새로운 레이싱 드론의 탄생
레이싱 드론의 새로운 트랜드, 초소형 BLDC 레이싱 드론
인간이 널리 지구 위에 퍼지면서 생물이 살아가기 척박한 땅을 만들고 있습니다.
덕분에 멸종하는 동물의 종류도 점차 늘어서 예쁜 동물들은 동물원에서나 생존할 수 있게 되었습니다.
드론의 세계에서도 이런 일은 종종 발생하곤 합니다.
레저용 촬영 드론인 3D Robotic사의 3DR SOLO, 한없이 저렴해 지다가 결국 자취를 감추고 말았습니다. 사진=3dr.com
하지만 진화는 변화된 환경에 적응한 생명들에 의해 끝없이 진행되고 있습니다.
모든 생명이 사라져 버릴 듯 우울한 지구에도 꾸준히 새로운 종이 탄생하고 있으니까요.
Vampire Crab. 이 살벌한 이름의 게는 최근에 발견된 새로운 종입니다. 진화는 계속되고 있습니다. 사진=weather.com
새로운 종의 발견은 드론에서도 흔히 발견됩니다.
물이라는 드론에게는 잔혹한 환경에 적응해서 탄생한 Splash Drone3가 그랬고,
물이라는 다른 드론에겐 치명적인 환경에 적응한 드론 Splash Drone3
추운 겨울과 지루한 장마철에도 드론을 날리고 싶은 욕구로 탄생한 FPV 미니 드론도 있었습니다.
완구형 드론에서 레이싱 드론으로 진화한 Tiny Whoop
당시 드론스타팅은 FPV 미니 드론을 살펴보면서 BLDC 모터를 가진 새로운 형태의 미니 드론을 예측하기도 했었죠.
그런데 그 새로운 형태의 초소형 BLDC 레이싱 드론이 이 야생의 드론 생태계에 등장했습니다.
오늘 살펴볼 드론은 진화 가운데 새로 발견된 초소형 BLDC 레이싱 드론입니다.
미니 레이싱 드론과 레이싱 드론, 그 사이에 태어난 변종
완구형 드론과 본격적인 레저용 드론의 차이는 어디서부터 일까요? 가격이라구요? 맞습니다.
하지만 드론스타팅은 진지함 넘치는 고품격 분석을 지향하기 때문에 프로펠러를 돌리는 모터가 어떤 종류의 것을 사용하는지부터 달라진다고 정해봅니다.
마모가 생길 만한 것이 없는 BLDC 모터를 가지고 있다면 본격적인 레저용 드론이고, 작은 원통형의 모터를 가지고 있다면 완구형 드론이라고 보아도 좋습니다.
브러시드 DC 모터와 브러시가 없어서 수명이 긴 BLDC 모터.
모터는 전자석의 (+)와 (-)의 방향을 바꾸어 모터 내부에 들어 있는 영구 자석을 밀고 당기는 힘으로 회전하는데 이 방향을 바꾸게 해주는 부분이 브러시(Brush)입니다.
간단하고 저렴하게 만들 수 있고 회전 속도가 빠르기 때문에 가벼운 완구형 드론에 딱 맞는 모터입니다.
아직도 현역인 국민 입문 드론 Syma X5C는 브러시드 모터를 사용하고 있습니다. 사진=symatoys.com
하지만 아쉽게도 이런 원리를 사용하기 위해서 브러시와 정류자가 끝없이 서로 문지르기 때문에 언젠간 달아 없어져 버리고 마는 숙명적인 슬픔을 가지고 있습니다.
완구형 드론이야 이런 슬픔은 지나간 비행의 즐거웠던 추억으로 극복할 수 있지만, 촬영용 드론이 일생 단 한번 만날 듯한 눈부신 석양을 촬영하다 모터가 수명을 다했다면 그때 다가오는 슬픔은 비극으로 사무치게 됩니다.
힘과 수명이 필요하다면 BLDC 모터는 거의 유일한 선택입니다. 프리스타일비행의 고수 Mr Steele의 BLDC 모터. 사진=team-blacksheep.com
그래서 강한 힘과 속도, 그리고 정밀한 반응이 필요한 레이싱 드론에 어떤 BLDC 모터를 사용해야 좋을지 선택하는 것은 지갑에 돈이 아무리 많고 카드의 한도가 아직 저만치 남아있더라도 진지한 고민이 아닐 수 없었지요.
