Drone's DIYer

전 세계 취미용 드론(Drone) 시장의 독보적 1위를 차지하는 중국 DJI사가 일본, 중국과 동시에 국내에서 농약살포용 드론을 출시하여 화제가 되고 있습니다. 우선 이 드론은 본격적인 농업용 드론으로서 론칭이 시작되었다는 것에 의미에 있으며 가장 주목할 만한 것은 가격 경쟁력에 있다는 것입니다. 아무리 첨단기능을 탑재하였더라도 가격 대 성능에서 떨어진다면 시장에서 외면당하기 일수지만 국산보다 무려 60% 저렴한 2,000만원대 초반 가격으로 국내에 출시하였다는 것입니다.

DJI사 출시한 농약살포용 드론은 '아그라스(Agras) MG-1'으로 국내 판권을 가진 딜러는 국내 수입사인 오토월드(대표 최영주)가 선정되었고 상설전시장도 마련하였으며, 기체 1EA, 배터리팩 4EA, 충전기 1EA, 조종기 1EA로 구성된 패키지 상품은 부가세를 포함하여 2,000만원 초반대로 팔 예정이라고 알려집니다.

DJI의 Agras MG-1

국내에 농약살포용 드론은 가격이 6,000만~7,000만원대인데 Agras MG-1은 국산 제품의 1/3 가격으로 팬텀(Phantom), 인스파이어(Inspire) 시리즈를 앞세워 국내 드론 시장을 장악하고, 촬영용 드론에 이어 농업용 드론까지 대공습이 시작되었다는 것입니다. 사실 국산 농약살포용 드론은 고급차 한대 가격으로 기체도 대부분 실제 헬기와 매우 유사하고 무인기 특성상 기체가 작아진 것 외에는 조종 또한 훈련받은 전문조종사가 아닌 이상 운용이 어렵다는 한계가 있습니다.

게다가 국내에 농약살포용 드론은 방제작업을 위해 이동할 때에도 기체가 크기 때문에 전용 트럭이 필요하지만 Agras MG-1은 기체가 충분히 작아 이동이 용이하고 각종 첨단 기능을 탑재하고 있어, 농약살포가 필요한 시기에 방제를 위임하면 각 농가를 방문하여 살포를 대행하는 소수의 국내 대행 업체를 이용하였지만 이제는 저렴한 가격에 필요한 사람이 직접 구매하여 사용할 수 있기 때문에 그 수요 또한 오히려 커질 수 있다는 것입니다.

최근 출시 예정인 국내 골드텔사의 농약살포용 드론, GF-161(약 4,000대 판매 예정)

국산 GF-161의 스펙

이런 배경에는 Agras MG-1이 총 8개 프로펠러(로터)로 이루어져(hexacopter) 기존의 메인 로터와 반동 토크를 상쇄시키기 위한 테일 로터로 이루어진 전통적인 무인 헬기의 다이내믹한 동특성보다는 안정된 비행 능력을 갖추고 있다는 사실입니다. 뿐만아니라 10ℓ 용기에 10㎏ 농약을 싣고 비행하기에 누구나 손쉽게 운용할 수 있다는 것입니다.

다음은 DJI사의 농약살포용 드론인 Agras MG-1의 주요 특징입니다.

- 10ℓ 용기에 10㎏ 농약을 싣고 비행하여 10분이면 4000~6000㎡ 농지에 방제 작업 가능

- 모터 하단 노즐이 로터 하강 기류를 이용하여 약제를 고르게 분사함

- 기체의 암(Arm) 부위를 접어서 보관 및 운반이 용이

- 비행 속도와 분사 속도를 통합 제어하여 분사량을 유지

- 기체 아래 지형을 실시간 감지하여 지형 높낮이에 따라 최적 분사량을 조절(마이크로웨이브 레이더 내장)

- 방진, 방수, 방부 기능

- 일체화 내부 순환 냉각 시스템으로 모터 수명을 3배 이상 연장

이외에도 '스마트 메모리' 기능이라고 하여 방제 작업 도중에 약제가 떨어져 출발지로 귀환하면 살포 중단 지점 좌표를 기억하고 있다가 약제를 보충해 다시 이륙하면 살포 중단 시점으로 정확히 이동하는 등 사용자 편의성을 높였으며 이는 배터리를 분리해도 일정 시간의 좌표 기억을 유지한다는 것입니다.

About

This firmware designed as a replacement for many commercially available ESC designs based on the AVR MCU. It implements scalar sensor less method to drive Brushless Motor by detecting BEMF zero-crossing instants. The goal of this project is to create firmware most suitable to use in multi-rotors, using cheap and commercially available hardware.

