멀티콥터 제작방법(Build your own Multicopter)

멀티콥터를 조립해볼까 싶어 여기저기 뒤적거리는 중에, 좋은 문서를 발견해서 번역해봤습니다. 이 글의 제목인 Build your own Multicopter 라는 글입니다. 멀티콥터를 구하는 방법은 단순 완제품 구입하는 것부터 프레임부터 제작하는 방법까지 아주 다양한데, 어떻게 시작하면 좋은지를 비교하고 있습니다.

며칠전 우연히 읽었던 "Build My Own Quadcopter ? 나의 쿼드콥터 제작기" 라는 글에서 저자가 주로 참고했다는 사이트입니다. 

이번엔 꽤 공을 들여 번역했습니다. 멀틱콥터 조립에 관심이 있으시다면 많이 도움이 될 것 같습니다.

멀티콥터를 제작하는 방법은 아주 다양하다.

1. 사려깊게 천천히 나아가는 것이 두발로 한꺼번에 뛰는 것보다 낫다. 너무 빨리 하려다보면 실망하기 쉽다.
2. 처음에는 Ready to Fly(완제품) 또는 All Inclusive Kit(완전 조립 키트) 방식의 간단하고 작은 쿼드콥터로 부터 시작하면 좋은 경험을 쌓을 수 있다.
3. DIY 경험이 많은 사람이라면 아래에서 언급하는 F450 FlameWheel 과 같은 Almost Ready to Fly(반 완제품) 제작법도 좋다.
4. 멀티콥터를 처음 만진다면, 처음부터 사진/비디오/ FPV(First Person View) 등은 시도하지 말고 그냥 좋은 쿼드콥터만 만들라.
5. 자신이 원하는 걸 잘 아는 사람일지라도, 멀티콥터와 비행조종장치(Flight Controllers)에 익숙해지려면 시간이 필요하다.
6. 조금 맛만 보고 즐기려면, 작고 싸고, 튼튼하고, 안전한 마이크로 쿼드콥터 완제품을 사는 것이 좋다.
7. 정말 진지하다면 FlameWheel 기반 ARF(반완제품) 조립을 해보거나, 그냥 단순히 날려보고 싶고 자금이 풍부하다면 고급형 Iris 쿼드콥터를 구입하라.
8. Iris에는 최고급 Pixhawk 콘트롤러가 포함되어 있으며, Iris와 FlameWheel 은 모두 필요시 FPV 또는 Video 를 달 수 있다.
9. Flip Sport 와 같이 정말 괜찮고 간단한 쿼드콥터 제작법에 관한 완벽한 문서가 없다면, Frame Up Build(프레임기반 수제작)는 하지 말라.
10. 절대로 Build your own Frame(완전 수제작)은 피하라. 설령 경험많은 제작자들이라 할지라도 성공보다 실패확률이 높다.
11. 처음부터 여러가지 사진/비디오 장비를 장착한 큰(위험한) 멀티콥터부터 시도하는 것은 절대로 하지 말라. 반드시 후회하게 된다.
12. 어떤 경우에도, 작고 빠른 쿼드콥터를 날리는 것이, 크고 무겁고 느린 헥사/옥토 콥터보다 훨씬 재미있다.
13. 최고급 전문가용 HD 비디오나 사진을 달아야 하는 경우를 제외하면, 작고 가볍고 빠른 콥터가 항상 좋다.
14. 멀티콥터에서 가장 중요한 것은 안전이다. 생명체나 비싼 물건과는 충분한 거리를 확보하라. 안전매뉴얼을 참고할 것.

