드론 초보를 위한 기자재 해설(1) – 조종기와 수신기
초보분들을 위한 기자재 공부입니다.
사실 뒤져보면 다 나오는 것들인데, 문제는 초보분들은 “뭘 뒤져야할지?” 자체를 모른다는 것이지요.
그리고 “유튜브 동영상 보면 이렇게 저렇게 하는데 나는 안된다”, “유튜브 동영상이 보는 것 마다 다르다” 이렇게들 말씀하시는데 유튜브 동영상이 참 좋은 교재이고 저도 애용합니다만, 결정적인 문제가 대부분의 동영상이 하는 방법만 보여주지 왜 그렇게 하는지는 설명이 없다는 것이지요. 따라서 원리를 알고있는 사람들이 보면 쉬운데 원리 자체를 모르는 분들이 보시면 “나는 그대로 따라하는데 왜 안되지”라는 말이 나오는 것입니다.
달아도 되고 안 달아도 되는 옵션을 제외하고 만들고 띄워서 조종을 하기 위해 반드시 필요한 기자재는,
1. 조종기(조정기가 아닙니다)와 수신기
3. 변속기(ESC – Electronic Speed Controller)
이렇게 네가지입니다. 이 네가지에 대해서 초보분들이 기초 지식으로 아셔야 할 내용 중심으로 살펴보겠습니다.
첫번째로 조종기에 대해서 알아 보겠습니다.
1. 조종기와 수신기
– 멀콥이 아니더라도 일단 RC라는 것을 시작하면 조종기를 구입해야 합니다.
아래는 제가 사용하는 후타바의 T8FG 조종기입니다.
RC의 의미가 리모트 컨트롤(Remote Control)이라고 알고 계시는 분들도 있던데 정확한 의미는 Radio Control입니다. 정확한 조종기의 영문 명칭은 Proportional Radio Controller 입니다. 이걸 또 줄이기 좋아하는 일본에서 앞에 글자만 따서 프로포(Propo) 라고 부르지요. 역사와 전통을 자랑하는 JR같은 회사는 지금도 JR Propo 라는 이름을 쓰고 있습니다. 보통은 우리말로는 “조종기”, 영어로는 Radio 라고 합니다. 조종기는 RC를 하는 사람에게는 가장 사용 빈도가 높고 친숙한 물건입니다. 왜냐하면 항상 직접적으로 손에 들려 있어야 하니까요. 그리고 한번 조종기를 구입하면 보통 그걸로 죽~ 사용합니다. 멀콥을 하다가 비행기를 하든, 헬리콥터를 하든 같은 조종기를 사용하므로 처음에 조종기의 구입이 무척 중요합니다. 그런데 사실 괜찮은 조종기의 가격은 만만치 않습니다. 그래서 뭐 이런걸 이렇게 많은 돈을 주고 사야하나라고 생각하시는데 절대로 그렇지 않습니다. 조종기는 RC를 접는 순간까지 내 손에 붙어있는 물건이므로 절대적으로 좋은 것을 사야합니다. 대체로 일본쪽에서 나오는 FUTABA, JR, 미국쪽의 스펙트럼, 최근 많이들 사용하시는 타라니스, 그리고 우리나라 메이커인 성지 그라우프너, 하이텍 정도 선에서 사시면 후회하지 않습니다. 간혹가다 너무 값이 산 조종기를 구입하시는 분들이 계신데 사실 따지고 보면 더 손해입니다. 5~6만원 짜리 조종기는 마감이 거칠고, 기능이 부족하고, 무엇보다 신뢰성이 떨어지므로 피해야 합니다. 설령 나중에 RC를 접더라도 그런 조종기는 장터에 내 놓아 보았자 아무도 사지 않습니다. 하지만 제가 위에서 언급한 조종기들은 장터에 내 놓으면 가격만 적당하면 금방 처분이 가능합니다. 결국 쓰는 동안 스트레스 받지 않고 더 이익이지요. 조종기를 선택할 때 알아야 할 사항들을 구체적으로 살펴 보겠습니다.
1. 모드(MODE)
허공에 떠 있는 드론은 상하, 좌우, 전후, 회전 이렇게 8가지 방향의 움직임을 조합하여 조종자가 원하는 방향으로 조종이 이루어집니다. 이 조종을 좌우에 있는 스틱이 담당하게 됩니다. 스틱이 두개니까 하나의 스틱당 상하, 좌우 움직이므로 4방향이 가능하고 또 다른 스틱이 4방향이 가능하므로 도합 8방향의 조절이 가능한 것입니다.
모드는 드론의 움직임을 위한 스틱의 할당 방법에 관련된 것입니다. 즉 오른쪽 스틱을 위로 올리면 스로틀(상하의 움직임을 제어)이 올라가는 경우도 있고(모드1, 모드3), 왼쪽 스틱을 위로 올리면 스로틀이 올라가는 경우(모드2, 모드4)도 있습니다. 조종기를 구입할 때 어떤 모드인지를 알고 구입하는 것이 좋습니다. 요즘은 소프트웨어적으로 모드를 변경 할 수도 있게 되어 있습니다.
