임베디드 시스템이란? 정의 및 개념 총정리

임베디드 시스템이란? 정의 및 개념 총정리

임베디드 시스템 무엇인가?에 대해 정의 및 특징, 사례, 전망, 장단점, 설계 등 개념을 총정리 하였습니다.

임베디드 시스템이란? 정의 및 개념 총정리 목차

  1. 임베디드 시스템 특징
  2. 임베디드 시스템 사례
  3. 임베디드 시스템 설계
  4. 임베디드 시스템 전망

임베디드 시스템 정의

임베디드 시스템(Embedded System)이란? 넓은 범주에서 정의하면 특정한 목적을 가지고 만들어진 프로그래밍 가능한 모든 컴퓨터를 의미합니다. 더 큰 시스템 내에서 특정 기능을 위해 설계된 기능으로 고정되거나 프로그래밍 가능한 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어의 조합이라할 수 있습니다.

임베디드 시스템(Embedded System) 구조
임베디드 시스템(Embedded System) 구조

임베디드 시스템의 대표적인 예로는 자동차가 있습니다. 자동차에는 일반적으로 사용자 경험과 내부 시스템 관리를 위한 다양한 스마트 기능이 포함되어 있습니다. 자동차는 일반적으로 CPU에 의존하며, 트랙션 컨트롤 시스템(차량 바퀴의 정지 마찰력 손실 방지), GPS 내비게이션, 안정성 컨트롤 및 에어백을 관리하는 내장 시스템을 갖추고 있습니다.

임베디드 시스템 특징

임베디드 시스템의 특징은 속도, 크기, 전력, 신뢰성, 정확성, 적응성입니다. 따라서 임베디드 시스템이 고속으로 작업을 수행한다면 실시간 애플리케이션에 사용할 수 있습니다. 시스템의 크기와 전력 소비는 매우 낮아야 하며, 시스템을 다양한 상황에 쉽게 적용할 수 있습니다.

임베디드 시스템 사례

임베디드 시스템은 정말 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 우리 주변에 항상 존재합니다. 대부분의 사람들은 이를 익숙하게 여기며 살고있습니다. 다음은 임베디드 시스템의 응용 사례중 몇 가지를 예로 들어 설명드리겠습니다.

임베디드 시스템 다양한 응용 사례
임베디드 시스템 다양한 응용 사례

일상 생활에서의 사례

가정에있는 대부분의 전자제품은 일상에서 편리한 경험과 편안함을 제공하는 기능들이 내장되어 있습니다. 예를 들어 홈 보안 시스템, 디지털 카메라, 텔레비전, 전자레인지, 에어컨, 냉장고 등이 있습니다.

자동차

자동차 산업은 전 세계적으로 경쟁이 매우 치열합니다. 자동차에서의 일부 임베디드 서브 시스템으로 ABS(Anti-lock Braking System), 에어컨 제어, 점화 제어, 에어백 제어,우적 감지 와이퍼 등이 있습니다.

의학

의료 분야는 우리에게 있어 매우 중요한 분야이며, 임베디드 시스템의 사용은 다음과 같습니다. 혈압 모니터, 심장 박동 모니터, 맥박 조정기, 원격 감독 및 수술, 스캐너 등이 있습니다.

자동화 산업

임베디드 시스템의 범위는 자동화까지 확장되었습니다. 자동화는 작업을 반복적으로 수행하는 프로세스로 자동화는 기계 생산성을 향상시키고 개발 비용과 설계 시간을 줄입니다. 예로 산업 기계 및 제어, 온도 모니터링, 3D 프린팅 기계 등이 있습니다.

항공 우주 및 방위

항공 우주 및 방위 산업은 보안과 성능이 가장 중요한 견고한 분야입니다. 비행 제어 시스템, 작동, 공기 및 열 관리, 엔진 출력, 차량 터보 차저, 내비게이션 시스템이 그 예입니다.

