드론과 주고 받는 신호
드론이 주고 받는 전파의 출력 세기
누군가가 나와의 연락은 어떻게 할까?
과거 전화가 각 가정에 보급되면서 편지나 인편보다 유선전화가 생활의 대부분을 바꿔놓았고, 지금도 가정이나 사무실에서는 유선전화가 대부분 사용되고 있습니다.
오늘날 청소년 이상의 우리나라 국민들은 유선전화보다 무선전화인 휴대폰을 가지고 다니는 것이 일상의 한부분이라고 할 수 있을 정도로 널리 보급되어 엄청나게 활용되고 있습니다.
물론 전문가들은 휴대폰조차도 자세히 보면 기지국을 통해 전파가 이동하기에 유선이나 다름없다고 하는 분들도 있습니다. 그러나 저 또한 전문가가 아니기에 선이 없는 전파로 연결 되는 휴대전화는 처음엔 신기하기만 했고, 지금은 편리하게 휴대폰을 사용하고 있기에 휴대폰은 무선전화라고 생각하고 있습니다.
그럼 드론은 무선전화인가 유선전화인가?
결론부터 보면 사실 둘 다 사용되고 있습니다. 대부분은 조종기와 드론기체의 무선으로 연결하여 조종되고 있으나 일부 수중드론처럼 유선으로 연결하여 물속을 유유히 다니는 드론도 있으며, 기업에서 사용되고 있는 R.T.S(Real time solution)처럼 장거리에 있는 드론의 영상을 볼 수 있고 제어도 가능한 소프트웨어가 개발되어 사용되고 있는 것을 확인할 수 있습니다.
일반적으로 사용되는 무선드론의 조종기와 기체는 어떻게 연결될까요? 전파를 보내는 송신기와 받는 수신기가 조종기와 기체에 있어야 연결이 되는데요, 송.수신기는 눈에 보이지 않는 주파수로 연결되어 조종신호에 따라 움직입니다.
사용되는 단어를 보면
▶주파수(frequency): 전파나 음파가 이동할 때 1초 동안에 진동하는 횟수.
▶헤르츠(Hertz): 주파수의 단위로 독일 과학자인 헤르츠 씨가 전자파를 실험을 증명하여 본인의 이름에서 유래
출처 출처 : 중앙전파관리소: 중앙전파관리소헤르츠의 예시를 들면, 1초동안 1번 진동을 하면 1Hz(헤르츠), 1초동안 1000번이면 1KHz(킬로헤르쯔), 메가헤르쯔, 기가헤르쯔 등으로 표시됩니다.
출처 : 과학기술정보통신부
위와 같은 주파수는 세계 각국이 달리 활용되고 있으나 2017년도에 정부에서 [2020 신산업, 생활 주파수 공급계획] 발표 자료에 따르면 주파수를 활용분야에 따라 분류하고 산업체가 신산업개발 또는 산업현장에 사용하는 산업용주파수와 개인. 사회가 가정 및 사회인프라에 사용하는 생활주파수를 재분류 하였습니다.
위 그림에서 주목해야할 부분인 산업, 생활용 주파수는 정부가 대가없이 활용가능한 주파수 대역으로 현재 총 44.2GHz의 약74%로 32.8KHz에 할당하여 산업체 및 생활에 다수가 사용되고 있고 드론 또한 이 주파수에 포함되어 있는 것입니다.
드론에 사용되는 주파수: 2.4GHz(2400 ~ 2483.5MHz) 멀티콥터 드론의 기본사용 주파수, 5.8GHz(5725 ~ 5850MHz) 멀티콥터 드론의 추가변경가능 주파수
드론은 산업. 생활 주파수로 자율자동차, 로봇과 같은 신산업 개발 및 제조현장에 유독물관리, 크레인 충돌방지 등의 목적으로 산업현장에서 같이 활용되고, WiFi 공유기, 블루투스 스피커등 가정에서 가정기기나 지하철 등 여러 곳에서 활용되는 생활주파수를 사용하고 있습니다.
일반 주파수는 특정 주파수를 잡고 사용하지만, 2.4GHz는 고정된 주파수를 사용하지 않고 사용하지 않는 빈 채널을 찾아서 사용합니다. 이런 특성 때문에 같은 2.4GHz를 사용하는 인터넷 공유기 Wifi, bluetooth가 페어링을 하면 끊김 없이 계속 연결하는 것과 같은 방법입니다. 따라서 다수의 사람들이 동시에 기체와 조종기를 연결하거나 연결된 채널에 노이즈가 발생하면 자동으로 비어있는 채널로 바꾸어 사용하게 됩니다.
