Altium에서 KiCad로의 고품질 설계 이전 전략

전자 회로 설계 분야에서 상용 EDA 도구인 Altium Designer는 오랜 기간 업계 표준으로 자리 잡아왔지만, 높은 유지비용과 라이선스 제약은 소규모 팀이나 독립 개발자에게 부담이 된다. 반면, 오픈소스 기반의 KiCad는 최근 몇 년간 급속도로 성장하며 전문적인 PCB 설계 요구사항을 충족할 수 있는 수준에 도달했다. 특히 KiCad 7 버전부터는 고급 3D 렌더링, 차동 신호 자동 배선, 신호 무결성(SI) 분석 등 고도화된 기능을 기본 제공하여 복잡한 다층 보드 설계에도 적용 가능하다. 본 문서에서는 기존 Altium 프로젝트를 KiCad로 안정적으로 이전하기 위한 구조적 접근법을 제시하며, 파일 변환, 라이브러리 호환성, 협업 워크플로우 재설계라는 세 가지 핵심 과제를 해결한다.

1. 시스템 사전 구성 및 도구 설치

1.1 플랫폼별 Perl 환경 설정

KiCad로의 마이그레이션을 위해 주로 사용되는 altium2kicad 도구는 Perl 기반 스크립트 세트이다. AD 18 이상 버전의 파일 형식을 지원하지만, 이전 버전의 경우 수동 조정이 필요할 수 있다. 각 운영체제에 맞는 설치 절차는 다음과 같다.

• Windows 사용자:
  Strawberry Perl(5.32.1 권장) 설치 중 "Add to PATH" 옵션을 반드시 활성화해야 한다. 설치 후 터미널에서 perl -v 명령어로 정상 작동 여부를 확인한다.
• macOS 및 Linux 사용자:
  Homebrew 또는 APT 패키지 관리자를 통해 Perl을 설치할 수 있다.

  # macOS
  brew install perl
  
  # Ubuntu/Debian
  sudo apt update && sudo apt install perl
  

중요: 모든 플랫폼에서 작업 디렉터리 경로에 공백, 한글, 특수 문자가 포함되지 않도록 해야 한다. 이는 변환 실패의 가장 흔한 원인 중 하나다.

1.2 Altium 프로젝트 정제 절차

변환 전 원본 프로젝트를 표준화하면 오류 발생률을 크게 줄일 수 있다.

• 컴포넌트 참조명 정리:
  공백 및 특수문자(@, #, &)를 제거하고, 일관된 명명 규칙(예: R2_10k, L1_1uH)을 적용한다.
• 기계층(Mechanical Layer) 처리:
  실제 용도에 따라 Edge.Cuts 또는 User.Drawings 계층으로 재분류하고, 미사용 계층은 삭제한다.
• 설계 규칙 백업:
  라우팅 폭, 클리어런스, 비아 크기 등의 DRC 설정은 텍스트 파일로 따로 저장해두어 KiCad에서 재구성할 때 활용한다.

2. 자동 변환 실행 및 결과 검증

2.1 명령줄 기반 변환 자동화

Perl 스크립트를 사용한 변환은 반복 작업을 줄이기 위해 스크립트화하는 것이 효율적이다.

# PowerShell 예제 – 경로 자동 완성 활용
cd C:\Projects\MyBoard\<Tab>
perl convertschema.pl Schematic.SchDoc

여러 회로도 파일을 동시에 처리해야 할 경우, 다음처럼 배치 스크립트를 작성할 수 있다.

#!/usr/bin/perl
my @schematics = glob("*.SchDoc");
foreach my $src (@schematics) {
    system("perl convertschema.pl \"$src\"");
}

2.2 생성된 파일 구조와 문제 대응

변환 완료 후 생성되는 주요 아티팩트는 아래와 같다.

흔히 발생하는 이슈 및 해결책:

• 심볼 누락: KiCad 시작 시 Device 및 Connector 기본 라이브러리를 심볼 관리자에 추가한다.
• 넷 라벨 오프셋: Edit → Edit Text and Graphics 메뉴를 사용해 위치를 일괄 조정한다.
• Copper Pour 왜곡: Zones → Rebuild All 을 수행하고, 적절한 격리 거리(Isolation)를 설정한다.

3. 작업 방식 전환 및 생산성 향상

3.1 사용자 경험 맞춤화

Altium 사용자가 익숙한 작업 흐름을 KiCad에서도 유사하게 구성할 수 있다.

• 단축키 커스터마이징:
  kicad_common 설정 파일 내에 다음 항목을 추가하여 키맵을 변경할 수 있다.

  [eeschema/hotkeys]
  PlaceComponent=F1
  DrawWire=F2
  StartRouting=F3
  

• 로컬 라이브러리 관리:
  프로젝트 내 libs/ 폴더를 생성하고, 사용자 정의 심볼 파일(.lib, .dcm)을 저장한 후, 프로젝트 옵션에서 상대 경로로 등록한다.

3.2 고급 설계 기능의 KiCad 구현

Altium의 특정 기능을 KiCad에서 어떻게 대체하는지 살펴보자.

• 차동 페어 라우팅:
  Python 스크립트를 통해 넷 쌍을 등록하고 목표 임피던스를 지정할 수 있다.

  import pcbnew
  board = pcbnew.GetBoard()
  pos_net = board.FindNet("ETH_MDC").GetNetname()
  neg_net = board.FindNet("ETH_MDIO").GetNetname()
  diff_pair_name = f"{pos_net},{neg_net}"
  pcbnew.AppendDiffPair(board, diff_pair_name, 100)  # 100Ω 차동 임피던스
  

• DRC 규칙 설정:
  Preferences → Board Setup → Design Rules 에서 다음 값을 권장:
  • 최소 트랙 폭: 6mil
  • 비아: 직경 24mil / 홀 12mil
  • 클리어런스: 8mil

4. 지속적인 관리 및 팀 협업

4.1 Git 기반 버전 관리

KiCad는 텍스트 기반 파일 구조 덕분에 Git과 잘 통합된다. 효과적인 관리를 위해 다음과 같은 .gitignore를 구성한다.

*.bak
*.tmp
/backups/
*.kicad_prl
*.cache

또한, PCB 파일의 diff 출력을 가독성 있게 만들기 위해 텍스트 필터를 설정할 수 있다.

git config diff.kicad_pcb.textconv "sed 's/[0-9.]\+ [0-9.]\+/X.X/g'"

4.2 팀워크 표준 수립

• 공유 심볼/패브라이케이션 라이브러리:
  Git 서브모듈을 사용해 팀 전체가 동일한 컴포넌트 라이브러리를 사용하도록 한다. 정기적으로 libupdate 스크립트로 동기화 여부를 점검한다.
• 설계 리뷰 자동화:
  CLI 도구를 사용해 인터랙티브한 BOM을 생성하여 팀원 간 검토를 용이하게 한다.

  kicad-cli sch export bom --format html design.sch --output report.html
  

실제 적용 사례에서, DDR3 메모리 인터페이스를 포함한 6층 보드 설계 시 KiCad는 Altium 대비 약 15% 빠른 라우팅 속도를 기록했으며, 메모리 사용량은 3분의 1 수준에 그쳤다. 또한 내장된 임피던스 계산기와 SI 분석 기능을 통해 외부 플러그인 없이도 고주파 신호 최적화가 가능해졌다.