라즈베리 파이 5 리뷰 | 싱글보드 초소형 컴퓨터의 비약적인 업그레이드

라즈베리 파이는 지난 10년간 PC 모험가 세상을 사실상 지배했다. 하지만 공급망 문제로 제품 생산에 차질이 생기면서 큰 타격을 입었다. 이제 라이베리 파이 파운데이션이 다시 도약을 시도하고 있다. '라즈베리 파이 5'라는 신제품이 새로운 계기가 되기를 기대하고 있다. 신형 라즈베리 파이 5는 전작보다 2~3배 더 빨라졌다. 여기서는 출시 두달을 맞은 이 미니 컴퓨터가 자신의 존재 가치를 어떻게 증명하고 있는지 점검한다. 이번 리뷰는 '5B' 모델로 진행했다. 현재 이 모델만 판매하고 있으므로 글 전체에서 별도로 버전 표시는 하지 않는다.
 

 

라즈베리 파이 5과 전작의 차이

겉만 보면 라즈베리 파이 5는 이전 제품과 크게 다르지 않아 보인다. 보드의 크기나 40핀 GPIO 스트립도 그대로다. USB 포트와 네트워크 소켓이 4B 모델에서 약간 바뀐 것이 전부다. 그러나 이런 겉모습 만으로 라즈베리 파이 5를 판단해서는 안된다. 진정한 혁신은 더 근본적인 부분에 있기 때문이다.

그 중 핵심이 신형 BCM 2712 SoC다. 코텍스 A76 코어 4개가 들어간 2.4GHz 칩이다. 이 브로드컴 칩의 성능은 애플리케이션에 따라 차이가 있기는 하지만 전작 대비 2~3배 더 빠르다. 엄청난 성능 도약인데, 대신 더 많은 전력을 소모하고 발열 관련 문제가 생길 수 있는 단점이 새로 생겼다. 또한, 라즈베리 파이 5에서는 3.5mm 오디오 케이블 소켓이 빠졌다. 스마트폰의 변화 추이를 따라한 것이지만, 라즈베리 파이를 오디오 플레이어 혹은 인터넷 라디오로 쓰려는 사용자라면 아쉬울 수 있다.

라즈베리 파이 5에는 새로운 PCIe 커넥터가 들어갔다. 하지만 이를 이용해 간단하게 SSD를 연결할 수는 없다. 조만간 HAT(hardware attached on top) 플러그인 보드가 출시되면 이를 이용해 PCIe SSD와 라즈베리 파이를 연결할 수 있다. 이미 파인베리(Pineberry), 피모로니(Pimoroni) 같은 업체가 HAT 제품을 발표했고 곧 시장에 풀릴 것으로 보인다.
 

카메라와 미니 디스플레이 연결 관련 방식도 바뀌었다. 이전 라즈베리 파이에는 리본 케이블용 CSI(camera serial interface) 커넥터 2개가 있었다. 하나는 카메라, 다른 하나는 외부 디스플레이용이다. 반면 라즈베리 파이 5에는 더 작은 FPC(flexible printed circuit) 커넥터가 2개 들어갔다. 범용 커넥터여서 카메라 2개 혹은 외부 디스플레이 2대를 연결할 수 있다. 기존에 구매한 구형 카메라 모듈을 재활용하려면 2달러 정도 되는 새로운 연결 케이블을 구매해야 한다. 라즈베리 파이 5와 같이 주문할 수 있다.

라즈베리 파이 5의 또다른 새로운 기능은 소형 커넥터를 통해 외부 배터리를 연결할 수 있는 RTC(Real Time Clock)다. 인터넷 연결이 불가능한 곳에서 라즈베리 파이를 사용할 때 특히 유용하다. RTC와 배터리를 통해 재부팅하거나 전원에 문제가 생겨도 설정한 시간이 초기화되지 않는다.

