ESP32란 무엇인가?

ESP32란 무엇인가

우리가 일상에서 사용하는 전자제품을 살펴보면, 대부분의 기기 안에는 작은 제어 장치가 들어 있습니다.

에어컨은 온도를 감지하여 작동 여부를 결정하고, 세탁기는 정해진 순서에 따라 모터와 급수 장치를 제어합니다. 자동차 역시 수많은 센서의 정보를 받아 엔진과 각종 장치를 조절합니다.

이러한 전자제품 안에서 특정한 기능을 수행하도록 만들어진 작은 컴퓨터를 마이크로컨트롤러라고 합니다.

 

ESP32는 대표적인 마이크로컨트롤러 가운데 하나입니다. ESP32를 이용하면 LED를 켜거나 끄는 간단한 실습부터 시작하여 온도와 거리 측정, 모터 제어, 스마트폰 연결, 인터넷 통신, 간단한 인공지능 기능까지 구현할 수 있습니다.

특히 Wi-Fi와 Bluetooth 기능이 기본적으로 포함되어 있어 사물인터넷과 로봇 수업에 널리 활용됩니다.

 

ESP32는 작은 컴퓨터입니다

 

ESP32를 처음 보면 작은 전자회로 기판처럼 보입니다.

그러나 그 안에는 프로그램을 실행하는 CPU와 데이터를 임시로 저장하는 메모리, 프로그램을 보관하는 플래시 메모리, 외부 장치와 연결하기 위한 입출력 장치가 들어 있습니다. 따라서 ESP32도 넓은 의미에서는 하나의 컴퓨터라고 할 수 있습니다.

 

ESP32는 우리가 일반적으로 사용하는 노트북이나 데스크톱 컴퓨터와는 목적이 다릅니다. 노트북은 문서 작성, 인터넷 검색, 영상 재생처럼 여러 프로그램을 동시에 실행하기 위해 만들어졌습니다. 반면 ESP32는 센서값을 읽거나 모터를 움직이는 것처럼 정해진 기능을 반복해서 수행하도록 만들어진 장치입니다.

 

예를 들어 교실의 온도를 자동으로 조절하는 장치를 만든다고 생각해 봅시다. ESP32는 온도센서에서 현재 온도를 읽고, 온도가 설정값보다 높으면 선풍기를 작동시킬 수 있습니다. 그리고, 측정한 온도를 Wi-Fi를 통해 스마트폰이나 컴퓨터로 전송할 수도 있습니다.이 과정은 다음과 같이 이루어집니다.

 

온도센서가 현재 온도를 측정합니다. ESP32는 센서가 보내는 값을 읽습니다. 그다음 미리 작성된 프로그램에 따라 온도가 높은지 낮은지를 판단합니다. 온도가 기준보다 높으면 모터를 작동시키고, 기준보다 낮으면 모터를 멈춥니다. 이러한 과정을 ESP32는 매우 빠르게 반복합니다.

 

ESP32 칩과 개발보드는 무엇이 다른가

ESP32라는 이름은 문맥에 따라 칩 자체를 의미하기도 하고, 그 칩을 사용하여 만든 개발보드를 의미하기도 합니다.

ESP32 칩은 CPU, 메모리 제어 장치, Wi-Fi, Bluetooth, 입출력 기능 등이 하나의 반도체 안에 들어 있는 부품입니다. 하지만 칩만으로는 컴퓨터에 연결하거나 전원을 안정적으로 공급하기 어렵기 때문에 초보자가 바로 사용하기는 어렵습니다.

그래서 실제 수업에서는 ESP32 칩에 안테나와 플래시 메모리 등을 결합한 모듈을 사용합니다. 여기에 USB 단자, 전원 회로, 리셋 버튼, 핀 연결부를 추가한 것이 ESP32 개발보드입니다.

 

우리들이 흔히 보는 ESP32 보드는 대부분 이러한 개발보드입니다. 개발보드의 USB 단자를 컴퓨터에 연결하면 프로그램을 업로드할 수 있고, 양쪽에 배치된 핀을 통해 LED, 센서, 모터 드라이버 등을 연결할 수 있습니다.