다만 기존에 사용하던 주파수에 비해 고주파를 사용하기 때문에 전파가 큰 나무나 건물외벽에 전파가 방해 받을 수 있습니다.
2.4GHz의 경우 개활지와 같은 넓은 지역의 장애물이 없는 곳에서 유용하며, 5.8Ghz를 도심지의 장애물이 다수인경우의 사용이 유용한 것으로 여러 유튜버들이 올린영상에서 확인할 수 있습니다.
우리나라의 특성상 지역이 좁고 도심이 많은 곳에서는 2.4GHz의 와이파이 홍수로 인해 같이 쓰는 드론으로서는 전파간섭이 상당한 것이 사실입니다만 주변환경에 따라 달라질 수 있습니다.
단거리에 전파가 강한 5.8GHz로 변경하여 도심에서 날리면 좀 효과를 볼 수 있다고 하며, 장거리는 2.4GHz가 훨씬 유리하다고 합니다. 그러나 이것도 주변 환경에 따라 다르므로 비행전이나 비행중이라도 안전을 반드시 유의하면서 조종해야겠습니다.
중국 dji의 드론의 경우 2.4GHz 대역을 영상에 사용하기 때문에 많은 채널을 한꺼번에 사용하기도 할 수 있습니다만 여러 대를 동시에 운용하면 드론이 조종 신호를 받지 못해 제어가 되지 않는 현상이 발생할 수도 있죠.
그러나 국내에서 작년에 개최된 세계드론낚시대회에서처럼 5m간격으로 100개 팀이 한강에서 날릴 때 전파간섭으로 드론이 추락하는 경우는 드물었고 오히려 조작미숙으로 추락하는 경우가 다수였습니다.
스포티한 레이싱드론의 경우엔 어떨까
레이싱 드론에서 FPV(first person view: 1인칭 시점)을 빼놓고 말할 수는 없을 것입니다.
FPV는 카메라와 영상 송신기, 수신기, 모니터(출력)로 구성되며 전파관련 문제되는 것은 바로 송신기입니다.
여기서 송신기는 카메라의 영상을 전기신호로 변경해주면 그 신호를 받아서 송출해주는 장치입니다.송출파워가 커야 영상신호를 멀리서도 잡을 수 있는데요, 보통 100mw당 약 150~200m가량의 지역을 커버할 수 있다고 합니다. 보다 먼 거리를 보내기 위해 추가로 안테나를 커스텀 하는 경우도 있습니다만, 전파가 세다고 무조건 좋은 것은 아닙니다. 오히려 전파가 세질 경우 주변 와이파이의 간섭이 강해질 수 있기 때문입니다.
무슨 얘기인즉, 2.4GHz의 무선 조종기와 영상송신기가 같이 사용되는 경우가 많습니다. 그러면 전파가 셀 경우 간섭이 일어나서 노콘(No Control)이 일어날 수 있을 확률이 높아집니다.
그래서 이것을 방지하고자 레이싱드론 같은 경우에는 5.8GHz의 영상송신장치를 사용합니다. 레이싱의 경우 속도가 100km이상 나오기에 눈 깜짝할 사이에 영상이 나가버리면 속수무책으로 어딘가에 충돌하거나 사고로 이어질 수 있는 어마 무시한 끔찍한 일이 발생할 것입니다. 이런 불안한 이유로 레이싱드론을 하는 마니아들은 아날로그방식의 고글을 선호하기도 합니다. 거리가 멀어지면 영상 송출 화면에 줄이 가면서 신호가 옵니다. 아날로그 고글은 지지직 줄이 가기 시작할 때 다시 기체를 돌려서 복귀해주면 신호를 다시 잡는데 큰 어려움이 없습니다. 그러나 디지털의 경우는 한 번에 신호가 끊겨 나가버릴 수 있는 단점이 있다고 합니다.
출처:team-blacksheep.com
다시 본론으로 보면 “2.4GHz에는 300mW, 5.8GHz는 10mW”가 기준이며, 레이싱드론의 송신기는 5.8KHz의 주파수를 사용하면서 안테나 출력은 10mW로 법상 나와 있는데 거리로 보면 아쉽지만 30m 될까말까 합니다. 정말 장난감 드론거리입니다.
