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  • [드론女의 맨땅 비행기] 쿼드로터의 비행원리, 숨은 과학원리
[헤럴드경제=이정아 기자] #. 하늘을 나는 무인비행체, 드론. 드론은 날개의 형태에 따라 보잉747 같은 비행기인 고정익기와 헬리콥터인 회전익기로 나뉜다. 근래에 주목받는 건 3개 이상의 프로펠러를 가진 멀티로터. 멀티로터는 프로펠러의 숫자에 따라 트리로터(3개), 쿼드로터(4개), 헥사로터(6개), 옥타로터(8개) 등으로 분류되는데 단연 쿼드로터의 인기가 높다. 전 세계 민간용 드론 시장 70%를 장악한 DJI의 팬텀을 비롯해 레이싱용 드론의 대명사로 꼽히는 스톰, QAV, ZMR, 나이트호크 모두 프로펠러가 4개다.

그런데 왜 쿼드로터가 헥사로터나 옥타로터 보다 선호되는 걸까. 답부터 말하자면 ‘효율성’ 때문이다. 같은 용량의 비행체라고 할 때 쿼드콥터가 상대적으로 더 오래 체공한다. 모터 개수가 많아지면 그만큼 날개 간 간격이 좁아진다. 기체의 크기가 같다면 헥사로터가 상대적으로 작은 프로펠러를 사용해야 한다는 의미다. 한국항공대학교 송용규 교수는 “안정성 측면에서 봐도 쿼드로터와 헥사로터가 별반 차이가 없다”고 덧붙였다.

광나루 RC비행장 레이싱 드론 공역을 가로지르며 비행하는 쿼드콥터(쿼드로터). 기체에 LED와 랜딩패드를 연결하고 비행 연습을 위해 프로펠러도 6인치에서 5인치로 바꿨다. [사진=이정아 기자/dsun@heraldcorp.com]

#. 쿼드로터는 회전 속도만으로 방향을 바꿀 수 있기 때문에 보잉747 같은 비행기나 헬리콥터보다 구조적으로 훨씬 단순하다. 마주보는 2쌍씩 같은 방향으로 회전하는 식. 단 2쌍씩 서로 다른 방향으로 회전한다. 프로펠러의 회전 방향과 반대로 돌아가는 힘이 동체에 작용해야 중력을 이기고 하늘로 떠오르기 때문이다. 4개의 프로펠러가 고속으로 회전하면 제자리에서 상승하고 저속으로 회전하면 하강한다. 진행하고자 하는 방향의 프로펠러의 회전 속도를 줄이면 해당 기체가 그 방향으로 기울어지면서 기울어진 방향으로 이동한다.

#. (단일로터와 비교해) 쿼드로터의 단점이라면 체공시간이 짧다는 점이다. 엔진을 쓰는 헬기가 배터리를 쓰는 쿼드로터보다 더 오래 비행하는 건 당연지사. 다만 엔진형 쿼드로터 제작 기술이 개발되고 있는 만큼 이 부분만 보완이 되면 쿼드로터는 헬기와 견줘 모자랄 게 없다는 평가다. 송 교수는 “모터 4개의 진동이 헬기의 1개 모터에서 나는 진동의 크기보다 작다”며 “바람의 영향으로 쉽게 균형이 깨지는 헬기보다 쿼드로터가 더 안정적”이라고 말했다. 


#. 기체 후방에 발광다이오드(LED)도 고정했고 기체의 각 날개 프레임에 말랑말랑한 랜딩 패드(Landing Pad)도 연결했다. 비행 연습을 끝내면 플라이트 콘트롤러를 PC와 연결해 기체 세팅값을 다시 손보기를 수차례. 이제 기체에 영상 송수신기만 연결하면 된다. 다만 아직 기기가 배송중인 관계로 일단 8자 비행에 매진한다. 지정된 비행장에서 만나는 지도 조종사들 덕분에 구체적인 기체 세팅값에 대해 조언받을 수 있었던 만큼 입문자라면 비행장에 나와서 여러 동호인들과 직접 이야기를 나눠보기를 권한다.

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(1) 납땜만 3시간, 꼬박 날린 하루
(2) 위, 아래, 위위, 아래…드론이 춤을 춘다
(3) 비행시간, 배터리가 9할
(4) 비행 시뮬레이션부터 차근차근


dsun@heraldcorp.com
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