안녕하세요, 여러분! 일타 강사 저스틴입니다. 오늘 강의는 임베디드 하드웨어 설계의 기초와 AI 활용법을 주제로, 그라운드 임베디드 채널의 영상을 바탕으로 진행하겠습니다. PCB 설계와 회로 설계를 처음 접하는 분들, 그리고 AI를 활용해 작업 효율을 높이고 싶은 분들을 위해 단계별로 자세히 설명드릴게요. 자, 시작합니다!

1. 강의 개요: 임베디드 설계와 AI의 만남

여러분, PCB 설계나 하드웨어 개발이 어렵게 느껴지시나요? 예전에는 데이터시트를 뒤지고, 심볼을 직접 그리며 머리 아픈 시간을 보내야 했지만, 이제는 AI가 그 모든 과정을 바꿔놓았습니다. 오늘은 무료 소프트웨어인 KiCAD를 활용해 간단한 LED 회로를 설계하고, PCB 아트웍까지 완성하는 방법을 배워볼 거예요. 더 나아가 Claude AI를 이용해 심볼과 풋프린트를 자동 생성하는 혁신적인 방법까지 함께 다뤄보겠습니다. 이 강의를 통해 임베디드 개발의 진입 장벽을 확 낮추는 법을 익혀보세요!

2. KiCAD 소개 및 설치

2-1. KiCAD란?

먼저, KiCAD가 뭔지부터 알아볼게요. KiCAD는 전자 설계 자동화(EDA, Electronics Design Automation)를 위한 무료 오픈 소스 소프트웨어입니다. 이 툴을 사용하면 회로도(스케메틱)를 그리고, PCB 레이아웃을 설계하며, 심지어 3D 뷰어로 완성된 보드를 미리 확인할 수도 있어요. 취미로 시작하는 분들부터 현업 엔지니어까지 폭넓게 사용하는 도구죠. 비용 부담 없이 강력한 기능을 제공하니, 하드웨어 설계 입문자라면 무조건 추천드립니다.

2-2. KiCAD 다운로드 및 설치

자, KiCAD를 설치해보죠. 구글에 ‘KiCAD’를 검색하고 공식 웹사이트에 접속하세요. ‘다운로드’ 버튼을 클릭한 뒤, 본인의 운영체제에 맞는 버전을 선택합니다. 저는 윈도우를 사용하니 윈도우 버전을 선택하고, GitHub 링크를 통해 다운로드를 진행합니다. 다운로드가 완료되면 실행 파일을 설치하고, 프로그램을 실행시켜 주세요. 설치 과정은 매우 간단하니, 따라 하시면서 준비해 보세요.

3. KiCAD로 LED 회로 설계하기

3-1. 새 프로젝트 생성

KiCAD를 실행하면 초기 화면이 나타납니다. 오늘은 간단한 LED 회로를 설계하고 PCB 아트웍까지 진행해볼게요. 먼저 ‘파일 > 새 프로젝트’를 선택해 새 프로젝트를 만듭니다. 프로젝트 이름은 ‘LED’로 설정하고, 원하는 경로에 저장하세요. 프로젝트를 생성하면 스케메틱(회로도) 파일과 PCB 파일 두 개가 생성됩니다. 이제 본격적으로 회로 설계를 시작해봅시다.

3-2. 스케메틱(회로도) 설계

스케메틱 파일을 더블 클릭하거나 ‘회로도 편집기’를 열어주세요. 흰 종이 같은 화면이 나타나는데, 이곳이 바로 회로를 그릴 시트지입니다. 오른쪽 상단의 심볼 라이브러리에서 필요한 소자를 추가할 수 있어요. 먼저 ‘저항(Resistor)’을 검색해 ‘R’로 시작하는 심볼을 선택하고 화면에 배치합니다. ‘R’ 키를 누르면 회전(Rotate)이 가능하니, 적절히 방향을 조정하세요. 다음으로 ‘LED’를 검색해 심볼을 추가하고, 마지막으로 ‘Battery’를 검색해 전원 심볼도 배치합니다.

이제 배선을 연결해보죠. 플러스 단자에서 저항, 저항에서 LED, LED에서 마이너스 단자로 연결되는 간단한 회로를 구성합니다. 와이어 도구(W)를 사용해 각 소자를 연결하세요. 추가로, 저항 값을 더블 클릭해 470옴으로 설정하고, 배터리는 9V로 입력합니다. 이렇게 하면 기본 회로 설계가 완료됩니다.

3-3. ERC(전기 규칙 검사)

회로에 오류가 없는지 확인하는 단계입니다. 상단 메뉴에서 ‘전기 규칙 검사(ERC)’를 클릭하고 실행 버튼을 누르세요. 연결되지 않은 부분이 있다면 에러 메시지가 표시됩니다. 예를 들어, 와이어가 끊어진 부분이 있다면 지적해주니, 이를 수정한 뒤 다시 ERC를 실행해 ‘위반 사항 없음’ 메시지를 확인하세요. 이 과정을 통해 회로 설계가 올바른지 검증할 수 있습니다.