잘 눈에 띄지 않는 신기능 중 하나는 기기를 켜고 끌 수 있는 작은 온/오프 버튼이다. 오동작을 방지하기 위해 기기를 끄려면 몇 초 동안  버튼을 눌려야 한다. 필자의 경우 이 버튼이 매우 유용했다. 이전에는 보드를 재부팅하려면 전원을 종료한 후 USB-C 케이블을 분리했다가 다시 연결해야 했다. 이 번거로운 과정이 지금은 버튼을 누르기만 하면 된다. 더 편리해진 것은 물론 USB-C 소켓의 수명을 늘리는 데도 도움이 된다. 라즈베리 파이 5는 현재 RAM 4GB, 8GB 등 2가지로 판매된다. 회로 기판의 표시를 보면 1GB, 2GB 등 더 저렴한 제품도 나올 예정이다.
 

새 I/O 컨트롤러 RP1과 파워 서플라이

라즈베리 파이 5 보드에는 SoC가 추가된 것 외에 또다른 칩이 들어갔다. 라즈베리 파이 파운데이션이 개발한 새로운 RP1 I/O 컨트롤러다. SD 카드 슬롯과 USB 인터페이스, 외부 MIPI 카메라와 디스플레이, 기가비트 이더넷 연결, GPIO(6×UART, 7×I2C, 3×I2S, 2×PWM) 등을 제어하는 역할을 한다. 사용자가 RP1 칩의 진가를 느낄 수 있는 것이 바로 더 빠른 I/O 속도다. 여러 가지 USB 기기를 동시에 사용할 때 체감할 수 있고 특히 SDR104 표준이 적용된 최신 SD 카드의 데이터 전송 속도는 2배 빨라진다.

단점도 있다. GPIO의 저수준 제어를 위한 구형 라이브러리를 더는 사용할 수 없는데, 이는 특히 파이썬 프로그래밍을 위한 RPi.GPIO 모듈에 영향을 준다. gpiozero, lgpio, gpiod, rpi.lgpio 등 다른 대안이 있기는 하지만 여전히 많은 파이썬 스크립트가 RPi.GPIO 모듈을 사용한다. 이런 스크립트를 사용하려면 RP1 칩과 호환되는 새로운 모듈로 수정해야 한다.
 

전력 공급 관련해서는 좋은 뉴스와 나쁜 뉴스가 모두 있다. 일단 반가운 소식은 상대적으로 많은 전력을 사용하는 USB를 지원한다는 것이다. 반면 이런 지원과 더 빠른 SoC 때문에 기존 라즈베리 파이 대비 더 많은 전력을 필요로 하는 것이 단점이다. 이 때문에 라즈베리 파이 파운데이션은 '공식' 27W 파워 서플라이 제품을 사용할 것을 권장한다. USB 기기를 전혀 연결하지 않는다면 더 약한 전원도 상관 없다. 최소 전력은 15W인데, 실제로 라즈베리 파이는 다음과 같이 훨씬 더 적은 전력을 사용한다.
 

• 처리 작업이 없을 때 2~3W
• 무거운 작업을 처리할 때 7W

이 수치는 WLAN 같은 외부 하드웨어가 전혀 없는 상황을 가정한 것으로, 라즈베리 파이 4와 비교해 약간 더 많은 정도다. 하지만 실제 사용해 보니 지속적인 작업을 처리할 때는 공식 파워 서플라이를 써야 제대로 작동했다. 필자가 가진 12W 휴대폰 어댑터와 20W 외부 모니터용 어댑터를 연결해보니 충분한 전력이 공급되지 않고 있다는 경고창이 나타났다. 12W 어댑터를 사용했을 때는 종종 시스템이 멈추기도 했다.

더 심각한 문제는 따로 있었다. 충분히 강력한 USB-C 파워 서플라이를 사용했을 때도 오류가 발생했다. 해당 어댑터의 USB 표준 문제인 것으로 보인다. 이 문제를 이해하려면 다소 복잡하다. 보통 낮은 전력에서는 5V가 일반적이고, 5V×3A가 15W가 전력이 된다. 하지만 상당수 어댑터가 9, 12. 15, 20V 같은 다른 전압을 지원한다. 예를 들어 12V×3A해서 36W가 된다. USB 표준은 전력 공급 방식을 결정하고 기기는 이 전압에 맞춰야 한다.

