테스트 자동화의 미래, Instrumentation 2.0

지난 수십 년 동안 제품 개발 엔지니어 및 테스트 엔지니어들은 계측기 제조사에서 미리 지정해 준 계측기의 프런트패널 메뉴 기능을 바탕으로 제품 검사를 수행해 왔다. 그러나 전자 산업이 급격히 발전하면서 제품 설계 과정이 복잡해지고 나아가 테스트 과정도 복잡해지고 있다. 이러한 가운데 시장은 제품 출하 간격(Time-to-Market)을 단축하도록 요구하고 있으며, 테스트 현장에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법을 여러 경로로 모색하고 있다.

글/ 전유준 기자(yjchun@motioncontrol.co.kr)

Frost & Sullivan 2006 세계 Synthetic Instrumentation 테스트 장비 보고서

오늘날의 테스트 및 측정 산업은 소프트웨어의 기능을 주된 축으로 하는 사용자 정의 접근 방향으로 이동하고 있다. 기존의 경우는 고가의 턴키(Turn-Key) 솔루션을 구입하거나 정확한 필요 사항을 만족시킬 수 없는 범용 솔루션으로 만족할 수 밖에 없었다. 이러한 변화는 최신 프로세서 기술, 버스 아키텍처, FPGA 기술의 발전에 따라 더욱 가속화되고 있다.

특히 내쇼날 인스트로먼트에서는 사용자가 직접 자신의 계측기를 정의할 수 있는 방식을 Instrumentation 2.0이라고 부르고 있다.

최근 유행하는 Web 2.0과 마찬가지로 Instrumentation 2.0의 중심에는 사용자의 용도에 맞게 계측기의 기능을 변경시킬 수 있는 소프트웨어 기술이 자리하고 있다. Web 2.0 트렌드의 대표적인 사례인 블로그나 UCC는 사용자가 직접 웹 페이지의 내용을 관리하고 개별화 시킬 수 있는 웹사이트이다. 그리고 이 중심에는 수백만 명의 사용자들이 동참할 수 있는 소프트웨어 프레임워크가 존재하고 있다.

이러한 접근 방식은 컨텐츠 소스가 하나였던 인터넷 초창기 시절과는 크게 다르다고 할 수 있다.

한국 내쇼날인스트루먼트의 김주엽 대표이사는 “특히 미래를 볼 때 소프트웨어 기반 접근 방식은 전체 설계 프로세스에 가장 우수한 유연성을 제공할 것으로 전망되고 있다.”며, “특히 단일 소프트웨어 플랫폼으로 모든 과정을 총괄할 경우 제품 사이클 각 단계를 연결시킬 수 있다.”고 셜명했다.

또한 “설계가 더욱 복잡해지고 제품 출시의 압력이 증가함에 따라 Instrumentation 2.0은 전체 장치 설계 및 테스트 프로세스를 능률화할 설계 도구로 중요한 역할을 할 수 있을 것이다.”고 덧붙였다.

예를 들어 미국 감사원(U.S. Government Accountability Office, GAO)은 계측기 제조사가 장비의 모든 기능 결정권을 갖는 기존의 계측기 보다 개별 사용자에 의해 소프트웨어 응용프로그램을 수행하여 기능을 정의할 수 있는 소프트웨어 기반 계측 시스템으로 전환할 필요가 있다고 결론 내렸으며, 이러한 새로운 계측 장비를 Synthetic Instrumentation라고 이름 붙였다. 추가적으로 GAO는 Synthetic Instrument를 도입함으로써 기존 하드웨어 기반 시스템에서 중복 사용되던 하드웨어를 제거함으로써 810억 달러의 미 국방부 예산을 절감할 수 있었다.

내쇼날인스트루먼트가 오래 전부터 주창해 온 버추얼 인스트루먼트(Virtual Instrument) 기술은 GAO가 주시하고 있는 Synthetic Instrument의 개념과 동일하며, 두 가지 모두 Instrumentation 2.0과 맥을 같이하고 있다. Instrumentation 2.0 기술을 기반하는 계측 시스템은 강력한 소프트웨어 프레임워크 외에도 일반적으로 모듈 형태인 하드웨어를 포함하고 있다.

이러한 모듈식 구성을 통해 계측 시스템은 채널 확장 및 어플리케이션 확장을 용이하게 할 수 있으며, 중복되는 측정 구성 요소를 최소화 시킬 수 있어서 전체 시스템 구성 비용을 줄일 수 있다. 따라서 엔지니어는 계측 플랫폼의 구성을 하드웨어 기반 시스템에서 소프트웨어 기반 시스템으로 바꿀 수 있다.

