DIY 드론의 두뇌: STM32 MCU에 대해 알아봅니다

DIY 드론을 조립하다 보면 flight controller(FC)가 핵심 부품이라는 점을 알게 됩니다. 그 중심에는 MCU(Microcontroller Unit)가 자리 잡고 있으며, 이는 드론의 ‘두뇌’ 역할을 합니다. 센서 데이터를 실시간으로 처리하고, 모터를 제어하며, 비행 안정성을 유지하는 데 필수적인 이 작은 칩은 DIY 드론의 성능을 좌우합니다. 그중에서도 STMicroelectronics(STM)가 만든 STM32 시리즈는 성능, 비용 효율성, 오픈소스 펌웨어 호환성 덕분에 DIY 드론 커뮤니티에서 오랫동안 사랑받아 왔습니다. STMicroelectronics는 스위스와 이탈리아에 뿌리를 둔 글로벌 반도체 기업으로, 1987년 설립 이후 자동차, 산업, IoT 등 다양한 분야에서 혁신적인 마이크로컨트롤러를 개발해 왔습니다. STM32는 그들의 대표작 중 하나로, 드론 외에도 수많은 임베디드 시스템에서 활용됩니다. 물론 STM32 외에도 NXP나 Microchip 같은 회사에서 만든 MCU가 드론 및 다른 전자제품에 사용되지만, DIY 드론에서는 STM32의 생태계가 특히 두각을 나타냅니다.
STM32 시리즈는 드론 FC에만 국한되지 않고, 다양한 전자제품에서 두각을 나타냅니다. 예를 들어, 자동차의 엔진 제어 유닛(ECU), 스마트 홈 기기(온도 조절기, 조명 시스템), 웨어러블 디바이스(스마트워치, 피트니스 트래커), 그리고 산업용 로봇의 제어 시스템에 이르기까지 폭넓게 사용됩니다. 저전력 모델(L 시리즈)은 배터리 구동 장치에, 고성능 모델(H7 시리즈)은 복잡한 연산이 필요한 장비에 적합해 다재다능함을 자랑합니다.
STM32 MCU가 FC에서 하는 역할
STM32 MCU는 FC의 핵심으로, 드론 비행에 필요한 다양한 기능을 수행합니다. 아래는 그 주요 역할들입니다.
  • 센서 데이터 처리: 자이로스코프와 가속도계 같은 센서에서 들어오는 데이터를 초고속으로 분석해 드론의 현재 자세와 위치를 계산합니다. 이는 비행 안정성의 기본이 됩니다.
  • PID 제어: PID(Proportional-Integral-Derivative) 알고리즘을 실행해 모터 속도를 미세 조정하며, 드론이 흔들리지 않고 안정적으로 날 수 있도록 합니다.
  • 입출력 관리: 조종기에서 오는 신호(RC 입력)를 읽고, ESC(Electronic Speed Controller)에 명령을 보내 모터를 제어합니다. 이 과정이 빠를수록 드론 반응성이 좋아집니다.
  • 통신 처리: GPS, 블루투스, 또는 FPV 시스템 같은 외부 모듈과 데이터를 주고받아 장거리 비행이나 실시간 영상 전송을 지원합니다.
  • 실시간 멀티태스킹: 비행 중 여러 작업(센서 읽기, 모터 제어, 통신 등)을 동시에 처리하며, 높은 클럭 속도와 메모리로 지연 없이 동작합니다.
이러한 기능들은 STM32의 높은 처리 속도와 효율적인 설계 덕분에 가능하며, 모델에 따라 성능 차이가 비행 품질에 직접 영향을 미칩니다. 이제 STM32의 주요 모델과 그에 맞는 대표 FC, 출시 시기, 그리고 대략적인 가격을 중심으로 드론에서의 활용을 살펴봅니다. (참고: 가격은 2025년 기준 10,000개 단위 예산용 예상 소매 가격이며, 정확한 금액은 유통업체에 확인해야 합니다.)
STM32F103: 초창기 입문자의 선택
  • 출시 시기: 2007년
  • 대표 FC: Naze32, CC3D, Flip32
  • 예상 가격: 약 $2~$3
  • 설명: STM32F103은 DIY 드론 초창기(2000년대 후반~2010년대 초반)에 널리 쓰였던 모델입니다. 72MHz Cortex-M3 코어를 기반으로 MultiWii 같은 가벼운 펌웨어를 돌리기에 적합했으며, 저렴한 가격과 단순한 설계로 입문자들에게 인기를 끌었습니다. Naze32는 Cleanflight의 등장과 함께 32비트 FC의 표준으로 자리 잡았고, CC3D는 OpenPilot으로 초보자들에게 사랑받았으며, Flip32는 Naze32의 클론으로 저렴한 대안으로 주목받았습니다. 메모리(128KB 플래시) 한계로 최신 펌웨어 지원이 끊기며 지금은 빈티지 빌드에서 주로 회자됩니다. 다만, 일부 사용자들은 밀폐된 환경에서 열 축적으로 온도가 올라가는 경우를 보고한 바 있습니다.
STM32F205: 중간 다리 역할
  • 출시 시기: 2012년
  • 대표 FC: SPRacing F2, Revo F2
  • 예상 가격: 약 $3~$4
  • 설명: STM32F205는 F2 시리즈의 대표 모델로, 120MHz 속도와 1MB 플래시 메모리를 제공합니다. F103의 한계를 넘었지만, F3와 F4가 빠르게 대세가 되면서 드론에서 큰 주류로 자리 잡지는 못했습니다. SPRacing F2는 과도기적 실험작으로, Revo F2는 소규모 프로젝트에서 간간이 사용되며 커뮤니티에서 잠깐 언급된 정도입니다. 이 모델은 큰 이슈 없이 안정적으로 동작했으나, 드론에서의 활용도가 낮아 주목받지 못했습니다.
STM32F303: FPU의 등장
  • 출시 시기: 2013년
  • 대표 FC: SPRacing F3, CLRacing F3, Omnibus F3
  • 예상 가격: 약 $4~$5
