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드론 구조와 원리

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하늘을 나는 무인항공기 드론(Drone), 먼 미래가 아닌 오늘의 우리 일상입니다.

드론의 구조

드론(Drone)은 여러 개의 프로펠러로 동작하는 심플한 구조로 멀티콥터로 불리기도 합니다.
드론(멀티콥터)의 구조는 단순하여, 엔진에 해당하는 모터에 각각의 프로펠러가 직결되어 있어 각 모터의 회전수에 따라 전, 후진하거나 회전하게 되며, 모든 모터의 출력을 동일하게 높이면 수직상승하게 되고, 앞으로 나아가려면 뒤쪽 모터의 출력을 높이면 됩니다.

드론과 무인헬리콥터의 차이

드론과 무인 헬리콥터의 차이는 무엇일까?

둘 다 로터(roter)라는 회전 날개가 있고 활주로가 없어도 그 자리에서 바로 이착륙을 할 수 있다. 다른 점은 로터의 수와 엔진 작동 방식이다.보통 무인 헬리콥터는 커다란 로터 1개를 회전시켜 비행한다. 반면 드론은 작은 프로펠러를 여러 개 사용한다. 그래서 흔히 드론을 멀티콥터(multi-copter)라고 한다. 당연히 프로펠러의 수에 따라 명칭도 달라진다. 프로펠러가 3개면 트라이콥터(tri-copter), 4개면 쿼드콥터(quadi-copter), 8개면 옥타콥터(octa-copter)라고 한다.

엔진 작동 방식도 다르다. 헬리콥터는 엔진(대부분 가스 터빈 엔진)의 회전력을 이용해 긴 로터를 회전시킨다. 이를 위해 헬리콥터 로터의 아랫부분에는 복잡한 로드와 관절 등이 달려 있다. 반면 드론은 엔진에 해당하는 모터에 각각의 프로펠러가 곧바로 연결돼 있어 모든 모터의 출력을 동일하게 높이면 수직 상승한다. 때로는 여러 개 모터 중 1~2개 모터가 회전을 멈춰도 남은 모터의 출력을 이용해 착륙이 가능할 때도 있다.

즉 드론은 헬리콥터에 비해 훨씬 간단한 구조와 작동 방식을 지니고 있다. 드론이 무인 헬리콥터에 비해 짧은 시간에 대중화된 이유도 이 때문이다. 조종이 쉽고 정보기술(IT) 발달로 고성능 카메라, 위성항법장치(GPS) 등도 달려 있어 다양한 임무 수행이 가능하기 때문이다.

드론의 핵심, 위성항법장치(GPS)

드론의 핵심 기술은 정확한 위치 파악이다. 이를 위해 GPS가 꼭 필요하다. GPS는 3개 이상의 인공위성으로부터 수신되는 전파를 분석해 세계 어디서나 자신의 현재 위치를 정확히 파악한다. 여러 개의 위성이 제공하는 정보를 종합하면 더욱 정확한 위치 파악이 가능하기 때문에 보통 3개 이상의 위성을 활용한다.

드론을 이용한 무인 배송도 GPS와 깊은 관련이 있다. GPS가 내장된 내비게이션에 미리 비행 코스를 지정해두면 드론이 저절로 해당 경로를 날아가는 것이다. GPS는 위도·경도뿐만 아니라 고도까지 측정 가능하므로 비행 코스를 미리 설정해두면 굳이 복잡한 조종이 없어도 특정 위치까지 비행하고 되돌아오는 게 가능하기 때문이다. 다만 이착륙 시 고도 제어가 매우 중요하므로 GPS는 물론 기압계, 고도계 등 이착륙에 쓰이는 초음파 센서가 꼭 필요하다. 초음파 센서와 적외선 센서는 주변 물체와 부딪히지 않기 위해 쓰인다. 정확성을 더 높이려면 카메라가 필요하다. 카메라가 촬영한 전방 이미지를 인식하여 드론이 특정 물체를 피해 날거나 앞서 비행하는 드론을 추적할 수 있다.

[참고이미지 : 관련 인터넷사이트]