중국 직수입의 장단점

1. 단지 싸다는 이유로 중국에서 여러가지 물건을 직수입하려는 유혹이 생기기 마련이지만, 별로 좋은 생각은 아니다.
2. 경험이 쌓이면 어떤 수입물품이 서비스가 가능한지 알게되지만, 처음부터 시도하는 것은 실패하기 쉽다.
3. 주요 전자기기(콘트롤러 등)은 생산자로부터 구입하는 것을 추천한다. 예를 들어 Pixhawk는 3DRobotics로 부터. 
4. 부속 전자기기(GPS, 전자나침반, telemetry, 필요시 OSD 등) 도 3DRobotics에서 구하는 것도 좋다.
5. FPV 가 필요할 경우, 3DRobotics의 FPV 키트나, FatShark의 Altitude 비디오 고글과 전송기를 구하라.
6. 카메라의 경우, GoPro Hero 3(특히 Black)가 좋다. 널리 사용되고 작동도 잘된다.
7. DJI의 FlameWheel ARF(반완제품) 키트도 중국산이기는 하지만, 품질이 좋으므로 어디에서 구입하든 무방하다.
8. 초보자용 미니 쿼드콥터로 추천되는 Traxxas, Hubsan, Helimax 도 중국산이기는 하지만, 초보자에게 적당하다.
9. 모터, 배터리, ESC, 프레임, 혹은 FRSky 또는 Turnigy의 RC 전송/수신기 등은 중국에서 직접 수입하면 저렴하게 구할 수 있다.
10. 국내에서 구할 수 있는 많은 제품들이 사실은 중국산이며, 물론, 어느나라 제품이냐에 관계없이 품질은 많은 차이가 있다.
11. 25달러짜리 RC-Timer 모터가 동급의 100불짜리 Tiger 모터와 품질이 비슷할 가능성은 거의 없다. 그래도 25달러니까.
12. 중국 직수입시 배송은 대부분 믿을 만 하지만, 사후 지원이나 반송 등은 문제를 일으킬 공산이 크다.
13. 중국 직수입시 10% - 20% 정도는 깨지거나 망가졌거나, 일부가 빠졌을 거라고 생각해두면 크게 실망하지 않을 것이다.
14. 어떠한 경우에도, 먼저 아래에 있는 두세가지 추천 제작법으로 시작하면, 성공의 기쁨을 누리고 조종법을 익힐 수 있을 것이다.

저렴한 RTF(완제품) 마이크로/소형 쿼드콥터

멀티콥터 초보자라면, 아래에 서술하는 몇가지 저렴한 마이크로 쿼드콥터로부터 시작해보길 강력하게 추천한다.

1. 이들은 무전기, 배터리 등 모두 갖추어져 있어 조립이 필요치 않으며, 견고하고 조종법 배우기에 좋다.
2. 또한 아주 재미있고, 실내에서도 쉽게 안전하게 날려볼 수 있다. 가격은 대략 10만원 안쪽
3. 중요한 점으로서, 작동원리에 대해서 잘 이해할 수 있게 되며, 앞으로 무엇을 해야할 지 파악할 수 있다.
4. Traxxas QR1 Quadcopter는 저렴한 완제품 쿼드콥터로서, 최초 경험시 좋다. 

5. 45달러짜리 Hubsan X4는 Traxxas와 거의 동일하며, $70 짜리는 사진과 720p 비디오를 촬영할 수 있다.
6. 200달러짜리 Hubsan은 진짜 쉬운 FPV 가 가능하며, RC 전송기와 뛰어난 LCD 디스플레이가 포함되어 있다.
7. Hubsan 은 부품도 별도로 구매할 수 있다. Hobby Flip
8. Helimax 1SQ 도 저렴한 손바닥 크기의 쿼드콥터.
9. 정말로 정말로 쪼그만 40달러짜리 Estates Proto X는 원래 Hubsan H111 으로서, 정말 잘 난다.





10. 아래는 아주 튼튼한 드론으로, Amazon Prime에서 제작한 88달러 짜리 UDI U818A 2.4GHz Quadcopter with Camera 이다.

11. 처음으로 멀티콥터를 구입하려는 분은 반드시 RockLandUSA의 글을 참고할 것
    
12. 아래 90 달러짜리 Blade Nano QX는 추천작으로, 아주 가볍고 날리기 쉬우며 매우 튼튼하다.

13. 지금 시작한다면, 이상과 같은 여러가지 중 하나를 선택해서 조종법부터 익히길 바란다. 엄청난 돈을 절약하는 길이다.

All Inclusive Kit(완전 조립 키트)

1. 가장 쉬운 조립법은 박스에 모든 부품과 단계별 조립방법이 다 포함된 키트를 구입하는 것이다.
2. RTF(완제품)을 제외하면, 괜찮은 멀티콥터를 조립할 수 있는 가장 신뢰할 수 있고 간단한 방법이다.
3. 대부분 모든 부품이 균형이 잘 맞으므로, 전체 제품이 잘 동작할 가능성이 높다.
4. 완전 조립 키트의 경우, 볼트 너트, 혹은 약간의 납땜작업만으로 조립이 완료된다.
5. 조립 절차는 딸려 오는 매뉴얼에 잘 설명이 되어 있다.
6. 단점이라면, 품질이 좋은 키트의 경우 다른 대안보다 약간 비싸며, 업그레이드가 필요할 수 있다는 것이다.
7. DIY에 익숙하지 않다면, All Inclusive Kit(완전 조립 키트)로 시작하는게 좋다.
8. 3DR의 3DR DIY Quad Kit 및 3DR DIY Y6 Kit는 진정한 의미의 DIY 키트로, Pixhawk 콘트롤러를 탑재하고 있다.
9. 최신의 혁신적인 Iris QuadCopter는 사실 완제품(Ready to Fly)로서 최고급 Pixhawk 콘트롤러가 탑재되어 있다.

