레이싱드론 조립 따라잡기 - 부품부터 세팅까지
레이싱드론 DIY, 생각보다 어렵지 않아요!
레이싱드론은 드론 애호가들에게 '가까이 하기엔 너무 먼 당신'입니다. 해보면 분명 재밌을 것 같은데, 조립이라는 큰 산이 가로막고 있기 때문이죠. 부품도 엄청나게 많고, 납땜은 신의 영역처럼 느껴져 손 대기가 두렵습니다. 잘못 조립했다가 사고라도 날까봐 걱정도 되고요.
* 챔피언이 말하는 드론 레이싱의 매력은?
드론스타팅에서는 공포에 떠는 분들을 구하고자 든든한 지원군을 블렀습니다. 위메이크드론(Wemakedrone)의 박상구 연구소장님이 그 주인공인데요.(박상구 연구소장님은 어떤 사람이죠?) 박 소장님과 함께 알아본 레이싱드론 조립의 모든 것! 지금부터 시작합니다.
Step 0. 준비물
필요한 준비물들을 모두 모았습니다. 사진=dronestarting.com
① F1-5기체 프레임
프레임이 당연히 있어야겠죠? (인기있는 프레임이 궁금하다면?)
오늘 강좌에서는 아르마탄(Armattan, 아르마탄이란?)의 'F1-5'을 사용하도록 하겠습니다.
② 모터(2206, 2000kv)
'2206'은 모터의 크기를 의미합니다. 앞의 22는 모터의 지름, 뒤의 06은 모터의 길이죠.
한편 2000kv는 출력을 의미합니다. 1V당 모터가 2000번 회전한다는 뜻입니다. 만약 10V짜리 배터리를 사용한다면 2000x10으로 분당 회전 수(RPM, Revolution per minute)가 2만 번이 되는 셈이죠.
③ 디스트리뷰션 보드 통합 플라이트 컨트롤러 보드(통합 FC 보드)
'디스트리뷰션 보드(Distribution board)'란 배터리의 전력을 각 장치에 분배하는 역할을 하는 부품입니다. '플라이트 컨트롤러 보드(Flight Controller board)'는 비행체의 음직임을 제어하는 핵심 부품인 플라이트 컨트롤러(FC, FC란?)가 장착된 보드고요. 최근에는 이 두 보드가 결합된 통합 FC보드가 인기입니다.
④ 변속기(ESC)
모터의 회전력(RPM)을 제어하여 프로펠러가 돌게 만드는 장치입니다.
⑤ AT9 송수신기 세트 (AT9란?)
장식용으로 조립하는 거 아니죠? 조종을 위한 송수신기는 필수!
⑥ 배터리 (3S, 11.1V, 1500mAh)
설명이 필요 없겠죠?(배터리 스펙 보는법은?)
⑦ 프로펠러 <5045>
'5045'에서 앞의 50은 프로펠러의 길이를 의미합니다. 50은 5인치, 60은 6인치 하는 식이죠. 뒤의 45는 프로펠러가 기울어진 각도를 뜻합니다. 일반적으로 프로펠러가 길고 각도가 클수록 더 높은 출력을 보입니다. 물론 프로펠러가 다 결정하는 것은 아니고, 모터와의 어울림이 중요하답니다.
⑧,⑨ 필수공구
- 2.5mm 육각렌치, 2mm 육각렌치, 롱노즈 플라이어(Long nose flyer), 십자드라이버, 망치
- 인두
⑩, ⑪ 있으면 좋은 공구
- 몽키스패너, 커터칼, 전압 및 전류 테스터기, 핀셋, 히팅건(Heating gun)
Step 1. 통합 FC 보드 납땜
통합 FC 보드에 핀을 장착하고 납땜을 해줍니다. 앞서 설명드렸듯, 기존에는 디스트리뷰션 보드와 FC를 따로 연결했으나 최근에는 FC가 포함된 내장 통합 FC 보드가 새롭게 출시되었어요. 그 편의성과 깔끔함 덕분에 대세로 굳어지는 추세입니다.
고수들은 소위 '직납'이라고 해서, 아예 핀도 사용하지 않고 각종 배선과 통합 FC 보드를 직접 연결합니다. 직납을 하게 되면 무게도 덜 나가고 외관상 더 깔끔해 보인다고 하네요.
납은 크게 무연납과 유연납으로 나눌 수 있는데, 연기가 조금 청정하다고 하는 무연납이 조립자의 건강에는 더 좋습니다. 다만 납땜 성능 자체의 편의성과 강도는 유연납이 낫습니다.