BLDC 모터만 있어서는 소용없습니다. 이것을 위한 ESC도 필요하기 때문입니다.
브러시가 없어서 BLDC(Brushless DC)인 이 모터는 브러시를 통해서 전기의 방향을 바꾸지 않고 전기의 방향을 바꾸는 특수한 스위치, ESC가 필요하기 때문입니다.
그래서 DJI도 레이싱 드론으로 시장 진입을 위한 초석으로 이 모터와 ESC를 한 세트로 출시했습니다. 사진=dji.com
이렇다 보니 레이싱 드론의 그 크기가 점차 작아지는 유행에도 한계에 달하게 됩니다.
모터간의 거리가 35cm에서 25cm를 거쳐 18cm까지 작아지기는 했어도 말이죠.
아무리 작게 만들어도 ESC와 BLDC 모터를 모두 넣기 위해서는 물리적인 한계에 달했기 때문입니다.
그래서 브러시드 모터를 사용하는 완구형 드론에 카메라를 달면 손바닥에 쏙 들어오는 작은 레이싱 드론을 만들 수 있지 않을까 했던 것입니다.
그렇게 미니 레이싱 드론이 탄생합니다.
완구형 미니 드론과 FPV카메라와 결합하여 탄생한 Tiny Whoop는 이후 수많은 비슷한 종으로 파생되어 미니 레이싱 드론이라는 새로운 종에 이릅니다.
하지만 다른 레이싱 드론은 집안에서 날리기에는 너무 빨라 넘보지 못한 방구석을 Tiny Whoop가 독점 비행하고 있을 때 일부 현자들은 생각했습니다.
만약 BLDC 모터와 ESC가 충분히 작다면 충분히 작은 레이싱 드론을 만들 수 있지 않을까 하고 말이죠.
드론의 포스까지 읽을 수 있던 일부 수련 깊은 현자들은 미니 BLDC 레이싱 드론을 탄생시켰습니다. 사진=youtube.com
하지만 충분히 신뢰할만한 모터와 ESC가 확보되지 않아 평범한 내공의 우리가 손에 넣어 보기에는 고도의 수련과 결과를 짐작하기 어려운 투자가 따라야 했습니다.
그래서 세상에 등장하지 못한 채 새로운 종의 탄생에 힌트만 남기고 잊혀졌습니다.
그러던 어느 날 성능 좋은 FPV 수신기를 만들기로 유명한 Furious FPV 사가 이 새로운 종에 진화의 불씨를 던지는 모델을 출시합니다.
7cm 크기에 2s 배터리를 장착한 BLDC 모터를 가진 레이싱 드론, Furious FPV, MOSKITO 70. 사진=furiousfpv.com작은 몸에 담긴 무서운 힘, 초소형 레이싱 드론
그러나 레이싱 드론의 새로운 종으로 탄생한 BLDC 모터를 품은 이 초소형 BLDC 레이싱 드론에 대한 드론 파일럿들의 반응은 등장의 열광에 비해 호의적이지 않았습니다.
실제로 이 드론들이 나는 모습을 주변에서 좀처럼 보기 힘들었죠.
이 초소형 드론에 열광하기에는 처음 소개 되었던 겨울에 비해 이제 날씨가 너무 좋아진 이유도 있지만, 무서운 힘을 가지게 되어도 그 힘을 발휘하기에 우리의 서민 주택은 턱없이 좁았고, 밖에서 날리기에는 우린 이미 고출력의 레이싱 드론에 너무나 익숙해져 있었기 때문입니다.
그리고 그런 아쉬움을 극복하기에 249불은 너무나 높았습니다.
일단 이걸 날릴 만 한 집부터 구매합시다. 사진=commons.wikimedia.org
하지만 에른스트 슈마허의 고전 '작은 것이 아름답다'를 들먹이지 않더라도 작음을 향한 레이싱 드론의 진화는 가속되고 있었습니다.
보통의 레이싱 드론과 속도로 승부해 볼만한 가격으로 초소형 BLDC 레이싱 드론이 등장하고 있습니다.
