[Fluid Ardule의 곁가지 프로젝트] MIDI Bridge 또는 MIDI Router

지난 1월에 만들었던 USB MIDI host to DIN MIDI converter의 기능을 확장해 나가기 시작하였다. 아두이노 우노의 A0 핀에 LED를 달고, SMPS로부터 5V를 공급받을 수 있는 USB-C 커넥터를 달아 주었다. 처음에는 A3 핀에 LED를 달았으나 무슨 이유인지 HIGH를 출력하지 못하였다. 바로 아래에 위치한 USB MIDI host shield에서 이 핀을 사용하는 것도 아닌데 왜 그럴까? 아두이노 우노에서 직접 선을 딴 것이 아니라 stacking pin header를 거치는 바람에 접촉에 문제가 생겼는지도 모른다. 하지만 같은 계층의 보드에서 따낸 A4/A5에 연결된 I2C 2004 LCD 모듈도 정상 작동하고, A0에서도 HIGH 전압이 잘 나오며, 전원 공급도 원활하다. 결국 A3 사용은 포기하고 A0에 LED를 연결하기로 하였다.

이 장치의 1차적인 용도는 USB MIDI keyboard controller의 출력 신호를 DIN MIDI 단자만 있는 구형 사운드 모듈에 전달하기 위함이다. 이미 기본 기능 펌웨어는 개발을 하였기 때문에 어제의 작업에서는 약간의 납땜을 한 뒤 LED가 MIDI 신호 입력에 따라서 깜빡거리게 만든 것이 전부이다.

다음으로는 구형 키보드의 DIN MIDI 출력을 받아서 아두이노 우노의 USB-serial interface로 출력하게 만들고자 한다. 사실 케이블 형태의 MIDI USB interface로 충분한 일이지만, 기왕 만든 DIY 기기에 새로운 기능을 부여하고 싶었다. 

아두이노 우노는 RX(D0)와 TX(D1) 핀을 USB-serial 통신에 사용한다. 그런데 이 두 개의 핀은 MIDI shlied에서도 MIDI 신호 입출력에 사용한다. 만약 RX 핀이 MIDI IN에 영구적으로 연결되어 있다면, 펌웨어 업로드를 할 수가 없다. 따라서 이를 끊어주는 슬라이드 스위치가 MIDI shield에 존재한다. 이를 정확히 알고 사용해야 한다.

구상하고 있는 Fluid Ardule 곁가지 프로젝트의 모습은 다음과 같다. 이름은 MIDI Bridge 또는 MIDI Router 정도가 될 것이다.

MIDI IN으로 들어오는 신호를 USB-serial interface로 내보내는 기능은 아직 개발 전이다. TX 핀이 결국은 하나 뿐이므로 출력은 항상 MIDI OUT과 USB-serial interface로 동시에 나간다. 굳이 이벤트를 필터링하거 재매핑하는 등 아두이노를 힘들게 할 작업을 덧붙일 생각은 없다.

그러나 라즈베리파이가 시리얼 스트림 형태로 들어오는 MIDI 데이터를 처리하려면 약간의 추가 작업을 해야 한다. 이는 ALSA 입장에서는 MIDI 장치가 전혀 아니다. 따라서 다음과 같은 방법 중 하나를 택해야 한다.

1. Python을 이용한 브리지(pyserial로 읽고, mido + python-rtmidi로 ALSA에 전달)
2. C 기반 브리지(구현 난이도 높음)

아두이노 우노가 아니라 Leonardo/Micro/Pro Micro, 또는 Teensy를 사용한다면 아두이노 자체가 USB MIDi device가 되므로 이런 일을 할 필요가 없다. 

USB host shield는 아두이노 우노를 USB device로 만들어 주지는 못한다. 우노는 USB device로 동작할 수는 있지만, 기본적으로는 USB-serial(CDC) 인터페이스만 제공할 뿐 USB MIDI class를 지원하지 않는다.

전통 기술(MIDI)을 이 시대에도 즐기기 위해 새로운 시도를 아끼지 않고 있다. 이 과정에서 ChatGPT가 정말 크게 기여하고 있음을 오늘도 실감한다.

국회 입법 공청회에 진술인으로 출석하다

'진술'이라는 낱말은 너무나 엄숙하기 때문에 법정에서나 쓰여야 할 말처럼 여겨진다. 국회 과학기술정보방송통신위원회에서 출석해 달라는 전화를 받는 모습을 보고 곁에 있던 동료가 보이스피싱 전화 아니냐고 물었을 정도니 말이다.

진술(陳述)은 자신의 생각, 사실, 경험 등을 말이나 글로 표현하여 알리는 것을 뜻합니다. 주로 법률적 맥락에서 피의자, 피고인, 증인 등이 사건에 대해 구술 또는 서면으로 설명하는 행위를 지칭합니다. (구글 AI 개요)

어쨌든 이틀 전인 4월 14일 오후, 제434회 국회(임시회) 과학기술정보방송통신위원회('과방위') 과학기술원자력법안심사소위원회에서 열린 국가연구데이터법 관련 입법 공청회에 의견 진술인으로 출석을 하게 되었다. '혹시 국회방송으로 생중계되는 것 아닌가' 하는 적지 않은 부담감과 함께 국회로 향했다.

