더 긴 비행을 위해 날개를 버린 드론, V-콥터 팔콘
V-콥터 팔콘, 최초의 바이콥터 촬영 드론
바이콥터를 아시나요? 바이콥터는 드론의 한 종류입니다.
익숙한 4개의 프로펠러를 가진 드론을 다른 이름으로 쿼드콥터(Quadcopter)라고 부르기도 합니다. 사진=https://store.dji.com
비행 안정성을 위해 4개 보다 더 많은 프로펠러를 가진 드론은 또 다른 이름을 가지고 있지요.
프로펠러가 6개 라면 헥사콥터(Hexacopter)입니다. 사진=https://store.dji.com
자전거, 바이시클(Bicycle)의 바이(Bi)와 헬리콥터(Helicopter)의 콥터(copter)가 결합한 듯한 바이콥터는 이름에서 짐작할 수 있듯 프로펠러가 두 개인 드론입니다. 프로펠러가 두 개뿐인 드론이라고요? 흔하지 않은 드론이지만 아마 어디선가 보신 적은 있으실 거예요.
영화 아바타에서 행성 판도라의 평화를 지킨 비행선이 바로 바이콥터입니다. 사진=https://james-camerons-avatar.fandom.com
이런 형태의 비행선은 영화 속이 아니라 실제로 존재합니다.
군용 항공기에서도 드물게 만날 수 있지요. 사진=https://pxhere.com
모두 사람이 타고 조종하니 드론은 아니라고요?
프로펠러 두 개가 스마트폰과 결합해 인터넷을 뜨겁게 달궜던 궁극의 셀카 드론도 바이콥터입니다. 사진=https://www.youtube.com
물론 저렇게 작은 모터와 프로펠러가 무거운 스마트폰과 함께 비행하는 게 가능할까란 의문과 함께 가짜 영상으로 들통났지만 그럴듯해 보이는 만큼 기술적으로 가능한 드론입니다.
정말로 스마트폰을 띄우려면 이 정도 크기의 모터와 프로펠러가 필요하지만 말이지요. 사진=https://www.thingiverse.com
바이콥터는 흔히 만날 수 없어 낯선 드론입니다. 하지만 이 익숙하지 않은 구조의 새로운 드론이 등장했습니다.
제로제로 로보틱스(ZeroZero Robotics)의 드론 V-콥터 팔콘(V-coptr Falcon)입니다. 사진=https://zerozerorobotics.com
왜 바이콥터일까요?
바이콥터는 2개의 프로펠러만으로 비행하는 드론입니다. 2개 만으로 비행이 충분할까 싶지만 헬리콥터는 이미 비행을 위한 양력을 만드는 프로펠러가 한 개뿐입니다. 2개의 프로펠러로 비행하는 구조는 다른 곳에서도 발견됩니다.
서로 다른 방향으로 회전하는 프로펠러를 나란히 연결한 동축 반전형 드론입니다. 사진=https://www.banggood.com
바이콥터는 프로펠러가 좌우로 분리되어 있습니다. 반대 방향으로 회전하는 이 프로펠러는 회전하면서 발생하는 반발력을 서로 상쇄합니다. 그리고 이 두 개의 프로펠러는 앞뒤로 기울 수 있습니다. 프로펠러가 기운 방향으로 바이콥터가 이동합니다.
그래서 바이콥터는 프로펠러를 위한 모터 외에 프로펠러를 기울게 하는 또 다른 모터가 필요합니다.
비행을 위한 양력을 만드는 모터와 이 모터의 방향을 조정하는 모터까지 바이콥터는 제어가 까다롭습니다. 주로 드론 고수님들이 자신의 드론 제작 능력을 시험하기 위해 도전하는 영역이었지요. 그래서 바이콥터는
직접 설계해서 3D 프린터로 만들거나. 사진=https://www.thingiverse.com
애써 바이콥터 프레임을 찾아야 만날 수 있습니다. 사진=https://rcexplorer.se
바이콥터는 하늘을 즐기는 흔한 드론은 아니지만 많은 사람들이 꾸준히 도전하는 데는 바이콥터만의 장점이 있기 때문입니다. 바이콥터의 비행은 민첩합니다. 프로펠러의 회전이 만드는 반발력으로 요(Yaw) 회전하는 다른 드론과 달리
바이콥터의 회전은 회전 반발력 외에 양력을 사용할 수 있습니다. 사진=https://rcexplorer.se
원하는 방향으로 기체를 기울이고 나서야 움직이는 다른 드론과 비교하면 훨씬 빠른 방향 전환이 가능합니다. 바이콥터의 장점은 그것뿐만이 아닙니다. 프로펠러가 와류 속으로 들어갈 때 발생하는 진동을 프롭 워시(propwash oscillation)라고 부릅니다.
