불과 몇 년 전까지만 해도 개인이 무선조종을 할 수 있는 비행체를 갖는 것은 매우 어려웠습니다. 가장 저렴한 무선조종 헬기도 가격이 수십만 원이 넘었기 때문이죠. 하지만 기술의 발달로 이러한 비행체들을 만드는 데 필요한 부품들의 가격이 매우 낮아지면서 새로운 레저산업으로 무인항공기 ‘드론’이 떠오르고 있습니다.
▲ 하늘을 나는 드론. 직접 만드는 것이 생각보다 어렵지는 않다.
레저용 드론을 갖는 방법은 두 가지가 있습니다. 인터넷 검색으로 가성비가 좋은 드론 완제품을 구매하거나 직접 만드는 것입니다. 오늘은 제가 후자의 내용에 대해 알려드릴 것인데요. 사실 드론을 직접 만드는 것은 생각보다 어렵지 않답니다. 부품을 구해서 선만 잘 꽂아도 자신이 원하는 드론을 만들 수가 있다는 사실! 그러므로 부품을 잘 선정하는 것이 드론 DIY에서 가장 중요하다고 할 수 있겠네요. 그래서! DIY 드론을 위한 부품 선정에 관해 설명해 드리도록 하겠습니다.
1. 프레임
▲ 드론의 뼈대가 될 프레임의 모습 (좌) / 실제 프레임의 모습 (우)
첫 번째로 필요한 것은 드론의 뼈대가 될 프레임입니다. 플라스틱, 아크릴, 탄소섬유 등의 소재가 있습니다. 저는 적당한 가격대의 탄소섬유를 이용한 프레임을 구입하였습니다. 매우 단단하고 가벼우므로 드론의 몸체가 되기에 딱 좋은 소재랍니다.
2. 모터
▲ BLDC모터의 모습. 고속 회전에 적합해서 드론 제작에 많이 쓰인다.
부품 중에서 가장 “비싼” 몸값을 자랑하는 모터입니다. 모터에도 여러 종류가 있지만, 드론용으로 사용되는 모터는 ‘BLDC’라는 방식을 사용하는 모터인데요. 다른 모터에 비해 고속 회전에 적당하고 내구성도 강한 편이어서 거의 모든 드론에 이 BLDC방식의 모터를 사용한답니다.
▲ 추력을 계산하는 방법. 예상되는 드론의 무게의 2배를 들어올릴 수 있어야 한다.
모터를 구매하실 때 중요한 점이 바로 추력 계산인데요. 추력은 모터가 띄울 수 있는 무게에 비례하기 때문에 완성했을 때 나오는 드론 몸체의 무게를 계산해서 알맞은 모터를 사야 합니다. 안정적인 비행을 위해서는 총 무게의 2배만큼의 추력이 필요합니다. 예를 들어 자신이 고른 부품들의 무게를 합쳤을 때 1kg이라면 모터 전체가 낼 수 있는 추력이 2kg이 되어야 안정적인 제어가 가능하다는 뜻입니다. 보통 4개의 모터를 사용하므로 한 개의 모터가 내야 하는 추력은 500g이 되겠죠? 추력의 경우 모터의 스펙을 보실 때 ‘Max thrust’이라는 항목을 보시면 g 단위로 추력이 나와있답니다.
3. 변속기
▲ 변속기(ESC)의 모습. 모터의 속도를 제어하는데 쓰인다.
속도를 조절하는 데 필요한 부품인 변속기입니다. 흔히 ESC라는 이름으로 불리는데요. 단순히 모터만 전원에 연결한다고 모터의 회전속도를 조절할 수는 없기에 변속기가 필요합니다. 드론을 조종할 때 위로 떠야 하는 상황에서는 전체적으로 강하게 모터를 돌리고 방향전환을 할 때는 한쪽 모터를 강하게 돌리는 등의 제어가 필요한데 이때 필요한 부품입니다. 각각의 모터에 하나씩 연결이 되어야 하며 보통 4개를 묶어서 판매합니다.
4. 배터리
▲ 리튬폴리머 배터리. 변속기의 스펙에 맞춰 적당한 배터리를 구매해야 한다.
배터리의 경우 드론용으로 가장 적합한 배터리는 ‘리튬 폴리머’ 배터리인데요. 이 배터리의 용량과 출력을 잘 고려하는 것이 중요하답니다. ‘최대전류 소모량 = 배터리 용량 * C’이라는 공식에 맞추어서 적당한 용량의 배터리를 사야 합니다.
