몽할망구의 ★이야기홀릭★

요즘 드론이 매우 대중화되었습니다. 대부분 크기가 작은데, 우리가 ‘드론’이라고 하는 것들은 대부분 이른바 ‘멀티콥터’라고 불리는 특수한 종류의 비행기이기 때문입니다.

레저용으로 많이 보는 드론의 경우, 헬리콥터처럼 커다란 회전날개 한 개가 아니라 작은 회전날개 네 개(또는 그 이상)가 달려 있습니다. 그중에 가장 간단한 회전날개 네 개짜리를 ‘쿼드콥터’라고 합니다.

그런데 멀티콥터는 구조상 크게 만들기가 쉽지 않고 크기가 작아야 비교우위가 있기 때문에, 우리가 주위에서 보는 드론은 대부분 크기가 작은 것입니다.

‘드론=멀티콥터’가 아닙니다. 예를 들어 중동전쟁 뉴스에 많이 나오는 미군의 프레데터라는 군용 드론이나, 예전에 우리나라에서 전시작전통제권 환수를 위해 도입해야 하느냐로 말이 많았던 미군의 정찰용 드론인 글로벌 호크를 보면, 둘 다 드론이지만, 작은 회전날개가 여러 개인 멀티콥터가 아닙니다.

일반 고정날개를 달고, 일반 비행기에서 조종석만 없애버린 것 같은 디자인입니다. 그러니 크기의 한계는 멀티콥터의 한계이지, 드론의 한계는 아닙니다. 실제로 글로벌호크 같은 정찰용 드론은 크기가 웬만한 유인전투기만합니다.

멀티콥터와 헬리콥터는 겉으로는 회전날개의 축이 한 개냐, 아니면 여러 개(4개 이상)이냐의 차이밖에 없어 보입니다. 그런데 축의 개수보다 더 중요한 포인트는 헬리콥터는 회전축이 복잡하게 가동한다는 것입니다.

헬리콥터는 회전날개의 축 부분이 구조가 복잡하고, 가격도 비싸고 자주 정비를 해주어야 합니다. 차의 미션오일에 해당하는 윤활유도 차보다 훨씬 더 자주 갈아주어야 하고요.

그런데 멀티콥터는 이러한 회전축의 가동장치가 전혀 없습니다. 축은 그냥 고정되어 돌아갈 뿐 헬리콥터처럼 기울어지지도 않습니다. 그러면 어떻게 제어할까요?

멀티콥터는 바로 네 개(또는 그 이상)의 회전날개를 서로 조금씩 미세하게 다른 속도로 회전시킵니다. 약간이라도 어긋나면 균형을 잃고 뒤집힙니다. 마치 기다란 막대기를 땅에 세워놓고 쓰러지지 않게 계속 이쪽으로 밀었다 저쪽으로 밀었다 하는 것처럼, 멀티콥터는 근본적으로 불안정한 균형을 정밀한 전자제어로 극복합니다.

즉, 멀티콥터는 헬리콥터에 비해 기계적 구조가 매우 단순한 대신에 전자적 제어는 훨씬 더 복잡하다는 트레이드오프(Trade Off), 즉 어느 것을 얻으려면 다른 것을 희생해야 하는 요소가 있습니다.

드론은 기계적 구동장치를 헬리콥터에 비해 엄청나게 단순화할 수 있으니 쉽고 간단하게 만들 수 있습니다. 구조가 단순해서 만들기도 쉽고 정비도 바로 필요 없으니 유지보수가 매우 쉽죠.

요즘 작은 드론은 몇만 원짜리도 있는데, 회전날개 네 개가 달린 쿼드콥터니 그렇지, RC 헬리콥터라면 그렇게 싸게 만들기 쉽지 않습니다. 과거에는 회전날개 네 개의 속도를 개별적으로 미세 제어하는 것이 어려웠지만, 요즘은 아주 저렴한 소형칩으로 다 해결됩니다.

‘기계적으로 단순한 대신 전자제어가 복잡하다’는 멀티콥터(쿼드콥터)의 트레이드오프가 전자 파트의 비용이 기계 파트의 비용보다 더 빠르게 하락하면서 점점 더 유리하게 작용하게 된 것이지요.