학습용으로 ESP32를 구입할 때는 칩이나 모듈 단품이 아니라 USB 단자와 핀 헤더가 포함된 개발보드를 선택하는 것이 좋습니다.

 

https://fishpoint.tistory.com/12249

ESP32 종류와 선택 가이드

 

ESP32 내부에는 무엇이 들어 있는가

ESP32 내부에는 프로그램을 실행하는 CPU가 있습니다.

CPU는 사람이 작성한 명령을 순서대로 처리합니다. 예를 들어 센서값을 읽고, 조건을 판단하고, LED를 켜거나 모터를 움직이는 모든 과정이 CPU에서 실행됩니다.

ESP32에는 RAM도 들어 있습니다. RAM은 프로그램이 실행되는 동안 필요한 데이터를 잠시 저장하는 공간입니다. 현재 측정한 온도, 센서값을 모아 놓은 배열, 통신을 위해 잠시 보관하는 데이터 등이 RAM에 저장됩니다. RAM에 저장된 내용은 전원을 끄면 사라집니다.

 

플래시 메모리에는 ESP32가 실행할 프로그램이 저장됩니다. 컴퓨터에서 작성한 프로그램을 ESP32에 업로드하면 프로그램이 플래시 메모리에 기록됩니다. 그래서 전원을 껐다가 다시 켜더라도 같은 프로그램이 다시 실행됩니다.

 

일부 ESP32 보드에는 PSRAM이라는 추가 메모리가 들어 있습니다. PSRAM은 카메라 영상이나 인공지능 데이터처럼 비교적 큰 데이터를 처리할 때 사용됩니다. 단순한 LED나 센서 실습에서는 PSRAM이 없어도 되지만, 카메라나 영상 인식 프로젝트에서는 PSRAM이 있는 보드가 더 유리합니다.

 

GPIO는 외부 세계와 연결되는 통로입니다

 

ESP32 보드 양쪽에는 여러 개의 금속 핀이 있습니다. 이 핀 가운데 상당수는 GPIO라고 부릅니다. GPIO는 범용 입출력 핀이라는 뜻입니다.

입력은 외부 장치에서 ESP32로 정보가 들어오는 것을 의미합니다. 버튼을 눌렀는지 확인하거나, 거리센서가 측정한 값을 읽거나, 움직임 센서가 사람을 감지했는지 확인하는 것이 입력에 해당합니다.

출력은 ESP32가 외부 장치로 명령을 보내는 것입니다. LED를 켜고, 부저에서 소리가 나게 하고, 모터를 움직이거나 디스플레이에 문자를 표시하는 것이 출력에 해당합니다.

 

GPIO는 ESP32가 현실 세계의 정보를 받아들이고, 다시 현실 세계의 장치를 제어하는 연결 통로라고 할 수 있습니다.

 

예를 들어 버튼과 LED를 ESP32에 연결하면 버튼은 입력 장치가 되고 LED는 출력 장치가 됩니다. 프로그램에서는 버튼이 눌렸는지를 계속 확인하다가 버튼이 눌리면 LED를 켜도록 만들 수 있습니다.

이러한 실습은 단순해 보이지만, 실제 자동화 시스템의 기본 원리를 잘 보여 줍니다. 센서나 버튼을 통해 정보를 입력받고, 프로그램에서 판단한 다음, 장치를 작동시키는 구조이기 때문입니다.

 

디지털 신호와 아날로그 신호

ESP32가 처리하는 신호는 크게 디지털 신호와 아날로그 신호로 나눌 수 있습니다.

디지털 신호는 두 가지 상태로 구분됩니다. 일반적으로 0과 1, LOW와 HIGH, 꺼짐과 켜짐으로 표현합니다. 버튼이 눌렸는지, 움직임이 감지되었는지와 같이 두 가지 상태로 구분할 수 있는 정보에 적합합니다.

