아두이노 코딩-188: 아두이노 드론용 BLDC 모터에 관하여

다음 사진은 작은 아두이노 드론에 사용되는 모터와 그 내부 구조이다.

GHOST 버전 4에서 사용하는 모터 M1804 KV 2280 BLDC 모터는 외경이 24.7mm, 모터 축 직경은 2mm 이며 최대 추력 T(Thrust)는 300 그램중이다. 순간 최대 파워 P는 약 90와트 정도이며 추력(Thrust) 대 파워 비율 즉 (T/P)는 3.3 이다.

BLDC 모터의 구조는 정지 상태의 코일 뭉치인 스테이터와 회전하는 영구자석이 붙어 있는 로터로 이루어진다. 영구자석을 사용하기 때문에 자화를 위한 별도의 전류를 공급하지 않아도 되는 구조이므로 Brushless 즉 BL 방식의 DC 모터라 부르는 것이다. 이 영구자석은 중국에서만 생산되는 희토류인 네오디뮴을 사용하며 다른 방식의 모터에 비해서 10% 이상 에너지 효율이 좋은 것으로 알려져 있다. RC프로들의 경우 작은 드론 기체에 지나치게 큰 출력의 모터 장착을 선호하는데 초보자에게 지나친 추력은 오히려 비행을 위험하게 만드는 요소이다.

M1804 모터는 12N14P 규격이다. 즉 12개의 코일 뭉치가 있고 14조각의 영구자석들로 구성된다는 의미이다.

드론 BLDC 모터에 있어서 KV 값은 1V 당 가능한 모터의 분당 회전수 즉 rpm을 뜻한다. M1804의 KV 값은 2280이며 드론 리모델링에서 12V 리튬폴리머 배터리를 사용하여 전압을 공급한다면 최대 쓰로틀에 해당하는 회전수는 27,360 rpm이 된다. 브러쉬(Brush)가 없으므로 고속회전이 가능하다.

M1804 KV 2280 BLDC 모터 다음으로 추력이 큰 BLDC 모터가 바로 QAV 250 레이싱 드론의 모터 MT2204 KV2300이다. KV 값은 M1804에 비해 그다지 큰 것은 아니나 모터 사이즈가 좀 크기 때문에 비행시험을 해보면 실감해 볼 수 있다.

반면에 아두콥터의 A2212 T13 1000KV 드론모터는 12V 리튬 폴리머 배터리를 사용하는 경우에 최대 12,000 rpm 회전이 가능하며 추력은 700 그램중 이다.

아두이노 드론의 총 추력은 300X4=1200 그램중이므로 실제 드론 중량은 그 70% 인 840 그램중 이하가 좋다. 보다 기민한 움직임을 위해서라면 50∼60% 수준의 중량이 바람직하다. 현재 리모델링된 드론의 총 중량은 500 그램 이하 수준임을 참고하자.

다음번에는 BLDC 모터 선정과 함께 짝을 맞추어 준비해야 하는 ESC(Electronic Speed Controller)에 관해서 알아보기로 한다.