  • 설명: STM32F303은 72MHz Cortex-M4 코어에 FPU(부동소수점 연산 장치)를 처음 탑재하며 PID 제어 성능을 높였습니다. Betaflight 초기 버전에서 인기를 끌었고, SPRacing F3는 중급 빌더들에게 저렴한 선택지로, CLRacing F3와 Omnibus F3는 Betaflight 호환성과 저렴한 가격으로 사랑받았습니다. 메모리는 256KB로 F4에 비해 작지만, “F3 시대”를 연 FC로 커뮤니티에서 자주 회상됩니다. 일부 사용자들은 고속 연산 중 전력 소모가 늘어나며 열이 발생한다고 언급했으나, 큰 문제로 이어지진 않았습니다.
STM32F405: DIY 드론의 전성기 주역
  • 출시 시기: 2013년
  • 대표 FC: Matek F405, Omnibus F4, Betaflight F4
  • 예상 가격: 약 $5~$7
  • 설명: STM32F405는 168MHz Cortex-M4 코어, FPU, 1MB 플래시로 DIY 드론의 황금기를 이끈 MCU입니다. Matek F405 시리즈(STD, CTR 등)는 안정성과 확장성으로 추천 글이 넘쳐나고, Omnibus F4는 저렴하면서도 강력한 성능으로, Betaflight F4는 Betaflight 펌웨어와의 완벽한 조화로 주목받았습니다. “만능 FC”로 불릴 정도로 다양한 빌드에 활용되며, 중급 이상 빌더들에게 여전히 필수품입니다. 다만, 고속 작동 시 발열이 눈에 띄는 경우가 있으며, 환기가 부족한 환경에서는 주의가 필요하다는 의견이 있습니다.
STM32F722: 고성능의 정점
  • 출시 시기: 2016년
  • 대표 FC: Matek F722-SE, Diatone Mamba F722, Kakute F7
  • 예상 가격: 약 $8~$10
  • 설명: STM32F722는 216MHz Cortex-M7 코어와 듀얼 FPU로 고성능 FPV 및 레이싱 드론을 위해 설계됐습니다. Matek F722-SE는 초고속 반응성과 “레이싱 드론 필수템”으로 추천되며, Diatone Mamba F722는 튼튼한 설계로, Kakute F7는 소프트 마운트 자이로로 부드러운 비행을 제공합니다. 메모리(512KB~1MB)도 넉넉해 최신 펌웨어를 문제없이 돌리며, 튜닝 잘하면 “버터처럼 부드럽다”는 평을 듣습니다. 하지만 고클럭 작동 시 열이 상당히 발생해, 일부 사용자는 방열 처리가 필요하다고 지적했습니다.
STM32F411: 소형 드론의 강자
  • 출시 시기: 2014년
  • 대표 FC: iFlight SucceX-E F4, BetaFPV F4, HGLRC F411
  • 예상 가격: 약 $4~$6
  • 설명: STM32F411은 100MHz Cortex-M4 코어와 512KB 플래시를 제공하며, 소형 드론에 특화된 경량화 모델입니다. iFlight SucceX-E F4는 20x20mm 마운트로 3~4인치 빌드에 적합하고, BetaFPV F4는 초소형 쿼드에, HGLRC F411은 저렴한 대안으로 “작지만 강하다”는 평가를 받습니다. 소형 설계 덕분에 과열 문제는 드물지만, 밀집된 부품 배치로 인해 통풍이 중요하다는 의견이 있습니다.
STM32F745/F746: 고급 프로젝트의 선택
  • 출시 시기: 2015년
  • 대표 FC: Matek F745-Wing, Pixhawk 4, SPRacing F7
  • 예상 가격: 약 $10~$12
  • 설명: STM32F745/F746은 F7 시리즈의 확장형으로, 240MHz 속도와 풍부한 I/O를 제공합니다. Matek F745-Wing은 INAV 기반 장거리 드론에, Pixhawk 4는 오픈소스 프로젝트에, SPRacing F7은 고급 FPV 빌드에 인기 있으며, “고급 DIY 프로젝트의 끝판왕”으로 불립니다. 복잡한 연산을 처리하며 발열이 높아질 수 있어, 커뮤니티에서는 냉각 설계를 권장하는 경우가 있습니다.
STM32H743/H750: 미래형 고성능
  • 출시 시기: 2017년 (H7 시리즈 초기 출시)
  • 대표 FC: Matek H743-Wing, SpeedyBee F7 V3, iFlight H7
  • 예상 가격: 약 $15~$20
  • 설명: STM32H743/H750은 480MHz Cortex-M7 코어와 1~2MB 플래시로 최신 고성능 FC의 대명사입니다. Matek H743-Wing은 복잡한 연산(AI, 고해상도 센서)을 소화하고, SpeedyBee F7 V3는 Bluetooth 지원으로 편리함을 더했으며, iFlight H7은 최신 FPV 트렌드에 맞춘 설계로 주목받습니다. 커뮤니티에서 “미래형 FC”로 실험적인 빌더들에게 화제입니다. 그러나 높은 클럭 속도로 인해 과열 사례가 보고되며, 장기 사용 시 수명이 단축될 수 있다는 우려가 제기되기도 했습니다.
마무리
STM32 시리즈는 2007년 F103으로 시작해 F303, F405를 거쳐 F722, H743까지 DIY 드론의 발전과 함께 진화해 왔습니다. STMicroelectronics의 기술력 덕분에 각 모델은 시대와 용도에 맞춰 저렴한 입문용부터 고성능 레이싱 드론까지 다양한 선택지를 제공하며, Naze32, Matek 시리즈 같은 FC를 통해 커뮤니티에서 그 가치를 증명했습니다. 드론뿐 아니라 일상 속 수많은 전자제품에서도 활약하는 STM32—여러분의 다음 드론 프로젝트에는 어떤 MCU와 FC를 선택하시겠습니까?

