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완전 초짜의 드론 만들기 도전! 도전! 도전~!입니다.
맨땅에 헤딩~
인터넷 검색, 관련 사이트를 참고하여 Pixhawk 4를 이용한 중/소형 드론을 만들려고 하고 있습니다.
참고만 하세요~!
드론 비행을 조정하는 방법은 크게 2가지로 나눌 수 있다.
하나는 조종기(Radio Controller), 다른 하나는 텔레메트리(Telemetry)를 사용해서 드론 비행을 조종할 수 있다.
그러니까 드론을 비행하기 위해서 텔레메트리를 꼭 사용해야 하는 것은 아니다. 픽스호크 홈페이지에도 언급되어있는 것처럼 텔레메트리는 optional, 선택사항이다.
하지만 임무 모드(mission mode) 같은 특수 비행 모드(flight mode)로 드론을 비행을 하려면 텔레메트리는 필수이다.
그렇다면 픽스호크로 임무 수행 용 드론을 만들 경우, 어떤 텔레메트리 라디오를 구매해야 할까?
1. 텔레메트리는 뭔가?
드론에 대해서는 아무런 지식 없이 드론을 만들려고 하다 보니 틀린 용어를 많이 사용하게 된다. 그중 하나가 텔레메트리인 것 같다.
자주 텔레메트리 라디오를 그냥 '텔레메트리'로 사용해왔다.
정확히 하자면 텔레메트리(telemetry)는 통신 장치나 부품을 가리키는 것이 아니라 원격측정법을 말한다.
원격측정법이란 관측지인 원격 지점에 있는 기기의 데이터를 수집하거나 측정한 후 수신기가 있는 관측소로 데이터를 송신하면, 관측소에서는 데이터를 저장하거나 분석하는 측정방법이다.
따라서 관측지인 원격 지점에는 측정용 센서나 측정기 등이 설치되어있고 관측소에는 수신한 데이터를 저장, 분석하는 시스템이 설치되어있다.
이 원격측정법을 사용해서 원격조정이 가능하다.
예를 들자면 원격 지점에 있는 드론의 센서 측정 데이터를 QGC(QGroundControl)가 설치된 컴퓨터에 보내면 QGC는 그 데이터를 분석하고, 그 데이터를 바탕으로 드론을 원격으로 조정할 수 있다.
원격측정법에서 관측지와 관측소 사이의 통신이 꼭 무선 통신으로만 이루어지는 것은 아니다. 관측지가 이동하는 매체인 경우에는 무선통신을 사용하지만 관측지가 고정되어있을 경우에는 유선통신도 사용할 수도 있다.
드론의 경우에는 무선 통신을 위해서 텔레메트리 라디오(telemetry radio)를 사용한다.
2. 픽스호크에는 어떤 텔레메트리 라디오를 사용해야 하나?
드론 비행에서 텔레메트리를 사용하면 무선으로 드론과 QGC(QGroundControl)가 통신하며 실시간으로 드론의 파라미터를 변경할 수도 있고, 수행 중이던 임무(mission)를 변경할 수도 있다.
이런 기능을 픽스호크로 만든 드론에도 적용하고 싶다면 어떤 텔레메트리 라디오를 사용해야 할까?
픽스호크는 SiK radio을기반으로 하는 펌웨어를 가진 텔레메트리 라디오를 지원한다.
SiK radio을 기반으로 하는 제품은 일반적을 한 쌍의 송수신기로 구성되어있는데 하나는 픽스호크에, 다른 하나는 QGC가 설치된 노트북이나 핸드폰, 태블릿에 연결하면 된다.
SiK radio을 기반으로 하는 제품은 많은 회사에서 생산되고 있으며 회사마다 통신 범위와 구성 요소는 다를 수 있으므로 구입 시 세부 사양(주파수, 출력, 커넥터, 크기 등)을 확인해야 한다.
픽스호크 홈페이지에서 권장하는 텔레메트리 라디오 제품은 다음과 같다.
- RFD900 Telemetry Radio
JDrones사와 RFDesing사의 장거리 SIK 호환 텔레메트리 라디오로 일반 안테나로 통신 범위 5km를 넘어서서도 안정적인 통신이 가능하다.
픽스호크는 이 업체의 다른 제품들인 jD-RF900 Plus Longrange (900 Mhz) (USA), jD-RF868 Plus Longrange (868 MHz) (Europe), RFD 900+ Modem, RFD 868+ Modem, RFD900u (소형)과도 호환이 된다.