문제는 라즈베리 파이 5가 오직 5V 전압만 받아들인다는 점이다. 라즈베리 파이 5에 25W를 공급하려면 어댑터가 5A에서 5V를 지원해야 하는데, 많은 어댑터가 이런 고전류의 위험을 피하고 대신 더 높은 전압의 조합으로 전력을 공급한다. 라즈베리 파이 5에 30W 어댑터를 사용해도 전력이 부족하다는 경고가 뜨는 것도 이 때문이다. 결과적으로 라즈베리 파이 5는 전원 공급에 있어 매우 까다로운 기기다. 가장 안전한 방법은 라즈베리 파이 5를 구매할 때 공식 어댑터를 함께 주문하는 것이다.
 

벤치마크, 냉각, 오버클럭

라즈베리 파이 5의 전원을 켜면 데스크톱 설정을 하는 데 20초 정도밖에 걸리지 않는다. 이전 모델의 경우 37초 정도 걸렸으니 거의 절반으로 줄었다. 또한 라즈베리 파이 5는 상호작용이 있는 작업을 처리할 때 매우 빠르게 느껴진다. 수치로 이를 확인하기 위해 긱벤치를 이용해 라즈베리 파이 5와 전작인 파이 400을 테스트했다. 다음 표에서 볼 수 있는 것처럼 매우 인상적인 수치가 나왔다.
 

냉각 장치가 없는 경우 파이 5는 부하 상태에서 85도까지 올라가고 결국 클럭 속도가 1.5GHz로 줄어든다. 따라서 방열판과 팬을 함께 하는 것을 추천한다. 라즈베리 파이 OS가 다이내믹 팬 컨트롤 기능을 지원하므로, 일상적인 환경 혹은 업데이트하는 과정에서는 팬이 조용하게 유지되다가 무거운 작업을 오랜 시간 했을 때만 팬이 동작한다. 단, 이 팬 컨트롤 기능이 라즈베리 파이 OS가 이외에 모든 리눅스 배포판에서 정상적으로 작동하는 것은 아니다. 우분투 23.10의 경우 팬이 항상 최고 속도로 작동해 상당한 노이즈를 만든다. 이런 냉각 장치가 필수적일까? 라즈베리 파이를 집에서 사용할 계획이라면 절대적으로 필요하다. 실내가 아니라면 온도가 크게 올라가도 손상이 생길만큼 뜨거워지기 전에 자동으로 속도를 낮춘다.

파이 5의 성능을 최대한 쓰고 싶다면, 오버클럭이라는 방법이 있다. 이를 위해서는 /boot/config.txt 파일의 일부를 다음과 같이 수정한 후 기기를 재부팅하면 된다.
 
이 상태에서 기기가 안정적으로 작동한다면 한발 더 나아갈 수 있다. 일단 본격적으로 오버클럭을 하려면 팬이 필수다. 다른 사용자 리뷰를 보면, 오버클럭을 통해 CPU 클럭 속도를 최대 3.1GHz까지 높일 수 있다. 반면 이렇게 하면 전력 소모와 발열도 늘어난다. 이는 전체적으로 기기의 수명 감소로 이어질 수 있다. 오버클럭 관련된 더 자세한 정보는 다음 사이트를 참고하면 된다.
 

• 파이오닉스(Phoronix)
• 깃허브의 SBC 리뷰
• 제프 지어링 블로그

일부 서버용 애플리케이션에서는 CPU 성능만큼 중요한 것이 I/O 속도다. 깃허브의 벤치마크 스크립트에 따르면, 파이 5는 I/O 성능에서도 전작을 크게 앞선다. 더 강력한 I/O 성능이 필요하다면, USB를 통해 SSD를 연결하거나 곧 출시될 PCIe HAT을 활용하면 된다.
 

