초보를 위한 RC 전동 비행기의 구조 소개 - 기자재, 조종방식,조종기,수신기 등

RC 모형비행기도 세월이 흐름에 따라 나름 변화가 있어왔다.

내가 RC를 시작하기 전에는 엔진으로 비행기를 날렸었지만, 몇 년  전부터는 배터리와 모터를 쓰는 전동기가 대세가 되었다.

그러면서 기체의 크기도 작아졌고 파워가 적어지면서 위험성도 어느정도 줄어들어 공원에서도 날릴수 있는 파크 플라이라는 분야가 생겨날 정도가 되었다. RC비행기는 위험하기 때문에 정해진 전용 비행장에서만 날리는 것이 정석이지만 전동기로 인해 어느 정도 안전성이 높아졌다는 말이다. 그래도

내가 전동기를 처음 시작할때 쯤, 브러쉬리스 DC 모터가 전동기에 많이 쓰인다는 말은 들었다. 장난감에 쓰이는 모터에 브러쉬가 들어 있는 것은 예전에 뜯어 봤기 때문에 알겠는데 그 브러쉬가 없는 모터라면 대충 그게 없이 돌아가나보다 하는 생각은 했지만 브러쉬리스 모터의 변속기가 일반 DC모터와 다를것이라고는 생각지 못했다.

그러나 브러쉬리스 DC모터는 모터에서도 세가닥의 전선이 나와  있어서, 변속기 역시 세가닥의 전선이 나와 있었고 거기에 또 수신기에 연결되는 커넥터와 배터리에 연결되는 커넥터까지 세가지의 커넥터가 나와 있었다. 지금이야 아니까 그렇다고 쉽게 말하지만 처음엔 뭐가 뭔지 어리둥절하기만 했다.

위 사진을 보면프로펠러가 달린 모터에서 세가닥의 전선이 나와 있고 그것이 초록색 라벨이 붙은 전자변속기(ESC; Electronic Speed Controler)로 연결되어 있다.

그리고 변속기에서 나온 굵은 적색, 흑색선은 붉은 각진 모양의 딘스 커넥터라 불리는 커넥터를 통해 리튬 폴리머 배터리와 연결된다.

그보다 가느다란 흑, 적, 백색 세가닥의 전선 다발은 수신기로 연결되어 있다. JR 송신기를 쓰는 경우 수신기의 1번 채널 단자에 변속기를 연결해준다. 

수신기 2,3번 채널에는 서보를 연결해 준다. 2번이 에일러론이고 3번이 엘리베이터이지만 F-22 랩터는 엘레본 믹싱방식을 쓰기 때문에 2,3번 채널에 연결된 서보 2개가 엘리베이터와 에일러론의 역할을 함께 한다. 엘레본에 대해서는 후반부에 또 이야기가 나온다. 러더를 사용한다면 4번 채널에 연결해주면 된다.

후타바와 하이텍 계열은 JR과 채널이다르다고 알고 있는데 지금 정확히 모르겠다 --; 나중에 수정하도록 하겠음^^

수신기의 옆면에 전선색깔이나  +, -, signal이 표시되어 있으니 방향을 알 수 있다. 백, 적, 흑 순서대로 signal , + , - 이다. 많이 쓰는 SG-90 서보는 주황, 적, 고동색으로 되어 있는데 이것 역시  순서대로 signal , + , - 이다.

여기서 의문점은 수신기 전원은 그럼 어떻게 공급하나? 하는 것이다. 그렇다 변속기가 수신기의 전원도 공급해 준다.RC에서 전원 공급장치는 BEC라고 부르는데, 글라이더 처럼 모터가 없는 기체에는 변속기 자리에 변속기능이 없는 BEC라는 장치를 달아서 전원을 공급해 준다. 전자공학에서 레귤레이터라고 부르는 직류간의  전압 조절회로이다.

기술시간에 배운바로는 전기는 교류여야만 변압기를 통해 변압이 가능하다고 알고 있었다. 그러나 그건 아니었다. 거의 모든 전자 제품에는 직류간의 전압을 바꿔주고 안정시켜주는 레귤레이터 회로가 들어 있어서 일정전압이 필요한 마이크로 컨트롤러등에 안정된 전압을 공급해 주고 있다.