- HKPilot (SIK) Telemetry Radio
미국 용 915 MHz와 유럽 용 433 MHz 제품이 있다.
- HolyBro (SIK) Telemetry Radio
Holybro 사의 텔레메트리 라디오로 주파수 대역은 미국 용인 915 MHz와 유럽 용인 433 MHz가 있다.
픽스호크에서 지원하는 또 다른 텔레메트리 라디오는 Telemetry Wifi이다.
WiFi 주파수 대역은 2.4 GHz 나 5.6 GHz이며 출력에 제한이 있기 때문에 일반적으로 SiK radio을 기반으로 하는 텔레메트리 라디오보다 통신거리가 짧지만 데이터 전송속도는 더 빠르다.
노트북이나 핸드폰에는 일반적으로 와이파이 단말기가 이미 설치되어있기 때문에 드론에 설치할 WiFi 단말기만 구입하면 되는 장점이 있다.
- ESP8266 WiFi Module
픽스호크와 호환되는 WiFi telemetry로는 ESP8266 WiFi Module이 있다.
모든 픽스호크 시리즈에서 사용 가능하지만 Pixracer에 가장 적합하다. 펌웨어 업데이트 및 설치에 관한 상세한 내용은 픽스호크 홈페이지 참조한다.
- 3DR Telemetry Wifi
3DR WiFi Telemetry Radio을 TELEM1에 연결한 후 핫스폿(hotspot)을 설정하면 된다.
지금은 3DR에서 생산을 중단했지만 복사품들이 판매되고 있어서 구매가 가능하다. 자세한 설정 방법은 판매 사이트를 참조하면 된다.
3. 픽스호크에 사용되는 텔레메트리 라디오의 주파수는?
텔레메트리 라디오를 구입할 때 915 MHz는 KT에서 구매한 주파수 대역이라 433 MHz를 구매해야 된다는 글을 인터넷 여러 곳에서 보았다. 그래서 아무런 고민 없이 433 MHz 텔레메트리 라디오를 구매했다.
그런데 며칠 전 검색을 하다가 433 MHz 주파수 대역 역시 불법이라는 기사를 읽었다.
흠... 설마 기사가 틀렸을까? 틀렸으면 좋겠다...라는 마음으로 관련 정보를 찾아보았다.
픽스호크에서 권장/사용되고 있는 텔레메트리 라디오의 주파수가 433 MHz나 915 MHz인 이유는 이 주파수가 유럽/중국 또는 미국에서 비면허 ISM 대역이기 때문이었다.
ISM은 Industry-Science-Medica의 약자로 비면허 ISM 대역을 말하는데 산업, 과학, 의료용으로 특별한 허가 없이 누구나 사용할 수 있는 주파수 대역이다.
하지만 아쉽게도 우리나라에서 433 MHz나 915 MHz는 비면허 ISM 대역이 아니다.
위의 그림에서 보듯이 KT의 업링크 대역폭은 904.3 MHz~914.3 MHz이다.
미국에서 비면허 ISM 대역인 915 MHz는 중심 주파수를 말하며, 실제 통신하는 대역폭은 902 MHz~928 MHz이다. 따라서 주파수가 915 MHz인 텔레메트리 라디오를 구매한다면 KT의 주파수 대역과 겹칠 확률이 매우 높고, 이것은 KT에서 마음만 먹으면 문젯거리가 될 수 있다.
유럽에서 비면허 ISM 대역인 433 MHz의 주파수 대역폭은 정확히 433.05 MHz ~ 434.79 MHz (중심 주파수 433.92 MHz)인데 우리나라는 이 주파수 대역에 아마추어국 지정 주파수(중심 주파수 435 MHz, 대역폭 430 ~ 440 MHz)와 RFID/USN 용 주파수로 사용되고 있다.
이 주파수는 사기업이 구매한 주파수 대역은 아니지만 허가 없이 사용할 수 있는 비면허 ISM 대역이 아니다.
인터넷에서 비영리 개인 용도로 433 MHz 텔레메트리 라디오를 사용하 수 있다는 글을 읽고 직접 과학기술통신부에 문의했다.
"433 MHz 대역을 사용하면 기술기준을 위반하는 사항"이라는 답변을 받았다.
그러니까 픽스호크가 지원하는 Sik Radio를 기반으로 한 433 MHz, 915 MHz 텔레메트리 라디오를 사용하는 것은 모두 국내에서 불법이다.
우리나라의 경우 비면허 ISM 주파수 대역은 2.4 GHz, 5.8 GHz 등이 있으며 조종기(radio control)의 주파수 대역이 2.4 GHz인 것도 비면허 ISM 주파수 대역과 관련이 있다.
