클래스가 다른 레이싱 드론, X-CLASS
1000급의 대형 드론으로 펼쳐지는 레이싱, X-CLASS
드론에 이름에 붙는 ‘급’은 크기를 의미합니다.
드론의 급은 모터의 축을 통과하는 원의 지름을 말합니다. 사진=https://blog.naver.com/smoke2000
250급은 축을 통과하는 원의 지름이 250mm인 드론을 의미하고 65급은 65mm 크기의 드론을 뜻합니다. 드론의 급은 크기만 의미하지 않습니다. 큰 드론은 크기만큼 무거운 대신 더 큰 프로펠러를 쓸 수 있습니다.
물론 더 강력한 모터를 사용할 수 있죠. 하지만 작은 드론은 그 가벼움에서 또 다른 비행 성능을 자랑합니다. 그래서 드론의 급은 크기를 넘어 최대 성능과 비행성등 많은 것을 점쳐볼 수 있습니다.
속도를 겨루는 레이싱 드론의 세계에서 큰 출력은 영원히 채우지 못하는 파일럿의 욕구이기도 합니다.
우린 크고 강력한 걸 좋아하니까요. 사진=https://www.imdb.com
하지만 레이싱 드론은 덩치를 키우기보다 작고 날렵한 쪽으로 진화했습니다. 레이싱 드론이 출력의 한계를 만나면서 크고 무겁지만 더 강력한 출력을 선택하기보다 작고 가벼운 쪽을 선호하기 시작했으니까요. 같은 출력의 프로펠러와 모터를 쓸 수 있다면 작고 가벼운쪽이 유리합니다.
레이싱 드론이 우리나라에서 처음 속도를 열망할 때 250급 크기의 드론이 대세였습니다.
처음 대중이 만난 드론은 500급 이었습니다. 그것이 250급에서 220급으로 지금은 180급으로 점차 작아지더니
아예 100급도 되지 않는 마이크로 드론이 방안을 날기 시작했습니다. 사진=https://www.tinywhoop.com
작은 드론과 큰 드론의 비행은 서로 다르기 때문에 어떤 크기가 좋다고 판단하지 못하지만 레이싱 드론의 크기가 작아지면 생기는 확실한 문제가 한 가지 있습니다.
안보여요.
가뜩이나 빨라서 눈을 쫓기도 피곤한데 자꾸 작아지기만 합니다.
그래서 최근 레이싱 대회는 밝은 LED 설치가 필수가 되어버렸습니다. 사진=https://shop.thedroneracingleague.com
LED라도 달아야 어디쯤 날고 있는지 짐작할 수 있으니 말이죠. 기왕 잘 안 보인다는 게 문제라면 차라리 아주 커다란 레이싱 드론은 어떨까요? 더 크고 더 큰 소리를 내면서 비행하는 드론이 속도를 겨루는 경기 말이죠.
커다란 드론이 달리는 드론 레이싱이 있습니다. 사진=https://www.xclass.racing
X-클래스입니다. 얼마나 큰 드론들의 경기냐고요? 1000급입니다. 모터와 모터가 만드는 원의 크기가 1m 입니다.
레이싱 드론의 X-라지, X-클래스 드론
X-클래스에 드론은 모터의 축이 그리는 원의 크기가 800mm에서 1200mm 까지 입니다. 일반적인 레이싱 드론에 4배입니다. 이만한 크기의 드론은 산업용에서 어렵지 않게 찾을 수 있지만 이 크기의 드론이 속도를 목표로 한다면 기체(Frame)도 달라야 합니다. 빠른 반응과 진동에도 의연해야 하는 레이싱 드론은 크기가 커질수록 더 단단해야 하기 때문입니다. 물론 그만큼 무겁습니다.
그러나 무거움 따위 출력으로 극복하면 그만입니다. 카본 대신 봉을 선택하는 것도 서슴지 않습니다. 사진=http://dysonian.com
이 덩치를 다룰 모터도 예사롭지 않습니다. 모터의 사양은 앞의 4자리 숫자와 뒤에 4자리 숫자를 읽습니다. 앞의 4자리 숫자는 모터의 힘과 관계있고 뒤에 4자리 숫자는 속도와 관계있습니다.