이처럼 변속기는 모터의 속도를 제어하기도 하지만 수신기에 전원도 공급하는 두 가지 역할을 한다. 당연히수신기에서는 모터의 속도 제어를 위한 신호가 변속기로 넘어 온다. 변속기는 그 신호를 받아서 모터에 주는 전압을 조절해서 모터의 속도를 제어한다.

결국 변속기는 수신기에는 전원을 공급하고 수신기는 변속기에 변속 신호를 공급하는 주고 받는 관계인 것이다. 수신기는 물론 변속 신호를 송신기(조종기)로 부터 무선 전파를 통해 받게 된다.

배터리는 리튬폴리머 배터리를 쓴다. 사실  이 리튬 폴리머 배터리가 대중화 되면서 부터 전동RC비행기가 대세가 된것이다. 리튬폴리머 배터리는 완전방전되거나 과충전되면 망가져버리기 때문에 사용시에나 충전시에 모두 조심해야한다. 모터 돌아가느넥 힘이 떨어진다고 느껴지면 바로 비행기를 내려서 충전을 하는게 좋고 그 이전에 비행시간을 체크하면서 날려야 배터리가 망가지는것을 방지할 수 있다. 

리튬폴리머 배터리는 전용 충전기도 별도로 사야된다. 그리고 충전할때 잘못되면 과충전이 일어나서 배터리가 발화되는 경우가 가끔 카페에 올라오는데, 그래서 화재를 방지하기 위해 충전은 필히 불이 붙지 않는 철판이나 돌판 등에 올려 놓고 해야한다. 폭발적으로 발화가 되기 때문에 쉽게 끄기 힘드므로 미리 화재에 대비해 준비를 해주어야 한다.

그리고 대게 리튬폴리머 배터리는 2셀이상으로 직렬연결해서 쓰는데, 이때 각 셀이 방전이나 충전이 불균일하게되어 결국 과방전이나 과충전으로 이어지는 것을 막기 위해 셀 밸런서라는 장치를 별도로 사용하거나 밸런싱기능이 있는 충전기를 쓴다. 배터리 옆에 하얀 조그마한 커넥터가 하나 더 나와 있는것을 볼 수 있는데 그것이 밸런서를 이용하여 충전할때 쓰는 단자이다.

시중에 나와 있는 배터리의 충전단자는 두가지 정도가 유통되고 있어서, 보통 변환젠더를 구매해서 쓰고 있다. 배터리와 충전기 구매시에 미리 확인해 보는것이 필요하다.

 

브러쉬리스 DC모터는 세 가닥으로 각각 시간차가 있는 펄스 신호를 받게된다. 3상 교류전동기와 비슷한 구조인것 으로 보인다. 세가닥의 전선은 바로 고정된 코일에 연결되고 회전자에는 영구 자석만 달려 있기 때문에 브러쉬가 필요없다. 이런 구조를 자세히 알 필요는 없지만 회전 방향을  바꾸는 방법과 관련이 있다. 세가닥 중 어떤 두 가닥만 서로 바꿔줘도 모터의 회전 방향이 바뀐다.

사진에 보이는 노랑과 까망 커넥터를 서로 바꿔 껴주거나, 빨강과 검정을 서로 바꿔 끼워주거나 상관없이 어느 두가닥만 서로 바꿔치기 해주면 모터의 회전 방향이 바뀐다는 것이다. 사진과 같은 푸셔기체는 프로펠러를 거꾸로 끼우고 바람이 뒤로 나오도록 모터의 회전방향을 세팅해주어야 하니까 꼭 알아두어야 할 점이다.

모타가 3상이라는 것 때문에 그런현상이 일어나지만, 3상이라는 것과 회전방향이 바뀐다는 것의 상관관계를 모르면 어차피 그 인과관계를 알수가 없긴 하다. 모터의 구조는 이정도만 알아도 비행엔 아무 지장 없다--;  컴퓨터 칩 내부의 구조를 다 알면서 프로그램짜는 사람도 거의 없는데 하물며 쓰는 사람은 말해 무엇하랴.

사실 위 사진의 기체는 일반적인 초보용기체가 아니라 설명엔 무리가 좀 있지만 지금 내가 가진 비행기가 이것 뿐이라 그러니 이해 바란다.