납땜 시에는 온도가 매우 중요합니다. 온도가 높은 인두로 오랜시간 FC에 무리를 주게 되면 FC의 민감한 칩들이 타거나 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 온도 조절이 가능한 인두를 사용하여 약 400도 정도로 납땜을 권장합니다. 부득이하게 온도 조절이 불가능한 일반 인두로 작업할 때에는 되도록 뾰족한 끝 부분으로 신속하게 작업하는 것이 좋습니다.
Step 2. 통합 FC 보드에 배터리 커넥터 연결
통합 FC 보드에 배터리 커넥터 연결을 위해 납땜을 합니다. 배터리 커넥터 납땜은 두툼하게 하는 게 좋습니다. 이곳 납땜이 부실하면 나중에 배터리를 제거할 때 커넥터가 함께 뽑일 수도 있거든요.
납땜한 부위에 배터리 커넥터를 연결해줍니다. 통합 FC 보드와 배터리 커넥터의 +극과 -극을 반대로 끼면 안됩니다. 꼭 확인하세요!
Step 3. 하단 프레임 조립
이제 하단 프레임과 통합 FC 보드를 조립해주는데요. 사진에 'I'자 홈이 있는 것이 보이시나요? 그것이 카메라 지지대입니다. 카메라 지지대가 있는 쪽이 앞쪽입니다. 그리고 나사를 조일 때, 처음부터 너무 꽉 조이게 되면 나중에 프레임이 어긋났을 경우 나사를 다시 풀어야 하는 불편이 생깁니다. 그래서 처음에는 좀 느슨하게 조입니다.
이후에 모든 프레임을 다 조립하고 나면, 모양을 다잡고 비로소 나사를 끝까지 조입니다. 다 조립하면 위와 같은 형태가 됩니다. 이때 F1-5에 동봉된 알루미늄 나사는 조금 뻑뻑하게 조여진다 싶을 때 딱 30도 정도만 틀어서 마무리 해 주는 것이 포인트입니다. 너무 세게 조이면 나사가 헛돌거나 부러질 수 있습니다.
Step 4. 모터 부착
이제 모터를 달 차례입니다. 모터의 경우 땅에 떨어지게 되면 그 충격으로 베어링(Bearing)이 손상될 수 있습니다. 최대한 책상 안쪽에서 작업하셔서 모터가 떨어지는 일이 없도록 하세요.
모터는 배선이 위 사진처럼 암(Arm, 암이란?)의 중앙부와 일자가 되도록 해야 합니다. 또한 나사는 최대한 꽉 조여주세요. 충격이나 높은 회전과 진동으로 인해 모터가 빠져 버리면 대형사고로 이어질 수 있기 때문입니다. 또 모터 나사가 느슨할 경우 진동이 심할 수 있기 때문에 '록타이트(Loctite) 263' 등의 나사풀림 방지제를 사용하는 것도 방법입니다.
사진=dhgate.comStep 5. 변속기를 모터에 연결
모터를 장착했으면 거기에 변속기를 연결해줍니다. 변속기는 위와 같이 생겼습니다. 원래는 모터 배선과 변속기 배선을 연결하게 되어 있는데요. 하지만 그렇게 할 경우 보기에도 지저분하고 납땜도 오히려 어렵습니다. 그러므로 변속기 배선을 잘라내고 모터에 직접 연결하는 것이 더 좋습니다.
인두로 변속기의 기존 배선을 떼어냅니다.
배선을 떼어낸 곳에 납을 더 녹여준 뒤 모터 선과 연결합니다. 이때 모터 종류와 변속기에 따라 납땜순서가 달라짐에 따라 모터 방향이 정방향(CW, Clockwise)인지 반시계방향(CCW, Counter-Clockwise)인지 정해지는데요. 보다 자세한 내용은 위메이크드론 자료실을 참고하세요.
Step 6. 변속기를 통합 FC 보드에 연결
변속기와 모터를 연결했으면 일단 수축튜브를 적당한 크기로 잘라 위 사진과 같이 씌워줍니다. 수축튜브를 사용하는 이유는 크게 3가지로 정리할 수 있습니다.
① 퓨어 카본 프레임은 전기가 통하므로 사고 예방을 위해 필요
② 작은 빗방울이나 안개 입자가 배선에 직접 닿지 않게 함
③ 깔끔한 선 정리가 가능
주의할 점은 모터 테스트 전까지 수축튜브에 열을 가하면 안 된다는 것입니다. 수축튜브로 마감을 한 뒤에 모터 이상을 발견하면 골치가 아파지기 때문이죠. 수축튜브에 열을 가하지 않은 채로 변속기와 통합 FC 보드를 연결합니다.