예시를 들어 쉽게 설명해 드리자면 제가 사용하는 배터리는 1,400mAh에 40~80C라는 스펙을 가지고 있습니다. 1,400mAh의 용량의 경우 10~20분의 비행이 가능한 용량이고 용량이 클수록 배터리의 무게가 늘어나서 비행시간이 오히려 감소할 수도 있으므로 적당한 용량의 배터리를 고르셔야 합니다.
▲ 배터리는 변속기의 최대 전류 소모량이상의 전류를 사용할 수 있어야 한다.
또한, 40C~80C라고 표시된 부분이 약간 생소하게 느껴지실 수 있는데 어려울 것이 없답니다. 앞서 말씀드린 변속기(ESC)의 스펙에 보시면 최대 허용 전류가 표시되어 있는데요. 제가 사용하는 제품의 경우 12A라고 표시가 되어있는데 이는 가장 강하게 돌렸을 때 소모되는 전류의 양입니다. 12A짜리 변속기가 4개 가 있으니 가장 강하게 돌렸을 때 소모되는 전류는 48A가 되겠죠? 위에 알려드린 공식에 따르면 제가 가진 1,400mAh, 40~80C 배터리의 경우 최대전류 소모량 = 1,400mAh * 80C 이므로 계산해보면 112A까지 감당이 가능한 배터리입니다. 충분한 양이죠?
이 내용이 약간 이해하기 어려우시다면 1,000~2,000mAh의 용량에 40~80C 정도의 스펙을 가진 배터리를 구매하시면 무난하게 사용할 수 있답니다.
5. Flight Controller ( FC )
▲ FC를 구입할 수도 있지만 직접 코딩하여 사용할 수도 있다.
드론의 두뇌라고 할 수 있는 FC입니다. 조종기 신호를 수신하거나 몸체를 제어하는 일에 핵심적인 역할을 합니다. 드론의 현재 기울기를 인식해서 수평을 유지하기 위해 기울어진 쪽 모터를 강하게 돌려서 수평을 맞추는 역할을 해준답니다. 또한 어느 쪽으로 가라는 조종기의 명령을 받아 수행하는 역할도 해주지요. 이미 세팅되어있는 제품을 구매하는 방법도 있고 직접 코딩을 통해 만드는 방법도 있답니다.
FC에는 앞서 말씀드린 자세제어 역할 말고도 다른 역할을 하는데요. 바로 여러 가지 모듈을 달아 드론이 특수한 기능을 수행하게 하는 것입니다. 예를 들면 삼성SDS의 산업 안전관리 솔루션과 드론을 결합할 때 드론의 FC 부분에 적외선 센서모듈과 특정 화학물질을 감지하는 센서모듈을 달아 공장에서 발생하는 위험 상황(화재, 유출)을 감지하고 그것을 바로 감독관에게 알리는 식으로 활용할 수 있답니다. 모듈의 종류도 필요에 따라 바꿔 FC와 연결하기만 하면 수많은 분야에서 활용할 수 있다니 사실상 드론의 핵심부품이라고 할만하죠?
6. 조종기
▲ 스마트폰 어플을 활용한 조종도 가능하다.
조종기의 경우 가격이 천차만별인데요. 비싼 조종기의 경우 수십만 원을 호가하는 경우도 있으니 비용을 절감하고 싶다면 FC에 수신기와 송신기를 달아서 시중에 나와 있는 조종 앱을 사용하는 것도 좋습니다. 블루투스 기능을 활용하기 때문에 전문적인 조종기에 비해 조종 거리가 짧다는 한계점이 있지만 간단한 취미생활에는 문제가 없는 정도이므로 적극적으로 추천해드리고 싶네요.
▲ 실제로 제작을 마친 DIY드론의 모습.
지금까지 소개해드린 부품들을 이용하면 적당한 예산으로 자신만의 드론을 만들어 볼 수 있답니다. 물론 시중에도 저렴한 제품들이 많이 있지만 그런 제품들은 크기가 너무 작고 그래서 조종하는 재미가 적은 편입니다. 완제품을 구입해서 즐기는 것도 좋은 선택이지만 자신이 직접 찾아보고 마음에 드는 부품을 골라서 드론을 만드는 것도 매우 즐거운 일이겠죠?
자신이 직접 만든 장난감이 하늘을 날고 있는 모습을 볼 때의 쾌감은 무엇과도 비교할 수 없답니다! 삶이 지루할 때 이런 재미있는 여가생활로 무엇인가를 만드는 재미에 빠져보는 것은 어떨까요? 지금까지 삼성SDS 대학생기자단 8기 조상률 기자였습니다. 
글/사진: 삼성SDS 대학생 기자단 8기 조상률