 

새로운 라즈베리 파이 OS

라즈베리 파이 파운데이션은 모델 5를 내놓으면서 라즈베리 파이 OS 배포판 업데이트 버전도 함께 내놓았다. 데스크톱 화면이나 사용법에서는 바뀐 것이 거의 없지만, 그 이면에는 상당한 변화가 있다. 기반 OS가 데비안 12 북웜(Bookworm)으로 변경된 것이 대표적이다.

이번 OS는 공식적으로 64비트를 지원하는 첫 버전이다. 커널은 최신 6.1 버전을 사용하지만 웨이랜드가 표준 그래픽 시스템으로 사용된다. 픽셀 데스크톱은 여전히 LXDE 컴포넌트를 기반으로 하지만, 새로운 웨이랜드 호환 웨이파이어 컴포지터를 사용한다. 오디오 시스템은 파이프와이어(Pipewire)를 사용하고 네트워크 설정은 네트워크 매니저(Network Manager)로 제어한다. 즉, 라즈베리 파이 OS의 소프트웨어에 우분투나 페도라만큼이나 최신 컴포넌트가 적용됐다는 의미다.
 

단, 라즈베리 파이를 원격 관리로 운영하는 환경에서는 웨이랜드가 오히려 불편할 수 있다. 기존에는 리얼 VNC(Real VNC)를 가장 널리 사용했지만, 웨이랜드와 호환되지 않는다.

이 불편을 해결하는 방법은 2가지다. 하나는 라즈베리 파이 설정 프로그램의 인터페이스 대화상자에서 VNC 옵션을 설정하는 것이다. 이렇게 하면 새로운 웨이랜드 호환 VNC 서버인 wayvnc가 활성화된다. 이 상태에서 무료인 타이거 VNC(Tiger VNC)를 리눅스나 윈도우 맥OS의 클라이언트로 사용하면 가장 쾌적한 환경이 된다. 두번째 방법은 설정에서 '고급(Advanced Options)' 항목을 열고 기존 X11을 재활성화하는 것이다. 이렇게 하면 리얼 VNC를 다시 사용할 수 있다.

라즈베리 파이 OS를 설치하는 과정은 이전과 같다. www.raspberrypi.com/software에서 라즈베리 파이 이미지를 불러온 후 설치하려는 운영체제 혹은 SD 카드를 선택하면 된다. 미리 설정된 값을 사용해 설치 과정이 진행된다. 라즈베리 파이 OS를 처음 실행하면 라즈베리 파이 설정 프로그램에서 더 상세한 설정이 가능하고 필요한 초기 업데이트도 설치할 수 있다. 전반적으로 라즈베리 파이를 처음 설정하는 과정은 매우 쉽다.
 

NAS 혹은 미디어 서버로 사용하기

라즈베리 파이 5는 자작 NAS 데이터 서버에 이상적이다. 하지만 2023년 말을 기준으로 여전히 소프트웨어 관련 문제가 남아 있다. 유명 오픈소스 NAS 프로그램인 OMV(Open Media Vault)의 6버전이 라즈베리 파이 OS 북웜과 호환되지 않는다. 현재 베타 상태인 최신 7버전에서 해결되겠지만, 공식 버전이 언제 발표될지 알 수 없다. 또하나 안타까운 것은 OMV 6+라즈베리 파이 OS 불사이(Bullseye) 조합도 사용할 수 없다는 점이다. 이 파이 OS는 라즈베리 파이 5 하드웨어와 호환되지 않는다.

리브레 일렉(Libre Elec)을 활용해 미디어 센터를 구현하는 것도 살펴보자. BCM 2712 시스템 칩에는 4K60을 지원하는 HEVC 디코더가 내장돼 있다. 다른 코덱을 사용한 영상을 보려면 소프트웨어를 이용해 디코드해야 한다. 파이 5의 컴퓨팅 성능은 H264, VC1, VP9 포맷의 1080p 영상을 충분히 부드럽게 재생할 수 있을 정도다. 리브레 일렉 개발자에 따르면, VP9(4K30) 등 일부 영상은 4K 해상도로도 재생할 수 있다.