1) 작아도 매다, Babyhawk
EMAX 사의 Babyhawk. 사진=emaxmodel.com
품질 좋은 모터로 유명한 EMAX 사가 만든 이 드론은 예쁜 외모에 비해서 뛰어난 비행성으로 입소문이 나기 시작합니다.
F3급의 FC를 가지고 있고 1104 5,000kv 모터와 2s 배터리가 동력을 공급합니다. 60g의 가벼운 무게에 배터리까지 포함해도 86g 밖에 되지 않습니다.
Babyhawk는 플라스틱 프레임에 프로펠러를 보호하는 가드가 있는 것이 특징입니다.
작은 크기에도 나무 넘기나 다이브 같은 프리스타일 비행이 가능해서 장소에 상관없이 가벼운 기분으로 날릴 수 있습니다.
다만 아직까지 수신기가 포함된 제품은 팔지 않습니다. 자신의 조종기에 맞는 수신기를 별도로 구매해서 장착해야 합니다.
조만간 수신기를 포함한 BNF (Bind-N-Fly, 조종기와 연결하고 바로 날릴 수 있는 제품) 모델을 판매할 것으로 보입니다.
2) 초미니 드론의 원조 Horizon Hobby사의 Torrent 110
Horizon Hobby Torrent 110. 사진=horizonhobby.com
미니 레이싱 드론 Tiny Whoop의 성공에 가장 배 아파할 회사가 Horizon Hobby사가 아닐까요?
Tiny Whoop를 만들기 위해서는 이 회사의 Inductrix 미니 드론이 필요했기 때문이죠.
Inductrix의 폭발적인 판매를 보고 뒤늦게 Inductrix FPV를 출시했지만 이미 다른 미니 드론들이 좋은 성능과 낮은 가격으로 시장을 정복해 버렸습니다.
그 후 BLDC 모터가 적용된 Inductrix 200 같은 모델을 출시하기도 했지만 이상하게도 큰 인기를 끌지 못하는 듯합니다.
하지만 이번에 출시한 Torrent 110는 다릅니다. Torrent 110은 1104 7,600kv 모터에 3s 배터리를 사용할 수 있습니다.
이번에는 과감하게 덕트 구조를 포기하고, 프로펠러 가드를 가지고 있고 본체는 2mm 두께의 카본으로 되어 있습니다.
손쉽게 FPV 카메라 각도를 변경할 수 있는 멋진 디자인이 돋보이지만, 항상 Horizon Hobby사의 제품이 그렇듯 스펙트럼 조종기 밖에 연결이 되지 않습니다.
3) 신기해 보이면 뭐든 출시하는 Eachine의 Aurora
Eachine Aurora. 사진=eachine.com
Eachine은 브러시드 모터를 사용한 미니 레이싱 드론에서는 굳건한 입지를 자랑하는 드론 제조사입니다.
Eachine 자신만의 제품도 훌륭하지만 재미있어 보이는 아이디어라면 짝퉁을 불사하고도 제품화하는 묘한 회사입니다.
그래서 BLDC 모터가 들어가는 초소형 레이싱 드론이 나온다면 아마 Eachine이 먼저 출시하지 않을까 했는데 간발의 차로 Furious FPV가 먼저 출시를 했습니다.
90mm의 크기의 Aurora는 1104 7,500kv 모터에 3s 배터리까지 지원합니다.
10A까지 전류를 감당하는 ESC는 가장 최신 디지털 통신 기술인 Dshot600를 지원합니다.
비행 중에 FPV 화면으로 기체의 상태를 모니터할 수 있는 OSD가 내장 되어 있는 것도 장점입니다.
4) 속도에 한계에 도전한다. Arfun Pro 95
Arfun Pro 95. 사진=gearbest.com
전형적인 레이싱 드론의 축소판처럼 생긴 Arfun Pro 95는 이름처럼 95mm 크기의 레이싱 드론입니다.
DYS 사의 1104 7,500kv 모터와 이것을 위한 ESC는 20A의 전류까지 소화합니다.
후방에 LED와 버저까지 가지고 있고 이 많은 기능은 3mm 두께의 정X 형태의 카본 프레임에 담겨 있습니다.
3s의 배터리를 사용하면 정신을 차리기 힘든 직진 비행 성능을 자랑합니다.