프로펠러를 지난 바람은 엉망으로 꼬이기 때문에 생기는 진동입니다. 사진=https://www.youtube.com
프롭 워시는 갑자기 하강하거나 급히 방향을 바꾸는 드론에서 흔히 발생합니다. 전진하는 일반적인 드론은 앞쪽에 프로펠러가 만든 바람이 뒤쪽 프로펠러의 영향을 줍니다. 프롭 워시에 시달리는 드론은 그만큼 효율이 떨어지기 마련입니다. 그러나 바이콥터는 프롭 워시를 겪는 경우가 줄어듭니다. 프로펠러가 둘뿐이거든요.
하지만 바이콥터의 높은 효율의 결정적 비결은 여기 있습니다.
돌릴 모터가 둘뿐입니다. 사진=https://zerozerorobotics.com
사용된 모터 숫자가 적으면 그만큼 배터리도 적게 소모됩니다. 쿼드콥터가 모터를 4개 돌릴 동안 2개만 돌리면 되니까요. 물론 모터 4개를 쓰든 1개를 쓰든 같은 힘으로 떠오른다면 큰 효과를 기대하기 힘들겠지만 바이콥터는 방향 전환에 큰 에너지가 필요하지 않습니다.
모터의 방향을 바꿀 작은 서보모터 2개로 충분하니까요. 사진=https://rcexplorer.se
3축 짐벌 카메라 바이콥터 V-콥터 팔콘
V-콥터 팔콘은 바이콥터입니다. 그래서 더 높은 비행 효율을 기대할 수 있습니다.
팔콘의 비행시간은 자그마치 50분이나 됩니다. 사진=https://zerozerorobotics.com
DJI의 매빅2가 비행시간 31분으로 마의 30분대를 돌파했건만 팔콘은 그보다 월등히 긴 비행시간입니다.
50분 비행에 사용된 배터리의 용량은 4500mAh입니다. 사진=https://www.youtube.com
매빅2의 3950mAh 배터리보다 크지만 12% 더 크지만 그렇게 늘어난 비행시간이 38%나 됩니다. 팔콘의 비행 효율이 얼마나 뛰어난지 짐작할 수 있습니다. 프로펠러가 2개로 줄어든 만큼 또 다른 장점이 있습니다. 조용합 니다.
드론의 프로펠러는 원래 시끄럽습니다. 조금이라도 조용해지고 싶어 특별한 프로펠러를 찾기도 합니다. 사진=https://store.dji.com
비행하는 프로펠러의 날개는 공기를 압축합니다. 그리고 압축한 공기를 다음 날개가 다시 압축합니다. 그 과정에서 프로펠러는 압축된 공기를 가로지르게 됩니다. 이때 발생한 충격은 드론 특유의 소음을 만들지요. 하지만 팰콘은 그런 프로펠러가 둘뿐입니다. 둘뿐이기 때문에 소음일 발생하는 곳이 반으로 줄어든 데다 남은 공간에 더 큰 프로펠러를 사용할 수 있습니다.
큰 프로펠러는 천천히 회전해도 충분한 양력을 만들 수 있습니다. 다른 드론보다 조용하지요. 사진=https://zerozerorobotics.com
큰 프로펠러와 바이콥터라는 독특한 구조 때문에 휴대가 불편하지 않을까 하는 걱정도 필요 없습니다.
팔콘 역시 DJI의 매빅 시리즈처럼 팔을 접는 폴딩 드론입니다. 사진=https://zerozerorobotics.com
높은 효율을 위해 마치 매빅을 앞뒤로 자른 듯한 디자인입니다. 자른 매빅 모양이지만 비행거리는 줄지 않았습니다. 매빅과 견줄 7km입니다.