4월 중순임에도 불구하고 한낮의 기온은 27도나 되어 무척 더웠다. 정문으로 들어와서 본관 뒷편의 출입구까지 돌아가는 길이 왜 이렇게 먼 것인지. 이번 법안은 인공지능과 디지털 전환의 확산으로 연구데이터를 국가적 차원에서 체계적으로 관리하기 위한 것으로, 복기왕·박충권·황정아 의원이 각각 별도의 법안으로 대표발의하였다가 (내가 이해한 바가 맞다면) 하나로 합쳐져서 공청회를 거친 후 법안소위와 전체회의까지 통과하였다. 이날의 결과는 소관 상임위 최종 안건으로 의결한 것이다.

행정부가 제출하는 정부입법은 국회 제출 전의 사전 조율 및 심사 기간이 매우 길다. 반면에 의원입법은 국회의원 10인 이상의 찬성만 있으면 되므로 시급한 현안에 대응하기 쉽다. 그래서 정부부처가 국회의원을 섭외하여 정부가 입법한 법안을 의원 발의 형식으로 제출하는 일이 많다. 이를 청부입법이나 우회입법이라고도 하는데, 상당한 비아냥거림이 느껴지는 낱말 선택이 아닐 수 없다.

모든 공청회는 공식 기록으로 남겨지지만, 다행스럽게도 전부 국회방송을 통해 나가는 것은 아니었다. 진술인은 각자 순서대로 돌아가면서 7분 정도 발표를 하고, 의원들의 질의응답에 응한 뒤 628호 소회의장을 빠져나왔다. 각 의원들은 저마다의 색채를 가지고 이날 있었던 일을 뉴스화하고 있었다. 기왕이면 같은 지역구(유성구 을)의 현역 의원인 황정아 의원의 발언이 포함된 뉴스를 인용해 보기로 하자.

황정아 의원 "데이터 등록과 공유에 힘쓴 주체에 대한 보상책 필요"
nate 뉴스 2026년 4월 15일

사진 출처: 황정아 의원 페이스북. 왼쪽 줄 어딘가에 내가 앉아 있다.

각 의원들이 처음으로 법안을 발의한 것이 벌써 2024년의 일이었다. 생각보다 많은 시간이 걸렸다. 작년 3월에 국회에서 열렸던 국가연구데이터 관리·활용 촉진 법제화 추진을 위한 토론회(KISTI 웹사이트 링크)에 패널로 초청되어 참석했던 것이 인연이 되었던 것 같다.

어차피 공개가 될 것이기 때문에 여기에 나의 진술서 내용을 그대로 올려도 되지만, 약간의 고민이 필요하다. 진술인 모두가 충분한 시간이 주어지지 않은 상태에서 진술서를 작성하였으나 나의 것과 비교하면 분량이나 구성, 포함된 표 등 완성도가 월등히 높아 보이기에 내 것을 공개하기는 좀 부끄럽다는 생각이 들었다. 생각이 바뀌어서 몇 시간 뒤에 위키 페이지에 공개할지도 모른다.

그리고 또 다른 이유도 있지만, 여기에 쓰고 싶지는 않다. 지금보다는 언젠가 자유로운 날이 올 터이고, 그때가 되면 하고 싶은 말을 속 시원하게 털어놓을 수 있을 것이다.

기회가 되면 본회의장에서 실제 국회가 열리는 모습을 보게 되었으면 한다. 흥미로운 경험이었다.

[Fluid Ardule] 이제는 안정화의 길로 접어드는가?

고질적인 note off 누락 문제, 즉 피아노를 연주하고 있는데 일부 키가 마치 서스테인 페달을 밟기라도 한 듯 음이 끊이지 않고 지속되는 문제는 FluidSynth를 실행할 때 '-m alsa_raw'를 사용함으로써 대폭 줄어들었다. '-m' 또는 '--midi-driver=[lable]'은 oss, alsa, alas_seq 등 MIDI driver를 고르는 옵션이다(모든 옵션 설명 링크). '-m alsa_raw'는 raw MIDI 장치를 직접 열어서 입력을 받음을 의미한다. 기본은 alsa_seq이다.

이를 통해 안정성을 확보하는 대신 키보드 연결을 해제하였다가 다시 꽂았을 때 자동으로 인식되는 편리함은 포기해야 했다. 그러나 이러한 작은 불편함은 다른 방법을 통해서 해결 가능하다. 키패드의 버튼 하나를 길게 누르면 MIDI panic에 해당한다. 이를 작동시키면 FluidSynth를 다시 띄우면서 결과적으로 복구가 되는 것처럼 보인다.

구글 AI모드의 'fluidsynth -m alsa_raw 설명'.

라즈베리파이 3B라는 이전 세대의 SBC(Single Board Computer)에서 안정성과 속도, 이 두 마리의 토끼를 잡는 것이 가능할까? 최소한 4세대 것을 쓰면 나을 것도 같은데, 추가적인 지출이 필요하다. 제한적인 하드웨어를 이용하여 어떻게 해서든 최적의 해법을 찾는 연구는 앞으로도 계속될 것이다. 

오늘은 주로 파일 재생 기능의 완성도를 높이는데 주안점을 두었다. 예전에 Volumio를 쓰던 시절에 CD를 리핑한 음원 파일(.wma) 담아서 감상용으로 쓰던 USB 드라이브를 여기에 꽂아서 사용하려는 속셈도 갖고 있다.

