드론 기초과정 제 1과 [1강] 멀티콥터의 추력

드론 기본 과정: 단 3분만에 드론 조종사가 되어보세요!

 

 

 

개요

이 블로그 포스트에서는 "단 3분만에 드론 조종사가 되어보세요!"라는 주제로 드론 기본 과정에 대해 자세히 설명합니다. 본 포스트에서는 드론 기본 과정의 첫 번째 장인 "멀티콥터 추진력"에 대해 학습할 것입니다. 멀티콥터의 추진력 부분과 추력 생성 원리에 대해 공부하도록 하겠습니다.

 

1. 드론 기본 과정 첫 번째 장: 멀티콥터 추진력

드론의 추진력은 FC(Flight Controller), 변속기, 모터, 프로펠러, FC 등의 부품으로 구성됩니다. FC는 추진력을 위한 신호와 전원을 변속기, 모터, 프로펠러로 전달합니다. 간단하게 설명하자면, 각 부품으로부터 전달되는 전압과 전류의 양에 따라 각 축의 모터가 회전하여 프로펠러를 회전시키며, 프로펠러의 회전 속도가 증가하면 멀티콥터는 해당 방향으로 움직입니다.

1.1 비행 컨트롤러 (FC)

비행 컨트롤러(FC)는 드론의 운동, 센서로 감지된 정보, 조종기로부터 수신된 정보를 중앙 허브로 받아들이고 변속기에 전송하는 역할을 수행합니다. CPU와 같은 역할을 합니다.

 

1.2 변속기 (ESC)

변속기(ESC)는 컨트롤러의 스틱 조작력에 따라 전기 신호를 FC를 통해 변속기로 전송하여 브러시리스 모터의 출력을 조절하는 장치입니다. 이를 통해 속도를 조절할 수 있습니다.

 

1.3 브러시리스 모터 (Brushless Motor)

최근에는 브러시리스 모터가 많이 사용되고 있습니다. 브러시리스 모터는 브러시 모터보다 빠르게 속도를 변화시킬 수 있으며 정확한 비행과 높은 효율성을 갖추고 있습니다.

 

2. 프로펠러 추력 생성 원리

프로펠러 추력 생성 원리는 전진할 때 앞에서 뒤쪽으로 공기를 밀어내며 이동하는 원리입니다. 한 번 회전할 때 이동하는 거리의 측정 단위는 인치로 표시됩니다.

 

3. 브러시리스 DC 모터란?

직류 전원에 연결되면 회전을 시작하는 모터를 브러시리스 모터라고 합니다. 브러시 모터와 달리 브러시리스 모터는 정기적으로 브러시를 청소하거나 교체할 필요가 없으며 모터 내부를 청소해야 하는 문제를 해결하기 위해 개발되었습니다.

 

4. KV란?

KV는 1볼트 전압당 모터의 회전수를 나타내는 지표로, 낮은 KV는 적은 회전수를 의미합니다. 모터를 선택할 때는 프로펠러의 효율을 최적화할 수 있는 적절한 KV 값을 선택해야 합니다.

 

5. 프로펠러의 종류

카본(Carbon):

고강도와 고강성을 갖는 카본 섬유 복합 재료로 제작된 프로펠러입니다. 가격이 비싸지만 품질이 우수합니다.

우드(Wood):

가벼우면서 가격이 저렴한 우드 프로펠러입니다. 플라스틱(Plastic): 무게는 무거우나 가격이 저렴하고 가공이 쉬운 플라스틱 프로펠러입니다.

 

6. 프로펠러의 효율성

효율성은 전진비율에 따라 달라집니다. 레이싱 드론과 같은 고속 비행에는 고 피치 프로펠러가 적합합니다. 즉, 프로펠러 피치 각도가 큰 프로펠러가 더 효율적입니다. 농업용 드론과 같은 저속 비행에는 낮은 피치 프로펠러가 적합합니다. 즉, 프로펠러 피치 각도가 작은 프로펠러가 더 효율적입니다.

 

7. 프로펠러 표기법

화면에 표시된 대로 앞의 숫자는 직경을 나타내고, 뒤의 숫자는 피치 각도를 나타냅니다. 단위는 인치입니다. 프로펠러 피치는 가상 유체에서 한 번 회전할 때 프로펠러가 전진하는 거리를 의미합니다.

 

8. 멀티콥터의 추력 생성 원리

멀티콥터의 비행 원리는 헬리콥터와 유사합니다. 프로펠러가 회전하여 공기를 아래로 밀어내면서 비행기를 밀어올립니다. 이때 날개 아래에는 고압층이 형성되고, 날개 위에는 저압층이 형성됩니다. 공기 압력의 차이에 의해 추력이 발생하며, 이로 인해 드론은 하늘에서 떠다닐 수 있습니다.

 

결론

지금까지 드론 기본 과정의 첫 번째 장인 멀티콥터 추진력에 대해 공부했습니다. 다음에는 비행 이론을 공부할 예정입니다. 한국어로 감사의 인사를 덧붙여 마무리하겠습니다.