Rafdy FPV

드론의 중요한 동력인 모터와 모터를 콘트롤하는 장치인 ESC(electronic speed controller)를 알아보겠습니다. 플콘(플라잇 콘트롤러, flight cintroller)은 바로 모터에 연결되어 모터를 제어하지 않습니다. 플콘은 자이로센서 및 가속센서의 값과 RC 조종기의 신호를 읽어서 드론이 파일럿이 의도한 조종대로 움직이고 있는지 판단하고 어떤 모터가 얼마만큼의 출력으로 돌아가줘야 하는지 esc에게 알려줍니다. Esc는 brushless motor에 플라잇 콘트롤러로부터 받은 신호를 전압으로 바꾸어 모터를 회전시키는 역할을 합니다. https://robotics.stackexchange.com/questions/10970/connected-battery-esc-and-motor-does-not-power-up-the-arduino 그림은 flight controller가 아닌 arduino board에 연결된 것입니다. Motor를 제어하는 signal을 flight controller가 주는 것이냐 arduino board가 주는 것이냐의 차이만 있습니다. 브러쉬리스 모터는 일반 모터와 달리 브러쉬가 없어서 중심축에 전류를 흘리기 위한 접촉이 없습니다. 따라서 마찰에 의한 열발생이 없어 고속 회전 모터에 사용됩니다. 모터의 규격은 2203-2300KV 와 같이 네자리-네자리 숫자로 표시되는데 22는 모터의 지름 03은 높이를 나타내고 2300KV는 1V당 1분에 2300 회전이 가능한 모터라는 뜻입니다. 다만 모터에 프로펠러가 장착되지 않은 상태의 회전수입니다. 이 KV 숫자가 높다고 무조건 좋은 것은 아니고 같은에너지를 소모하는 모터에서 회전수가 높아지면 토크에서 손해를 보기 때문에 돌아가는 속도는 빠르지만 회전의 힘은 그만큼 손해를 보게 되어 있습니다. 고속으로 회전하기 때문에 밸런싱이 잘 맞게 제작되어야 하고 이 품질에 따라 가격이 차이가 납니다. 250mm 프레임을 쓰는 드론의 경우 2300KV~2600KV...

드론을 구성하는 각 구성요소의 종류를 알아보고 각 요소의 역할에 대해 알아보도록 하겠습니다. 직접 드론을 제작하고 비행하고 싶다면 각 구성요소를 알고 이해하는 것이 중요하겠습니다. 각각의 부품들은 eBay나 Aliexpress 등에서 쉽게 구매할 수 있습니다. 결제는 금방 되지만 배송은 평균 2주 이상입니다. 자신의 스타일대로 드론을 구성하고 만들어 보고 성능을 개선하고 튜닝하는 일 역시 비행만큼이나 즐거운 일입니다. 1. 프레임(frame) 드론의 뼈대가 되는 부분입니다. 모터를 비롯한 송수신 장치와 flight controller를 장착하기 위한 바탕이 됩니다. 가장 많이 쓰이는 것이 carbon fiber frame이고 glass fiber 소재를 사용한 frame도 있습니다. 물론 플라스틱이나 알루미늄 재질의 프레임도 있지만 소재의 강성이나 무게를 고려할 때 carbon fiber가 가장 많이 쓰이고 있습니다. 구글 이미지에서 quadcopter frame으로 검색한 결과 구글에서 quadcopter frame으로 검색해 보시면 위와 같은 여러 종류의 frame을 볼 수 있습니다. 흔히들 frame의 size를 얘기할 때 450mm, 250mm, 210mm, 180mm 등의 수치로 얘기하는데 서로 대각선 상에 있는 두개의 모터 축간의 거리를 수치로 나타낸 값들입니다. 숫자가 클 수록 크기가 큰 프레임입니다. 250mm가 가장 많이 쓰이고 있고, 210mm의 frame도 상당히 인기가 높습니다. 제작의 편의성이나 액션캠 등을 달아 고화질의 영상까지 녹화할 생각이라면 250mm 또는 210mm frame을 생각하시는 것이 좋습니다. 브랜드 있고 정밀하게 제작된 frame의 경우는 10만원을 훌쩍 넘기기도 하지만 중국산 clone frame의 경우는 5만원 이하의 가격으로 만나보실 수 있습니다. 품질의 차이가 매우 크냐고 물어보신다면 크게 차이가 나진 않습니다. 명품 가방과 무난히 들고 다니는 가방의 차이라고나 할까요? 마감이나 내구성 등이...