Step 7. 모터 회전 방향 테스트
변속기까지 연결했으면 모터가 제대로 작동하는지 확인할 차례입니다 '클린플라이트(Cleanflight)'라는 프로그램을 사용하면 되는데요. 프리웨어(Freeware)이므로 비용에 대해 부담을 가지실 필요가 없습니다.
드론을 컴퓨터에 연결하고 클린플라이트를 실행한 후, FC 종류를 선택하고 안정화 버전으로 업데이트합니다. 이후 수평을 캘리브레이션(Calibration, 캘리브레이션이란?) 해줍니다.
캘리브레이션 후 모터 회전방향을 확인하는데 여기서 프로펠러는 반드시 제거된 상태여야 합니다. 프로펠러가 있는 상태에서 모터를 구동해버리면 큰 사고로 이어질 수 있기 때문이죠. 그리고 작은 팁은 전원을 넣을 때 배터리를 바로 뺄 수 있게 살짝 끼워 넣는 것입니다. 납땜을 잘못 하거나 +, - 전극을 반대로 연결했을 경우 전자기기에 손상이 갈 수도 있고 화재의 위험도 있는데요. 이럴 때 배터리를 바로 제거할 수 있도록 살짝 끼워 넣는 것이 중요합니다.
* 드론 안전사고, 어떤 위험이 있을까요?
모터 회전 방향에 이상이 없으면 히팅건으로 수축튜브를 뜨겁게 가열해줍니다.
그러면 이렇게 줄어들게 돼요. 신기하죠?
Step 8. LED 제어판 장착
비행 중 기체의 방향을 확인하기 위해서 LED 제어판을 장착해줍니다. LED 색상, 동작에 따른 점등 여부 등의 세부 설정은 클린플라이트에서 할 수 있습니다.
Step 9. 수신기 장착
조종기의 신호를 받는 수신기를 장착해줍니다. 이제 끝이 보이네요. 수신기는 케이블타이로 고정합니다.
Step 10. 바인딩
바인딩은 조종기와 기체를 연결하는 과정입니다. AT9 송수신기는 바인딩 방법이 간단한 것으로 유명한데요. 수신기의 바인딩 버튼을 3초간 누르고 있으면 수신기가 깜빡깜빡 점등하며, 조종기에 안테나 모양의 아이콘이 뜨면서 연결이 완료됩니다.
Step 11. 상단 프레임 조립
이제 어려운 조립은 없습니다. 상단 프레임을 끼워줍니다.
Step 12. 프로펠러 장착
프로펠러를 끼워 주면 드디어 완성! 프로펠러도 끼우는 방향이 있습니다. 모터의 회전방향에 따라 프로펠러가 다른데요. 일반적으로 시계방향(CW)은 5인치 프로펠러 기준으로 5045R, 반시계방향(CCW)은 5045N으로 표기됩니다. R은 리버스(Reverse), N은 노멀(Normal)의 약자입니다.
사진=위메이크드론 제공Step 13. 최종 세팅 및 PID값 조정
이젠 클린플라이트를 통해 최종적인 세팅을 해 주고 PID값을 알맞게 조정해 주면 됩니다. PID값이란 기체의 제어값으로, 비행 성능을 결정하는 세부 설정값입니다. 아래 사진은 레이싱 선수들이 사용하는 F1-5와 F1-6의 PID 값입니다. 참고하시면 좋겠습니다. 보다 자세한 내용은 위메이크드론 자료실에서 확인하실 수 있습니다.
사진=위메이크드론 제공드디어 조립을 다 마치고 대망의 첫 비행! 조립 시간은 숙련도에 따라 다르지만 대략 3시간 전후라고 생각하시면 됩니다. 생각보다 오래 걸리지 않죠?
지금까지 레이싱드론 조립 과정에 대해 알아봤습니다. 여전히 어렵다고 느끼는 분들도 계실 것이고, 할 만하다고 생각하는 분들도 계실 텐데요. 백문이 불여일견입니다. 용기를 내서 직접 도전해보세요. 요즘에는 레이싱드론 관련 인터넷 커뮤니티가 활성화되어 있어서, 조립하다 막히면 질문하기도 쉽습니다. 혹시 인천, 경기 지역에 거주하신다면 위메이크드론을 직접 방문하셔서 도움을 구하시는 것도 좋겠습니다. 위메이크드론이 위치한 송도는 비행금지구역(비행금지구역이란?)이 아니라서 조립 후 바로 비행이 가능하다고 하네요. 관련 정보는 여기서 확인하실 수 있어요!
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