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미래핵심역량 Technology

RaspberryPi

RaspberryPI    

특징

라즈베리파이는 신용카드 크기에 해당하는 기판으로 제작된 초소형 컴퓨터 이다. 스마트폰이나 태블릿 PC에 탑재되는 ARM 기반 모바일 프로세서로 동작한다. 운영체제(OS)는 일반적으로 리눅스를 쓰는 경우가 많지만, 오픈소스 PC인 만큼 안드로이드 OS를 얹어 쓰기도 한다. 라즈베리파이 PC는 비상업적 환경에서 다양한 분야에 응용이 되는데 라즈베리파이 기판에 약간의 프로그래밍 과정을 거쳐 게임을 조작할 수 있는 게임패드를 만들기도 하고, 정해진 시간마다 화분에 물을 뿌려주는 간이 스프링클러를 제작하기도 한다. 사용자가 상상하는 것 그대로, 라스베리파이 PC로 뚝딱 만들 수 있으며 가격도 매우 저렴하다. 이처럼 아이들과 청소년들이 기존의 사용하기 편리한 수동적 환경에서 벗어나 컴퓨팅 환경과 프로그램들을 적극적으로 배우면서 활용해 나갈 수 있는 환경을 만들어줄 목적으로 제작되었다. 700MHz 프로세서와 256MB 램이 들어가 있는 제품이 단돈 35달러다. 교육용 매뉴얼은 컴퓨터가 동작하는 기초적인 시스템을 가르치고, 라즈베리파이를 다양한 컴퓨팅 분야에 응용할 수 있도록 돕는다는 취지이다.

 

활용

라즈베리파이재단과 영국 CAS는 교육용 매뉴얼이 교사와 학생에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 기계적인 시스템 교육뿐만 아니라 프로그래밍 교육에도 매우 유용하게 활용이 가능하다.

 

인터랙티브 아트 학습 가능성

라즈베리 파이가 교육용으로서 진면목을 발휘하는 것은 바로 파이 보드에 각종 장치를 연결할 수 있다는 데 있다. 키보드, 마우스, 모니터뿐만 아니라 본문에도 언급된 것처럼 얼굴 인식을 위한 웹캠이라든가, 자동 점등 장치를 만들기 위해 LED를 붙인 브레드보드 등 라즈베리 파이에 연결할 수 있는 기기는 끝도 없으며 이를 통해 다양한 인터랙티브 아트 제작이 가능하다.

 

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Raspberry PI에는 scaratch가 기본프로그램으로 설치 되어 있습니다.

 

라즈베리 파이는 저렴한 교육용 싱글 보드 컴퓨터이다. 라즈베리 파이 재단에 의해 영국에서 처음 개발되었으며, 아이들과 청소년들이 기존의 사용하기 편리한 수동적 환경에서 벗어나 컴퓨팅 환경과 프로그램들을 적극적으로 배우면서 활용해 나갈 수 있는 환경을 만들어 줄 목적으로 제작되었다. 현재 리눅스 기반 ‘데비안’을 기본 운영체제로 사용하고 있으며, 라즈베리 파이용으로 다양한 애플리케이션과 프로그램들이 개발되고 있다.

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라즈베리 파이가 교육용으로서 주요하게 활용될 수 있는 가능성은 바로 파이 보드에 각종 장치를 연결할 수 있다는 데 있다. 키보드, 마우스, 모니터뿐만 아니라 얼굴 인식을 위한 웹캠이나 자동 점등 장치를 만들기 위해 LED를 붙인 브레드보드 등 라즈베리 파이에 연결할 수 있는 기기는 끝도 없다. 우리 생활에 곧바로 활용할 수 있는 전자기기 프로젝트가 바로 이 라즈베리 파이로 가능한 것이다. 무한한 가능성이 손바닥만 한 보드에 담겼다고 해도 과언이 아니다.

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라즈베리 파이로 무엇을 할 수 있을까?

라즈베리 파이는 단 한 가지 방법으로만 사용해야 한다는 구속이 없다. 바로 이 점이 라즈베리 파이가 대단한 여러 이유 가운데 하나다. 단순히 비디오를 감상하거나 인터넷만을 사용하든, 다양한 네트워크 시도를 위해 이리저리 손을 대며 이것저것 만들어보든, 라즈베리 파이는 재미를 느낄 수 있는 유연한 플랫폼이자 유틸리티이며, 실험 활동 그 자체다. 여기에 라즈베리 파이를 사용하는 몇 가지 방법을 소개한다.

 

다목적 컴퓨팅

라즈베리 파이는 컴퓨터다. 따라 컴퓨터로 사용할 수 있다는 점을 잊어서는 안된다. 요즘에는 거의 모든 컴퓨터에 채용되는 그래픽 데스크톱 및 웹 브라우저 환경으로 부팅되도록 할 수 있고 문서와 스프레드시트를 작업할 수 있는 리브레오피스LibreOffice(http://www.libreoffice.org)처럼 다양한 무료 소프트웨어를 설치할 수 있다.