우선 FPV에 대해서 알아보겠습니다. FPV는 first point view의 약자입니다. 일인칭 시점이란 뜻이지요. 드론을 조종할 때 일인칭 시점으로 조종을 한다면 그것을 fpv 드론, fpv 비행 등으로 부릅니다. 일인칭으로 조종한다는 것은 마치 내가 드론에 타고 있는듯 드론 앞에 펼쳐진 환경을 보고 조종을 하는 것입니다. 지상에서 고개를 들어 날라다니는 드론을 보며 조종을 하는 것은 LOS라고 합니다. Line of sight 의 약자입니다. 이전 포스팅에서 추천해드린 초급용 드론은 모두 los 비행을 하는 드론들입니다. LOS와 FPV의 비교 FPV 비행의 장점을 몇가지 말씀드리면, 드론이 어느 방향을 보고있는지를 명확히 알 수 있기 때문에 드론이 지상의 시야에서 사라지더라도 조종이 가능합니다. LOS의 경우 조종하다 방향성이 헤깔리는 순간 의도하지 않은 방향으로 조종하게 되고 추락으로 가는 헬게이트가 열립니다. 마치 내가 드론에 탄 것 같은 기분이 들어 더 짜릿한 기분을 맛볼 수 있습니다. LOS보다 먼거리를 비행해 볼 수 있습니다. 물론 단점도 있는데요. 착륙이 조금 어렵습니다. 드론의 앞쪽만 시야에 들어오기 때문에 시각 정보의 제한이 있습니다. 이러한 단점들에도 불구하고 fpv를 시작해서 맛들이면 los로는 못돌아간다라고 말할 수 있을 정도로 비행의 즐거움이 큽니다. 드론의 경우 주로 레이스 드론에서 fpv를 사용합니다. 장애물을 통과하고 포스트를 돌기위해선 los보단 fpv가 더 적합하기 때문입니다. 드론 레이스 외에 곡예비행을 즐기는 freestyle 드론의 경우도 fpv를 사용합니다. Freestyle 드론이란 레이스 드론의 고스피드, 고출력을 이용해서 지형과 지물을 이용한 곡예비행을 하는 것입니다. 레이스용 드론과 프리스타일용 드론은 크게 차이가 없는데 나중에 따로 포스팅을 하도록 하겠습니다.

5년간의 드론 취미를 정리하는 의미에서 지금까지의 저의 경험을 바탕으로 드론 입문자들을 위한 포스팅을 남겨볼까합니다. 지금까지 여러 종류의 드론을 구매하고, 만들고, 날려보고 하면서 굳이 사지 않아도 되었을 드론, 장비, 부품들에 대한 후회가 있습니다. 그리고 혼자 개인의 취미로 시작한 거라서 물어볼 사람도 없어서 삽질했던 시간도 부지기수입니다. 따라서, 돌아가는 길 없이 즐겁고 안전하게 드론을 구매, 제작, 비행하기 위한 초보자들에게 꼭 필요한 내용들을 정리해 보겠습니다. 드론(drone)이란 무엇인가? 드론이란 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기)의 다른말입니다. 사람이 탑승하지 않는 원격조종 또는 자동조종 항공기를 통칭합니다. 그러나 우리나라에 드론이 알려질 때는 여러 종류의 드론 중에서도 프로펠러가 4개 달린 quadcopter가 주로 알려졌기 때문에 보통 드론이라 함은 quadcopter를 일컫는 말이 되었습니다. https://asset1.djicdn.com/images/360/phantom-4/draggable_360_v2/0_0.png 위 사진은 DJI사의 Phantom 4 drone입니다. 일반적으로 떠올리는 드론에 대한 이미지가 될텐데요. DJI사가 대중적인 상품으로 히트시킨 Phantom 시리즈 중의 하나입니다. 발전된 기술과 적절한 가격으로 quadcopter가 상당히 대중적인 취미활동으로 자리잡게 된 주역이라고 할 수 있습니다. 드론은 항공 촬영, 군사용 등의 목적으로 개발이 많이 되었으나 이제는 일반인들도 하나의 취미활동이 되었습니다. 원격으로 조종하는 드론에는 quadcopter 이외에도 RC 비행기, RC 헬리콥터 등이 꽤 오랜 역사를 가지고 존재했었는데, 유독 quadcopter의 인기가 높아진 이유는 RC 비행기 처럼 이착륙에 필요한 넓은 공간이 없어도 날릴 수가 있고 RC 비행기나 헬리콥터에 비해 조종이 비교적 쉽기 때문이라고 생각합니다. 이후로 드론이라 함은 quadc...