그래서 서보 모터도 두 개 밖에 안달려 있는 엘레본이라는 구조이다. 보통은 수직꼬리날개에 달린 러더를 움직여 주는 서보 하나와 수평꼬리날개에 달린 엘리베이터를 움직여 주는 서보, 그리고 주날개에 달린 에일러론을 움직여주는 서보 하나나 두개가 기본이다.

러더는 좌우방향 조종, 엘리베이터는 상승하강조종, 에일러론은 양쪽이 서로 엇갈리게 위아래로 꺾이면서 기체의 좌우 기울기를 조종하도록 해준다. 에일러론을 에어론이라고 부르는 사람들이 많은데 정체불명의 용어다. 엑셀러레이터를 엑셀레이터로 부르는 것과 비슷하다. 그러고 보니 그런거 은근히 많다. 익스플로러를 익스플로어라고도 하지 않는가

엘레본은 엘리베이터와 에일러론을 합친말로 꼬리날개를 두개로 분리하여 좌우가 따로 위아래로 움직이기도 하지만 같이 상하로 움직이기도 하도록 하여 좌우기울기와 상승하강을 조종하도록 한 방식이다. 그걸 뱅크 턴이라고 부르는것 같다.

그럼 러더는? 러더는 없다. 러더는 없어도 방향 조종이 가능하기 때문이다. 에일러론을 써서 기체를 한쪽으로 약간 기울이고 엘리베이터로 상승을 좀 주면 오른쪽으로 바향을 튼다. 그러니 두가지 기능을 함께 하는 엘레본만 있어도 충분히 조종이 가능하다. 다만 기체를 평평히 유지한 상태에서 방향을 틀수는 없다.  꼭 그렇게 움직이고 싶으면 러더를 달면된다.

재기(Zagi)라고 부르는 날개만 덜렁있는 전익형비행기는 엘레본 방식을 쓴다. 그리고 위 사진에 있는 F-22랩터의 프로파일(판떼기)버전도 주로 엘레본 방식으로 조종한다.

엘레본 방식으로 조종하려면 조종기의 세팅도 바꿔줘야 하고, 서보도 수신기에 단 두개만 연결해야하는데 이게 처음엔 쉽지 않다. 우선 조종기는 엘레본 믹싱으로 바꾸거나 JR 조종기는 날개형태를 델타익으로 바꿔줘야한다.

나는 JR조종기 밖에 안써 봐서 다른건 잘 모르겠지만 다른 회사것들은 엘레본 믹싱을 걸어준다고 한다. 믹싱은 조종간을 하나만 움직여도 다른 다른 조종간도 함께 움직인 듯한 효과를 주는 것이다. 조종기에 따라 믹싱의 기능이 다르다 고급일수록 다양한 믹싱기능을 제공한다.

엘레본 믹싱을 걸어주면 에일러론에 해당하는 조종기 오른쪽 스틱의 좌우에 변화를 주기만 하면 서보 두개가 서로 반대로 움직이고, 엘리베이터에 해당하는 조종기 왼쪽 스틱의 상하각도에 변화를 주면 두개의 서보가 동시에 같은 방향으로 움직인다. 이런식으로 일석이조가 아닌 일스틱이서보를 노리는게 믹싱이다.

그런데 JR조종기는 모델 세팅에 들어가서 익형 선택시 델타익 비행길 선택하면 엘레본 믹싱이 자동으로 걸린다. 참고로 웬만한 조종기에는 모델세팅 기능이 있어서 비행기를 여러대 가진 사람도 모델 번호만 바꿔주면 모든 세팅을 자동으로 비행기에 맞도록 바뀌는 기능이 있다. 저가형 조종기에는 없는 기능이다. 바로 이 모델 저장 기능과 믹싱 때문에 조종기는 중고로라도 좋은 걸 사라고 하는 것이다.

비행기 기자재를 연결하고 처음 테스트 해보는 것이 각 타면이 알맞은 방향인지를 살펴보는 것이다. 조종기 왼쪽 스틱을 올리면 비행기는 하강을 해야하기 때문에 엘리베이터는 아래로 내려가야 한다. 조종기의 오른쪽 스틱을 왼쪽으로 기울이면 비행기도 왼쪽으로 기울어야 하기 때문에 오른쪽 에일러론은 내려가고 왼쪽 에일러론은 올라가야 한다.  러더는 조종기 왼쪽 스틱을 왼쪽으로 기울이면 비행기의 왼쪽으로 꺾여야 한다.