결과적으로 모델 5는 미디어 센터용 기기로 안성맞춤이다. 미디어 센터용으로 가장 유명한 배포판이 리브레 일렉에 코디(Kodi)를 함께 사용하면 된다. 하지만 여기서도 OMV와 비슷한 상황이 벌어진다. 현재 11버전은 파이 5와 호환되지 않고 최신 12버전은 아직 준비가 되지 않았다. 다행스러운 점은, 리뷰를 위해 개발 단계의 나이틀리 빌드를 써봤는데 안정적으로 작동했다.

또하나 긍정적인 것은 다이내믹 펜 제어기능이다. 리브레 일렉 초기 버전에서도 잘 작동했고 테스트하는 과정 중에도 팬이 조용했다. 예상하겠지만, 리브레 일렉 인터페이스는 매우 부드럽게 작동한다. SD 카드나 NAS 기기 같은 로컬 소스에서 파일을 재생하는 것도, 초기 기본 설정만 한 상태에서도 잘 실행된다. 반면 유튜브, Arte+7 미디어 라이브러리 같은 온라인 서비스용 에드온 경험은 그리 좋지 않다. 거의 항상 매우 낮은 해상도로 라즈베리 파이로 스트리밍한다. CPU가 빨라져도 이 문제는 해결되지 않았다.

한편 사양이 개선된 것과 함께 가격도 올랐다. RAM 4GB 기본 모델이 75달러, 8GB 모델은 115달러 정도다. 데스크톱 컴퓨터처럼 부하가 많은 용도로 사용할 경우에는 다음과 같이 추가로 더 비용이 든다. 즉 기본 모델 가격에 다음 부품 비용을 더하면 전체 비용을 추산할 수 있다. 더 큰 문제는 라즈베리 파이 5 본품을 구매할 수 있느냐다. 2023년 10월 출시 이후 초기 생산분이 빠르게 판매되면서 상당수 사이트에서 품절 상태다.
 

• 공식 27W 파워 서플라이(15달러, approx)
• 라즈베리 파이 RTC 모듈(8달러, approx)
• 카메라용 CSI-FPC 케이블(2달러, approx)
• 공식 팬과 방열판(6달러, approx)
• 케이스와 팬, 방열판(10달러, approx)

 

더는 모험적인 프로젝트용 기기가 아니다

라즈베리 파이 파운데이션은 모델 5와 새로운 라즈베리 파이 OS를 내놓으면서 사용성을 크게 개선했다. 이제 파이어폭스와 크로미움, VS 코드 등을 부드럽게 실행할 수 있다. 일반적인 사용환경에서는 매우 조용하고 장시간 무거운 작업을 하지 않는 한 팬도 돌지 않는다. 파이 5는 NAS 서버, 미디어 센터, 홈 오토메이션은 물론 데스크톱 용도로도 이상적인 기기다.

가장 큰 단점은 가격이다. 이전 제품이 모험적인 프로젝트를 위한 가벼운 충동구매도 가능할 만큼 저렴했다면, 이제는 명확한 목적 없이 구매하기에 다소 부담스럽다. 이는 곧 이전 제품이 취미용 프로젝트를 하고픈 이들에게 더 적합하다는 의미이기도 하다. 충분히 빠르고 전력 공급도 파이 5만큼 예민하지 않다. 발열 문제가 없는 것은 물론 더 저렴하다. 무엇보다 재고가 충분해 쉽게 구매할 수 있다.
   

• 전원 공급용 USB-C 소켓
• 마이크로 HDMI 출력(최대 4k@60Hz) 2개
• 하단에 마이크로 SD 카드 슬롯
• PCI 디스크와 기기 연결용 PCIe 스트립
• USB 3 외장 기기용 USB-A 소켓 2개 
• USB 2 USB-A 소켓 2개 
• RJ45 기가비트 이더넷 포트
• 이전 모델과 호환되는 40핀 GPIO 스트립
• 팬 연결용 커넥터
• 외부 모니터 혹은 카메라용 FPC 연결 2개
• SD 카드 슬롯 상단의 작은 온/오프 버튼

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