 

아날로그 신호는 값이 연속적으로 변합니다. 방의 밝기, 소리의 크기, 토양의 습도, 가변저항의 위치 등은 단순히 켜짐과 꺼짐만으로 표현하기 어렵습니다. 이러한 값은 전압의 크기로 전달되며, ESP32는 ADC라는 기능을 이용해 전압을 숫자로 변환합니다.

예를 들어 조도센서에 들어오는 빛이 강해지면 센서가 출력하는 전압이 달라집니다. ESP32는 이 전압을 숫자로 읽은 다음, 값이 낮으면 조명을 켜고 값이 높으면 조명을 끄도록 프로그램할 수 있습니다.

 

ESP32의 아날로그 입력은 전문적인 측정 장비만큼 정밀하지는 않습니다. 따라서 매우 정확한 전압이나 센서값을 측정해야 하는 경우에는 별도의 ADC 장치를 사용할 수 있습니다.

 

ESP32는 어떻게 모터를 움직이는가

ESP32를 이용하면 DC 모터와 서보모터를 제어할 수 있습니다. 그러나 모터를 ESP32의 GPIO 핀에 직접 연결해서는 안 됩니다.

모터는 작동할 때 비교적 많은 전류를 사용합니다. ESP32의 GPIO 핀은 신호를 전달하기 위한 핀이므로 모터에 필요한 전류를 직접 공급할 수 없습니다. 모터를 직접 연결하면 ESP32가 재부팅되거나 손상될 수 있습니다.

 

ESP32와 모터 사이에는 모터 드라이버가 필요합니다. ESP32는 모터 드라이버에 방향과 속도 명령을 보내고, 모터 드라이버는 별도의 전원을 이용해 실제 모터를 움직입니다.

 

모터 속도를 조절할 때는 PWM이라는 방법을 사용합니다. PWM은 전원을 매우 빠르게 켰다 껐다 하면서 평균적으로 전달되는 에너지의 양을 조절하는 방식입니다. 켜져 있는 시간이 길수록 모터는 빠르게 회전하고, 켜져 있는 시간이 짧을수록 느리게 회전합니다.

PWM은 모터뿐만 아니라 LED의 밝기를 조절하거나, 부저의 소리를 만들거나, 서보모터의 위치를 제어할 때도 사용됩니다.

 

ESP32가 사물인터넷에 적합한 이유

 

ESP32의 가장 큰 특징 가운데 하나는 Wi-Fi와 Bluetooth 기능이 기본적으로 포함되어 있다는 점입니다.

Wi-Fi를 이용하면 ESP32를 학교나 가정의 무선 공유기에 연결할 수 있습니다. 연결된 ESP32는 센서값을 서버로 보내거나 인터넷에서 정보를 받아올 수 있습니다. ESP32 자체에 작은 웹서버를 만들어 스마트폰의 웹브라우저에서 장치를 제어할 수도 있습니다.

 

예를 들어 스마트 화분을 만든다면 ESP32는 토양의 수분을 측정하고, 측정값을 인터넷으로 전송할 수 있습니다. 토양이 너무 건조하면 물을 공급하는 펌프를 자동으로 작동시킬 수도 있습니다. 사용자는 스마트폰에서 현재 토양 수분 상태를 확인할 수 있습니다.

Bluetooth를 이용하면 인터넷이나 공유기가 없어도 스마트폰과 ESP32를 직접 연결할 수 있습니다. 스마트폰 앱에서 전진 버튼을 누르면 ESP32가 명령을 받아 모터를 작동시키는 방식으로 무선 조종 자동차를 만들 수 있습니다.

 

Bluetooth에는 일반 Bluetooth와 BLE가 있습니다. BLE는 Bluetooth Low Energy의 약자로, 적은 전력으로 작은 데이터를 주고받는 데 적합합니다. 배터리로 오랫동안 작동해야 하는 센서, 웨어러블 장치, 무선 리모컨 등에 많이 사용됩니다.

