<제 7장>양산용 회로를 반드시 만들 필요는 없다
전자제품 중 초록색을 띄는 기판을 어디선가 많이 보셨을까요? 이 초록색 기판이 색과 크기는 조금씩 차이가 있지만 거의 모든 전자제품에는 이 기판이 들어가 있는데요. 과연 이 기판은 어떤 용도로 사용하는걸까요?
지금 가지고 계시는 휴대폰에도 들어있는 이 초록색 기판은 전자회로상에서 작은 컴퓨터 역할을 하는 물건입니다. 이 이야기를 이해하기 위해서는 먼저 제품의 회로를 개발하기 위해 필요한 하드웨어 개발과 펌웨어 개발에 대하여 이해를 해야 합니다.
하드웨어 개발은 회로 구성의 밑그림인 Art work와 실제부품 리스트와 회로를 정리한 gover file로 구성됩니다. 회로 구성의 밑그림은 OO cad 라는 여러 소프트웨어들을 통해서 만들어집니다. 밑그림을 그린 후 가장 중요한 것은 제한된 공간 안에 최적의 가격의 부품을 선정하는 일입니다 의외로 부품들에 따라 가격편차가 많이 나기 때문에 좋은 부품을 저렴하게 구하는 것이 중요합니다. 내부에 들어가는 부품을 선정하였다면 그 다음은 어떻게 해야 할까요? 과거 기술이 발전되기 전까지는 오른쪽 사진처럼 부품과 기판을 연결하기 위하여 사람이 직접 납땜을 하고 부품이 타버리거나 고장이 나면 하나하나 수정하였다고 합니다. 회로 기판이 녹색인 이유도 여기에 있는데요, 사람이 직접 작은 부품 하나하나씩 납땜을 하기 때문에 눈이 필요한 것을 방지하기 위해서입니다.
최근에는 SMT라는 자동화 기계를 이용하여 보다 간편하고 신속하게 부품들을 원하는 위치에 실장해주면서 기판을 제작합니다. 이전에는 사람이 일일이 불량품을 검수하였더라면, 현재는 전기를 흘리거나 초음파를 쏘면서 다양한 방식으로 불량품 검사를 진행하고 있습니다. 사람이 직접 확인을 하지 않아도 되니깐 회로 기판이 초록색일 이유는 사라졌지만, 이전부터 진행해온 관습에 의해 아직까지도 회로 기판은 초록색으로 만들고 있습니다.
이렇게 하드웨어 개발이 진행된 후 이 회로 기판을 운용하게 프로그래밍 하는 작업이 펌웨어 개발이라고 합니다. 간단히 설명드리면 펌웨어를 개발하여 PCB 기판을 업데이트 해주는 작업입니다. 하드웨어 개발에서 선정한 부품을 고려하여 펌웨어를 개발해야 합니다. 회로의 기능을 적절하게 운영하기 위하여 회로 기판의 뇌라고 불리는 MCU 연산장치에게 회로 기판의 동작을 명령하는 것입니다. 펌웨어 구성까지 끝난 회로 기판은 본인의 임무에 맞게 커스터마이징 되어 양산이 되게 됩니다.
그렇다면 옆에 있는 이 파란색 기판은 무엇일까요? 이 기판은 아두이노라고 불리는 기판으로서, 초록색 기판과 같은 pcb 기판입니다. 그렇다면 초록색 기판과 아두이노 기판의 차이점은 어떤 것이 있을까요? 아두이노 기판을 사용하는 것이 초록색 pcb 기판을 사용하는 것보다 외부 연결이나 펌웨어 수정을 진행할 때 편리하다는 장점이 있습니다. 다만, 아두이노 기판은 선을 외부와 연결할 때 점프선을 사용하여 연결하여야 하기 때문에, 납땜으로 연결하는 초록색 기판에 비해 선이 덜렁덜렁거릴 수밖에 없습니다. 소비자가 사용해야하는 양산제품에서 이런 형태의 기판을 사용할 수 있을까요? 무엇보다 더욱 예쁜 디자인을 만들기 위해 공간을 최소화해야하는 작은 전자제품에서 덜렁덜렁거리는 선을 사용하는 것은 거의 불가능에 가깝습니다. 그래서 소비자가 사용하는 컴팩트한 제품들에서는 보통 이런 아두이노 기판을 사용할 수 없습니다.
하지만 모든 양산 제품에서 아두이노를 사용하지 못하는 것은 아닙니다. 가로등과 같은 b2b 제품, 일반인들이 사용하지 않는 제품의 경우, 상대적으로 디자인적인 요소가 줄어들게 되고 좀 더 기능적인 요소에 집중할 수 있습니다. 이와 같은 경우, 아두이노나 아두이노 우노 등 현재 출시되어있는 다양한 회로 모듈을 이용하여 제품을 양산하기도 합니다. 아두이노를 사용하는 제품들도 최종적으로 양산까지 가는 경우가 있습니다. 그 이유는 아두이노 회로 자체도 유통라인을 거쳐서 규모의 경제를 창출하여 값싼 가격에 공급받을 수 있는 것에서 찾아볼 수 있습니다. 다만, 아두이노는 다양한 기능을 개발할 수 있도록 기능이 다양하고 값비싼 MCU 모듈을 탑재하고 있습니다. 이 때문에 원하는 기능의 목적에 맞춰서 만드는 양산형 회로에 비해서는 호환성이 있는 모듈형 기판들에 비해서는 가격이 아무래도 비싸질 수밖에 없습니다.
지금까지 설명드린 양산용회로에 대하여 이해를 하셨나요? 전자제품이 판매되는 가격은 10만원이라면 각종 유통구조를 고려하였을 때 제조 원가는 최소 3만원 이하로 낮아져야 합니다. 하지만 각종 회로 모듈, MCU 등등 비용이 높기 때문에, 우리 제품에 가장 적합한 부품이 어떤것일까? 오버 스펙이 아닐까? 모든것을 고려하여 제조 원가를 낮추는 것이 중요합니다. 이 때문에, 제품 출시 전 테스트 용도로는 외부 연결과 펌웨어 수정이 비교적 간단한 아두이노로 진행하고 양산가격이 저렴하고 부피가 작은 이유로 제품을 양산할 때는 그 제품에 최적화된 초록색 기판을 사용하고 있습니다.