처음 만들면 이런 타면의 움직임이 반대로 되어 있는 경우가 많다. 그러면 조종기의 메뉴에 들어가서 리버스세팅을 반대로 해주면 제대로 움직이게 된다. 그러나 엘레본은 조종기의 리버스 세팅만으로 안되는 경우가 있다. 서보의 위치가 서로 바뀌면 절대로 정상이 되지 않는다.

하이텍 수신기를 쓰는 내 랩터는 수신기의 채널2번에 왼쪽 서보 3번에 오른쪽 서보를 연결하면 된다. 이것이 뒤바뀌면 엘리베이터는 정상인데 에일러론은 반대로 움직이거나 그 반대로 되거나 만 왔다 갔다 할뿐 리버스 세팅을 아무리 바꿔봐도 기체가 찐따를 면할 수 없다

쓰다보니 조종기 얘기도 너무 깊게 들어갔다 ..RC는 역시 방대하고 심오하다. 비행기만 해도 이러니 자동차까지 하면 오우.. 끔찍

소개만 하려고 했는데 어느새 세팅법까지 이야기 하고 있군.

조종기 이야기만 좀더 하고 마쳐야겠다.

조종기는 송신기( 영어로는 트랜스미터라고 부르니..)라고도 부른다. 처음 시작할 때는 어떤 조종기를 사야하는지가 참 고민된다. 회사도 여러 가지고 가격도 천지차이인데 대체 무슨차이가 있는 것인지도 모르겠고, 영 고민 스럽기만 하다.

일단 채널수를 보자. 자동차용은 일반적으로 2채널로 변속기와 조향을 조종할 수 있다. 비행기는 엘레본은 3채널로도 가능하지만, 일반적으로 러더 엘리베이터 에일러론 변속기의 4채널이 기본적으로 필요하다. 헬리콥터도 기본적으론 4채널일 듯한데, 조종기에 보면 트림이니 피치니 호버링 스로틀 이다 해서 3개는 더 쓰는 듯하다. 헬기는 안해봐서 자세히는 모르겠다

앞으로 헬기를 할거냐 말거냐를 미리 결정하기는 어렵겠지만, 헬기를 할꺼라면 헬기가 가능한 조종기가 따로 있으니 그런걸 사야한다. 헬기는 비행기와는 차원이 다르게 비용이 많이 들어 간다고 하니 돈좀 쓸 각오를 해야겠다.

이것보다는 좀 더 실질적인 이야길 해보자

처음 RC를 시작할때는 RC몰이나 클럽을 여기저기 다녀보면 팔콘으로 시작하라느니 이지스타가 좋다느니 하는 이야기 정도는 쉽게 듣게 된다. 팔콘으로 대변되는 조종기 포함  비행기 세트들이 몇 있다. 배터리와 충전기까지 다 포함해서 10만원쯤 하는 것 같다. 그런세트에 들어 있는 조종기는 다른 일반 수신기와는 호환이 되지 않는다. 그러니 그냥 비행기 부서질때까지 쓰고 버리는 셈이 된다. 비행기 하나 더 살수도 있지만 그런 비행기는 하나 날려보면 더 날리고 싶지 않을 것이다.

나는 그 단계를 거치지 않아서 확실히는 모르겠지만, 일단 RC 비행기하는 사람치고 동호회 가입하나 안한 사람 없을것이고,  RC는 다른 사람들에게 영향을 참 많이 받게 되는 취미이다. 그런데 다른 사람 아무도 팔콘을 날리지 않고 온통 브러쉬리스 모터를 쓰는 내가 모르는 저 높은 다른 세상이야기만 한다면 팔콘을 한대 더 사고 싶은 생각은 아마 안들 것이다.

팔콘은 힘도약한 브러쉬모터에 엘리베이터가 없다던가? 스로틀을 세게하면 상승하는 구조라고 들은것 같다. 아무튼 팔콘은 처음에 한대 날려보는 기체인데, 거기에 조종기가 포함되어 있으니 조종기 고민을 할때 생각하게 되는 기종이다.