다만 ESP32의 종류에 따라 지원하는 Bluetooth 기능이 다릅니다. 기본 ESP32는 일반 Bluetooth와 BLE를 모두 지원하는 경우가 많지만, ESP32-S3나 ESP32-C3 같은 일부 모델은 BLE만 지원합니다. 따라서 프로젝트 목적에 맞게 보드를 선택해야 합니다.\

 

센서는 어떻게 ESP32와 통신하는가

센서와 ESP32가 데이터를 주고받는 방법은 하나만 있는 것이 아닙니다. 센서의 종류와 데이터의 양에 따라 여러 통신 방식을 사용합니다.

UART는 가장 기본적인 직렬 통신 방식입니다. 한쪽 장치의 송신 핀과 다른 장치의 수신 핀을 연결하여 데이터를 주고받습니다. GPS, 일부 라이다 센서, 다른 마이크로컨트롤러, 라즈베리파이 등과 연결할 때 사용합니다.

I2C는 두 개의 신호선만으로 여러 개의 센서를 연결할 수 있는 방식입니다. 온습도 센서, 기압 센서, IMU, OLED 디스플레이 등이 I2C를 많이 사용합니다. 각 장치는 고유한 주소를 가지고 있기 때문에 같은 선에 여러 장치를 연결할 수 있습니다.

SPI는 I2C보다 더 많은 선을 사용하지만 일반적으로 더 빠르게 데이터를 전송할 수 있습니다. SD 카드, TFT 화면, 고속 센서 등에서 주로 사용합니다.

이러한 통신 방식을 이해하면 ESP32에 연결할 수 있는 센서와 장치의 범위가 크게 넓어집니다.

 

ESP32에도 여러 종류가 있습니다

ESP32는 하나의 제품만을 의미하지 않습니다. 목적에 따라 여러 종류의 제품군이 존재합니다.

기본 ESP32는 일반적인 센서, 모터, Wi-Fi, Bluetooth 실습에 적합합니다. 관련 자료가 많고 가격도 비교적 저렴하기 때문에 처음 시작하는 학생들에게 좋은 선택입니다.

ESP32-S3는 기본 ESP32보다 카메라, 음성 처리, USB 기능, 경량 인공지능 프로젝트에 더 적합합니다. PSRAM이 포함된 제품을 선택하면 영상이나 AI 데이터를 처리하기가 더 수월합니다.

ESP32-C3는 비교적 단순하고 전력 소비가 적은 제품입니다. 간단한 센서 장치, 스마트 스위치, 소형 사물인터넷 장치에 적합합니다.

 

ESP32-C6는 Wi-Fi뿐만 아니라 Zigbee, Thread, Matter와 같은 스마트홈 통신 기술을 학습할 때 유용합니다. 그러나 영상 AI를 수행하기 위한 보드라기보다는 여러 사물인터넷 장치를 연결하기 위한 통신 중심의 보드라고 이해하는 것이 좋습니다.

따라서 일반적인 전자회로와 로봇 제어를 처음 배우려면 기본 ESP32 개발보드가 적합합니다. 카메라, 음성 또는 TinyML을 함께 학습하려면 PSRAM이 포함된 ESP32-S3 보드가 더 적합합니다.

 

ESP32 프로그램은 어떻게 만드는가

ESP32를 사용하려면 먼저 컴퓨터에서 프로그램을 작성해야 합니다. 작성한 프로그램은 컴파일 과정을 거쳐 ESP32가 이해할 수 있는 형태로 변환됩니다. 이후 USB 케이블을 통해 프로그램을 ESP32의 플래시 메모리에 저장합니다.

이 과정을 프로그램 업로드 또는 플래싱이라고 합니다. 업로드가 끝나면 ESP32는 저장된 프로그램을 실행합니다. 전원을 껐다가 다시 켜더라도 플래시 메모리에 저장된 프로그램은 사라지지 않기 때문에 같은 기능이 다시 작동합니다.

 

ESP32 프로그램을 만드는 가장 쉬운 방법은 Arduino IDE를 사용하는 것입니다.