TFT-LCD에 보이는 버튼을 누르고 싶지만 아직 터치 기능은 구현하지 않았으며, 급하게 이를 가능하게 만들 생각도 없다. 화면에 보인 버튼 그림은 5버튼 키패드의 기능을 설명하기 위한 것이다.

TFT-LCD의 표시도 개선해 나가면서 이제는 제법 악기의 면모를 갖추게 되었다. 볼륨 조절은 아두이노 우노의 A0 핀에 연결된 가변저항이 맡는다. 아직 로터리 인코더는 하는 일이 없다. 조만간 사운드폰트 파일에 내장된 프리셋을 바꾸는 기능을 더하게 되면 인코더도 본격적인 업무를 떠안게 될 것이다.

라즈베리파이에서 돌아가는 파이썬 스크립트는 이제 1700줄에 이를 정도로 규모가 커졌다. 놀라운 바이브 코딩의 힘이여! 

[Fluid Ardule] MIDI 파일 재생에서는 5개의 버튼으로 "Transport" 기능을 구현하기가 까다롭다

Audacity나 Tracktion과 같은 DAW(Digital Audio Workstation) 소프트웨어를 열면, 과거의 테이프레코더나 MP3 재생기에서 흔히 보던 버튼 모임이 눈에 띈다. 이것을 transport(또는 transport control)라고 부른다.

요즘처럼 디지털 매체의 재생이 일상이 된 시대에는 무엇을 전송(transport)한다는 것인지 다소 낯설게 느껴질 수도 있다. 그러나 과거에 널리 쓰이던 테이프 매체를 떠올리면 이런 용어가 남아 있는 이유를 쉽게 이해할 수 있다. 파워포인트에서 여전히 ‘슬라이드’라는 표현을 쓰는 것과 비슷한 일이다.

글루건은 DIY에서 정말 좋은 도구이다. 라즈베리파이와 키패드를 제외한 모든 부품의 배치가 다 바뀌었다.

Fluid Ardule의 다섯 개 버튼 키패드.

요즘 개인 차원에서 개발을 이어가고 있는 라즈베리파이 + 아두이노 우노 기반의 SoundFont synthesizer인 Fluid Ardule에는 총 다섯 개의 버튼이 있다. 네 방향의 화살표와 맨 오른쪽의 선택(Select) 키이다. 키를 누르는 신호는 아두이노 우노의 A0 아날로그 핀으로 입력되어 라즈베리파이로 전달된다. TFT-LCD 화면에 펼쳐진 여러 항목을 이동한 뒤 원하는 곳으로 진입하는 데에는 이러한 키패드가 매우 적합하다. 그러나 재생을 조절하는 이른바 transport 기능에는 이를 어떻게 대응시켜야 할까? 사실 사족일지도 모르겠으나, 나는 Fluid Ardule에 MIDI 및 오디오 파일(ogg, wav, mp3 등)의 재생 기능을 넣어 놓았기 때문이다.

그렇다면 iPod의 버튼 배치와 기능을 흉내내어 볼 수 있지 않을까?

애플 iPod 셔플 4세대(그림 출처: 애플).

화살표 키는 원 둘레의 네 개 버튼에 그대로 대응시키고, 선택 키는 가운데의 재생/일시정지 버튼에 대응하도록 만들면 된다. 그러나 MIDI 파일 재생에서는 몇 가지 주의할 점이 있다.

MIDI 재생은 오디오 파형 재생이 아니라 이벤트 스트림 처리에 가깝기 때문에, 일시정지를 완전하게 구현하기가 쉽지 않다. 전혀 불가능한 것은 아니지만, 이를 제대로 처리하려 들면 사실상 MIDI 파서를 직접 구현하는 수준으로 일이 커질 수 있다. 따라서 MIDI 파일에 대해서는 재생/일시정지보다는 Stop(+Panic) 중심으로 단순화하는 것이 현실적이다.

같은 이유로 빨리 보내기나 되감기도 어렵다. 일반 오디오 파일처럼 임의의 위치로 자연스럽게 이동시키기보다는, 다른 곡으로 넘기거나 현재 곡의 처음으로 돌아가 다시 시작하는 정도로 제한하는 편이 적절하다. 진행 상태를 초 단위로 화면에 표시하는 일도 일반 오디오에 비해 훨씬 까다롭다.

결국 버튼의 의미는 MIDI 파일과 일반 오디오 파일에 대해 동일하게 둘 수 없다. 오디오 파일에서는 재생/일시정지, 빨리 보내기, 되감기, 시간 표시 같은 일반적인 트랜스포트 기능을 비교적 자연스럽게 제공할 수 있지만, MIDI 파일에서는 Stop(+Panic), 이전/다음 곡, 처음부터 다시 시작하기처럼 더 단순하고 안정적인 동작 위주로 설계하는 것이 바람직하다.

생각보다 까다롭다!

곡 목록으로 되돌아가는 기능은 특정 키를 길게 누르는 방식으로 구현하면 될 것이다.

민웰(Mean Well) 5V 10A SMPS는 저전압 문제를 완전히 해결하지 못하였다

SMPS의 출력 터미널, 내가 만들어 넣은 중간 단계의 스크류 터미널, 그리고 I2S DAC 핀 헤더(즉 GPIO를 통해 흘러 나오는 전원 전압)에서 측정한 전압이 생각보다 큰 차이를 보였다. 전원 케이블과 커넥터를 거치면서 이렇게 많은 전압 강하가 일어날 줄은 미처 예상하지 못했다. 

