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3개, 4개 6개, 8개 등 기종에 따라 프로펠러 개수가 다양하지만 일반적인 드론은 4개의 로터와 프로펠러가 탑재돼 있습니다. 이 4개의 프로펠러는 대각선으로 짝을 지어 서로 다른 방향으로 돌아 양력을 만들어 비행할 수 있으며, 공중에 정지할 수 있습니다.
각각 프로펠러의 출력을 조정해 움직이게 됩니다. 헬리콥터 경우 몸체의 큰 프로펠러(주회전익)를 회전시켜 양력을 얻고 꼬리프로펠러(꼬리회전익)을 이용해서 진행방향을 결정합니다. 바향 전환, 전진, 후진은 변속기를 이용해 로터의 회전 속도를 조절하는 방식으로 진행됩니다.
헬리콥터는 주회전익과 꼬리회전익이 기계적으로 결합된 복잡한 방식이나, 드론은 4개의 프로펠러가 각각 나눠져 동작하기 때문에 다양한 움직임이 가능하고 안정적인 조정이 가능하며 유지보수도 쉽습니다. 4개의 프로펠러를 사용하기 때문에 프로펠러 크기를 대폭 줄일 수 있습니다. 손가락 두 마디 정도로 사이즈가 작은 제품을 만들어 낼 수 있는 것도 효율적인 프로펠러 구조에 기인합니다.
바인딩(Binding) = 조종기와 드론 연결
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블루투스로 스마트폰과 헤드셋을 연결하는 것처럼 조종기와 드론은 연결할 때 바인딩이라고 합니다. 기본적으로 조종기와 드론이 1:1로 연결되는 경우도 있지만, 일부 조종기(멀티 채널 조종기)는 여러 대의 드론과 연결 설정을 저장한 뒤 선택해서 연결할 수 있습니다.
바인딩 하는 방법은 각 제조사, 모델별로 다릅니다. 대부분 바인딩은 드론에 전원을 켠 뒤 조종기의 전원을 넣고 조종기 컨트롤러를 특정하게 조작해서 진행합니다. 전원을 켬과 동시에 바로 바인딩이 되지 않도록 해 놓은 이유는 비행 준비가 되지 않은 상황에서 프로펠러 오작동을 방지하기 위함입니다.
토이 드론 처럼 작은 기종이라면 문제가 안되겠지만 중형 이상의 드론은 오작동시 파손 및 부상의 위험이 따르기 때문에 일련의 바인딩 과정은 드론 조작에서 필수적인 부분이라 하겠습니다. 드론과 거리가 멀어지면 연결이 풀어져 조종이 불가하기도 하기 때문에 제조사에서 권고하는 거리 내에서 조작을 해야 합니다.
주파수(Frequency)
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주파수는 무선조종기에서 드론을 조작하기 위해 발생하는 신호 구간입니다. 드론을 무선조종기로 조작할 수 있는 것은 주파수를 사용해서 신호를 전달하기 때문입니다. 드론은 국내 전파법상 ‘소출력 무선기기’로 구분되고 있습니다. 자동차 등 일부 RC 제품은 27Mhz, 40Mhz로 낮은 주파수 대역을 자용하지만 현재 국내에서 사용되는 드론을 비롯해 대부분 RC헬기, 비행기는 2.4Ghz 대역을 사용해 먼 거리까지 신호를 보낼 수 있습니다.
같은 2.4Ghz 주파수를 사용해도 출력에 따라 30~50m에서 1km이상까지 수신거리는 다양합니다. 하지만 일정 출력(300mW) 이상을 사용하려면 개별적으로 신고하고 승인을 받아야 합니다.무선으로 영상을 송수신할 수 있는 드론의 경우 5.8GHz 대역폭을 사용합니다.
국내 전파법은 상당히 보수적이며 해외에서 인증을 필한 드론이라도 국내에서 사용할 때는 전파법에 따라 재인증을 받아야 합니다. 인증은 본체, 조종기, 카메라 전송 장치 등을 모두 개별적으로 받아야 하는데 각 주파수별 허용폭이 100MHz 정도여서 기기가 지원하는 채널을 모두 사용할 수 없습니다. 또 드론을 작동시키는 배터리와 어댑터도 별도로 인증을 받아야 합니다. 국내 유통되는 대부분의 드론들은 본체와 조종기만 인증받는 경우가 대부분인데 주변 기기까지 모두 인증을 받을 경우 비용과 시간적인 문제로 정상적인 유통이 어렵다는 것이 관례로 통용되고 있습니다.