Arduino IDE에서는 프로그램이 크게 setup()과 loop()으로 나뉩니다.

setup()은 ESP32가 켜졌을 때 한 번만 실행됩니다. 핀의 역할을 정하거나, 시리얼 통신과 Wi-Fi를 시작하는 코드를 이곳에 작성합니다.

loop()은 ESP32가 작동하는 동안 계속 반복됩니다. 센서값을 읽고, 조건을 판단하고, 모터를 제어하는 코드를 이곳에 작성합니다.

처음 학습할 때는 Arduino IDE가 가장 편리합니다. 이후 프로젝트가 커지면 Visual Studio Code와 함께 사용하는 PlatformIO로 발전할 수 있습니다. 제품 수준의 세밀한 제어가 필요하다면 ESP32 제조사인 Espressif가 제공하는 ESP-IDF를 사용할 수 있습니다.

https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/stable/esp32/get-started/index.html

 

https://m.blog.naver.com/mapes_khkim/222901956974

아두이노 개발환경(ARDUINO IDE)에서 ESP32 보드 사용하기

 

 

Python 문법에 익숙한 학생은 MicroPython을 사용할 수 있습니다.

MicroPython은 C++보다 문법이 간단하여 빠르게 실습할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 실행 속도와 메모리 사용 면에서는 C++보다 불리할 수 있으므로 모터 제어나 인공지능처럼 복잡한 프로젝트에서는 Arduino C++이나 ESP-IDF가 더 적합할 수 있습니다.

 

https://micropython.org/

MicroPython - Python for microcontrollers

 

 

ESP32에서는 여러 작업을 처리할 수 있습니다

실제 로봇이나 사물인터넷 장치는 한 가지 일만 하지 않습니다. 센서를 읽으면서 모터를 제어하고, 동시에 Wi-Fi로 데이터를 전송해야 할 수도 있습니다.

ESP32는 FreeRTOS라는 실시간 운영체제 기능을 이용하여 여러 작업을 나누어 처리할 수 있습니다. 예를 들어 한 작업은 센서값을 읽고, 다른 작업은 모터를 제어하며, 또 다른 작업은 통신을 담당하도록 구성할 수 있습니다.

이때 모든 작업이 정확히 같은 순간에 실행되는 것은 아닙니다. 운영체제가 매우 빠르게 작업을 바꾸어 가며 실행하기 때문에 사용자에게는 여러 작업이 동시에 이루어지는 것처럼 보입니다.

다만 프로그램을 잘못 구성하면 센서값이 늦게 들어오거나, 모터 제어가 끊기거나, Wi-Fi 연결이 불안정해질 수 있습니다. 따라서 고급 단계에서는 긴 시간 동안 프로그램을 멈추게 하는 방식보다, 여러 작업이 서로 방해하지 않도록 프로그램을 구성하는 방법을 배워야 합니다.

 

ESP32에서도 인공지능을 사용할 수 있습니다

ESP32에서도 인공지능 기능을 구현할 수 있습니다. 하지만 컴퓨터에서 사용하는 대형 인공지능 모델을 그대로 실행할 수 있는 것은 아닙니다.

ESP32는 메모리와 연산 성능이 제한되어 있기 때문에 작은 인공지능 모델을 사용합니다.

이러한 기술을 TinyML이라고 합니다. TinyML은 마이크로컨트롤러처럼 작은 장치에서 머신러닝 모델을 실행하는 기술입니다.

 

예를 들어 ESP32에 가속도센서를 연결하면 사람이 걷고 있는지, 뛰고 있는지, 넘어졌는지를 분류할 수 있습니다. 마이크를 연결하면 특정한 음성 명령을 구분할 수 있으며, 카메라가 포함된 보드에서는 사람이 있는지 없는지를 판단하는 간단한 영상 인식도 가능합니다.

