내쇼날인스트루먼트(NI)는 최근 기존 벡터 신호 트랜시버(VST)보다 5배 대역폭과 33% 절감된 공간 및 사용자 프로그래밍이 가능한 FPGA를 제공하는 2세대 VST(모델명 : NI PXIe-5840 모듈)를 공개했다. NI PXIe-5840 모듈은 1GHz의 대역폭을 가진 차세대 VST로, -50dB의 802.11ax EVM 측정 성능과 기존 1세대 계측기 대비 10배 빠른 측정 속도 및 측정에 최적화된 소프트웨어를 제공한다. 

이번 신제품 출시와 함께 고객 맞춤형 테스트 시스템을 위한 NI의 플랫폼 전략은 무엇인지, 제이슨 화이트 NI RF/Wireless Test 제품 마케팅 디렉터와 데이비드 홀 NI RF/Wireless Test 제품 마케팅 매니저, 한정규 한국NI 전략 마케팅 팀장이 기자 간담회에서 발표한 내용을 정리했다.

▲ 한국 NI는 지난 6월 10일 열린 기자간담회에서 랩뷰 기반 NI 플랫폼 전략과 2세대 VST 신제품 발표 설명회를

가졌다. (왼쪽부터 한국 NI 한정규 팀장, NI의 데이비드 홀 마케팅 매니저, 제이슨 화이트 마케팅 디렉터)

오늘날 자동화 테스트 분야는 스마트 디바이스의 폭발적인 증가로 새로운 변화를 맞이하고 있다. 일반 소비자에겐 신나는 일이겠지만 테스트 엔지니어는 보다 낮은 비용으로 디바이스의 품질을 유지하고 테스트해야 하는 과제를 안게 되었다. 점점 다양해지고 복잡해지는 스마트 디바이스를 테스트하기 위해서는 더욱 발전되고 스마트한 테스트 시스템으로 지속적인 문제 해결 기능을 제공할 수 있어야 한다. 그런 관점에서 NI는 랩뷰(LabVIEW) 기반 플랫폼 전략으로 테스트 시스템의 차별화를 만들어 가고 있다.

스마트 디바이스의 테스트 요건

스마트 디바이스별 테스트 요건을 크게 4가지로 나눠 보면, 첫째, 융합이다. 스마트 디바이스라고 하면 가장 보편화되어 쓰이고 있는 스마트 온도계가 대표적인 예이다. 2014년 기준, 스마트 온도계를 탑재해서 사용하고 있는 가정이 불과 1년 만에 2배로 증가했다. 그럴 수밖에 없는 이유는 가격이 저렴할 뿐만 아니라 무선통신 등 다양한 기능들을 포함하고 있기 때문이다. 스마트 온도계는 서로 유기적으로 통신할 수 있는 Zigbee와 손으로 모션이나 기기 형태를 가이드할 수 있는 광학 핑거 내비게이션 모듈, 그리고 온·습도 센서, 장·단거리 동작 센서, 리튬 이온 충전지 등이 융합되어 있다. 10년 전만 해도 개별적이었던 것들이 융합됐으며, 이러한 융합된 장비들로 테스트 항목은 늘어날 수밖에 없다.

둘째, 낮은 비용이다. 스마트 전력 증폭기는 다수의 증폭기, 고급 필터링, 스위칭, 전력 관리, ADC & DAC 등 모든 기능을 5달러 이하로 단일 칩에 통합했다. 칩의 가격이 내려가면서 테스트를 해야 하는 엔지니어로서는 저렴하게 테스트할 수밖에 없다.

셋째, 신속한 변화이다. 가장 변화가 적었던 자동차 산업의 경우는 지난 5년 동안 IT 기반 네트워크 접속이 가능하고 무선통신을 통해 차량 내부와 외부 네트워크가 상호 연결되면서 빠르게 스마트화가 진행되고 있다. 스마트 자동차는 단순한 기계 장치에 머무르지 않고 모든 기술이 융합된 정보통신기술의 결정체가 되었다. 대표적인 자동차 업체로 손꼽히는 회사가 테슬라다. 자동차 고객들은 매해 자동차 기술이 업그레이드되었지만, 그 기술의 혜택을 누리지 못했다. 그런데 테슬라는 온라인으로 지원되는 소프트웨어 업데이트를 통해 업그레이드를 지원하면서 고객들에게 최신 기술의 즐거움과 편리함을 얻게 하고 있다. 테슬라의 최종 목표는 고객이 구매 이후에는 차를 가지고 찾아 올 필요가 전혀 없게 만드는 것이라고 한다. 자동차가 완벽하게 안전하다고 얘기하려면 무제한에 가까운 경우의 수를 다 테스트할 수 있어야 한다.