이 펌웨어는 AVR 마이크로콘트롤러(MCU)에 기반을 둔 많은 상업용 ESC의 대체용으로 설계되었습니다. 이것은 BEMF zero-cross 순간을 감지하여 Brushless 모터를 구동하는 Sensorless 방법을 구현하였습니다. 이 프로젝트의 목표는 저렴하고 상업적으로 가능한 멀티로터(Multi-rotor) 기체를 사용하는 데에 가장 적당한 펨웨어를 개발하는 것입니다.

Features:

• Fastest possible power response.

• Up to 4000 steps of resolution.

• Low noise with comparatively high efficiency (Sigma-delta modulator, instead of fixed frequency PWM)

• Linear power response. (completely no "bump" at 100%)

• Jitter-free input PWM measurement without harware assisted input capture.

• Accepts any PWM update rate

• Sync recovery.

• Safe stall detection.

• Complimentary PWM support (AKA: active freewheeling, active rectification)

• Fixed throttle end-points. No need to calibrate. (since version 2.0.9 it is also possible to calibrate end-points using stick programming procedure)

• Automatic oscillator calibration.
  Enhanced PPM filter, preventing accidental motor startup (when FC is rebooted, for example)

• Configurable. The configuration parameters are stored in EEPROM. The Wii-ESC flash tool has visual parameters editor. No more stick programming.

• Modularity. The high-level implementation is separated from actual hardware with HAL layer.

• Portability. The firmware is written in C++, which means it can be easilly ported to different platform.

Supported Hardware:

For complete mapping between targets and real hardware, it is possible to use RapidESC Database. Currently tested targets:

펌웨어와 실제 하드웨어 사이에 완전한 매핑을 위하여 RapidESC 데이타베이스를 사용하는 것이 가능합니다. 현재 검증된 펨웨어는 다음과 같습니다.

• bs.hex

• bs_nfet.hex

• bs40a.hex

• kda.hex

• qynx.hex

• rb50a.hex

• rct30nfs.hex

• rct45nfs.hex

• tgy.hex

• tp.hex

• tp_nfet.hex

다음은 아래의 상업용 HobbyKing BlueSeries 40A(HK40A-bs) ESC에서 APC prop.을 장착하고 원래 출고당시 제품과 SimonK와 Wii-ESC 펌웨어를 탑재하였을 때의 추력 등의 특성을 서로 비교한 데이터입니다.

마지막으로 상업용 ESC에 재프로그램(reflashing)하는 절차입니다.

• Project Wiki

• RCGroups Thread

지구 반대편에서 무선으로 드론(Drone, 비행로봇)을 조종해 영상을 실시간으로 전송하는 시대가 도래하였습니다.

무선제어장치는 서울에 드론은 대전에 있지만 세계 최초로 4세대 LTE망을 이용해 152Km 떨어진 서울과 대전을 하나로 연결하여 드론을 조종하는데에 성공하였다는 것입니다. 이론적으로 조종하는 사람의 시야에서만 영상을 실시간으로 전송받을 수 있다면 어디서든지 드론을 제어할 수가 있는데 이러한 양방향 통신이 휴대전화나 노트북처럼 LTE가 연결된 곳이면 어디든지 가능하다는 것입니다.

장소와 관계없이 좁은 공간에서도 드론의 이륙 및 착륙이 가능해져 미국과 마찬가지로 그동안 사람에 의존했던 군 감시정찰이나, 재난, 재해 감시, 교통 통제, 항만 감시 그리고 도시계획 등의 공중촬영 등에 폭넓게 활용될 전망이라고 알려집니다.

사실 기존의 RC와 멀티콥터(Multicopter) 등의 드론은 차이가 있습니다. 과거의 RC는 비행에 꼭 필요한 변속기(ESC)와 엔진(모터), 자이로(Gyro), TX, RX 등의 구성으로 헬기의 단순 정지비행(Hovering)을 익히는 데에도 고도의 집중력과 키감이 요구되는 매우 다이나믹 스포츠이었습니다.

하지만 근래의 드론은 다수의 로터를 장착하여 기동성 대신 안정성을 극대화하였고 여기에 고성의 마이컴을 탑재하고 GPS 수신기와 각종 첨단 센서 등을 장착함으로서 지상의 컴퓨터를 통한 자동 원격 비행이 가능해져서 과거와 같은 경험을 통한 특유의 키감이나 숙련된 비행 조종 기술이 따로 필요없게 되어 대중화를 앞당기는데 일조를 하였습니다.

스마트폰으로 화상전화를 통한 생각의 교환 뿐만아니라 드론을 이용해 물건도 주고 받을 날이 머지않아 다가올것으로 기대해 봅니다.