하지만, 인공지능 모델을 ESP32에서 직접 학습시키는 경우는 많지 않습니다. 일반적으로 센서 데이터를 수집한 다음 컴퓨터에서 모델을 학습시킵니다. 학습이 끝난 모델은 크기를 줄이고 계산량을 줄이는 과정을 거쳐 ESP32에 넣습니다. ESP32는 새로운 센서값이 들어왔을 때 학습된 모델을 이용해 결과를 예측합니다.

즉, 컴퓨터가 학습을 담당하고 ESP32는 학습된 모델을 이용해 추론을 수행하는 구조입니다.

 

ESP32에서 적합한 인공지능 활용 사례로는 간단한 음성 명령 인식, 움직임 분류, 진동 이상 감지, 사람 존재 감지, 작은 이미지 분류 등이 있습니다. 반면 대형 언어 모델이나 고해상도 영상 생성, 복잡한 객체 탐지 모델을 실행하기에는 적합하지 않습니다.

 

ESP32와 ROS2는 역할이 다릅니다

ESP32와 ROS2는 서로 경쟁하는 기술이라기보다 서로 다른 역할을 담당하는 기술입니다.

 

ROS2는 일반적으로 Ubuntu가 설치된 PC, 라즈베리파이 또는 Jetson에서 실행합니다. ROS2 컴퓨터는 카메라 영상 처리, 객체 인식, 지도 작성, 경로 계획, 자율주행과 같은 복잡한 작업을 담당합니다.

 

ESP32는 모터, 엔코더, 초음파센서, IMU, 서보모터와 같이 실제 하드웨어를 빠르고 안정적으로 제어하는 역할을 담당합니다.

예를 들어 자율주행 로봇을 만든다면 카메라 영상에서 장애물을 찾고 이동 경로를 계산하는 일은 ROS2 컴퓨터가 수행합니다. 계산이 끝나면 ROS2 컴퓨터는 ESP32에 앞으로 이동하거나 왼쪽으로 회전하라는 명령을 보냅니다. ESP32는 이 명령을 받아 실제 모터를 제어합니다.

이와 같이 ROS2 컴퓨터는 로봇의 두뇌에 가깝고, ESP32는 감각기관과 근육을 연결하는 신경계에 가깝다고 비유할 수 있습니다.

 

micro-ROS를 이용한 연결

ESP32를 ROS2 시스템에 연결할 때는 일반적인 시리얼 통신이나 Wi-Fi 통신을 사용할 수 있습니다. 좀 더 체계적으로 ROS2 네트워크에 연결하려면 micro-ROS를 사용할 수 있습니다.

micro-ROS는 ESP32와 같은 마이크로컨트롤러가 ROS2의 통신 구조에 참여할 수 있도록 만든 기술입니다. ESP32는 IMU, 배터리, 엔코더, 거리센서 값을 ROS2로 보낼 수 있고, ROS2에서는 모터 속도나 서보모터 각도 같은 명령을 ESP32에 보낼 수 있습니다.

다만 ESP32 안에서 전체 ROS2가 실행되는 것은 아닙니다. ESP32에는 가벼운 micro-ROS 클라이언트가 실행되고, PC나 라즈베리파이에서 실행되는 micro-ROS Agent가 ESP32와 일반 ROS2 네트워크를 연결합니다.

 

micro-ROS는 매우 유용하지만 처음부터 배우기에는 다소 복잡할 수 있습니다. 먼저 ESP32에서 센서와 모터를 제어하는 방법을 익히고, ROS2에서 노드와 토픽을 학습한 뒤 마지막 단계에서 두 시스템을 연결하는 것이 좋습니다.

 

ESP32를 사용할 때 주의할 점

ESP32의 GPIO는 일반적으로 3.3V 전압을 사용합니다. 따라서 5V 신호를 ESP32 입력 핀에 직접 연결하면 보드가 손상될 수 있습니다. 사용하는 센서의 출력 전압을 확인하고, 필요한 경우 전압 분배 회로나 레벨 변환 장치를 사용해야 합니다.

여러 장치를 연결할 때는 GND를 공통으로 연결해야 합니다. ESP32, 센서, 모터 드라이버, 외부 전원이 같은 기준 전압을 사용해야 신호를 정확하게 주고받을 수 있습니다.