전 세계의 모든 복잡한 시스템들은 소프트웨어와 하드웨어라는 두 가지의 아이디어를 기반으로 만들 수 있습니다. 이를 위해서는 더 작은 모듈을 구축하고 효율적인 서브시스템을 만들기 위해 통합해야 합니다. 임베디드 시스템은 소프트웨어 및 하드웨어 구성 요소로 분할될 수 있습니다.

임베디드 시스템의 장점

임베디드 시스템은 일반적으로 하나의 기능만 사용하기 때문에 전력 소비가 매우 적고 다른 구성 요소에 비해 작은 공간에서 적합하게 사용될 수 있습니다.

또한 매우 저렴하여 장치를 제어하는 ​​매우 효율적인 방법으로 사용됩니다. 임베디드 시스템은 유지 보수가 거의 필요하지 않기 때문에 하드웨어나 프로그래밍 변경이 거의 필요하지 않습니다. 반복적으로 한 번의 작업만 수행하면 되므로 효과적으로 작동하기 위해 업데이트할 필요가 없는 장치에서 사용하기에 좋습니다.

임베디드 시스템의 단점

임베디드 시스템은 확실한 이점이 있지만 다른 요소에 의존하는 구성 요소에서는 많은 제약이 있습니다. 우선 “임베디드”라는 특성으로 인해 전체 머신 내에서 매우 깊거나 액세스할 수 없는 위치에 있기 때문에 업그레이드하기가 매우 어렵습니다.

모듈식 시스템과 달리 임베디드 시스템은 현장에서 재 프로그래밍하기가 어렵습니다. 즉, 결함이 발견된 경우 소프트웨어를 업그레이드하기가 매우 어려우며, 이를 조정할 수 있어도 다른 부분에 영향을 줄 수 있습니다.

교체가 성공적으로 이루어지고 문제를 해결하기 위해서는 부품을 교체하고 다시 프로그래밍하여 다른 구성 요소를 제거한 상태에서 전체 장치를 완전히 분해해야 할 수 있습니다. 그러므로 종종 인건비와 새로운 부품 비용이 결합될 때 단일 부품이 아닌 전체 기계를 교체하는 것이 비용적으로 더 효율적일 수 있습니다.

그러나 경우에 따라선 임베디드 시스템의 다른 구성 요소에 대한 의존성은 때때로 더 접근하기 쉬운 다른 부품을 통해 조정을 적용할 수 있음을 의미하기도 합니다.

임베디드 시스템 설계

임베디드 시스템은 기술적인 측면에서도 매우 까다롭지만 예산, 시장 출시 시간, 유연성, 기능 및 기술 요구사항 등을 고객의 요구사항에 맞게 충족시키는 것은 물론 시장에서의 다른 고품질의 제품과 차별화를 고려해야 하므로 굉장히 복잡합니다. 임베디드 시스템 설계에 대한 프로세스는 어떻게 될까요? 다음은 임베디드 제품을 설계 및 개발을 하는 간단한 프로세스 입니다. 예 입니다.

임베디드 시스템 설계
임베디드 시스템 설계

1. 요구 사항에 대한 이해

우선 최종 사용자가 원하는 요구 사항을 알고 이해해야 합니다.

2. 검사

제품을 만드는데 필요한 구성 요소(소프트웨어 및 하드웨어)를 분석해야 합니다.

3. 호환

개발 주기의 가장 중요한 단계입니다. 개발자는 임베디드 하드웨어와 소프트웨어를 개별적으로 개발하고 둘을 통합해야 합니다.

4. 개발

프로그래머는 사용 가능한 하드웨어 및 소프트웨어 도구를 사용하여 고객 사양에 맞는 프로토타입을 개발합니다.

프로토타입(prototype) : 제품이 나오기 전의 제품의 원형으로 개발검증과 양산 검증을 거쳐야 시제품이 될 수 있다. 프로토타입은 정보시스템의 미완성 버전 또는 중요한 기능들이 포함되어 있는 시스템의 “초기모델“이다.

5. 성능 테스트

개발자는 프로토 타입의 기술적 성능의 가능성을 입증하기 위해 테스트 사례를 실행하여 응용 프로그램을 검사합니다.

6. 이론 증명

제품을 테스트한 후 개발자는 실제 환경에서 결과를 확인하여 개념 증명을 실현합니다.