 

프로그래밍 학습

라즈베리 파이는 아이들에게 컴퓨터 체험을 권장하기 위한 교육용 도구이기 때문에, 라즈베리 파이에는 여러 프로그래밍 언어에 사용할 수 있는 인터프리터와 컴파일러가 내장되어 제공된다. 초보자용으로는 MIT에서 개발한 그래픽 기반 프로그래밍 언어인 스크래치를 비롯하여 파이썬 프로그래밍 언어가 있다.

 

프로젝트 플랫폼

라즈베리 파이는 일반적인 컴퓨터에 비해 가격, 크기에서뿐만 아니라 전자기기 프로젝트와의 통합 능력 면에서 차별성이 부각된다.

라즈베리 파이의 한쪽에는 두 줄로 가지런히 배열된 핀이 제공된다. 이들 핀은 GPIO라 불리며 USB 포트 대신 전자 부품을 연결하기 위핸 대안이다. GPIO 핀은 LED나 모터, 릴레이 등의 하드웨어를 제어하는 데 활용된다. 이것은 출력과 관련되며, 입력의 예를 들면, 라즈베리 파이는 버튼이나 스위치, 다이얼 등의 상태를 읽을 수 있고, 온도나 빛, 움직임 등의 센서 또는 근접 센서를 읽을 수도 있다. 아두이노와 같은 마이크로컨트롤러 보드로 전자기기 프로젝트를 진행했을 때와는 달리 라즈베리 파이에서는 추가된 입출력으로 더욱 다양한 경험을 할 수 있다는 뜻이다. 무엇보다 따로 회로를 구성하여 배선을 할 필요 없이 곧바로 사용할 수 있다는 점이 가장 큰 매력이다.

 

라즈베리 파이 구조 및 개발 환경 만들기

라즈베리 파이의 구조와 기본적으로 필요한 주변 아이템

라즈베리 파이 보드는 작은 크기에 비해 많은 연결 포트들을 가지고 있다. [그림1]은 보드의 전면부의 모습과 각 입출력부를 표시한 그림이다. 라즈베리 파이는 원 보드 컴퓨터로서 기본적인 컴퓨터들이 화면 출력을 할 때 사용하는 디지털 출력인 HDMI와 일반 TV를 사용하여 출력할 수 있는 아날로그 출력인 RCA를 지원한다. USB 마우스와 키보드를 연결할 수 있는 두 개의 USB 포트가 있으며, 인터넷 연결을 위한 근거리 네트워크(LAN) 포트, 그리고 오디오 출력 포트가 있다.

 

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[그림1] 라즈베리 파이 보드 정면

 

라즈베리 파이 보드 뒷면에는 [그림2]에서 보듯 SD카드를 연결할 수 있는 부분이 있다. 라즈베리 파이는 일반 컴퓨터에서 사용하는 하드디tm크를 사용하지 않고 SD카드를 이용하여 운영체제와 각종 데이터를 저장한다. 최근에 판매되는 SD카드는 대용량으로 나오기 때문에 많은 데이터를 이용할 때도 크게 문제될 것이 없다.

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[그림2] 라즈베리 파이 보드 뒷면

 

필요한 아이템과 도구들

라즈베리 파이는 원 보드 컴퓨터로 판매되고 있지만 일반 컴퓨터와는 다르게 전원이나 관련 케이블이 포함되어 있지 않다. 그러므로 라즈베리 파이 본체와는 별도로 따로 구입해야 한다. 아래 [그림3]에 기본적인 동작을 위한 부품들에 대한 목록이 정리되어 있다.

 

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[그림3] 라즈베리 파이의 기본적인 동작을 위한 부품들

 

라즈베리 아피의 운영체제(라즈비언) 설치

기존 데스크톱이나 노트북 컴퓨터가 하드디스크를 사용하여 운영체제(윈도우, 리눅스 등)를 저장하고 컴퓨터에 설치하는 것처럼, 방법은 다르지만 라즈베리 파이도 운영체제를 설치하고 관련 자료들을 저장할 저장 장치가 필요하다. 라즈베리 파이는 이러한 기본적인 저장공간으로 SD카드를 사용한다. 최소한 4GB 이상이 되어야 하며, 클래스 4(크래스: SD카드의 속도) 이상의 속도를 지원하는 SD카드여야 한다.

라즈베리 파이 재단에서 기본 운영체제로 리눅스 위지(Linux Wheezy)를 사용하고 있다. 리눅스 자체를 잘 모르더라도 전체적인 시스템을 구현하는 데 큰 어려움은 없다. 일단 SD카드에 운영체제 설치를 위해 윈도우 기반 컴퓨터가 한 대 필요하다.