모터 전원을 ESP32의 USB 전원에서 직접 공급하는 것도 피하는 것이 좋습니다. 모터가 움직일 때 큰 전류가 흐르면 ESP32가 재부팅되거나 컴퓨터의 USB 포트에 문제가 생길 수 있습니다. 모터는 별도의 전원을 사용하고, ESP32와 모터 드라이버의 GND만 공통으로 연결하는 방식이 안전합니다.

또한 ESP32의 일부 핀은 부팅 과정에서 특별한 역할을 합니다. 이러한 핀에 센서나 모터 드라이버를 잘못 연결하면 프로그램 업로드가 되지 않거나 ESP32가 정상적으로 부팅되지 않을 수 있습니다. 따라서 프로젝트를 만들기 전에 사용하려는 보드의 핀 배치도를 확인해야 합니다.

 

ESP32는 어떻게 학습하면 좋은가

ESP32 학습은 간단한 입출력에서 시작하여 통신, 모터, 인공지능, ROS2 연결 순서로 확장하는 것이 좋습니다.

처음에는 LED를 켜고 끄는 실습을 통해 출력의 개념을 익힙니다. 그다음 버튼 입력을 읽어 조건문과 입력의 개념을 학습합니다. 이후 조도센서나 가변저항을 사용하여 아날로그 값을 읽고, 서보모터와 DC 모터를 제어해 봅니다.

센서와 모터를 다룰 수 있게 되면 Bluetooth를 이용해 스마트폰으로 로봇을 조종하거나, Wi-Fi를 이용해 센서값을 웹페이지에 표시하는 프로젝트를 진행할 수 있습니다.

 

다음 단계에서는 여러 센서의 데이터를 모아 간단한 인공지능 모델을 만들 수 있습니다. 마지막으로 ROS2 컴퓨터와 연결하여 ESP32는 모터와 센서를 담당하고, ROS2는 영상 인식과 자율주행을 담당하도록 시스템을 확장할 수 있습니다.

예를 들어 첫 번째 프로젝트에서는 버튼을 누르면 LED가 켜지는 장치를 만듭니다. 두 번째 프로젝트에서는 스마트폰으로 LED를 제어합니다. 세 번째 프로젝트에서는 스마트폰으로 자동차의 방향을 조절합니다. 네 번째 프로젝트에서는 초음파센서를 추가해 장애물을 자동으로 피하도록 만듭니다. 다섯 번째 프로젝트에서는 센서 데이터를 Wi-Fi로 전송합니다. 이후 인공지능을 이용해 음성이나 동작을 구분하고, 최종적으로 ROS2와 연결하여 자율적으로 움직이는 로봇으로 발전시킬 수 있습니다.

 

정리

ESP32는 단순한 전자회로 부품이 아니라, 센서와 모터를 제어하고 무선통신을 수행하며 작은 인공지능 모델까지 실행할 수 있는 마이크로컨트롤러입니다.

ESP32의 가장 중요한 역할은 디지털 세계의 프로그램과 현실 세계의 장치를 연결하는 것입니다. 센서는 현실의 상태를 데이터로 바꾸어 ESP32에 전달하고, ESP32는 프로그램에 따라 판단한 뒤 LED, 모터, 부저와 같은 장치를 작동시킵니다.

학생들은 ESP32를 학습하면서 프로그래밍뿐만 아니라 전자회로, 센서, 통신, 자동제어, 데이터 수집, 인공지능의 기본 원리를 함께 경험할 수 있습니다.

로봇 분야에서는 ESP32가 모터와 센서를 제어하고, 라즈베리파이나 Jetson에서 실행되는 ROS2가 영상 인식과 경로 계획을 담당하는 방식으로 사용됩니다. 따라서 ESP32는 작은 AI 컴퓨터라기보다, 인공지능의 판단을 실제 움직임으로 바꾸어 주는 중요한 제어 장치라고 이해하는 것이 좋습니다.