예를 들어 2206-2300KV 모터는 모터 내부의 전자석 스테이터의 지름이 22mm, 두께가 6mm라는 의미입니다. 2300KV는 1볼트당 회전수(RPM)입니다.
최대 16.8볼트의 배터리를 사용한다면 일분에 38,640 바퀴나 회전을 하죠. 일반적인 레이싱 드론의 모터입니다. 하지만 X-클래스의 모터는
4120-465KV 입니다. 사진=https://www.getfpv.com
모터의 힘을 좌우하는 스테이터의 지름은 2배나 크고 두께는 3배 이상입니다. 큰 만큼 돌리기는 힘들어 RPM은 상대적으로 낮습니다. 465KV밖에 되지 않으니까요. 하지만 회전 속도는 전압이 높으면 빨라집니다. X-클래스의 배터리는 다릅니다.
최대 16.8V의 4셀 배터리가 아닙니다. 최대 25.2V의 6셀입니다. 사진=https://chinahobbyline.com
6셀 배터리와 함께 만든 최대 RPM은 11,718입니다. 아직 일반 레이싱 드론에 미치지 못한다고요?
그만큼 프로펠러도 거대합니다. 사진=https://www.masterairscrew.com
프로펠러의 지름만 13인치 (330mm)에 한 바퀴 회전했을 때 전진 거리를 의미하는 피치는 12인치 (305mm)입니다. 일반 레이싱 드론의 6인치 크기에 4.5인치 피치 프로펠러와 비교하면 선풍기 입니다.
이런 무식한 프로펠러를 돌려줄 전자변속기(ESC, Electronic Speed Control)의 허용 전류는 80A 입니다. 사진=http://rctimer.com
일반적인 ESC보다 2배나 큰 용량입니다. 하지만 비행 컨트롤러(FC, Flight Controller)와 나머지 부품은 지금의 레이싱 드론과 크게 다르지 않습니다.
제어 소프트웨어도 일반적으로 사용하는 베타플라이트 등으로 제어하기 때문에 크게 다르지 않습니다. 거대한 기체와 그 크기에 걸맞은 출력 시스템만 갖추면 다른 부분은 어렵지 않게 시작할 수 있습니다.
물론 지금의 레이싱 드론 제어 소프트웨어는 길이가 1m나 되는 괴물을 제어하기에는 최적화가 필요합니다. 무거워진 중량 덕에 급선회에서 고도가 낮아지거나 거대한 크기에서 오는 진동으로 출렁이는 문제도 지적되고 있습니다.
크기를 감당할 출력도 그만큼 커졌지만 속도를 위해 작고 가벼워진 지금의 일반 레이싱 드론의 속도에는 아직 미치지 못합니다. 앞에 예로 든 일반레이싱 드론의 모터와 프로펠러로 1분간 전진할 수 있는 이론적인 거리는 4.4km지만 X-클래스는 3.6km니까요.
하지만 X-클래스 드론은 이제 막 진화를 시작했습니다. 250mm 이하의 드론과 조금 다른 방향으로 진화가 필요할 뿐입니다.
급선회에서 고도를 보상하기 위한 독특한 캐노피도 시도되고 있으니까요. 사진=https://www.youtube.com
오픈 레이서에서 서킷 레이서로
X-클래스는 거대한 드론만을 의미하지 않습니다. 1m 크기에 드론이 펼치는 드론 레이싱 경기입니다. X-클래스는 2가지 리그로 나눕니다.
오픈 레이스
AMA (Academy of Model Aeronautics)가 주최하는 오픈 경기 입니다. 일반 드론도 참가 가능한 이 경기는 X-클래스 급 드론을 가진 AMA 회원이면 누구나 참가할 수 있습니다.
서킷 레이스
X-클래스 드론 레이싱에서 승인받은 선수가 참가하는 공식 대회입니다. 오픈 레이스에서 숙련된 X-클래스급 드론 비행을 시전한 선수들이 자격을 갖추고 참가할 수 있습니다.