유전원 USB 허브를 사용했음에더 불구하고 Mackie Onyx 2-2 Producer 오디오 인터페이스를 연결하는 순간 라즈베리파이는 저전압 경고를 내다가 정상 상태가 된다. 그냥 라즈베리파이 전용 3.5A 전원 어댑터를 쓰고 구태여 고용량의 SMPS를 구입할 필요가 없었던 것은 아닐까? 무엇 하나 생각하는대도 되는 것이 없다.

아직 불완전한 트랜스포트 기능을 완결한 뒤에는 아두이노 우노에서 불필요한 기능을 걷어낼 계획이다. 라즈베리파이의 TFT-LCD가 주 디스플레이 기능을 충실히 수행하고 있기 때문에 아두이노 우노의 1602 LCD는 사실상 필요하지 않다. 당초 계획에서는 시리얼 통신을 통해 두 기기 사이에서 강한 handshaking을 하고 라즈베리파이 -> 아두이노 우노 방향의 신호 전송이 필요했었다. 그러나 이제는 반대 방향으로 버튼/인코더/pot 신호를 일방향 전송만 하면 되므로 펌웨어 개발에 대한 부담이 훨씬 줄어들었다. MIDI activity를 LED로 표시하는 문제는 아직 고민 중이다. 이는 아두이노 우노가 라즈베리파이의 신호를 받아야 할 이유를 남겨놓기 때문이다.

'전원을 켜고 키보드를 연결하면 피아노 소리가 난다'라는 기본 목표는 이미 충분히 달성하였다. 버튼을 조작하여 사운드폰트를 바꾸면 키보드 컨트롤러의 패드를 터치하여 드럼 소리도 낼 수 있다. 프로그램 변경, CC 조절 등 추가적인 기능을 담아 가는 것이 앞으로의 숙제이다.    

[독서 기록을 빙자한 잡설] AI 버블이 온다, 모든 것들의 민영화, 생각의 진화

생각해야 할 많은 것들을 그저 AI에 맡기는 일이 잦아진 요즘, 뇌를 와이파이에 연결한 뒤 '최근 읽은 책 독후감을 써 줘'라고 말하고 싶다. 그러면 의식하지 않아도 알아서 독서 기록이 써질 것만 같다. 만약 시험도 이런 방식으로 이루어지는 날이 올까? 그건 말이 되지 않는다. 설령 뇌와 전자장치를 연결하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)가 실용 수준으로 발전한다 할지라도, 의식의 지평선 너머 사라지려는 기억을 찾아내는 정도로만 쓰이는 것이 좋을 것이다. BCI를 통해서 인간의 사고력, 응용력, 판단력을 시험하려는 시도는 하지 않는 것이 좋다. 그러면 누구도 힘써서 기억을 되살리고 그를 바탕으로 현실에서 주어진 문제를 해결하려는 노력을 하지 않으려 할 테니까 말이다.

논문에는 DOI나 PMID가 있듯이, 서적(단행본)에는 ISBN(International Standard Book Number)라는 것이 있다. ISBN는 책에 붙은 주민등록번호와 같은 것이다. 같은 책이라도 판형(양장/페이퍼백), 개정판이 다르면 ISBN도 다르고, 전자책에도 다른 ISBN이 붙는다. 잡지와 같은 연속간행물에는 ISSN(International Standard Serial Number)가 있다. ISBN은 13자리이고, 뒤에는 (03100)과 같은 부가 정보가 붙는다. 이 부가 정보는 ISBN과는 무관하다.

조사를 한 김에 조금만 더 알아보자. ISBN은 한국출판문화산업진흥원에서 출판사 단위로 관리한다. 책이 발행되면 발행 후 일정기간 내에 국립중앙도서관 등에 2권을 납본할 의무가 생긴다. 전자책은 '몇 권'의 의미가 없으니 파일을 전용 시스템에 업로드하는 것으로 끝난다.

어떤 책의 ISBN을 알면, 국립중앙도서관에서 운영하는 한국서지표준센터에서 그 책의 정보를 찾을 수 있다. ISBN·ISSN을 실제로 발급하는 곳도 이곳이다. 예를 들어 구글에서 ISBN 979-11-5581-886-2을 검색하면 한국서지표준센터의 해당 서적 링크가 연결된다. 센터 내에서도 검색이 된다. 링크를 클릭하면 오늘 독서 기록을 쓰려 하는 《AI 버블이 온다》의 최소 정보가 보일 것이다.

그러나... 허전하다. 이는 책을 읽으려는 사람을 위한 도서 정보 시스템이 아니기 때문이다. 한국서지표준센터의 메뉴 체계를 보면 누구나 느끼겠지만, ISBN을 신청하여 발급을 받고, 이에 따라서 실물 책을 납본하고 확인을 받는 출판업자를 위한 시스템인 것이다. 실물 책의 표지나 내용 소개를 조금이라도 보고 싶으면, 교보문고나 알라딘 또는 예스24를 이용하는 것이 낫다. 