마지막으로 데이터 수집이다. 브라질 항공사인 엠브레어는 실제 비행기를 띄워서 테스트를 하기 보다는 시뮬레이션 비행을 통해 여러 가지 테스트를 진행하고 있다. 이 회사는 25,000 시간 이상의 테스트 비행을 시뮬레이션만으로 해냈다. 방대한 데이터 수집과 분석이 가능해야만 좀 더 정확한 테스트 결과를 얻을 수 있다.

왜 NI 플랫폼인가

전통적인 계측기 하면 떠오르는 건 박스형 계측기일 것이다. 박스형 계측기는 고정된 기능과 폐쇄형 소프트웨어, 저조한 데이터 스트리밍 등으로 고객의 니즈에 맞추어 변화해야 하는 현재의 트렌드에 대응하기 어렵다.

폐쇄적인 기존 테스트 방식을 고집해 온 공급업체들의 전략 또한 ‘공급업체가 가장 잘 안다’는 벤더 중심의 계측기 정의였다. 장비의 기능은 고정되어 있고 폐쇄적인 에코 시스템이라 보니 유기적인 커스터마이징이 어려웠다. 그러나 기술의 융·복합화로 고객들은 다양한 과제에 직면했기 때문에 고객 맞춤형 솔루션이 요구되기 시작했다.

NI는 랩뷰와 하드웨어를 기반으로 하는 플랫폼을 제공함으로써 고객이 주도해서 테스트를 설계하고 이용할 수 있게 하고 있다. 바로 오픈형 에코시스템이라는 점이 이 플랫폼의 가장 큰 장점이다.

NI의 창립자이자 회장인 제임스 트루차드는 “엑셀이 재무 분석가들에게 해준 일들을 NI는 엔지니어들에게 해주고자 한다”며 “NI의 솔루션은 엔지니어들에게 좀 더 오픈화되고 실제 사용자가 주도해 나갈 수 있는 솔루션”이라고 말했다. 엑셀이 쉽고 편리하게 활용되는 것처럼 NI 플랫폼 기반 전략도 똑같이 접근하고 있는 것이다.

오늘날 고객들에게 제안하고 싶은 스마트한 테스트 시스템은 소프트웨어 기반 구성이다. 소프트웨어 기반이 되어야만 고객이 주도해 나갈 수 있다. 또한, 유연성 있게 커스터마이징 할 수 있으며 모듈 형태의 하드웨어를 운영할 수 있다. 바로 PXI 플랫폼이다.

PXI는 박스형 계측기와는 다르게 모듈형으로 사용할 수 있는 장비이다. 이 PXI는 1997년에 표준으로 지정되면서 70여 업체들이 PXI라는 하나의 표준 기반으로 계측기 솔루션을 제공해 왔다. 그리고 2007년부터 현재까지 2자리수 성장을 지속하고 있다. 사실 계측기 시장은 혁신과는 거리가 멀었다. 기능은 제한적이었으며 늘 같은 박스형 계측기 시장이었고, 그러다 보니 매출적인 전체 파이에서 성장률도 둔화됐다. 반면 PXI 플랫폼은 지속적으로 영향력을 높이며 시장 점유율을 늘려가고 있다.

스마트한 테스트 시스템이 되기 위해서는 가장 중요한 부분이 소프트웨어라고 본다. 소프트웨어 측면에서 NI의 랩뷰는 지난 30년 동안 멀티코어 지원과 FPGA 프로그래밍 등에 대응해 왔으며, 현재 NI 플랫폼에 구축된 에코 시스템은 30만 이상의 사용자와 30개 이상의 서비스 센터, 350개 이상의 소프트웨어 툴킷, 1000개 이상의 협력사, 700명 이상의 현장 엔지니어를 갖추고 점점 확장되어 가고 있다. 앞으로 랩뷰는 NI의 스마트 테스트 시스템이 시장 점유율을 높이는 데 중추적인 역할을 해나갈 것으로 예상한다.

현재 개발자 트렌드를 보면 NI를 제외한 대부분이 폐쇄적인 테스트 방식을 선택했다. 반면 NI는 플랫폼 기반으로 한 전략을 펼쳐왔는데, 최근 경쟁 개발자들도 플랫폼 방향으로 옮겨가고 있다.

PXI 솔루션이라고 해서 다 같은 스마트 시스템이라고 볼 수는 없다. PXI 기반 하드웨어만으로는 사용자 정의를 할 수 없기 때문이다. PXI라고 하는 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어를 같이 활용할 수 있어야 한다. NI는 랩뷰라는 소프트웨어를 비롯해 측정 모듈과 섀시, 디지털 멀티 계측기, RF 신호를 광대역으로 받아들일 수 있는 다양한 솔루션까지 제공하고 있다.