교환이 잦은 프로펠러도 구하기 쉬운 Genfan 사의 BN2035를 사용하고 있습니다.
최고 사양을 가지고 있지만 FPV 카메라가 프로펠러 사이에 있어 프로펠러가 화면을 가리는 점이 조금 아쉽습니다.
5) 미친 도마뱀, Lizard 95
Eachine Lizard 95. 사진=eachine.com
이름처럼 묘하게 생긴 Eachine 사의 Lizard 95는 Arfun에 비해서 모터의 속도가 6,000kv로 낮은 대신에 5장으로 이루어진 프로펠러를 사용합니다. 덕분에 안정적인 비행 성능을 자랑합니다.
위쪽에 장착되는 카메라 덕분에 화면에 프로펠러가 보이지 않고, 아래 연결되는 배터리로 안정적인 무게 중심을 가집니다.
Lizard 95는 프리스타일 비행에 적합하다는 평가를 받는 모델입니다.
일부 유저들 사이에서 일반 레이싱 드론에서 사용되는 4s 배터리를 적용해서 더 높은 성능을 끌어올리는데 성공했다고 하지만, 모터가 끌어올려진 성능만큼 가열되기 때문에 추천하지는 않습니다.
레이싱 드론 입문을 위해서 브러시 모터가 적용된 작은 미니 레이싱 드론은 좋은 선택이지만 BLDC 모터가 사용되는 미니 레이싱 드론은 입문용으로 적합한지는 조금 고민해 봐야합니다.
작은 기체 특유의 민감한 반응은 입문자에게는 부담스러운데다 비록 손바닥만 한 드론이지만 최대로 속도를 내면 시속 100km는 거뜬히 넘어 버리기 때문입니다.
Lizard 95의 속도, 6,000kv 모터로 117km/h 속도가!! 사진=youtube.com
여러분의 지름을 돕기 위해 정리해 보면
*크기는 모터와 모터사이의 대각선 길이를 의미합니다.
*모터를 설명하는 숫자의 앞의 4개의 숫자는 전자석의 크기를 뒤에 4개 숫자는 전압당 회전수를 의미합니다.
*배터리 전압의 1s는 3.7v를 의미 합니다. 2s는 3.7x2로 7.4v입니다.
초소형 BLDC 레이싱 드론, 안전한 드론이 될 수 있을까?
미국 항공청(FAA)의 등록해야 하는 드론은 0.55파운드 즉, 250g 이상의 무게를 가진 드론입니다.
보통 400g 넘는 레이싱 드론을 미국에서 날리려면 여기에 등록을 해야 합니다. 등록비 5불과 함께 말이죠. 사진=registermyuas.faa.gov
250g의 기준은 Small Unmanned Aircraft Regulations (Part 107)에 대중 안전(Public Risk)를 근거로 규정된 내용입니다.
그래서 지금까지 소개해 드린 드론들은 배터리를 포함해도 100g 정도의 무게를 가지고 있기 때문에 등록이 필요하지 않은 드론에 속합니다.
우리나라에서는 12kg 이하의 드론의 경우는 등록할 필요가 없습니다.
250g이란 기준은 우리에게는 별 의미가 없지만, 250g 이하의 드론은 완구용 드론으로 판단할 수 있는 그래서 비교적 안전한 드론이라고 볼 수 있는 근거가 됩니다.
FAA에 드론을 등록해야 하는 것도 위법이라는 판결도 있지만요
물론 시속 100km로 돌진하는 드론이 완전히 안전하다고 말하기 어렵습니다.
야구공이 150g 정도니까 이런 드론과 충돌한다면 야구부 학생이 전력으로 던진 공에 맞는 정도의 충격을 받을 것입니다. (생각해 보니 전혀 안전하지 않군요.)
하지만 안전과 어른들의 복잡한 사정 때문에 비행이 가능한 구역보다 비행이 금지된 구역이 훨씬 더 많은 우리나라에서 작고 가벼운 드론은 점차 인기를 끌지 않을까요? 진화는 척박한 환경에서 가속하는 법이니까요.
WRITER 민연기/드론스타팅 필진
하늘을 나는 물건을 하나씩 공부하고 있는 엔지니어입니다.
http://blog.naver.com/smoke2000
