹사이트입니다. 이곳은 사용 가능한 라즈베리 파이 제품들, 사용 가능한 운영체제 다운로드, 다양한 포럼, 그리고  여러가지 흥미로운 프로젝트들에 대한 정보를 제공하고 있습니다. 스크래치와 파이썬 프로그래밍에 관해서도 많은 정보를 얻을 수 있습니다.

 

•https://www.raspberrypi.org

•https://opensource.com/resources/what-raspberry-pi

•https://en.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi

•https://www.raspberrypi.org/resources/learn/

•https://scratch.mit.edu

•https://www.youtube.com/watch?v=jXUZaf5D12A

•https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/python/

•https://wikidocs.net/3168

 

 

다음 글에서는 실제로 라즈베리 파이를 가지고 실습을 시작하는 시간을 가져보겠습니다.