서지정보란 책의 내용이 아니라 책을 식별하고 기술하기 위한 정보이다. 즉 서적 관리를 위한 최소한의 메타데이터이다. 여기에 목차나 초록이 포함되는 것이 옳은가? 나는 오늘 ISBN을 이용하면 책의 정보를 찾을 수 있으리라는 기대를 갖고 검색을 시작하였다. 기왕이면 이를 관리하는 센터에서 몇 줄의 정보 말고도 책의 내용에 관심을 갖는 사람의 필요성을 충족시켜줄 수 있는 부가 정보가 더 있으면 얼마나 좋을까하는 생각도 가져 보았다. 그러나 이는 한국서지정보센터의 고유 임무를 넘어가는 일이 될 수도 있다.

이러한 '불편함'이 바이오 데이터를 수집하고 관리하는 KOBIC의 현실과 매우 흡사하다는 생각이 들었다. '어떤 책을 읽을까?'라는 질문에 대한 답을 얻기 위해 한국서지정보센터를 검색해서는 안된다. 하지만 '어떤 데이터가 나의 연구에 도움이 될까?'라는 질문에 K-BDS를 찾는 사람에게 '우리는 데이터 목록만 제공하는 곳이라구요'라고 할 수는 없기 때문이다. 그러한 면에서 NCBI의 PubMed라는 서비스는 이용자의 모든 욕구를 충족할 수 있는 정말 멋진 모델이라고 하지 않을 수 없다. 초록을 포함한 간결한 정보를 제공함과 동시에 필요한 사람은 원문 링크를 타고 이동하면 되기 때문이다. 정리하여 말하자면 '식별을 위한 정보'와 '이해를 위한 정보 사이'의 균형을 잘 보여주는 사례임을 누구나 인정하지 않을 수 없다.

왼쪽부터 ISBN 979-11-5581-886-2, 979-11-985632-8-6, 그리고 979-11-5540-261-0

서론이 너무 길어지고 말았다. PubMed 이야기를 하니《모든 것들의 민영화》제8부 "돈이 흘러넘쳐요"(공공 과학과 연구의 민영화)가 기억에 다시 떠오른다. 학술지는 원고료를 내지 않고 대신 투고료를 받는다. 심사자는 커뮤니티에 도움이 된다는 자세로 대가 없이 논문을 검토한다. 이를 읽으려는 독자나 도서관 회원은 아티클 단위로 돈을 내거나, 여러 저널을 묶어서 매우 비싼 연간 구독료를 내야만 한다.한 가지 지식을 적어도 세 번 구매하게 만드는 것이다. 이는 아주 작은 사례이며, 책을 읽다 보면 이렇게 많은 분야에서 민영화의 폐해가 나타나고 있는지 놀라게 될 것이다. 과도한 민영화는 공공 서비스를 사라지게 하고, 시민 주권의 붕괴를 초래하게 된다. 공동 도서관도 민영화의 좋은 사냥감이다. '나는 도서관을 가지 않으니, 내가 내는 세금이 불필요하게 도서관 운영으로 흘러가지 못하게 해 줘'라는 정서에 호소하고 수익자가 돈을 내고 서비스를 사게 해야 한다는 시장 논리를 부추기면 시민이 마땅히 누려야 할 공공성은 사라지고 만다.

시대를 앞서간 10명의 인플루언서를 소개한《생각의 진화》(그들은 어떻게 시대를 앞서갔는가)에서 저자는 크리스타이누 호날두나 도널드 트럼프보다 더 큰 영향력을 발위할 수 있었더라면 좋았으리라 생각하는 10인의 인물을 소개하고자 하였다... '인류세'에 인간의 문제를 더욱 합리적으로 해결할 수 있는 현대적 세계관을 발전시키는데 특별한 방식으로 도움이 되는 생각을 정립했다고 믿기 때문이다. 이탤릭체는 머리말('머리는 혼자 생각하지 않는다' 16쪽)을 그대로 인용했음을 의미한다.

이 책은 초중고생 필독 위인전과 같은 취지로 만들어진 것이 아니다. 세상의 운명을 서투른 손에 쥐고 있는 진화의 특별한 산물인 인간(줄리언 헉슬리)은 요즘 널리 쓰이기 시작한 새로운 지질학적 시대인 인류세의 주역이 되고 말았다. 우리의 사회와 환경을 지속 가능하게 관리해야 하는 막대한 과제를 안고 있는 요즈음, 이 10인의 유산으로부터 우리는 통찰력을 얻어야 한다.

저자의 뜻을 기리기 위해 각 장의 제목과 소개된 인물을 여기에 나열하고자 한다. 앞으로 읽을 책을 고를 때 좋은 참고 대상이 될 것이다.

• 찰스 다윈과 진화의 발견 - 변화하는 것보다 영원한 것은 없다
• 알베르트 아인슈타인과 자연의 법칙 - 발상의 전환으로 시공간을 뒤흔들다 
• 마리 퀴리와 물질의 신비 - 우주는 평화와 폭탄을 품고 있다
• 알프레트 베게너와 판구조론의 발견 - 대륙과 함께 세상이 흔들리기 시작하다
• 칼 세이건과 지구 너머로의 모험 - 우리는 우주의 티끌 한 점이다 
• 에피쿠로스와 의미 찾기 - 오직 지금 삶만이 존재한다 
• 프리드리히 니체와 도덕의 작별 - 이 세계는 모래 위에 세워진 성이다
• 카를 마르크스와 사회의 발견 - 우리에게는 사슬을 끊는 힘이 있다
• 칼 포퍼와 열린사회의 가능성 - 우리는 오류를 통해 위로 올라간다
• 줄리언 헉슬리와 미래의 인간 - 모든 것은 진화로 이해할 수 있다

이번에 쓴 몹시 불충분한 독서 기록은 나의 독서 취향 단면을 200% 보여주고 있다고 하겠다. 다음에 읽고 싶은 책은 미리 소개해 둔다.