• 완전 자동 운항이 가능하며 RC 송수신기, 배터리, 텔레메트리가 모두 포함되어 있는데, 750 달러면 정말 싼거다.
• Iris는 구조적으로 튼튼하고 탄성이 있고, GoPRO 또는 FPV(First Person View)를 지원하도록 설정되어 있다.

Almost Ready to Fly(반완제품)

1. 모든 것을 원하고, 가장 다재 다능한 멀티콥터를 원한다면, 가장 좋은 솔루션은 바로 위에 있는 Iris 이다. 
2. 기존에 RC 송수신기를 보유하고 있다면, 예산을 절약함과 동시에  고품질의 자동운항 쿼드콥터를 제작할 수있다.
3. 처음 시작하는 사람도 시도해볼 수 있는 괜찮은 선택지가 몇 개 있다.
1. DJI F450 FlameWheel 쿼드콥터 ARF(반완제품) 키트가 현시점에서 유일하고도 가장 최선의 선택이다.
2. 이 키트는 프레임, 전기회로가 내장된 보드, 4개의 ESC(전자변속기) 및 모터, 8개의 프로펠러로 구성된다.
3. 여기에 Pixhawx 콘트롤러와 배터리, 전파 송수신기를 별도로 구입해야 한다.
4. 키트에 포함된 부품은 모두 품질이 뛰어나며, 진짜 DJI FlameWheel 프레임은 아주 견고하고 튼튼하다.
5. 가격: F450 ARF(반완제품) 키트 $180, Pixhawk with GPS/Compass $280, 배터리 $35.00 = ($495.00) 여기에PPM-Sum 송수신기 추가 필요.
   
4. 대안으로 F450보다는 약간 작은 DJI F330 FlameWheel 쿼드콥터도 좋다. 좁은 장소에서 사용할 경우에는 더 좋을 수도 있다.
1. F330을 기반으로한 조립법은 위키페이지를 참조. F450에도 동일하게 적용가능하다.
5. 이보다 저렴한 대부분의 ARF(반완제품) 키트는 전혀 튼튼하지 않고 부품들이 자주 망가진다.
6. F450 ARF(반완제품) 키트는 여기에서 살 수 있다. F350 키트도 있다.
7. 모양이 비슷한 모조품 키트는 절대 사지마라. 진짜 DJI 모터와 ESC는 품질이 아주 좋고 프레임이 튼튼 하지만 모조품은 그렇지 않다.
8. 더 비싸고 고품질의 ARF(반완제품) 키트도 있지만, FlameWheel는 잘 작동하며 성능이 우수하다.
9. 초기투자 비용을 가능한 한 낮추려면 간단한 콘트롤러로 시작한 후, 나중에 Pixhawk로 바꾸는 방법도 있다.
10. F450 도 GoPro와 Gimbal 을 채택한 사진/비디오 콥터로 구축하거나, FPV 플랫폼으로 사용할 수 있다.
11. DJI F550 ARF(반완제품) 헥사콥터는 더 고급 용도로 좋지만, 첫 멀티콥터로서는 과하다.

프레임 기반 수제작(Frame Kit)