인터넷에서도 텔레메트리 라디오를 사용하다가 잡혀갔다는 글을 본 적은 없지만 불법은 불법이라 구입한 텔레메트리 라디오 대신 다른 제품을 구매해야 하나...라는 생각을 하는 중에 2019년 11월 말경의 기사를 발견했다.
"드론은 장거리 운행에 유리한 저주파수 대역을 발굴한다. 통신장비 수급 등을 고려해 유럽 비면허 433MHz 대역을 우선 검토한다. " |
- 출처: 조이뉴스, 2026년 5G주파수 최대 5320MHz폭 확보…'5G 올인원' 전환, 입력 2019.11.27 15:27- |
"빠르게 성장하는 드론산업 지원을 위해서는 유럽의 비면허 대역인 433MHz가 후보에 올랐다. 이 대역의 경우 통신장비 수급 등에 유리한 것으로 평가되고 있다. " |
- 출처: 디지털 데일리 24 5G 세계최초 넘어 세계최고로…정부, 5G + 스펙트럼 플랜 마련 2019.11.27 17:52:41 / 채수웅 - |
정부에서 드론 사업 지원을 위해서 433 MHz 대역 주파수를 비면허 주파수로 변경하려는 검토가 이뤄지고 있는 것 같다.
정확한 완료 시점이 나와있지 않은 것이 아쉽지만 다른 몇몇 기사를 보면 정부가 드론 사업을 지원을 위해서 규제를 완화할 것이라는 걸 보면 긍정적인 메시지임은 분명해 보인다.
한지만 현재 sik radio을 기반으로 한 433 MHz와 915 MHz 텔레메트리 라디오를 국내에서 사용하는 것은 불법이다.
4. SIK 텔레메트리 라디오 설치
SIK 텔레메트리 라디오는 별다른 설치 방법이 없다.
USB 커넥터/케이블을 이용해서 QGC가 설치된 노트북, 태블릿 또는 핸드폰에 텔레메트리 라디오를 연결하고, 다른 하나를 픽스호크의 텔레메트리 포트에 연결한다.
그다음 펌웨어를 업데이트한다(펌웨어 업데이트는 QGroundControl에서 Pixhawk 4 펌웨어 설치 참조).
업데이트가 완료되면 QGC에서 자동 인식되기 때문에 따로 설정이 필요하지 않다. QGC가 텔레메트리 라디오를 자동으로 인식하면 텔레메트리 통신이 이뤄지고 있다는 아이콘이 아래 그림처럼 나타난다.
5. 기타
텔레메트리 주파수 외에 텔레메트리 라디오나 와이파이를 구매할 때 유의해야 할 점은 최대 허용 출력이다. 현재 전파법에 따르면 비면허 대역의 무선통신에서 최대 허용 출력은 1W이다.
또 다른 고려사항은 무선통신 장치의 전파인증이다.
이전에는 한 대의 무선 통신 장치라도 전파인증을 받지 않고 사용하는 것은 불법이었지만 현재는 법이 바뀌어서 전파인증을 받지 않은 무선통신 장치 1 대를 개인이 비영리 용도로 사용하는 것은 불법이 아니다.
6. 결론
많은 국내 RC 용품 점에서 433 MHz와 915 MHz 대역의 텔레메트리 라디오가 판매되고 있어서 고개가 갸웃거려지지만 어쨌든 이 두 주파수 대역의 텔레메트리 라디오를 사용하는 것은 엄연히 불법이다.
인터넷 검색을 해보아도 2.4 GHz SIK Radio는 찾을 수 없다. 따라서 텔레메트리를 사용할 경우는 비면허 대역을 사용하는 wifi telemetry radio를 사용해야 한다.
꼭 433 MHz 텔레메트리 라디오를 사용하고 싶다면 법이 빨리 바뀌기를 기다리거나 아니면 불법의 위험을 무릅쓰고 사용할지는 사용자가 선택해야 할 문제다.
뉴스에서 드론 사업에 규제가 많다는 기사를 종종 봤지만 나와는 상관없다고 그냥 지나쳤는데 드론 만들기를 하면서 벌써 비행금지구역과 텔레메트리 주파수 문제라는 개인이 해결할 수 없는 2개의 난관에 부딪혔다.
개인이 취미로 만드는데도 이런데, 상업용으로 드론을 개발하는 사람들에게는 얼마나 많은 규제가 있을까 싶다.
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