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.
노브랜드 혹은 거의 브랜드 가치가 없는 brushless 모터만 사용하다가 EMAX 2205-2600KV 모터를 사용했습니다. 근처 하비샵에서 꽤나 거액을 들여 4개를 구매했었는데 이제서야 사용을 하네요. Aliexpress나 eBay 등을 통하면 더 싼 가격에 구매가 가능합니다. Motor cap는 원래 들어있던 너트를 쓰지 않고 종모양의 cap을 썼습니다. 특별한 툴 없이 탈거가 편해서 주로 저것을 씁니다. CW/CCW가 구분되어 나사산의 방향이 달라서 self-tightening이 가능합니다. 힘주어 조일 필요없이 대충 돌려놓으면 프로펠러가 회전할 수록 더 강하게 조여집니다. 항간의 모터들은 나사산의 방향을 한 종류로만 하는 모델들도 있는데 그런 경우는 스패너나 드라이버로 세게 조여줘야 비행중 프로펠러가 날라가 버리지 않습니다.
프로펠러는 5030에 날개 3개짜리 프로펠러를 썼습니다. 오래전 묶음으로 대량 구매했던 것입니다. 내구성이 좋진 않지만 부러지거나 깨지면 가벼운 마음으로 교체할 수 있는 모델입니다. 저는 개인적으로 5030을 선호하는데 throttle control에 용이하기 때문입니다. Blade 각도가 높게 선 5040이나 5045는 throttle stick을 조금만 움직여도 훽훽 올라갔다 내려갔다 하기 때문에 조종이 약간 어렵습니다.
RC receivers는 Futaba 조종기용 FM800 pro version을 썼습니다. FM800 pro version과 original version의 차이는 안테나를 교체 가능하도록 똑딱이 단추처럼 접합하느냐 아니면 그냥 soldering 되어 있느냐의 차이입니다. Original version은 긴 안테나도 아니고 그냥 3.125cm의 선 두개만 달랑 접합되어 있죠. 기체 위쪽으로 안테나를 높게 뽑아두기 위해서는 FM800 pro를 구매하는 것이 좋습니다.
Flight controller는 SP racing F3 deluxe입니다. Clone 제품이라 2만원 정도에 구입할 수 있고 deluxe판은 compass랑 barometer가 내장되어 있습니다. F4 및 F7 flight controller도 시중에 나와 있지만 아직까지는 안정성을 보여주는 F3 flight controller를 많이 쓰는 것 같습니다.
드라이버가 가르키는 것이 마이크입니다. 드론 조종시에 영상 뿐만 아니라 드론 주변의 소리까지 고글을 통해 전송 받으려고 장착했습니다. 드론 조종시에 영상 이외에 소리라는 또 하나의 감각을 사용할 수 있는 것이죠. 모터 돌아가는 소리가 주로 전달될텐데 모터 소리를 통해 기체에 이상이 있는지 등을 실시간으로 확인할 수 있습니다.
Video transmitter는 저가형 Readytosky 600mw 48CH mini를 사용했습니다. Readytosky는 중저가형 부품을 많이 내어놓는 회사입니다. 가지고 있는 것중에 크기와 무게가 작고 audio까지 전송이 가능한 것이 저것 뿐이라서 사용을 했습니다.
전원단자는 XT60 단자를 사용했습니다. 지금까지는 T plug를 주로 사용했었는데요. 이유인 즉슨 맨처음 드론 제작을 시작할 때 저가형 조립 kit를 사서 조립했는데, 그때 들어있던 전원단자가 T plug 였습니다. T plug에 맞춰서 Lipo battery들을 구매했으니 다음 드론을 만들어도 기존 배터리를 그냥 사용하고자 T plug로만 계속 만들었던 것이죠. 그런데, T plug는 잘 끼워지지도 않고 끼워진 플러그를 다시 뺄 때도 쏙 빠지지가 않습니다. 늘 불편하다고 생각했었는데, 배터리 connector를 모두 XT60로 바꾸는 귀찮음을 감수하고 XT60로 정했습니다.
ESC는 저가형 노브랜드 20A opto ESC입니다. Opto라고 되어 있는 ESC들은 시그널 와이어랑 그라운드 와이어만 flight controller로 연결됩니다. 즉 예전에는 ESC에서 flight controller에 전원을 공급하는 경우가 많았는데, ESC에서 flight controller로 전원을 공급할 경우 ESC에 capacitor가 들어가고 전압을 강하하는 모듈이 들어가서 부피와 무게가 커집니다. 게다가 노이즈 문제도 있고 esc가 불타버릴 때 flight controller도 attack을 주는 경우가 있어서 요즘은 flight controller는 power distribution board를 통해 따로 받습니다. 최신 프로토콜인 DSHOT을 쓸 수 있는 ESC를 쓰고 싶었지만 그것은 다음 build를 위해 남겨두고(게다가 30A 용이라 크기도 큰지라) 저렴한 놈으로 장착하고 Oneshot125 프로토콜을 사용하기로 했습니다. 모터 선을 esc로 바로 연결하느라 esc 껍데기를 모두 벗겨내고 모터를 땜질 후 파란색 수축 튜브로 다시 감싸준 것입니다.
Flight controller 아래에 드라이버가 가리키는 것이 PDB(Power distribution board)입니다. 5V용 12V용 전원을 제공합니다. 4S 14.8V 배터리를 연결해도 5V와 12V로 알아서 바꿔주는 전원 단자들이 있다는 것이죠. 12V 단자의 경우는 만일 3S 11.1V 배터리를 쓰면 배터리 전압과 같이 따라서 떨어집니다. 즉 완충된 배터리 12.6V가 연결되면 12V를 내지만, 배터리가 방전되면서 11V로 떨어지면 12V 단자는 11V를 낸다는 뜻입니다. 4S 배터리를 사용하면 12V 단자가 안정적으로 12V로 작동됩니다. 특히 camera 및 VTX용 전원 단자가 따로 준비되어 있는데 noise filter가 달려 있어서 ESC에서 발생하는 noise로 인해 전송되는 영상의 품질이 떨어지는 것을 방지해줍니다.