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

드론의 기초 - FPV의 구성과 이해

이미지
오늘은 fpv에 대해 알아보겠습니다. Fpv란 first point view의 머리글자를 따서 만든 용어입니다. 말그대로 일인칭시점이란 뜻입니다. 마치 지상의 내가 드론에 타고있는 것처럼 드론이 보는 주변을 보면서 조종하는 방법입니다. 제 개인적인 생각은 fpv야말로 드론을 더 재미있고 스릴있게 하는 아주 매력적인 비행방법이 아닌가합니다. Fpv 비행을 위해서는 드론에 fpv를 위한 특별한 장치들을 집적해 넣어야 합니다.  어떤 장치들이 필요한지 그리고 그 장치들은 어떤 역할을 하는지 하나씩 살펴보도록 하겠습니다. Fpv camera 드론에 장착하는 카메라입니다. 드론의 전면에 장착하여 드론의 앞에 펼쳐지는 환경을 실시간으로 보여주는 역할을 합니다. 무게와 부피는 작고 좋은 image 센서가 장착된 것이어야 하고 당연히 그 조건을 잘 만족할 수록 가격이 비싸집니다. 해상도를 나타내는 스펙, 입력전압, 등등의 것들이 다양하지만 초보자들의 입장에서 보자면 Runcam이나 Foxeer사의 fpv camera를 사면 제일 무난합니다. Microphone 오디오 마이크입니다. 매우 작은 사이즈의 마이크가 있는데 fpv 시스템에 탑재하여 드론주변의 소리를 파일럿에게 전달해줍니다. 마이크를 사용하지 않으면 지상에서 보는 fpv카메라의 영상이 너무 밋밋하다고 느껴지는데 파일럿으로부터 멀어진 후 영상만 눈앞에 펼쳐지고 모터의 회전이나 바람소리가 나지 않기 때문입니다. 특별히 드론의 모터회전소리나 바람소리를 생생하게 느끼고 싶지 않다면 필수 아이템은 아닙니다. VTX (Video Transmitter) 드론이 보고 듣는 영상과 소리는 카메라와 마이크를 통해 수집이 되는데 지상의 조종자에게는 어떻게 전달을 해줄까요? 거기에 대한 해답이 바로 VTX입니다. 마이크를 달았다면 오디오 전송까지 가능한 vtx를 구매하셔야 합니다. 25mW, 200mW, 500mW, 600mW등으로 표시되는 전력량이 큰 ...
자세한 내용 보기