최근에 만들었던 드론에 대한 제작 후기를 쓰려고 합니다. 아래 사진에 보이는 녀석입니다. 210mm frame을 사용했습니다. Lumenier사의 QAV210 frame이랑 똑같이 생긴 복제품입니다. 모양은 똑같은 거 같은데 재질의 차이가 있는지는 잘 모르겠습니다. 제작기간은 2일 정도 소요가 되었습니다. 250mm frame은 조금 크다고 느껴지는데, 210mm 사이즈는 개인적으로 적당하다는 생각입니다. 5인치 프로펠러까지 장착이 가능합니다. 제가 드론 제작을 시작했던 3년 전 대비 드론 부품 업계에도 많은 발전이 있었습니다. 최근 어느정도 완성되고 인정 받는 부품들로 한 번 제작을 해보았습니다. 카메라는 요즘 유명한 Runcam사의 Owl Plus란 제품을 사용했습니다. 화각이 150도라서 드론 앞의 전경을 시원하게 보여줍니다. 5V~22V까지의 입력전압을 가지고 있습니다. 한가지 팁을 드리자면 입력전압이 어떤 range를 가지고 있으면 중간 정도의 값으로 입력 전압을 주는 것이 좋습니다. 배터리 충전상태 및 비행상태에 따라 전압이라고 하는 것은 오르락 내리락 하기 때문에 중간 정도의 전압으로 입력을 해주어야 안정적인 작동을 기대할 수 있습니다. 따라서 12V로 camera의 전원을 사용했습니다. 이름이 올빼미인 것에서 알 수 있듯이 어두운 곳에서 잘 보일 것 같습니다. 매뉴얼을 보다보니 적외선 대역을 증폭시켜 주는 기능이 있더군요. 박스안에 동봉된 OSD controller를 이용하여 camera 설정을 바꿔 야간에 조금 더 잘 보이게 해줄 수 있습니다. 아직 테스트는 해보지 않았습니다. Video transmitter용 antenna는 TBS triumph antenna를 사용했습니다. 수신율이 상당히 좋은 안테나입니다. 최근들어 워낙 유명해져서 왠만하면 다 이것으로 쓰는 경향이 있는 것 같습니다. 무엇보다 좋은 것은 안테나를 감싸고 있는 플라스틱 커버로 인해 안테나가 손상되는 것을 막아줍니다. 내구성이 아주 끝내줍니다....

Helipal.com의 Moby-X4를 시험비행하기 위해 나가 보았습니다. Moby-X4와 1300mah 3s 배터리 3개, Fatshark HD3 goggle, FrSky Taranis 9XD+와 함께 신정교 아래로 나가봅니다. 사람이 다니지 않은 저 평지가 좋겠군요. 다리를 건너다가 찍어봤습니다. 도착해서 보니 꽤나 넓습니다. 그러나 FPV quad를 날리려면 저처럼 특히 초보의 경우에는 적어도 축구장 만한 크기의 평지는 있어야 마음의 여유를 갖고 날려볼 수 있습니다. 그에는 미치지 못하지만, 사람이 안다니는 곳이고 추락해도 쉽게 찾을 수 있으니 이보다 좋을 수 없습니다. Moby-X4를 꺼내놓고 준비를 합니다. 요건 설정입니다. 한 번도 추락시키지 않고 3번의 비행을 모두 성공했습니다. ACRO mode 두번째 비행치곤 꽤 성공적이라 자평합니다. 시뮬레이터를 가지고 연습을 한게 빛을 발했습니다. 두번째 비행 footage를 감상해 보겠습니다. Moby-X4는 액션캠을 달고 날만큼 큰녀석이 아니라 goggle의 DVR 영상을 가지고 편집한 것입니다. 비행을 마치고 집으로 돌아가는 길에 찍어봤습니다. 멀고 먼 길입니다. 조금 더 현란한 비행을 위해 남은 길이 이와 같겠군요. 간단한 포스팅을 마칩니다.

Helipal.com의 4인치 propeller quadcopter 시리즈 중의 하나인 Moby-X4에 대해 알아보겠습니다. 3S(11.1V) 1300mah 배터리까지 장착해서 달아보니 약 240g입니다. 일반적으로 많이 사용하는 5인치 propeller를 사용하는 quad가 고프로까지 얹어서 보통 800g 정도 하는 거에 비하면 매우 가볍습니다.  최신 스마트폰인 갤노트8이 195g 정도라고 하니 스마트폰보다 45g 정도 더 무거울 뿐입니다. 배터리를 제외하면 146g 정도입니다. 왠만한 스마트폰 무게 정도가 된다는 것이지요. 어디든 가져가기에 부담없는 무게입니다. 전체적인 모습입니다. 4mm 두께의 carbon fiber 프레임으로 강성이 어마무시합니다. 게다가 팔이 얇아서 공기저항을 감소해주니 역시 레이싱 시리즈임을 상기시켜줍니다. BTF(bind to fly, RC transmitter에 binding만 하면 날릴 수 있는 상태) 모델로 구입을 했고 FrSky의 XSR receiver를 option으로 선택했습니다. 노란색 antenna pole은 제가 shrink tube를 덧씌워 입힌 것입니다. 뭐 그냥 부질없는 꾸미기입니다. 측면을 보면 최하단부에 4 in 1 esc가 있고 그 위로 flight controller, RC receiver, 그리고 윗 프레임에 GTX226 VTX가 달려있습니다. 오밀조밀하게 잘 집어넣었습니다. 공간을 아주 알뜰살뜰하게 살렸네요. 게다가 납땜을 보니 역시 전문가의 손길이 느껴집니다. 프로펠러는 HQ 4040입니다. 앞자리 숫자 40은 4인치(총 길이) propeller임을 뜻하고 뒷자리의 40은 블레이드의 pitch인데 숫자가 클 수록 블레이드의 경사각이 큽니다. 예를 들어 5030 propeller은 5인치 길이에 pitch가 3 인치란 뜻입니다. 프로펠러 길이와 pitch가 크면 클수록 단위회전당 공기를 밀어내는 힘이 커서 폭발적...