V-콥터 팔콘은 어떤 드론보다 민첩한 움직임을 기대할 수 있습니다. 프로펠러의 방향을 바꾸는 보조 모터에도 팔콘만의 기술이 숨어있습니다. 일반적인 바이콥터가 방향 전환을 위해 서보모터를 사용하지만
팔콘만의 모터 시스템을 가지고 있습니다. 사진=https://zerozerorobotics.com
이렇게 만들어진 민첩한 움직임은 제어하기 힘들지 않을까 걱정이라고요? 긴장할 필요 없습니다.
충돌 방지 센서가 있으니까요. 사진=https://zerozerorobotics.com
장애물을 발견하고 피할 수 있는 최고 속도는 25km/h나 됩니다. 이렇게 빠르게 반응하는 드론이 촬영하는 영상은 그만큼 정신없을듯하지만
팔콘의 카메라는 3축 짐벌로 고정됩니다. 사진=https://zerozerorobotics.com
12MP 사진 촬영이 가능한 팔콘의 카메라는 4K의 해상도의 영상을 30fps로 담을 수 있습니다. 매빅2와 동일한 수준의 영상 품질입니다. 촬영을 보조하는 다양한 자동 비행 기능도 있습니다.
선택한 피사체를 끝까지 추적해서 영상에 담는 오토팔로우(Autofollow) 기능 사진=https://zerozerorobotics.com
은 당연히 촬영하고 싶은 지점을 중심으로
빙글빙글 돌면서 수직 상승하는 기능, 돌면서 서서히 멀어지는 기능 그리고 회전 없이 그대로 멀어지는 기능을 지원합니다. 사진=https://zerozerorobotics.com
이제 모든 신제품 드론이 피할 수 없는 엄마 친구의 사촌 아들 같은 드론 매빅2와 비교해 봅시다.
접은 크기는 매빅2보다 큽니다. 장애물 감지센서는 전방뿐이고 비행 거리 역시 매믹2보다 약간 부족해서 아쉽습니다. 하지만 프로펠러 2개를 포기하면서 얻은 50분의 비행시간은 단연 돋보입니다. 가격도 아슬아슬하게 1,000불을 넘기지 않았고요. V-콥터 팰콘은 바이콥터로는 처음으로 충분한 시장성을 가진 드론으로 판단됩니다.
호버 드론에서 팔콘까지
제로제로 로보틱스라는 이름이 익숙하신가요? 남들이 팔만 접고 폴딩 드론이라고 주장할 때 몸을 반으로 접는 드론이 있었습니다.
호버 드론이 바로 제로제로 로보틱스의 드론입니다. 사진=https://gethover.com
나쁘지 않은 평가로 셀카 드론 시장을 개척한 제로제로 로보틱스는
회전하는 충돌 방지 센서를 가진 호버2를 출시합니다. 사진=https://www.kickstarter.com
하지만 이번에는 반으로 접는 제로제로 로보틱스 만의 색을 버리고 과감하게 바이콥터로 도전합니다. 호버2 드론의 가격이었던 450불을 훨씬 넘어선 고급 촬영 드론으로 말이지요. 지금 100불로 예약을 하면 2월 중 발송될 계획이랍니다. 그러나 아직 걱정이 남습니다.
호버2 드론은 9배가 넘는 크라우드 펀딩 금액으로 화려하게 시작되었지만
아직도 제품을 공개하지 않았습니다. 팔콘의 등장이 반갑게만 느껴지지 않는 이유입니다. 다음 달인 2월 중에 발매하려면 팔콘은 거의 완성되어 포장만 남겨두어야 할 테지만 어쩐지 계약금 100불이 찜찜합니다.
그래도 배송 예정인 2월이 기다려지는 건 팔콘이 아무도 도전하지 않던 첫 바이콥터 촬영 드론이기 때문입니다. 매빅 이후 많은 드론의 팔을 접었듯 V-콥터 팔콘이 새로운 드론의 원형이 되었으면 합니다.
WRITER 민연기
하늘을 나는 물건을 하나씩 공부하고 있는 엔지니어 입니다.
http://blog.naver.com/smoke2000