• 로버트 M. 새폴스키《모든 것은 결정되어 있다》
• 김근배, 유상운, 선유정《엔지니어 대한민국을 만들다》- 알라딘 북펀드를 통해 출판 진행, 현재 제작 지연 또는 보류 중

[Fluid Ardule] I²S DAC 보드에서 소리가 나게 하려면

I²S(Inter-IC Sound)는 디지털 오디오 데이터를 칩 사이에서 전달하기 위한 전용 통신 방식이다. CD 플레이어 내부에서 디지털 오디오 신호를 DAC로 전달하기 위해 널리 사용되는 기술이니 꽤 오래된 전통적인 기술이라고 할 수 있다. 위키백과에 의하면 1986년 필립스 세미컨덕터에 도입되어 1996년 마지막으로 개정되었다고 한다. 활용이 시작된지 무려 40년이나 된 기술이다! I²S라고 쓰는 것이 맞지만 여기에서는 편의상 I2C를 혼용하고자 한다.

본래 I2C는 기기 내부 통신을 위한 인터페이스이지만, 최근에는 라즈베리파이와 같은 보드에서 GPIO를 통해 외부 DAC와 연결하는 방식으로도 활용되고 있다. 전원을 제외하면 단 세 가닥의 선(BCK, LCK, DIN)만으로 고품질 오디오를 구현할 수 있어, 자작 기기 내부에서는 USB 방식보다 구조가 단순하고 지연이 적다는 장점이 있다. 

PCM5102A를 사용한 I2S DAC 보드. SCK: continuous serial clock, BCK: bit clock, LCK: left/right clock(LRCK 또는 WS-word select로도 표기), DIN: data in. SCK 바로 곁의 패드를 납땜하면 보드 내부의 클럭을 쓰게 되므로 실제로는 BCK, DIN, LCK 세 개의 핀과 전원(VIN & GND)만 연결하면 된다.

다만 I2S는 신호 무결성에 민감하여 긴 케이블을 사용하기 어렵고, 외부 연결을 위한 표준화된 인터페이스가 없어 범용성은 떨어진다. 반면 USB Audio는 연결성과 안정성 면에서 훨씬 유리하다.

실제 USB DAC 내부에서는 USB로 받은 데이터를 I2S로 변환하여 DAC에 전달하는 구조가 일반적이며, 두 방식은 상호 보완적인 관계로 볼 수 있다.

최근 알리익스프레스에서 단돈 2,900원을 주고 PCM5102A를 사용한 I2S DAC 보드를 두 개 구입하였다. 라즈베리파이의 등장과 더불어 이 칩을 사용한 보드가 이베이나 알리익스프레스에 쏟아져 나오기 시작한 것이 대략 2014년 무렵이라고 하니 뒷북도 이만저만한 뒷북이 아니다. 내가 라즈베리파이 3B를 구입하여 Volumio을 처음 경험한 것이 2021년이었다. 당시에는 오로지 USB DAC만 쓸 생각을 했었다. 

보드에 핀 헤더를 납땜하고 연결한 뒤, 라즈베리파이에서 필요한 설정(/boot/firmware/config.txt 수정)을 마치고 OGG 파일을 재생해 보았다.

그런데 소리가 전혀 나지 않았다. 오류 메시지도 나타나지 않는다. 오디오 재생 프로그램을 실행하는 동안에만 아주 작게 ‘웅-’ 하는 잡음이 들릴 뿐이었다. aplay -l 명령을 내리면 장치 인식은 제대로 된 상태였다. ChatGPT와 아무리 상담을 해 보아도 배선 실수 가능성만 제시할 뿐이었다. 구입한 보드 두 개가 모두 같은 상태였다.

해결책을 달란 말이다!

정답은 구글 검색에서 나왔다. 보드의 몇 군데에 납을 녹여서 이어 붙여야 하는 이른바 ‘solder blob’ 패드가 존재했던 것이다. 다음 사진을 보라. H#L(# = 1, 2, 3, 4)라고 인쇄된 것이 보일 것이다.

이를 다음과 같이 만들어야 한다. 가운데 패드를 왼쪽(H)이나 오른쪽(L)에 납땜으로 이어 붙여야 한다. 아래 사진은 표준적인 사용에 맞는 납땜 사례이다.

추가적으로 SCK는 보드 윗면에서 패드를 서로 이어 그라운드로 연결해야 한다. 그렇게 해야 시스템 클럭을 사용할 수 있다. 이러한 정보는 How to make PCM5102 DAC work on Raspberry Pi ZeroW?라는 글에 상세하게 나온다. 심지어 국내 유튜브 채널인 TinkerBox에서도 이미 6년 전에 PCM5102 I2S DAC 모듈을 래스베리 파이와 사용하기라는 영상을 올려 두었다.