4. PCB 아트웍 설계

4-1. 풋프린트 할당

회로 설계가 끝났다면, 각 소자에 실제 물리적 형태를 나타내는 풋프린트를 할당해야 합니다. 풋프린트는 PCB 레이아웃을 그릴 때 소자의 실제 모양과 크기를 반영하는 데이터예요. 먼저 저항부터 시작해 보죠. 저항 소자를 선택하고, THT(스루홀) 방식의 풋프린트를 선택합니다. ‘선택한 풋프린트 보기’ 버튼을 누르면 해당 소자의 모양을 확인할 수 있고, ‘Alt+3’ 키로 3D 뷰어도 볼 수 있습니다. 저는 가로형(Horizontal) 풋프린트를 선택했어요. 마찬가지로 LED에는 5mm 크기의 풋프린트를, 전원에는 핀 헤더 커넥터를 선택해 할당합니다.

4-2. PCB 편집기로 이동 및 배선

풋프린트 할당이 완료되면 상단 메뉴에서 ‘회로도에서 PCB 업데이트’ 버튼을 눌러 PCB 편집기로 이동합니다. 그러면 아까 할당한 풋프린트들이 화면에 나타납니다. 소자들을 적절한 위치로 드래그해 배치하고, ‘배선’ 도구를 사용해 극성에 맞게 연결합니다. 이 과정을 라우팅(Routing)이라고 하죠. 연결이 완료되면 기본적인 PCB 아트웍이 완성됩니다. 정말 간단하죠? LED 회로는 프로그래밍의 ‘Hello World’ 수준으로, 초보자도 쉽게 따라 할 수 있어요.

4-3. 보드 크기 설정 및 3D 뷰어 확인

마지막으로 ‘엣지 컷(Edge Cuts)’ 레이어를 선택해 보드의 크기와 모양을 설정합니다. ‘선 그리기’ 도구로 대략적인 사각형을 그려 보드의 외곽을 정하세요. 그런 다음 상단 메뉴에서 ‘3D 뷰어’를 클릭하면 완성된 보드를 3D로 확인할 수 있습니다. 이렇게 간단한 LED 회로를 설계하고 시각화까지 해봤습니다. 더 복잡한 설계를 원한다면 유튜브나 구글에서 ‘KiCAD’를 검색해 자료를 참고하며 차근차근 실력을 쌓아보세요.

5. AI 활용: Claude AI로 심볼과 풋프린트 자동 생성

5-1. AI로 하드웨어 설계 혁신

자, 이제 강의의 하이라이트! AI를 활용해 하드웨어 설계를 더 쉽게 만드는 법을 소개합니다. 요즘 세상은 정말 놀랍죠. 소프트웨어뿐 아니라 PCB 설계까지 AI가 도와주는 시대가 왔습니다. 오늘은 Claude AI를 활용해 MPU6050 센서의 심볼과 풋프린트를 자동으로 생성하는 방법을 보여드릴게요.

5-2. 회로도 캡처 및 AI 요청

먼저 구글에서 ‘MPU6050 회로도’를 검색해 이미지로 나온 회로도를 캡처합니다. 이 이미지를 Claude AI에 업로드한 뒤, “이 회로도의 KiCAD 심볼과 풋프린트를 코드로 만들어줘”라고 요청하세요. 놀랍게도 AI는 해당 소자의 심볼과 풋프린트 코드를 생성해줍니다. 이 코드를 복사해 메모장에 붙이고, 각각 ‘.kicad_sym’(심볼)과 ‘.kicad_mod’(풋프린트) 확장자로 저장합니다. 파일 이름은 ‘MPU6050’으로 설정해 구분하기 쉽게 하세요.

5-3. KiCAD에 적용하기

이제 KiCAD를 열고 ‘회로도 편집기’로 들어갑니다. 상단 메뉴에서 ‘심볼 편집기’를 클릭하고, ‘새 라이브러리’를 만들어 ‘MPU6050’이라는 이름으로 저장합니다. 그런 다음, 아까 저장한 심볼 파일을 가져오면 AI가 생성한 심볼이 자동으로 추가됩니다. 마찬가지로 ‘풋프린트 편집기’에서도 새 라이브러리를 만들고, 풋프린트 파일을 가져와 저장합니다. 이렇게 하면 손으로 직접 그릴 필요 없이 심볼과 풋프린트를 바로 사용할 수 있어요. 정말 편리하죠? 이 방법을 활용하면 작업 속도와 효율이 엄청나게 올라갑니다.

6. 마무리: 임베디드 개발의 첫걸음

여러분, 오늘 강의에서 KiCAD를 활용한 LED 회로 설계와 PCB 아트웍, 그리고 Claude AI를 이용한 심볼 및 풋프린트 자동 생성까지 배워봤습니다. 하드웨어 설계가 어렵게 느껴졌던 분들도 이 강의를 통해 진입 장벽을 낮출 수 있었길 바랍니다. 더 나아가고 싶다면, KiCAD 관련 자료를 찾아보며 점차 복잡한 회로를 설계해보세요. AI 도구를 적극 활용하면 시간과 노력을 획기적으로 줄일 수 있습니다.