아래 사진에서 드라이버가 가리키는 검은색 수축튜브에 둘러싸인 것이 minim micro OSD module입니다. 요즘에는 플콘에 OSD가 내장된 것들도 많이 나오는데, 장착된 flight controller에는 OSD가 내장되어 있지 않아서 따로 wiring해서 장착한 것입니다. 선들도 많아지고 OSD 설정하느라 상당히 번거로웠습니다. 다음에는 꼭 OSD가 내장된 flight controller를 써야겠다고 다짐했습니다. 요즘에는 심지어 flight controller, OSD, PDB, VTX까지 같이 하나로 만든 것들도 나오고 있습니다.
전면부의 모습입니다. 이 프레임이 3cm 폭을 가진 camera에 특화되어 있는 frame이라 앞쪽으로 camera 렌즈부만 쏙 돌출되게 하고 옆면도 카본 파이버 플레이트로 딱 cover 해주는 형태라서 완벽한 fitting을 자랑합니다.
원래는 배터리를 등에 얹어주려고 했는데 무게중심이 위로 올라가면서 propwash가 심해져서 아래에 달기로 했습니다. Propwash가 조금은 개선이 되었지만 여전히 좀 있어서 PID 세팅은 좀 바꿔주어야 할 것 같습니다. EVA 재질의 테입을 바닥에 붙여서 배터리가 미끄러지는 것을 방지하였고 high grip 배터리 스트랩을 써서 단단히 고정할 수 있게 했습니다. 실제 시험비행에서 두어번 추락했는데 배터리가 날라가 버리는 일은 없이 드론에 잘 장착되어 있었습니다.
안테나는 상부에 케이블 타이에 수축튜브로 마감했습니다. 한가지 팁을 드리면 수축 튜브로 한 번 씌우고 다시 한 번 수축 튜브를 끼워서 한 겹 더 만들어주면 튼튼한 안테나 pole이 됩니다.
이상으로 제작과정은 모두 생략하고 제작하고 나서 후기만 간단히 적어보았습니다. 다음 포스팅부터는 제작기를 또 써볼까합니다. 단계별로 차근차근 기초부터 설명하고 저도 대충 알고 넘어갔던 것들도 찾아서 공부해서 덧붙이면서 쓸 것입니다.
재미삼아 위 드론에 사용된 부품들의 견적을 한 번 내어 보겠습니다. 제가 구매했던 부품가격 말고 현재 온라인에서 제일 싸게 구입할 수 있는 가격으로 한 번 정리해 보겠습니다. 물론 배송료도 포함된 가격입니다.
QAV210 clone frame: $12.42
Readytosky AV transmitter: $8.85
Runcam Owl Plus camera: $44.99
FM800 pro RC receiver: $23.39
EMAX 2600KV brushless motor * 4: $45.99
SP racing F3 deluxe flight controller: $17.99
Matek PDB: $5.74
Minim micro OSD: $6.35
5030 propeller * 4: $1.69
Motor cap *4: $5.39
Battery strap 5개 set: $5.57$
Battery mat: $1.29
XT60 connector with wire: $2.34
사용된 wiring용 전선들과 수축튜브 및 cable tie는 제외하고 모든 부품의 가격을 적어보았습니다. Set로 살 수 밖에 없는 것들은 set 가격을 적었습니다. 모두 합산해 보면 $182로 딱 떨어지네요. 1150원 환율을 적용하면 209,300원입니다. 21만원짜리 드론입니다. 물론 제 공임까지 더한다면 얼마나 될까요? 보통 helipal에서 조립비로 6만원 정도를 책정하는 거 같은데, 전 전문가는 아니니 4만원 정도라고 친다면 25만원짜리 드론이 되겠습니다. 물론 조종기는 따로 구매해야겠지요. 후타바 조종기는 비싸니까 FrSky의 보급형 조종기를 쓴다면 한 13만원할테고(물론 RC receiver도 FrSky용으로 바꿔야겠죠, FrSky용 receiver는 2~3달러 더 쌉니다.) 그러면 한 38만원 정도 하겠습니다. 아참, 그리고 고글이 있어야 하니 저가형 박스 고글을 쓴다면 5만원 정도 더하면 43만원이면 full set를 갖출 수 있겠습니다. 물론 나중에는 장비병에 걸려 이것 저것 더 좋은 것으로 사게 되긴 하겠습니다. 아 그리고 lipo 배터리와 충전기도 있으니 한 4만원 추가하면 47만원에 진짜 full set를 갖출 수 있겠군요. 물론 용돈을 받아쓰는 청소년들은 시작하기 어려운 취미일 수도 있겠지만, 아재들이 시작하기에는 그렇게 돈이 많이 들지 않는 취미라고 보입니다. 낙시대, 골프채, DSLR, 뭐 이런 것들을 생각하면 상대적으로 싸다는 이야기죠.
자, 이상으로 제작 후기를 남겨보았는데요. 역시나 시험비행은 안해볼 수 없겠죠? 영상 마지막은 추락으로 마무리됩니다. Battery voltage를 과신하다가 급기동 후 갑자기 떨어진 전압에 놀라 최소한의 피해로 추락시키려고 노력했습니다. 프로펠러 세 개만 부러졌고 별 다른 피해는 없었습니다.
이상으로 포스팅을 마칩니다.
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