내가 비록 ChatGPT에 의존함으로써 과거에는 불가능했던 수준의 취미 DIY 프로젝트를 진행하고 있지만, 때로는 고전적인 방법인 검색이 여전히 필요함을 깨달은 순간이었다. 다행히도 보드를 받은 뒤 아주 짧은 좌절의 기간(24시간이 채 되지 않았으니)을 거쳐 해결 방법을 알게 되었다.

이 DAC 보드의 설정 방법은 별도의 글인 Raspberry Pi I2S PCM5102A DAC Setup Guide에 정리해 두었다. 본문에 포함된 /etc/asound.conf는 하드웨어 볼륨 조절기가 없는 이 보드를 사용할 때 특히 유용하다. 사실 없어도 되지만, 이를 설정해 두면 alsamixer에서 볼륨을 조절할 수 있게 된다.

어제까지의 노력을 통해 Fluid Ardule의 주변장치 구성을 마무리하게 되었다. 온갖 가능성을 테스트해 본 뒤 가장 무난하고 가벼운 구성을 택하기로 했다.

최종 구성은 다음과 같다.

라즈베리파이(사운드 엔진) - I2S DAC를 통한 오디오 출력과 FluidSynth 실행 담당.  USB DAC를 연결하여 사용할 수도 있다. SPI TFT-LCD를 연결하여 상태 정보를 표시한다.

Uno-1(UI 컨트롤) - 1602 LCD 표시 및 버튼/인코더 입력 처리 담당. 라즈베리파이쪽으로 정보를 일방향 전송하는 것이 원칙이다.

Uno-2(MIDI 엔진) - MIDI 입력 처리 및 변환 담당. 필수 구성품은 아니다. 라즈베리파이가 USB로 연결된 MIDI 키보드 컨트롤러의 신호를 처리하기 어려운 경우를 대비한 것이다. 

이번에는 시행착오를 줄이기 위해 처음부터 단계적인 개발 절차를 밟고 있다. 우선 아두이노 우노(Uno-1)에서 버튼과 인코더 입력을 처리하는 펌웨어를 안정적으로 완성한 뒤, 라즈베리파이에서 이를 제대로 전달받는지 확인하였다. 이어서 파이썬을 이용해 터미널 창에서 건반 → FluidSynth → DAC으로 이어지는 오디오 경로를 구성하고, 실제로 소리가 나는 상태를 화면에 표시하도록 만들었다. 최종 목표는 TFT-LCD에 각종 정보를 표시하고, 아두이노 우노의 조작을 통해 메뉴를 선택·실행할 수 있는 사용자 인터페이스를 구현하는 것이다.

2026년 4월 9일 업데이트 - 구글 AI 모드의 I2S 기술 설명

최근 DIY 오디오 시장과 하이엔드 오디오에서 I2S가 다시 주목받으며 '재발견'된 데에는 몇 가지 핵심적인 이유가 있습니다.

• 지터(Jitter) 감소: 기존의 외부 연결 표준인 S/PDIF나 광(Optical) 방식은 데이터와 클록 신호를 하나로 합쳐서 보내기 때문에, 나중에 이를 다시 분리하는 과정에서 시간 오차(지터)가 발생하기 쉽습니다. 반면 I2S는 처음부터 데이터와 클록 신호를 분리하여 전송하므로 이론적으로 더 순도 높은 디지털 신호를 유지할 수 있습니다.
• 복잡한 변환 과정 생략: 원래 소스(예: 네트워크 플레이어의 MCU)에서 생성된 오디오 데이터는 이미 I2S 형태입니다. 이를 굳이 S/PDIF로 변환했다가 DAC에서 다시 I2S로 푸는 비효율적인 과정을 생략하고 I2S를 직접 연결하려는 DIYer들의 시도가 늘어났습니다.
• 고음질 음원 지원: S/PDIF는 대역폭의 한계로 아주 높은 샘플링 레이트의 음원 전송에 제약이 있는 경우가 많지만, I2S는 고사양 DAC 칩의 성능을 최대한 끌어낼 수 있는 통로가 됩니다.
• HDMI 단자의 전용: 기판 내부용인 I2S는 전송 거리가 짧아야 한다는 단점이 있었으나, 최근에는 HDMI 단자와 케이블을 이용해 외부 기기 간에도 I2S 신호를 전송할 수 있는 규격이 DIY 및 일부 하이엔드 브랜드(PS Audio 등)를 중심으로 표준처럼 자리 잡았습니다. [1, 2, 3, 4, 5, 6]

결론적으로, 제품 내부에서만 조용히 쓰이던 기술이 "변환 없이 가장 순수한 데이터를 직접 전달하겠다"는 오디오 애호가들과 DIY 제작자들의 요구에 맞춰 외부 인터페이스로 끌어올려진 사례라고 할 수 있습니다.

I2S가 DIY 오디오와 하이엔드 시장에서 본격적으로 '재발견'되며 대중화된 시점은 대략 2010년대 초반으로 볼 수 있습니다. 구체적으로는 다음과 같은 흐름을 거쳤습니다.