특히, 2012년에 선보인 ‘벡터 신호 트랜시버(VST)’는 RF 신호 스펙트럼 분석, 제너레이터, 디지털 신호 리시버 등을 통합하고 랩뷰를 이용해 FPGA 코팅을 사용자가 직접 바꿀 수 있도록 하는 사용자 정의 계측기 구성을 제공했다.

대표적인 고객 사례로 퀄컴 아데로스는 기존 박스형 계측기 대비 NI PXI 기반 하드웨어와 랩뷰 기반 플랫폼을 활용할 경우 테스트 시간을 약 10배 줄일 수 있었으며, NI VST를 접목할 경우에는 무려 200배까지 줄일 수 있어 제품 개발과 출시 기간을 현저하게 단축할 수 있었다. 비단 테스트뿐만 아니라 박스형 대비 더 많은 데이터 포인트를 수집할 수 있어 더 많은 데이터를 통한 인사이트도 충분히 확보할 수 있었다.

브로드컴 또한 NI의 VST를 사용하여 FPGA 레벨에서 파워서보잉을 구현함으로써 파워앰프(PA)의 양산 테스트 시간을 기존 대비 5분의 1롤 줄일 수 있었다.

현재 계측기 시장에는 VST와 유사한 장비들이 많이 나와 있다. 하지만 NI의 VST는 경쟁업체들의 장비와 비교했을 때 소프트웨어 측면의 차별점 등에서 강한 면모를 보이고 있으며, 5G 등 무선통신을 테스트하는 업계에서 NI의 장비들이 활발히 활용되고 있다.

차세대 무선 디바이스 요건으로는 더 높은 데이터 전송량, 모든 디바이스와의 네트워크 연결성, 그리고 저지연과 고안정성 등의 특징을 꼽을 수 있다. 2세대 VST는 이런 다양한 요구사항들에 대응할 수 있도록 기능과 성능이 대폭 개선됐다.

더욱 강력해진 2세대 VST

지난 7월12일 공개된 2세대 VST는 벡터 신호 생성기, 벡터 신호 분석기, 사용자 정의 FPGA, 고속 병렬 계측기, 고속 직렬 계측기까지 모두 5종류의 계측기 기능을 통합해 제공한다. 또한, 측정 대역폭도 기존 대비 5배 향상된 1GHz 대역을 제공함으로써 LTE-A Pro, 5G, 레이더 등의 광대역 신호 및 디지털 전치 왜곡(DPD) 테스트가 가능해졌다. 무선신호의 정확도를 측정할 수 있는 EVM(에러 벡터 크기) 측정 성능도 2배 향상되어 향후 1024 QAM까지도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

▲ 2세대 VST ‘NI PXIe-5840’ 모듈

FPGA는 자일링스의 버텍스(Virtex)-7를 사용, 기존 대비 사용자 활용 용량은 5배 확장됐다. 이를 통해 다수의 LTE 밴드 테스트 등에서 FPGA를 활용한 병렬 수행으로 5~10배 빠른 측정이 가능해졌다. PXI 모듈 크기 또한 기존의 3슬롯 폭에서 2슬롯 폭으로 줄어들어 1개의 섀시 안에 최대 8개까지 장착할 수 있도록 해 8×8 다중 입력, 다중 출력 구성이 가능해졌다.

주파수 대역폭도 많이 개선됐다. 1세대 VST의 주파수 대역이 65MHz~1GHz였다면 2세대는 9kHz~6.5GHz로 확장되어 더 다양한 애플리케이션에서 활용할 수 있게 됐다.

2세대 VST는 자동차 레이더, 무선 디바이스 테스트, 반도체 테스트 등 많은 분야에 적용될 것으로 기대된다. 특히 자율주행 자동차가 나오면서 전방 장애물이 있는지 레이더를 통해 확인하고, 차량 간의 근거리도 레이더 기술을 통해 확인을 하게 되는데, NI의 VST가 76~82GHz대로 송신/수신 레이저 거리 계측해서 시뮬레이션해주는 역할로 활용되고 있다. 

실제로 아우디는 최대의 대역폭과 짧은 지연 시간을 자랑하는 소프트웨어 NI VST를 통해 아우디 차량의 레이더 센서를 정밀하게 감지할 수 있었고 초기 설계 간계부터 문제점을 파악할 수 있었다. 

또한, NI VST와 랩뷰로 프로그래밍 가능한 FPGA를 활용해 자율주행 기능을 갖추기 위한 자동차의 안전성과 신뢰성 파트의 광범위한 시나리오를 신속하게 검증할 수 있었다.  

임근난 기자 (fa@hellot.net)