채널 = 무선조종 신호를 인식할 수 있는 수
채널은 드론의 움직일 수 있는 방향을 명령하는 신호를 인식할 수 있는 수를 나타냅니다. 전후좌우, 상하회전이 필요한 드론은 대부분 4채널, 6채널로 구분되는데, 최근에는 입문 모델도 6채널을 지원하고 있습니다. 4채널은 상하(1채널), 좌우(1채널), 기울기(1채널), 전후진(1채널) 이렇게 4개의 채널을 사용합니다. 여기에 6채널은 상하가 뒤집어지는 배면 비행도 가능합니다.
지자기(Terrestrial magnetism 地磁氣)
지구상에 존재하는 자기, 지구자기장
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지구자기장은 지구가 방출하는 자기장을 말합니다. 나침반이 항상 북쪽을 가리키는 것은 바로 지구자기장 때문입니다. 어릴 때 학교에서 배웠던 북극 부근의 S극, 남극 부근의 N극입니다. 드론이 진행방향을 인식할 수 있는 이유는 이 지자기를 인식할 수 있는 센서가 내장돼 있기 때문입니다. 언제나 자신의 방향을 인식할 수 있는 전자나침반인 지자기 센서를 내장해 안정적인 비행을 할 수 있습니다.
자이로 센서(Gyro sensor) = 기울기, 가속도 측정 센서
자이로센서는 지표면을 중심으로 기울기, 가속도 등을 측정할 수 있는 센서입니다. 이 센서를 통해 드론의 자세나 위치를 추정해 비행을 보정할 수 있습니다. 대부분 드론에 탑재되는 자이로 센서는 3축 가속도, 3축 각속도를 파악해 드론의 현재 위치를 파악해 기울어지지 않게 만들어줍니다.
캘리브레이션(Calibration) = 드론과 무선조종기의 재설정
캘리브레이션은 드론과 무선조종기 기준을 다시 설정하는 작업입니다. 대부분 일정 횟수로 비행을 하면 지자기 센서와 무선조종기 간 오차가 발생하기 때문에 캘리브레이션을 주기적으로 해줘야 합니다. 비행 장소가 바뀔 경우 지자기 셋팅을 해주어야 보다 안정적인 비행이 가능한데, 기종마다 차이가 있지만 대부분 기체를 가로, 세로로 회전시켜주는 방식으로 셋팅이 이뤄집니다.제조사에서 제공하는 설명서나 홈페이지에 캘리브레이션 방식이 자세히 안내되어 있기 때문에 이를 잘 숙지해 비행전 선행해주는 것이 좋습니다.
짐벌(Gimbal) = 물체의 기본틀이 기울어져도 균형을 유지해주는 장치
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드론에서 짐벌은 몸체에 부착된 카메라의 떨림이 상관없이 안정적이고 부드러운 영상을 촬영하게 만들어주는 역할을 합니다. 짐벌이 없는 드론 경우 이동시 기체의 움직임과 진동이 카메라에 그대로 반영돼 떨리는 영상이 촬용되는데, 마치 카메라를 들고 뛰는 것과 비슷한 느낌의 영상이 만들어집니다.
짐벌은 하나의 축을 중심으로 물체가 회전할 수 있도록 만들어진 구조물을 말합니다. 짐벌을 얘기할 때 3축이라는 단어를 사용하는데, 3축은 가로축(Pitching), 세로축(Rolling), 수직축(Yawing)을 말하며, 짐벌에는 자이로 센서가 내장되어 있으며 카메라를 움직이는 각 축이 기울어짐에 따라 위치를 보정해주어 떨림이 최소화된 영상을 촬영할 수 있습니다. 고급형 드론의 경우 대부분 촬영용으로 사용되며 짐벌의 성능은 곧 드론의 성능을 결정하는 큰 지표가 됩니다.
FPV(First-Person View) = 1인칭 시점
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최근 FPV를 지원하는 제품이 급속도로 증가하고 있습니다. FPV는 드론에 장착된 카메라를 통해 원격으로 영상을 송출해 마치 자신이 드론에 탑승하고 있는 것처럼 즐길 수 있는 기능입니다. PC게임 중 울펜슈타인, 둠, 크로스파이어 등 1인칭 슈팅 게임(First-Person Shooter, FPS)을 생각하면 이해가 쉽습니다.
FPV는 드론의 몸체에 탑재된 카메라 영상을 스마트폰이나 태블릿, 고글 등으로 실시간 전달해 볼 수 있습니다. 영상 전송시 5.8Ghz 주파수를 주로 사용합니다. 초기에는 레이싱 드론이나 촬영용으로 설계된 고가의 드론에서만 FPV를 지원했지만 작년말부터 6-7만원대의 토이 드론에서도 FPV 기능을 지원하는 제품이 출시되고 있습니다. 물론 토이 드론의 FPV 기능은 보잘것(30만 화소 카메라에 송수신 거리가 10m 내외인 경우가 대부분입니다.) 없지만 부담 없는 가격으로 FPV를 경험할 수 있다는 점에서 의미가 있습니다.
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송재훈
재미니