7. 지원 및 업그레이드

사용자의 요구 사항에 따라 정기적으로 새로운 기능을 추가하려면 기본적으로 지원 및 업그레이드가 제공되어야합니다.

임베디드 시스템 전망

임베디드 시스템의 세계 시장은 상용 및 가정용으로 임베디드 시스템을 갖춘 장치의 흡수가 급격히 증가함에 따라 수년 동안 수익성이 높은 성장률을 보이고 있습니다. 시장은 재료 과학, 제조 기술 및 R&D 활동과 같은 분야의 발전으로 인해 엄청난 발전을 이루었습니다.

임베디드 시스템이 시장에서 경쟁이 치열해지면서 기업들은 제품 포트폴리오의 확장과 지리적인 홍보에 집중하고 있습니다. 자동차 및 홈오토메이션 시스템과 같은 영역에서 고급 전기 및 전자 장치에 대한 수요가 증가함에 따라 이익을 얻을 것입니다.

보고서에 따르면 임베디드 시스템의 세계 시장은 2021년까지 2억 2,190억 달러로 증가할 것으로 예상되고 있습니다.

자동차 산업에서의 임베디드 시스템 전망

자동차 전자제어장치 배치도 - 출처 : MDS 테크놀로지
자동차 전자제어장치 배치도 – 출처 : MDS 테크놀로지

임베디드 시스템의 주요 응용 분야 중 자동차 산업은 2021 년까지 전체 시장에서 18.3%의 유망한 점유율을 차지할 것으로 예상되며, 업계는 보고서를 통해 세계 시장의 매출 파이에서 가장 큰 부분을 계속 유지할 것입니다.

차량의 다양한 소형 전기 및 전자 부품의 흡수 증가로 인한 것일 수 있습니다. 다양한 감지 장치와 기술적으로 진보된 차량용 인포테인먼트 시스템에 대한 수요가 증가함에 따라 자동차 산업은 가까운 미래에 전 세계 임베디드 시스템 시장에서 유리한 응용 분야가 될 것입니다.

가전, 방위 및 항공 우주 에서의 임베디드 시스템 전망

가전, 방위 및 항공 우주 에서의 임베디드 시스템 전망
가전, 방위 및 항공 우주 에서의 임베디드 시스템 전망

임베디드 시스템의 다른 주요 응용 분야에는 가전, 방위 및 항공 우주가 포함됩니다. 소비자 가전 산업은 특히 소비자들이 개인 용도로 스마트폰 및 태블릿과 같은 장치에 수년에 걸쳐 큰 관심을 가지고 있습니다. 스마트 홈 설정의 일부로 스마트 전자 장치를 채택하면 전자 산업을 임베디드 시스템 시장의 주요 응용 분야로 만들 수 있습니다.

지리적 관점에서의 임베디드 시스템 전망

지리적 관점에서 북미 시장은 보고서의 예측 기간 동안 세계 시장의 매출 파이에서 지배적인 부분을 차지할 것으로 예상됩니다. 이 지역은 전기 및 전자 분야의 여러 개발에서 최전선에 있습니다. 또한 프리 스케일 반도체, 인텔사 및 텍사스 인스트루먼트를 포함한 전 세계 주요 기술 회사가 있습니다. R&D 부문 또한 이 지역의 임베디드 시스템 시장을 강화시키는 주요 요인입니다.

아시아 태평양은 전 세계 임베디드 시스템 시장에서 상당한 점유율을 차지하고 있으며, 보고서의 예측 기간 동안 가장 수익성이 높은 지역 시장 중 하나가 될 것입니다. 한국, 중국 및 대만과 같은 국가의 자동차 및 가전 업계는 고급 임베디드 시스템의 대규모 구현을 수행하고 있습니다. 결과적으로 이 지역의 임베디드 시스템에 대한 수요는 가까운 시일 내에 계속 증가할 것으로 보입니다.

이상으로 임베디드 시스템이란? 정의 및 특징, 사례, 장단점, 설계, 전망을 마치겠습니다.

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