From BLHeli_32 to AM32: A Guide to Ease Your Transition Concerns

이미지
Hey there, FPV drone enthusiasts! Today, we’re diving into AM32 , the rising alternative to BLHeli_32, to help those wondering about switching from BLHeli_32. With BLHeli_32’s official support now ended, let’s explore what AM32 offers, how much hassle the switch involves, and the best approach moving forward. Here’s everything laid out step-by-step! What Is AM32? AM32 is an open-source ESC firmware designed to replace BLHeli_32. While BLHeli_32, a closed-source project, has stopped development, AM32 is actively evolving thanks to its community-driven approach. It matches BLHeli_32’s motor control performance while offering more flexibility and future-proofing. Key Features of AM32 Open Source : Anyone can tweak or improve the code. Compatibility : Works with most 32-bit ESCs that supported BLHeli_32 (but once you switch, there’s no going back). Ongoing Updates : The community keeps it growing with new features. Performance : Supports modern features like DShot, bidirectional DShot, an...
자세한 내용 보기

완전 초보도 따라하는 하이엔드 레이싱 드론 만들기 #08 - 베타플라이트(Betaflight) 완전정복 / 컴퓨터에 베타플라이트 컨피규레이터 설치하기

이미지
지난 시간까지해서 드론의 물리적 조립은 완성이 되었습니다. 조종기를 켜고 내 드론에 배터리를 연결하기만 하면 바로 날릴 수 있다면 매우 좋겠지만 그 전에 필수적으로 베타플라이트라는 펌웨어를 FC에 깔고 여러가지 셋팅값을 설정해주어야 비로소 비행 준비가 마무리됩니다. 베타플라이트란 FC를 구동하는 소프트웨어입니다. 작은 전자기기 안에서 독립적으로 그 기기를 제어하는 펌웨어라고도 하죠. 베타플라이트는 오픈소스 기반으로 개발되는 무료 프로그램이고, 베타플라이트 이외에도 많은 FC 펌웨어들이 있지만, 가장 많이 쓰는 베타플라이트를 기준으로 설명 드리도록 하겠습니다. 전체적인 과정을 먼저 짚어보도록 하겠습니다. 컴퓨터에 베타플라이트 컨피규레이터를 설치합니다. FC에 최신 버전의 펌웨어를 넣어줍니다. 드론의 FC에 여러가지 설정 값들을 넣어주고 조정해 줍니다. 이번 포스팅에서는 베타플라이트 컨피규레이터를 컴퓨터에 설치해 보도록 하겠습니다. 아래 링크를 따라가 베타플라이트 컨피규레이터를 다운로드합니다. https://github.com/betaflight/betaflight-configurator/releases 오늘 그러니까 이 포스팅을 작성하는 날짜 기준으로 10.3.1 버전이 가장 최신의 버전입니다. 맥, 리눅스, 윈도우 OS를 모두 지원합니다. 제가 베타플라이트 컨피규레이터를 사용할 노트북 컴퓨터는 Windows 10 OS를 쓰고 있으므로, betaflight-configurator-installer_10.3.1_win32.exe 이 파일을 다운로드 받습니다. 위의 링크를 누르시면 직접 다운로드가 가능합니다. 약 70MB 정도 되는 파일입니다. 다운로드가 완료되면 실행을 시킵니다. 뜨는 창의 내용을 한번씩 훑어보시면서 '다음'을 계속 누르시면 설치가 간단히 완료됩니다. 설치된 베타플라이트 컨피규레이터를 실행시켜 보겠습니다. 가운데 말벌인듯한 로고가 인상적인 어두...
자세한 내용 보기