1. 프레임 키트를 기반으로한 멀티콥터 수제작에 발을 딛는 것은 큰 도전을 의미한다. 초보자에겐 전혀 해당되지 않는다.
2. 특정한 모델에 대한 자세한 제작법을 따라하는 것이라면 예외이다.
3. 나는 현재 Flip 380 Sport 쿼드콥터와 Tarot 650 Carbon Fiber 쿼드콥터 등 두가지를 제작중이다.
4. 각각의 제작 이유와 제작방법은 다음과 같다.
5. Hoverthings의 Flip 380 Sport 프레임은 현재까지 가장 튼튼한 프레임 이다.
1. 이 프레임 키트에는 놀라울 정도로 하고 강한, CNC 절삭 1/4 인치 유리섬유 암(arm)과, G10 유리섬유 중앙 플레이트가 있다.
2. DJI FlameWheel 에서 사용하는 모터와 ESC 를 사용할 수 있다. 10인치 프로펠러까지 사용가능.
3. 나는 Flip Sport 키트 외에 "tab" 타입 중심부와 추가로 7/8" 기둥(spacer)을 구입하였다.
4. 기존 플레이트 위에 7/8" 기둥을 사용하여 별도의 중앙 플레이트를 추가하고 배터리와 비행장비를 넣었다.
5. 나는 보유중이던 DJI FlameWheel 모터 4개와 특별한 4 in 1 ESC 를 중앙 플레이트 사이에 설차하였다.

1. 4 in 1 ESC는 RF 및 DC 간섭이 훨씬 적고 4개 ESC와  전력배분보드를 사용하는 것보다 훨씬 깔끔하다.
2. 프로펠러는 GemFan DJI hub compatible 10" 탄소충전 프로펠러 를 사용한다. 아주 튼튼하고 효율적이다.
3. 내 목표는 DJI F450 FlameWheel 보다 훨씬 강하고 고성능인 콥터를 저렴하게 제작하는 것이다.
4. Flip 이 작기는 하지만 강력하고 빠르며 FPV 비디오나 GoPro 카메라, 브러시리스 짐벌(gimbal) 까지 장착할 수있다.
5. Hoverthings Flip Sport Quadcopter Wiki Build Page에는 Pixhawk 와 PX4 콘트롤러를 사용한 제작방법이 들어 있다.


6. Tarot 650 은 탄소섬유 프레임으로 대형 쿼드콥터를 제작할 수 있으며, 17인치 프로펠러까지 장착할 수 있다.
1. 나는 360kv 짜리 저속 대구경 Pancake 모터를 사용한다. Pancake 모터는 대형프로펠러를 낮은 속도에서 효율적으로 회전시킬 수 있도록 설계되어 있다.
2. 나는 프로펠러 직경에 따른 성능과 효율을 알아보기위해 14" ~ 17" 여러가지 프로펠러를 테스트할 예정이다.
3. 위에서 언급한 Flip Sport는 첫 쿼드콥터로도 가능하지만, 이 Tarot 650 은 절대 아니다.
4. 이 쿼드콥터는 무거운 짐을 오래 견디거나 대형 비디오 카메라를 탑재하는 등에 충분하지만, 
1. payload(유효탑재량) 2kg 을 들어올려면 상당한 모터와 프로펠러가 필요하다.
2. Four Togermotor MN4010 475 kV 모터는 개당 86 달러이며. 추가로 15×5 또는 16×5 프러펠러 4개. 고품질 30A ESC 4개가 필요하다.
3. 총중량 4kg 에 약 10분간 비행하려면 4cell Lipo 배터리 10,000 mAh(5,000 두개)가 필요하다.
4. 유효탑재량 2kg 포함 총중량 4kg을 들어 올릴수 있어야 하며 50% 예비 출력(reserve thrust) (최소) 를 남겨 두어야 한다. 총 6kg
5. 어느 정도의 비행시간을 확보하면서 4kg을 들어올리는데 필요한 추력과 효율성을 달성하려면, 16×5" 프로펠러가 필요하다.
6. 그래서 kV 가 낮으면서 큰 모터가 필요한 것이다. 반드시 고품질로 일정한 고출력을 견딜 수 있어야한다.
7. 절대로 이를 최초의 쿼드콥터로 시도하지 말라.
7. 여러 멀티콥터별 부품을 기준으로 성능 요구사항을 계산할수 있는 사이트 : eCalc

완전 수제작(Scratch build)