X-클래스 드론이라고 해도 일반 레이싱 드론과 동일한 비행 컨트롤러 (FC)를 사용하는 만큼 X-클래스만을 위한 특별한 기능의 부품은 없습니다. 기본적인 크기 800 ~ 1200mm 를 만족하면 되고 FPV 화면에 선수 이름을 확인할 수 있으면 됩니다. 물론 영상송신장치는 크로스파이어 제품에 100mw를 사용해야 하지만 일반 레이싱 드론의 요구조건과 기본적으로 크게 다르지 않습니다. 오픈 레이스에서 수련을 마치면 누구나 공식 선수가 될 수 있죠.
서킷 레이스는 일반 자동차 서킷에서 이루어지기 때문에 관중석이 보호 받지만 드론의 크기가 큰 만큼 위험합니다. 사진=https://www.youtube.com
크기가 크기인 만큼 X-클래스의 서킷 레이스는 더 많은 안전 준수 사항을 요구합니다. 경기 중 규정된 고도를 넘어서는 안되고 야간 경기를 위해 별도의 자격 인증 (FAA Part 107 sUAS 운영 자격증)이 필요하기도 합니다. 물론 기체 구별을 위한 LED도 있어야 합니다. 출전 팀도 파일럿과 비행 육안 관찰자, 팀 매니저로 구성되어야 하죠.
매 경기는 X-클래스 공식 홈페이지에 공지됩니다. 마지막 경기는 지난 11월 10일 캘리포니아에서 열렸습니다. 사진=https://www.xclass.racing
경기의 우승자도 홈페이지를 통해 공개됩니다.
직접 가서 보고 싶지만 우리 집에서는 조금 멀군요. 사진=https://www.youtube.com
속도를 갈망하는 미래의 스포츠
드론이 즐거움으로 우리에게 다가온 건 불과 몇 년 전입니다. 제어하는 데로 비행하는 기체에 반했고, 그 드론에 카메라를 달면 멋지겠다는 생각이 들기까지 그리 긴 시간이 걸리지 않았습니다. 손가락이 움직이는 데로 따라오는 드론과 드론의 카메라가 실시간으로 중개하는 영상이 만나면 전에 없던 속도를 즐길 수 있다는 생각에 레이싱 대회는 자연스럽습니다.
다양한 국내 대회와 국제 대회가 열렸습니다. 사진=https://www.fai.org
시즌제로 진행되는 공식 레이싱 경기 DRL도 전에 없던 새로운 스포츠의 시작을 알립니다. 사진=https://thedroneracingleague.com
드론이 다양해지는 만큼 아주 작은 드론을 위한 레이싱도 있으니. 사진=https://www.youtube.com
좀 큰 드론이 승부를 겨루는 대회도 우리를 흥분시키기에 충분합니다. 드론이 작을수록 관객의 시선을 사로잡기 어렵습니다. 1m의 커다란 드론은 날지 않아도 눈길을 끕니다. 커다란 드론이 만드는 프로펠러 음은 자동차의 엔진 소리같이 우리를 설레게 합니다. X-클래스는 미국을 중심으로 시작된 대회지만
세계 다양한 나라에서 팀이 만들어 지고 있습니다. 사진=https://www.xclass.racing
자동차 서킷에서 진행되는 만큼 자동차 경기 문화가 그다지 활성화되지 못한 우리에겐 조금 먼 드론으로 느껴집니다. 우리가 즐기기엔 크기와 함께 커지는 위험에 대한 다양한 규제도 살펴야 하고 250급의 드론도 맘 편히 비행할 곳이 없는데 이렇게 거대한 드론이 호버링할 만한 곳이라도 있나 싶습니다.
여기라면 날려볼만 하지 않을까요? 사진=http://korean1.visitkorea.or.kr
하지만 대형 드론이 가지는 매력은 우리에게도 다르지 않게 다가옵니다. X-클래스의 프로펠러 소리는 짐승의 포효처럼 더 낮을 테니까요. X-클래스에 태극기가 그려진 팀 로고도 기대해 봅니다.
WRITER 민연기/아나드론스타팅 필진
하늘을 나는 물건을 하나씩 공부하고 있는 엔지니어입니다.
http://blog.naver.com/smoke2000