그래서 해외직구를 통해 보다 출력이 높은 송신기를 구매하여 사용하나 이것은 사실 불법입니다.
또한 전파출력이 우리나라에서는 최대 1W(=1000mW)의 출력을 사용할 수 있는데 다른 나라와 비교해서 보면, 미국은 4W(=4000mW), 일본은 0.6W(=600mW), 유럽은 0.1W(=100mW)로 비교적 우리나라는 보편적인 편입니다.
우리나라의 출력허용 기준이 낮아서 드론산업개발의 어려움이 많다고 하나, 사실은 장거리 비행에도 충분히 가능한 거리입니다. 현재 1W(=1000mW) 미만으로 5~7Km 비행이 가능한 드론이 판매되고 있는 것을 보면 알 수 있습니다.
위에 표에서 보면 미국4W(=4000mW)보다 국내기준이 1W(=1000mW)로, 현저하게 낮은데 그럼 미국은 대형드론만 하느냐? 그렇지 않다고 합니다. 실제로는 출력이 크면 클수록 배터리의 용량이 커지게 되기 때문에 미국도 한국과 비슷한 1W(=1000mW)미만의 드론들이 다수 개발되고 있다고 합니다.
일반적으로 전파 출력 기준을 충족시키는 영상 송신기만이 전파적합성검사에 통과하여만 판매할 수 있는 것이 현행법입니다.
아울러 해외직구제품 중 국내 미인증제품의 완제품을 무턱대고 온라인상 재판매한다든지 하면 전파법상 처벌을 받을 수 있습니다.(부품제외)
▶전파법 제84조(벌칙) 판매한 경우: 3년이하의 징역 또는 3천만원 이하의 벌금
▶전파법 제86조(벌칙) 판매용으로 인터넷게시한 경우: 1년이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금
요약하면,
1. 해외직구나 국내에서 완제품으로 된 것은 국내법상 인증을 받아야 함(테스트비용 1천만원이상소요)
2.미인증 제품은 판매 안 됨
3.미인증 제품의 판매목적 인터넷게재 안됨
4.인증제품이라도 송신기 출력 허용범위 초과 안 됨
저 또한 센서형 드론으로 출발하여 레이싱 드론에 입문하여 배우고 있는 입장이긴 합니다만, 답답한 마음에 이렇게라도 날리고 싶긴 합니다. 입법 취지는 주변 간섭으로 인한 피해를 최소화하기 위함이나 현실의 제도적 장치도 많은 것은 사실입니다.
조종자 준수사항에 보면 인구밀집지역이나 공항이나 원전이나 시내에서 레이싱기체를 날리시는 분은 아마도 법을 위반하면서까지 비행을 하는 사람은 없을 것입니다. 대다수의 조종자들은 ONE-STOP센타에서 비행지역의 허가를 받아 비행과 촬영을 하고, 비행을 합니다. 대개 비행과 영상을 촬영할 곳은 개활지나 경치가 좋은 바닷가, 산 쪽이 아닐까 싶습니다. 이런 장소에서까지 출력을 제한하는 것이 맞는 걸까요? 만약 시내에서 날린다면 조종자 준수사항위반이 될 것이고 비행금지지역은 당연한 것일 테니 말입니다.
충분히 법테두리 내에서 융통성 있는 적용이 가능함에도 불구하고 전파관련 출력세기가 낮게 책정된 것은 앞으로 개정되어야할 부분이 아닌가 싶습니다. 현실의 과학기술을 못 따라가는 법 개정이 시급하기만 합니다만, 점차 다가오는 4차 산업혁명시대에 법이 시대를 따라가지 못하고 뒤처지는 상황이 간혹 나오기도 합니다. 세계시장의 대세는 드론이라고 해도 과언이 아니라고 생각됩니다만 국내산업의 발전과 기술의 발전을 위해 앞으로 입법자들이 좀 더 고민을 해봐야 되지 않나 라는 생각을 해봅니다.
WRITER 안병춘
4차 산업혁명의 가장 핵심인 드론에 대한 관심으로 시작하여 드론을 경찰업무에 활용하기 위하여 연구하는 전문적 학습공동체(폴드론아카데미) 일원으로 활동하고 있습니다. 현재 경찰 드론 실종자 수색 연구를 하고 있습니다. 101police@police.go.kr
