어떤 종류의 드론이 있을까
STUDY
여러 개의 프로펠러로 양력을 얻어 비행하는 기체를 멀티 콥터라고 한다면 형상과 비행하는 방법에 따라 어떤 종류가 있을까요? 여러 가지 분류법이 있겠지만 크게 형태와 프로펠러의 숫자로 구분하는 경우가 가장 많습니다.
바이 콥터 (Bi Copter)
동체 좌우에 로터를 각각 하나씩 갖는 형태의 멀티 콥터입니다. 좌우 로터의 회전 방향을 다르게 해서 프로펠러에서 발생하는 반발력을 상쇄시킬 수 있습니다. 로터의 방향을 변환하여 전진과 후진을 할 수 있고 좌우 프로펠러의 양력을 다르게 만들어 롤(Roll) 이동도 가능하게 만들 수 있습니다. 좋은 예로 영화 아바타에 등장하는 건쉽을 예로 들 수 있습니다.
바이콥터 구조
영화뿐 아니라 실제로 사용되는 구조 입니다 from Wikipedia로터가 2개뿐이라 저렴하게 만들 수 있지만 반대로 기체의 운동성을 제어할 수 있는 로터가 2개뿐이라 안정성이 떨어집니다. 글라이더 날개와 함께 양력을 발생하게 설계하면 비행기와 헬기의 특성을 모두 지니도록 설계할 수도 있습니다.
트라이 콥터 (Tri Copter)
바이 콥터의 꼬리 쪽에 로터를 추가하여 피치(Pitch)와 요우(Yaw) 동작을 추가한 구조의 멀티콥터입니다. 꼬리 쪽 로터를 기울여 요우 (Yaw) 동작 구현하기 때문에 제어가 복잡하고 안정성이 로터가 4개인 쿼드콥터 보다 떨어집니다. 하지만 로터의 반발력을 이용한 요우(Yaw)는 최대 스로틀에서 요우 동작을 위해 강제로 스로틀을 떨어트려야 하는 문제가 있는 반면 트라이 콥터는 꼬리에 로터를 기울이는 별도의 모터로 (서보 모터) 직접 힘을 가하는 헬기와 유사한 구조이기 때문에 기동성이 좋습니다.
트라이 콥터 구조
트라이 콥터 from flickr쿼드 콥터 (Quad Copter)
구조적인 안전성으로 가장 많이 사용되는 구조입니다. 기본적인 동작 원리는 앞에 설명한 바와 같이 각 로터의 속도로 기체를 기울이거나 회전 반발력을 이용하여 조정할 수 있습니다. 기체 방향에 따라 Quad I와 Quad X로 다르게 설계할 수 도 있습니다. "+"형이라고도 불리는 Quad I는 직관적인 비행 구조와 원리를 가지는 장점이 있지만 기체 정면에 프로펠러가 카메라의 시아를 가리는 경우가 생겨 Quad X가 더 대중적인 형태가 되었습니다. 쿼드 콥터는 전후 좌우가 대칭이 되도록 설계를 하지만 이후에 설명할 FPV (Front Personal View) 모델의 경우 동작성과 내부 구조에 따라서 전후가 긴 H형으로 분류하기도 합니다.
Y4
트라이 콥터와 비슷하게 생겼지만 꼬리 쪽 로터를 하나 더 추가하여 꼬리 프로 펠러의 반발력을 상쇄시키는 구조입니다. 로터의 회전력으로 조절하여 요우(Yaw) 동작을 할 수 있습니다. 트라이 콥터처럼 꼬리 로터 축을 움직이지 않기 때문에 더 간단한 구조를 가지지만 트라이 콥터가 가진 요우 기동성은 구현하기 힘듭니다. 쿼드 콥터 보다 좌우 로터를 넓게 설계할 수 있어 카메라 시아를 덜 가리는 장점을 가집니다.
Y4 구조
Y4 from AliexpressV 테일 (V Tail)
Y4 의 꼬리 로터를 같은 축에 두지 않고 V자 형태로 배치한 형태입니다. 쿼드 콥터와 Y4의 특징을 절충한 디자인입니다.
V Tail 구조
V Tail from http://www.thingiverse.com/make:39641펜타 콥터 (Penta Copter)
쿼드 콥터에 트라이 콥터가 가진 꼬리 로터를 추가한 구조입니다. 쿼드 콥터의 안정성에 트라이 콥터의 기동성을 더한 디자인입니다.
펜타 콥터 구조
펜타 콥터 from http://www.rcgroups.com/ http://robot-kingdom.com/five-rotor-flying-drone-pentacopter/헥사 콥터 (Hexa Copter)
60도 각도로 벌어진 6개의 로터를 가진 멀티 콥터입니다. 쿼드 콥터와 비슷한 원리로 비행하지만 6개의 로터로 비행하기 때문에 더 높은 양력과 안정성을 가집니다. 비행 중 로터에 이상이 발생하여도 안전하게 착륙이 가능해서 고가의 장비를 장치할 경우 많이 사용됩니다. 로터 간의 간격이 좁기 때문에 기체 아래 촬영 장비를 장착하는 경우가 많습니다.
헥사 콥터 구조
헥사 콥터 from wikimediaY6
헥사 콥터와 같이 6개 로터를 사용하지만 트라이 콥터와 같은 구조에 회전 방향이 서로 다른 2개의 로터 조합으로 디자인한 멀티 콥터입니다. 헥사 콥터와 같은 안정성에 카메라를 장착했을 때 트라이 콥터의 넓은 시아 각을 갖는 것이 장점이지만 서로 다른 방향으로 도는 프로펠러가 가까이 있어 발생한 공기 영향으로 10~20% 효율이 떨어지는 단점도 있습니다.
Y6 구조
Y6 from http://www.provideocoalition.com/옥토 콥터 (Octo Copter)
8개 로터로 헥사 콥터 보다 더 높은 안정성을 갖는 구조입니다.
옥토 콥터 구조
옥토 콥터X8
8개 로터를 회전 방향이 반대로 2개씩 묶어 쿼드 콥터 형태로 설계한 디자인입니다.
X8 구조
X8 from http://www.giatrakos.gr/그 밖에 헥사 콥터에 로터를 회전 방향이 반대로 2개씩 묶어 설계하여 12개의 로터를 가진 도데카 콥터 (Dodeca Copter)도 있습니다. 멀티 콥터는 대부분 위에 원리로 비행하고 조종할 수 있습니다. 따라서 비행 목적과 기능에 따라 얼마든지 독창적인 구조를 가진 쿼드를 만들 수 있습니다.
TED에서 소개된 새로운 형태의 드론들입니다. 위에 설명한 일반적인 구조 외에 얼마든지 새로운 드론이 우리의 상상력을 기다리고 있습니다.
Meet the dazzling flying machines of the future | Raffaello D'Andrea - YouTube
더 많은 드론 이야기를 만나보세요 : FPV미니드론