캡션 1. Frost & Sullivan 2006 세계 Synthetic Instrumentation 테스트 장비 보고서

김주엽 대표이사

Interview

김주엽(Michael Chuyop Kim), 한국내쇼날인스트루먼트 대표이사

“Instrumentation 2.0은 계측 플랫폼의 혁명”

Q. 지난 10년간 계측기와 계측 플랫폼은 어떻게 변화했나.

10년 전에는 하드웨어를 중심으로 한 제조사 정의 계측기가 지배적이었습니다. 하지만 제품 설계 및 테스트가 점차 복잡해지고 있어 오늘날의 엔지니어들은 부상하는 신기술과 제품 출시의 압력에 대처하면서 다수의 기술을 통합시켜야 하는 해결 과제를 안고 있습니다. 과거 대다수의 엔지니어는 고가의 제작 시스템을 사용하거나 공급업체가 정의하는 하드웨어 기반 시스템을 사용했는데 후자의 경우는 각 상황에 특정한 요구조건을 만족시키지 못했습니다. 그러나 소프트웨어 기반 계측기는 맞춤화된 사용자 정의 솔루션을 통해 고유한 문제를 해결할 수 있는 유연성을 제공하기 때문에 오늘날 엔지니어는 이 방식을 도입하고 있습니다.

Q. Synthetic Instrument와 버추얼 인스트루먼트의 차이는.

Synthetic Instrumentation라는 용어는 미 국방부에서 테스트 시스템을 개발하기 위해 하드웨어 기반 접근 방식에서 소프트웨어 기반 접근 방식으로 전환하면서 처음 사용하게 되었습니다. 최근 Frost & Sullivan에서는 Synthetic Instrumentation를 버추얼 인스트루먼트의 일부로 정의하는 보고서를 내놓았습니다. Synthetic Instrumentation 및 버추얼 인스트루먼트는 용어는 엔지니어가 데이터를 통제하여 고유한 필요성을 만족시키는 맞춤식 사용자 정의 계측 시스템인 소프트웨어 기반 시스템을 말합니다.

Q. 다른 계측기 제조사에서 버추얼 인스트루먼트 기술을 어떻게 채택하고 있나.

테스트 및 측정 업계의 공급업체들은 소프트웨어 기반 시스템에 대한 고객의 요구를 수용하고 있습니다. 예를 들어, Tektronix는 NI와 협력하여 저가형 대량 생산 모델을 포함하여 자사에서 생산하는 대부분의 오실로스코프에 계측 구성 자동화 소프트웨어를 포함시켜 제공하고 있습니다. Agilent도 사용자 인터페이스가 없는 USB 기반 데이터 수집 장치를 출시하여 하드웨어에서 소프트웨어 응용프로그램으로 측정의 기반을 옮겨가고 있습니다. 그 밖에도 Agilent는 최근 두 PXI 공급업체(Acqiris 및 PXIT)를 인수했으며 Keithley는 PXI 제품 라인을 도입했습니다.

이러한 모든 움직임은 모듈식의 버추얼 인스트루먼트 기술에 대한 고객의 요구가 폭넓게 채택되고 있다는 것을 잘 보여줍니다.

Q. 향후 계측 플랫폼은 어떻게 변화될 것으로 예상하나.

더욱 많은 공급업체와 사용자가 소프트웨어 기반 계측 시스템을 수용하고 있습니다. PCI Express나 멀티코어 프로세서 기술이 갖는 잠재력을 실현하는 버추얼 인스트루먼트 기술은 고속 디지털 및 RF 통신 등의 분야에서 생겨나는 새로운 어플리케이션의 요구를 만족시킬 사용자 정의 솔루션을 제공할 것입니다. 더욱이, 버추얼 인스트루먼트 기술 사용자는 LabVIEW FPGA를 통해 하드웨어의 작동을 더욱 자유롭게 제어할 수 있어 유연성이 더욱 향상될 것으로 예상합니다.

LabVIEW FPGA를 사용하여 엔지니어는 하드웨어를 기존의 테스트에서 벗어나 더욱 폭넓게 활용할 수 있습니다. 엔지니어가 사용하는 장비는 디바이스 에뮬레이션 및 프로토타이핑 기능을 제공하여 설계 도구로서 이용될 수 있습니다. 소프트웨어 기반 접근 방식을 통해 개발 프로세스를 능률화하는 솔루션을 구현할 수 있으며, 설계와 테스트가 더욱 긴밀하게 통합되어 제품 출시 기한을 맞춰야 하는 엔지니어의 부담이 줄어드는 효과까지 거둘 수 있습니다.

소프트웨어 기반 시스템이 더욱 일반화되고 설계가 점차 복잡해짐에 따라 프로그래머와 설계자 및 엔지니어를 위한 공통 소프트웨어 플랫폼이 갖는 중요성은 높아갈 것입니다. 예를 들어 설계와 테스트 사이의 긴밀한 통합에 대한 요구는 이미 제기되고 있습니다. 이에 따라 그래픽 시스템 설계는 여러 설계 단계에서 적합하게 사용할 수 있는 공통 소프트웨어 플랫폼을 제공하여 이러한 요구를 해소시키고 있습니다.