1. 2000년대 후반: 하이엔드 브랜드의 도입 [1]

2000년대 후반부터 PS Audio와 같은 하이엔드 제조사들이 기기 간 전송 시 발생하는 지터를 줄이기 위해 I2S 규격을 외부 연결에 도입하기 시작했습니다. 2009년경 PS Audio가 HDMI 케이블을 I2S 전송용 물리 단자로 활용하기 시작하면서, "HDMI 단자를 쓰지만 영상 신호가 아닌 오디오 전용 I2S를 보낸다"는 개념이 오디오 마니아들 사이에 퍼지기 시작했습니다. [1, 2]

2. 2012년~2014년: DIY 및 PC-Fi의 기폭제, 라즈베리 파이

I2S의 대중적 재발견에 가장 큰 공을 세운 것은 라즈베리 파이(Raspberry Pi)와 같은 싱글 보드 컴퓨터(SBC)의 보급입니다. [1]

• 라즈베리 파이(2012년 출시)의 GPIO 핀에는 I2S 출력이 포함되어 있었습니다.
• 2013~2014년경부터 Volumio 같은 오디오 전용 OS가 등장하고, 기판에 바로 꽂는 I2S DAC(HAT 방식)들이 저렴하게 쏟아져 나오면서 일반 사용자들도 "USB나 광출력보다 I2S가 소리가 더 좋다"는 것을 직접 체감하며 DIY 열풍이 불었습니다. [1, 2, 3]

3. 2010년대 중반 이후: 차이파이(China-Fi)와 규격의 고착화

2010년대 중반부터 Denafrips, Gustard, Singxer 등 가성비 좋은 중국 브랜드들이 하이엔드 방식인 'I2S over HDMI' 입력을 기본 사양으로 채택하면서, 이제는 DIY를 넘어 기성품 오디오 시장에서도 하나의 고급 인터페이스 표준으로 자리 잡게 되었습니다. [1]

요약하자면:

• 태동기(2000년대 후반): 하이엔드 브랜드가 HDMI 단자를 빌려 쓰기 시작.
• 확산기(2013년~2014년): 라즈베리 파이 DIY DAC 열풍으로 대중화.
• 안착기(2016년~현재): 수많은 외장 DAC가 I2S 입력을 기본 지원하며 주류가 됨. [1]

[Fluid Ardule] 라즈베리파이 ↔ PC UART 직렬 통신(serial communication)에 성공하다

유·무선 LAN을 전혀 사용하지 않고도 Fluid Ardule의 라즈베리파이와 PC를 서로 연결하는 가장 간단한 방법은 UART 직렬 통신을 사용하는 것이다. 이를 위해서는 아주 간단한 하드웨어와 선 3개면 충분하다. 아래 이미지에 보인 USB to TTL 컨버터 모듈을 구입하여 TX와 RX를 교차 연결하고, 추가적으로 GND를 서로 이으면 된다. 다시 말해서 라즈베리파이의 40핀 GPIO 헤더에서 연달아 있는 6번(GND), 8번(TX), 10번(RX)을 사용하면 된다는 뜻이다.

Silicon Labs라는 회사의 "Classic USB to UART Bridge" 칩인 CP2102를 사용한 이 어댑터 보드는 총 6가지의 통신 모드를 지원한다. 따라서 구입처의 제품 설명 페이지에서 설정 방법을 확인한 뒤, 이에 맞추어 보드 내 스위치를 올바르게 맞추어야 한다.

출처: 파츠-파츠

두 개의 스위치를 이용하여 USB to TTL 모드로 설정하고, 여기에서 Windows용 CP210x 드라이버를 다운로드하여 설치한다. 다음 사진은 아직 스위치를 제대로 설정하지 않은 상태이다.

어댑터 보드는 세척이 좀 필요한 상태이다. 총 12개의 핀이 달려 있다. 

COM5로 지정되었다.

라즈베리파이에서는 /boot/firmware/config.txt 파일에 enable_uart=1을 추가한다. 이어서 raspi-config를 실행하여 5번 "Interfacing Options"로 들어간 다음, Serial 관련 질문에서 login shell로 사용할 것이냐는 항목과 serial port hardware 사용 여부를 차례로 설정한 뒤 안내에 따라 재부팅한다.

다음으로 PuTTY에서 COM 포트 번호를 지정하고 속도는 115200으로 설정한다. 이 어댑터를 사용하여 두 기기를 연결한 뒤, PuTTY 창을 연 상태에서 라즈베리파이를 부팅하면 마치 모니터가 연결된 것처럼 각종 메시지가 주르르 올라가다가 로그인 프롬프트가 뜰 것이다. 만약 부팅이 끝난 뒤에 연결하면 PuTTY 화면에 아무것도 나타나지 않아 당황할 수 있다. 이때 엔터를 한 번 치면 친숙한 "Fluidule login:" 프롬프트가 나타난다.

다음 글에서는 PCM5102(데이터시트)를 이용한 I2S DAC를 작동시키느라 고생했던 이야기를 적을 예정이다. 아무 설명 없이 AliExpress에서 파는 '반제품'에는 주의할 필요가 있다. 핀 헤더 납땜은 물론이고, 다섯 곳의 패드를 서로 이어 주는 납땜까지 해야 제대로 작동하기 때문이다.

이런 사실은 ChatGPT가 전혀 알려주지 않았다. 오직 검색을 통해서 찾을 수 있었고, 그것 또한 무척 오래 전에 이미 공개된 지식이었다. 심지어 활용 요령을 설명한 유튜브 영상(6년 전)까지 있었으니 말이다.

라즈베리파이용 PCM5102A I2S DAC.