 

라즈베리 파이 하드웨어 연결 및 운영체제 설치

라즈베리 파이 운영체제 다운로드

라즈베리 파이 재단에서 추천하는 운영체제는 라즈비언(Raspbian)으로 알려진 리눅스 기반 운영체제이며 다음의 링크를 통해 다운로드 할 수 있다.

http://www.raspberrypi.org/downloads/

 

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[그림4] 라즈베리 파이 다운로드

 

링크를 통해서 다운 받은 파일은 압축 파일(Zip)이며 압축을 풀면 라즈베리 파이 디스크 이미지 파일을 볼 수 있다. 압축은 다운 받은 파일을 마우스 오른쪽 버튼 클릭을 통해 압축 풀기를 선택하면 된다.

 

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이렇게 얻어진 이미지 파일은 특별한 디스크 이미징 프로그램(Wind32DiskImager)을 통해서 SD카드에 설치하여야 한다(주의: 단순히 이미지 파일을 SD카드에 복사하면 동작하지 않는다.).

 

Wind32DiskImager 프로그램 다운로드

다운로드 받은 라즈베리 파이의 OS 이미지 파일을 SD 메모리카드에 저장하기 위해 Win32DiskImager 소프트웨어를 활용한다. 다음 사이트에서 녹색 다운로드 버튼을 눌러 다운로드 받는다.

http://sourceforge.net/projects/win32diskimager/

 

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[그림5] Wind32DiskImager 프로그램 다운로드

 

파일이 정상적으로 다운로드 되었다면 다음과 같은 이름의 파일을 볼 수 있게 된다. 다운로드받은 Win32DiskImager는 별도의 설치 과정이 필요 없는 프로그램이다.

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이것으로 운영체제의 설치에 필요한 모든 파일을 다운받았다.

 

 

라즈비언 운영체제를 SD카드에 설치하기

PC의 SD카드 슬롯에 SD카드를 삽입한다. 연결 후에 win32diskimager 실행 파일을 실행한다. 프로그램의 [Image File]에 다운로드한 img 파일을 선택한 후, 오른쪽의 [Dirve]에는 삽입한 SD 메모리카드의 드라이브명으로 설정한다. 마지막으로, 프로그램의 하단부에 [Write]를 선택하여 SD메모리카드에 이미지 파일을 저장하도록 한다. 몇 분 안에 라즈비언 운영체제가 SD카드에 설치된다. 설치가 끝나면 설치완료 알림이 나타난다.

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필요한 주변기기 연결하기

SD카드 : 라즈베리 파이 뒷면의 소켓에 연결한다.

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전원, 모니터와 키보드, 마우스, 랜케이블 등을 아래의 그림을 참고하여 연결한다.

1. OS를 저장한 SD 메모리카드를 라즈베리 파이에 삽입한다.

2. 라즈베리 파이와 모니터를 HDMI 케이블로 연결한다.

3. 키보드와 마우스를 라즈베리 파이에 연결한다.

4. 라즈베리 파이와 인터넷 공유기를 랜 케이블로 연결한다.

5. MicroUSB 케이블을 이용하여 전원을 공급한다.

 

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           그림 출처: http://educationfederal.com          그림 출처: http://wisegenie.net/158/

 

부팅 및 라즈베리 파이 설정

MicroUSB로 전원을 공급해주면 첫 부팅 도중에 “Raspi-config"화면이 표시되어 몇 가지를 설정하게 된다. 시간대 설정, 지역 설정 등을 설정할 수도 있지만, 퀵스타트인 만큼 가장 필수요소인 ”Expand Filesystem"만을 설정해주기로 한다. 이는 약 2GB로 초기 설정된 파일 시스템을 SD 메모리카드의 최대 크기까지 확장시켜주는 설정이다. 설정을 마치면 키보드의 Tab 키를 눌러가며 <Finish>를 선택한다. 그 다음으로 “Would you like to reboot now?"라는 메시지가 표시된다. <Yes>를 선택하여 재부팅한다.

 

라즈비안 로그인

설정 후 재부팅하면, 아이디와 비밀번호를 묻는 로그인 화면이 나온다. 사용자 이름은 “pi", 비밀번호는 ”raspberry"다.

Username: pi

Password: raspberry

 

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startx 실행

로그인 과정이 문제 없이 진행됐으면, startx를 터미널 창에 입력하여 LXDE를 기반으로 한 X윈도우를 실행한다.

$ startx

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참고자료

[1] 라즈베리 파이 스마트 라이프(김정윤․김경 저, 디지털북스, 2013)

[2] 라즈베리 파이 활용백서(이재상, 표윤석 저, 비제이퍼블릭, 2013)

[3] 라즈베리 파이 시작하기(매트 리처드슨, 숀 윌리스 저, 배장열 역, 2013)

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