1. 멀티콥터에 경험이 없는 사람도 종종 시도하나, 대부분 실패한다.
2. 가장 간단한 수준이라면 막대기나 나무조각, 합판 등으로도  제작할 수 있다.
3. 그러나, 이런 것들은 잘 날기 힘들고 사용성도 떨어지며 완벽하게 착륙하는 것조차 견뎌내기 힘들다.
4. 아울러 돈도 절약되지 않는다. RTF(완제품), 완전 조립키트, ARF(반완제품) 등이 고품질의 잘 균형이 맞는 부품들로 구성되어 있어 오히려 비용이 싸다.
5. 아주 경험이 많은 모델설계자, 공학자, 기계공학자일지라도 처음부터 이 방법부터 시도하는 것은 절대 피하라. 
6. 멀티콥터는 나름의 비행동역학에 따라 동작하며, 나름의 구조적 요구사항이 있다.
7. 이러한 분야에 경험이 없다면, 멋진 멀티콥터를 설계하고 제작할 가능성은 거의 없다.
8. 이 사이트에는 bent(구부러지는) 알루미늄 판을 사용해 만든, 초보자가 설계한 멋진 쿼드콥터 설계가 올라와 있다.
9. 불행히도 Bent 알루미늄은 부드러운데, 콥터는 무거우며 경착륙이 흔하여, 찌그러지는 것을 피할수 없다.
10. 경험이 많다고 해도 콥터를 여러대 만들어본 후에야, 쓸만한 설계가 가능할 것이다.
11. 전문가만이 할수 있다는 것은 아니지만 완전 수제작을 해보겠다고 생각이라도 해보려면 적어도 서너개의 상업적 쿼드콥터를 철저히 연구해 보아야 할 것이다.
12. 나는 현재 콥터를 10개이상 설계했지만 하나도 제작하지 않았다. 언젠가 제작하겠지만 아직까지 준비되지 않았다는 것을 알고 있다.

RTF(완제품) 브랜드

완제품(RTF) 쿼드콥터중에서 유명한 브랜드로는 Parrot, DJI Phantom, Blade 350QX 등이 있다.

1. 이들은 각기 능력의 범주내에서 잘 만들어져 있으며 가격도 적절하다.
2. 그러나 개조나 개선이 힘들고, Pixhwk 와 같은 강력한 콘트롤러로 업그레이드하기 힘들다.
3. 따라서 이들은 적당한 기능을 가진 원스톱 솔루션이나, 다른 한편으로는 높은 비용으로 더이상 갈 곳 없는 막다른길이다.
4. 같은 금액으로 FlameWheel ARF 키트에 최고급 Pixhawk 를 결합하면, 훨씬 뛰어난 콥터를 제작 할 수 있다.

나에게 어떤 방법이 좋을까

1. 자신의 능력에 맞는 접근법을 잘 선택하는 것이 중요하다. 과도하게 욕심을 부리면 안좋은 경험으로 끝난다.
2. 특히 한번에 모든 걸 해보기 보다, 건실하고 보수적으로 접근하는 것이 매우 중요하다.
1. 가장 간단한 것은 RTF(완제품)이나 All Inclusive Kit(완전 조립 키트)이다.
2. 하지만 좋은 ARF(반완제품) 키트에 잘 선택한 부품을 추가하면 아주 뛰어난 콥터를 제작할 수 있다.
3. ARF(반완제품) 접근법은 종종 저렴한 투자로 자신의 목적에 맞는 콥터를 제작할 수 있다.
4. 프레임 기반 수제작(Frame Kit)법은 제작자가 서로 잘 맞는 부품을 선정할수 있는 능력이 있다는 것을 가정한다.
5. 하지만 자신의 요구나 희망에 최적화 된 콥터를 제작할 수 있다.
6. 특정한 프레임 키트에 맞는 상세한 제작법을 따라하는게 아닌 이상, 최초의 쿼드콥터를 프레임기반 수제작 방식으로 제작해서는 안된다.
7. 완전 수제작(Scratch build)은 프레임 기반 수제작 방식보다 배 이상 어렵다. 사실 멀티콥터 프레임을 제작하는 것이 어렵지 않다.
8. 하지만 전반적인 절차와 잘 맞는 부품을 찾는것은 정말 경험이 많은 멀티콥터 운영자나 제작자의 영역이다.
3. 상업적 사진이나 비디오를 촬영하기 위한 정말 비싸고 고급 멀티콥터는 이 문서의 범위 밖이다.
4. 내가 현재 가지고 있고 앞으로 제작할 콥터는 3DR APM, PX4 혹은 Pixwhark 콘트롤러를 사용한다.
1. 이들은 현재 사용가능한 콘트롤러중 성능이 좋고 최고로서, DIYdrone 커뮤니티의 지원을 받고 있다.
2. 복제품이나 유사품을 조심하라. 약간의 차이가 전체를 못쓰게 할 수 있다.
3. 마지막 경고 : "매수자 위험부담". "투자한 만큼 얻는다"

이상입니다.

민, 푸른하늘