2. 프로토콜
프로토콜은 한마디로 “정보를 주고받는 약속(전송방식)”을 의미합니다. 예를들면 후타바는 FASST, 스펙트럼은 DSMX, 타라니스는 ACCST라는 프로토콜을 사용합니다. 서로 다른 프로토콜끼리는 신호를 주고 받을 수 없습니다. 약속한 신호가 안오니 외국말처럼 생각하는 것이지요. 이 프로토콜은 조종기를 구입하는 순간 결정되어 버립니다. 즉, 내가 후타바를 샀다면 FASST를 쓰기로 한 것이고 타라니스를 샀다면 ACCST를 쓰기로 결정한 것입니다. 처음에 조종기를 살 때는 마음대로 고를 수 있지만 다음에 수신기를 살 때는 반드시 프로토콜이 맞는 수신기를 구입해야 말을 알아 듣습니다. 그래서 수신기는 어떤 프로토콜을 사용하는지를 반드시 표기해 놓았습니다. 해당 메이커에서 나오는 것이 가격이 비싸서 저렴한 호환 수신기를 구입할 경우에도 반드시 수신기 표면에 자신의 조종기가 사용하는 프로토콜이 적혀있는지를 보시고 사시면 문제가 없습니다.
3. 모델
사람의 욕심이 끝이 없는지라 기체 하나로 만족하시는 분은 거의 없으시지요. 다른 기체를 영입했을 경우 위에서 언급한 프로토콜이 같은 수신기만 달아주면 한대의 조종기로 두개의 기체를 운용 할 수 있습니다. 이때 1번 기체, 2번 기체를 각각 모델이라고 부릅니다. 모델은 반드시 같은 기종일 필요는 없습니다. 1번 기체는 멀티콥터, 2번 기체는 비행기, 3번 기체는 헬리콥터… 이렇게해도 됩니다. 각각의 모델을 조종기에 저장해 두기 때문입니다. 따라서 새 기체가 영입되면 제일 먼저 해야 할 것이 조종기에서 “새모델 생성 – 세팅”입니다.
4. 채널
채널은 “한가지 동작을 수행하기 위하여 명령을 내리는 통로”입니다. 열가지 동작이 필요하다면 10채널이 필요합니다. 기본 4채널은 기동을 위해서 쓰입니다. 기본 4채널은 아래와 같습니다.
에일러론 : 좌진-우진
엘리베이터 : 전진-후진
스로틀 : 상승-하강
러더 : 제자리 좌회전-우회전
참고로 위의 용어들은 비행기 조종에서 유래된 용어들입니다. RC가 헬리콥터와 멀티콥터 드론으로 발전하면서 동일한 의미이지만 다른 용어로 불리게 됐습니다. 그 용어들은 다음과 같습니다.
에일러론(Aileron) – 롤(Roll)
엘리베이터(Elevator) : 피치(Pitch)
스로틀(Throttle) : 스로틀(Throttle)
러더(Rudder) : 요(Yaw)
위의 각각의 명령을 수행하기 위해서는 각각 1개의 채널이 필요하게 됩니다. 따라서 도합 4개 채널이 기본으로 필요하지요. 채널의 번호는 조종기를 만드는 회사마다 다릅니다. 물론 대부분의 조종기가 채널을 마음대로 할당할 수 있습니다만 기본 설정이 있습니다. 위에서 언급한 새로 기체를 영입하여 모델을 생성하면 기본적으로 조종기가 세팅해 놓은 채널이 있습니다. 아래는 그 기본 채널입니다.
후타바, 하이텍 조종기의 경우
1번 채널 : 에일러론
2번 채널 : 엘리베이터
3번 채널 : 스로틀
4번 채널 : 러더
JR, 스펙트럼 조종기의 경우
1번 채널 : 스로틀
2번 채널 : 에일러론
3번 채널 : 엘리베이터
4번 채널 : 러더
입니다. 타라니스 조종기는 아예 처음부터 아무것도 할당하지 않고 사용자가 마음대로 할당하는 것으로 알고 있습니다.
그러면 멀콥에서는 몇 채널이나 필요할까요? 동작을 상상하시면 됩니다. 일단 위의 기동에 필요한 4채널은 기본이구요.
NAZA의 홈락-코스락 기능을 쓰고 싶다 -> 한 채널 필요합니다.
NAZA의 GPS-Atti 모드를 쓰고싶다 -> 한 채널 필요합니다.
인스파이어는 다리가 올라갔다 내려갔다 하죠? -> 한 채널 필요합니다.
짐벌의 고개를 올렸다 내렸다 하고싶다 -> 한 채널 필요합니다.