팔콘식의 전용 조종기는 소모성이라는 점을 생각하고 비용을 생각해야 할 것이다. 다른 조종기는 일단 한번 사면 한 10년은 쓰지 않을 까 싶다. 그리고 모델 저장 기능이 없으면 무지 짜증난다. 좀 날리다 보면 기체 하나로 비행하는 사람은 드물다. 두 개이상의기체를 운용하다 보면, 기체를 바꿀때 마다 서보 미세 조종 다 바꿔야 한다면 깝깝할 것이다.

그러니 모델 저장 기능은 거의 필수 일것이고, 엘레본 기체도 분명히 날리게 될 것이기 때문에 믹싱도 가능해야 한다.

등등을 생각하면 하이텍의 옵틱 모델을 중고로 시작하는게 현재는 가장 현명하고 저렴한 선택이라는게 대세다. 각 동호회에 올라오는 가격을 보면 10만원 대 초반 정도로 중고가가 형성되어 있다. 나는 운 좋게 JR X-3810모델을 RC를 포기한 친구로 부터 수신기 포함 8만원에 구해서 잘 쓰고 있으나 JR X-3810모델은 옵틱보다 확실한 두 정도 등급 위 기종인데 10~15만원대에 매물이 나오니 노려볼만 하다.

X-3810은 익스포넨셜과 세팅시 그래픽으로 보여주는 기능이 있는 등 기본적으로 LCD가 그래픽이 가능한 모델이라는 점이 하이텍의 이클립스 모델 보다 낫고 PCM방식이 가능하여 PCM수신기를 쓰면 잡파에 강하다. 그러나 PCM수신기는 10만원이 넘는 매우 고가 임을 감안해야한다.

내가 상암동 하늘공원에서 잃어버린 비행기에 JR PCM수신기가 달려 있었는데, 매우 감도가 우수했었다. 하이텍 마이크로05S는 손으로 들고 수신기에서 100미터만 멀어져도 서보가 지직거리고 제 멋대로 움직이기 시작한다. 코로나에서 나온 듀얼 컨버전방식이 비슷한 3만원대 후반 가격에 나왔는데, 그걸로 바꾸고 싶은 생각이 굴뚝같다.

조종기 이야기 하다보니 수신기까지 이야기가 넘어와 버렸는데 둘은 뗘놓고 이야기 할 수가 없으니 마저 하겠다.

수신기의 방식은 PPM 싱글 컨버전과 PPM듀얼 컨버전, 그리고 비싼 PCM방식이 있다. 2.4GHz는 국내선 아직 팔지도 않으니 패스.

RC는 무선이니 만큼 잡전파의 영향을 많이 받는다. 잡파가 끼면 더 이상 조종할 수 없는 상태가 되는데 이를 업계에선 '노콘'이라 부른다. 노콘이 되면 뭐 제 아무리 기고나는 손가락도 손놓고 떨어지는 비행기를 멍하니 쳐다볼 수 밖에 없으니 노콘은 업계에서 가장 무서워하는 현상이 되겠다.

기체가 비싸질 수록 송수신기에 돈을 들이는 이유도 그 노콘에 대해 '할만큼 하려는' 마음이 점점 커지기 때문이다. PCM이 노콘에 PPM보다 확실히 강한지는 모르겟으나 싱글컨버전PPM이 듀얼컨버전PPM보다 잡파에 약한것은 확실하다. 그리고 요즘 듀얼컨버전이 저렴하게 나오니 듀얼로 사길 바란다. PCM수신기는 가격도 비싸지만 크기도 크고 무거워 파크플라이용 작은 기체엔 좀 안어울린다. 엔진기나 발사로 만든 대형 전동기나 대형 글라이더등에 주로 쓰인다.

초보입장에선 현재는 코로나의 PPM 듀얼 컨버전 정도면 현명한 선택이라고 하겠다. 중국 인민들 덕분에 RC하기 많이 좋아졌다. 서보도 3,000원이면 살수 있고 모터도 8,000원이면 쓸만하다. 이제 듀얼 컨버전 수신기 마저 3만원대로 떨어졌다. 이제 조만간 제대로 된 송신기도 10만원 이하에 나올것 같다.

오늘도 해지기 전에 한번 날려주고 와야겠다 오늘은 이만~   (2008년 5월 11일 현재 정보)