ESP32 펌웨어가 실험실이 아닌 현장에서 실패하는 이유

아래 글은 ESP32가 연약하다는 이야기가 아닙니다. 현장에서 돌아가는 시스템이 어떠해야 하는지 알려줍니다. 따뜻한 온실에서 잘 돌아가는 펌웨어가 실제로 작동하는 곳은 거친 무대입니다. 뜨거운 햇빛이 하루 종일 내리 쬐는 곳, 밤엔 영하, 낮엔 열기가 상상을 초월하는 박스 안, 비와 눈을 고스란히 맞고 가끔은 번개와 알 수 없는 방해 전파들이 쉴새 없이 공격하는 곳입니다.

 

저렴하면서도 강력한 ESP32의 문제가 아니라 모든 강력한 임베디드 시스템이 마주치는 환경입니다. 실제 필드에서는 빠른 속도와 풍부한 메모리, 능숙한 OTA 기능, 강한 WiFi 신호가 시스템을 안정적으로 버티게 해주는 게 아닙니다. 시스템의 견고함, 강한 생명력은 수 많은 테스트와 환경 시험, 때로는 오랜 시간의 방치 속에서 자라납니다.

 

어떠한 시스템도 이러한 환경을 이겨야 아주 오래 안정적으로 동작할 수 있습니다. 개발자는 그래서 강합니다.

 

 

ESP32 펌웨어가 실험실이 아닌 현장에서 실패하는 이유

 

실험실에서는 ESP32 펌웨어가 완벽해 보입니다. 매번 부팅되고, Wi-Fi 연결도 즉시 이루어지며, 센서도 제대로 작동하고, 로그도 깨끗합니다.

 

하지만 출하 후에는 문제가 발생합니다.

 

3주 후, 기기들이 무작위로 재부팅되기 시작합니다. 어떤 기기는 영구적으로 오프라인 상태가 되고, 어떤 기기는 전원은 켜져 있지만 데이터 보고를 중단합니다. 눈에 띄는 고장은 없어 보입니다.

 

이는 단순한 운이 아닙니다. 현실이 우리에게 닥친 문제입니다.

 

실험실에서는 실제 환경과는 다른 조건에서 펌웨어를 테스트합니다.

 

실험실은 안정적인 환경을 제공하지만, 현장은 그렇지 않습니다. 전원 레일은 안정적이고, 네트워크는 안정적이며, 입력은 예측 가능하고, 시간은 촉박합니다. 하지만 현장에서는 Wi-Fi 신호가 순간적으로 약해지면서 전압 강하가 발생하고, 전압 강하 시 안전 여유가 사라지며, RF 노이즈로 인해 타이밍이 왜곡됩니다. 이전에는 충돌하지 않았던 작업들이 동시에 실행되기도 합니다.

 

시간은 숨겨진 적입니다. 대부분의 버그는 정확성보다는 실행 시간에 더 민감합니다. 메모리 조각화는 천천히 진행되고, 스택은 드문 오류 경로에서 점점 커지며, 워치독 타이머는 타이밍 지터가 며칠 동안 누적된 후에야 작동합니다. 30분 테스트로는 30일 동안의 시스템에 대해 아무것도 증명할 수 없습니다.

 

연결성은 적대적으로 변합니다. WiFi 재연결 폭주, 로밍 액세스 포인트, 부분적인 TCP 오류, DHCP 지연은 차단 호출과 취약한 재시도 로직을 드러냅니다. 성공을 위해 작성된 코드는 실패 시 교착 상태에 빠집니다.

 

재설정은 예외적인 이벤트가 아닙니다. 실제 운영 환경에서는 전압 강하, EMI, 워치독 때문에 재설정이 발생합니다. 깨끗한 부팅 상태를 가정한 펌웨어는 혼란스러운 상태로 깨어납니다. 큐에는 쓰레기 데이터가 가득합니다. 주변 장치는 불완전하게 초기화됩니다. 플래시는 어제의 가정을 저장합니다.

 

센서는 성능이 저하되고 입력은 거짓이 됩니다. ADC 참조 값은 변동합니다. I2C 장치는 ACK를 놓칩니다. 노이즈가 신호를 대체합니다. 한 번도 실행되지 않았던 오류 경로가 주요 실행 흐름이 됩니다.

 

로깅은 조용히 시스템을 불안정하게 만듭니다. 상세 로그는 USB 전원에서는 안전합니다. 하지만 실제 현장에서는 전류 급증을 증가시키고, 작업을 차단하며, RF 활동 중에 시스템을 전압 강하 상태로 몰아넣습니다. 관찰 행위 자체가 실패를 초래합니다.

 

플래시는 영원하지 않습니다. 마모, 쓰기 중단, 손상된 섹터는 결국 영구 상태를 취약점으로 만듭니다. 유효성 검사 및 롤백 로직이 없는 펌웨어는 부팅 시 오류를 일으킵니다.

 

제한 없는 동작은 시스템을 파괴합니다. 백오프 없는 재시도, 제한 없는 큐, 시간 예산이 없는 태스크는 완벽한 조건에서는 살아남지만 지속적인 오류에 노출되면 무너집니다.

 

진짜 실수는 바로 이것입니다. ESP32 펌웨어는 기능적 정확성만 테스트하고 생존성은 테스트하지 않습니다.

 

실제 운영 환경에서 사용되는 펌웨어는 전원 공급이 불안정하고, 네트워크가 신뢰할 수 없으며, 메모리가 열화되고, 재설정이 일상적으로 발생한다는 점을 고려해야 합니다.

 

ESP32 시스템은 데모가 아닙니다. 물리적 제약을 받는 지속적으로 실행되는 분산 시스템입니다.

 

시스템이 정상적으로 실패할 수 없다면, 큰 소리로 실패할 것입니다.