이렇게 한가지 동작이라도 추가로 수행하려면 채널이 필요합니다. 비행기 하시는 분들은 에어쇼의 비행기처럼 날리다가 꼬리에서 연기가 나게 하고싶다면 그것도 한 채널입니다. 동영상이 아니라 스틸 사진을 찍으시는 분들은 렌즈의 줌을 조절하는데 한 채널, 셔터를 누르는데 또 한 채널입니다. 한 동작에 한 채널씩 필요합니다.
그러면 조종기나 수신기는 이러한 채널을 무한으로 제공할까요? 아닙니다. 채널 수를 늘리는 것은 바로 돈으로 직결됩니다. 그래서 모든 조종기와 수신기는 채널 수가 정해져 있습니다. 보통은 조종기 이름을 보면 숫자가 꼭 들어가는데 그 숫자가 바로 채널 수를 의미합니다. 후타바 14SG면 14채널, AT9이면 9채널 이런식입니다. 그렇다고 또 숫자가 반드시 채널수와 일치하느냐면 그렇지도 않습니다. 타라니스 X9D Plus는 16채널이죠? 후타바 T8FG Super도 14채널입니다. 결국 “내가 필요한 채널 수가 몇개냐?”라는 질문에는 고개를 갸우뚱하게 됩니다만, 이 질문을 바꾸어서 “내가 하려고 하는 동작이 몇개냐?”로 생각해보면 필요한 채널 수가 대략 나옵니다. 한 동작에 한 채널이 필요하다만 생각하면 됩니다.
신호가 흘러가는 경로는,
나의 손가락 끝 -> 조종기 -> 수신기 -> FC -> ESC -> 모터입니다. 자~ 아래에 신호가 흘러가는 메카니즘을 설명드리겠습니다. 모든 수치 등은 예를 든 것이며 조종기의 채널 매핑은 후타바 기준입니다. FC의 채널 매핑은 NAZA 또는 TAROT FC 기준이고 쿼드콥터 기준입니다.
조종기에서 에일러론을 우측으로 치면 그 신호를 수신기로 보냅니다. 그러면 수신기는 “1번 채널로 + 378 만큼의 신호가 들어왔구나”를 알아차립니다. 수신기는 그것이 에일러론을 치라는 신호인지 엘리베이터를 치라는 신호인지까지는 구별하지 않습니다. 그저 1번 채널로 플러스 값 얼마냐? 또는 마이너스 값 얼마냐 그것만 판단해서 FC로 넘깁니다.즉, “1번 채널로 + 378 만큼의 신호가 들어왔다” 를 FC에 알리는 것입니다. 그러면 수신기의 1번 채널과 FC의 1번 채널인 에일러론이 서로 연결되어 있기에 FC는 “지금 조종자가 에일러론을 우측으로 378만큼 쳤구나 하고 인식하고 재빨리 계산한 다음. ESC에 명령을 내립니다. 그 명령은 다음과 같습니다. “왼쪽 두개의 ESC에 지금보다 조금 더 강한 전류를 흘려라, 오른쪽 두개의 ESC에는 지금보다 조금 더 약한 전류를 흘려라” 그러면 ESC는 그 명령을 받고는 이유나 영문은 알 필요가 없기에 그냥 명령을 수행합니다. 배터리로부터 왼쪽 두개의 모터에는 더 많은 전류를 빨아내어 공급하고, 오른쪽 두개의 모터에는 공급되는 전류량을 줄입니다. 그 결과 콥터는 왼쪽은 올라가고 오른쪽은 내려가서 기체 전체가 오른쪽으로 이동하게 되는 것입니다.
모두 각자의 역할을 충실하게 수행 하는 것에 최적화 되어 있지요. 위의 메카니즘에서 한 가지 중요한 사실을 알 수 있습니다. 조종자부터 모터까지 신호 연결 경로가 꼬이면 의도한 바대로 조종이 안된다라는 것이지요. 조종자가 기체를 오른쪽으로 보내고 싶은데 왼쪽으로 키를 치면 거기서 신호가 의도와는 다르게 꼬이게 되지요. 바로 “손콘”입니다. 조종기와 수신기의 채널 연결, 수신기와 FC의 채널 연결, FC와 변속기와의 모터의 연결에 따른 순번 등이 제대로 신호가 전달되도록 연결되어 있지 않으면 의도하지 않은 결과를 만들어 냅니다. 예전에는 그러거나 말거나 일단 작동은 되곤 했었는데 그러다보니 처녀 비행에 대파는 다반사고, 안전 사고의 위험까지 있다보니 그래도 요즘은 뭔가 연결이 이상하면 아예 시동이 안 걸리게 만들어 두어서 그런 피해는 좀 줄었습니다. 하지만 또 그런 제약들이 초보분들을 미치게 만들고 날밤 새게 만들지요.
자 다음은 FC로 가겠습니다.