드론의 기초 - 드론의 구성요소: 프레임과 플라잇 콘트롤러

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 차이가 분명 있지만 초보자는 잘 못 느낄 수도 있습니다.

2. 플라잇 콘트롤러(flight controller)

플라잇 콘트롤러는 드론의 기울어진 방향과 정도를 측정하는 gyro sensor, 얼마나 빨리 가속되고 있는지를 측정하는 acceloremeter sensor, 고도를 측정하기 위한 barometer sensor, 동서남북 어느 방향으로 향해 있는지 측정하는 compass sensor 등의 sensor류와 RC 신호를 처리하여 motor를 제어하기 위한 연산을 수행하고, sensor에서 수집된 정보를 처리하는 MPU chip이 탑재된 integrated board입니다. Flight controller의 MPU의 진화에 따라 F1, F2, F3, F4, ... 등등의 이름으로 플라잇 콘트롤러의 이름이 붙여졌습니다. 지금은 F7까지 나온 것으로 알고 있는데, 현재 가장 많이 쓰이고 있는 것은 F3 version의 flight controller입니다. 플라잇 콘트롤러 보드에는 GPS antenna, RC receiver에서 수신된 조종신호를 읽어들이기 위한 port 들이 준비되어 있습니다.

SP Racing F3 flight controller와 배선도
http://www.readytoflyquads.com/sp-racing-f3-flight-controller-acro

위 그림은 SP Racing F3 플라잇 콘트롤러와 그 배선도입니다. 가로 세로 모두 3.5cm의 정사각형 크기입니다. 더 작은 사이즈의 드론에 사용하기 위한 크기가 작은 플라잇 콘트롤러도 있고 더 큰 크기의 플라잇 콘트롤러도 있습니다.