드론 시장의 선구자 프랑스 패럿(Parrot)사 vs 현재 시장 점유율 70%를 자랑하는 중국의 DJI & 레저 포기한 미국의 3DR

[석수]

AR 드론 : 증강현실(Augmented Reality)이 적용된 드론

드론은 조종사 없이 공기역학적 힘에 의해 비행하는 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)로, 원격조종이나 자동으로 운용할 수 있습니다. 

AR은 실제 공간에 가상의 이미지나 정보를 합성하기 위해 주변 환경을 인식하고, 사용자의 상대적인 위치를 파악하여 콘텐츠를 정합하는 기술입니다. 

AR 기술에서 주변 환경을 센서로 감지하여 가상의 맵을 만들고, 맵 내에서 자신의 위치를 추정하는 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping) 기술이 중요한 역할을 합니다. 


레저 드론 시장의 70%를 점유한 DJI



드론 시장의 선구자인 프랑스 패럿사가 2010년 레저용 쿼드콥터 AR 드론을 세계 최초로 대중에게 소개한 이후 중국의 DJI와 미국의 인텔사도 다양한 파트너십과 투자를 통해 자사가 필요한 기술적인 역량을 확보하여 신속하게 사업을 강화하였다.
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미국의 3DR, 중국의 DJI, 프랑스의 패럿(Parrot) 등의 선두 드론 스타트업들은 일반인들도 쉽게 조종할 수 있고 공중 촬영이 가능한 레저 및 상업용 드론을 앞다투어 출시하여 민간용 드론 시장의 성장을 이끌었다.


특히 2017년부터 현재까지 전세계 민간용 드론 시장에서 70% 이상의 시장을 점유하고 있는 DJI의 경우 2006년 중국 광둥시 선전에서 신생 스타트업으로 시작하였으나 2012년 팬텀 드론 시리즈가 시장에서 폭발적인 인기를 얻으면서 지속적인 성장을 거듭해 2017년 28억 달러 (약 3조원) 규모의 세계 최대 드론 기업으로 자리매김하게 되었다.

드론 비행 원리

1. 베르누이 원리

지구상에서 물체를 띄우려면 중력에 맞서는 방향, 즉 위쪽으로 힘이 가해져야 한다. 드론은 "양력"과 "반작용력"을 이용하여 중력에 맞서 공중에 뜰 수 있다.
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비행기 날개의 단면을 보면 앞쪽이 위로 불룩하게 생긴것을 볼 수 있다. 이러한 모양 때문에 날개를 스쳐 지나가는 공기의 압력에 불균형이 발생하게 된다. 이러한 압력의 변화는 "베르누이(Bernoulli)의 원리"로 설명할 수 있다.


베르누이 원리는 흐르는 유체에 대해 유선 (stream) 상에서 모든 형태의 에너지 합은 항상 일정하다는 것이다.


이런 조건을 만족하기 위해서는 유체는 다음과 같은 특성을 가진 유체이어야 한다

1) 유체는 비압축성으로 압력 변화가 생기더라도 밀도는 항상 일정하다.
2)시간에 대해 속도와 밀도 등이 변하지 않는다.
3) 유체 입자간에 점성이 존재하지 않는다.
4) 유선이 서로 겹치지 않아 흐르면서 방해하지 않는다.
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베르누이의 원리가 의마하는 바는 유체역학에서 유체의 유속이 빨라지면 그 유체가 점유하고 있는 공간의 압력이 낮아진다는 것이다.

즉 유체가 흐르고 있는 관로상 일부를 축소시키면 유체가 그 부분을 통과할 때 속도는 증가하고 압력이 감소한다.



2. 드론을 띄우는 2가지 힘

1) 양력

비행기의 날개를 옆에서 바라보면 위쪽이 더 볼록하게 생겼다. 볼록한 부분이 마치 좁은 관을 통과하는 것과 같은 효과를 보여 볼록한 부분의 공기는 빠르게 흐르고 날개의 아랫면은 공기가 상대적으로 천천히 흐른다.

베르누이 방정식에 의해 공기의 흐름이 빠른 곳은 압력이 낮아지고 공기의 흐름이 느린 곳은 압력이 높아진다. 이렇게 압력 차이가 발생하여 비행기 날개에 양력이 생성되어 비행기가 이륙할 수 있다.


비행기 날개에 작용하는 양력의 원리

드론의 프로펠러도 비행기 날개와 비슷하게 생겼다. 특히 큰 기체일수록 프로펠러 단면이 비행기 날개처럼 위쪽이 불룩하게 생긴걸 쉽게 볼 수 있다.

그런데 완구용 미니드론 같이 작은 드론은 프로펠러가 그냥 납작하게 생겼다. 그럼 양력을 제대로 받지 못할텐데 어떻게 미니드론은 떠오를 수 있을까? 그것은 또 하나의 힘. 반작용력이다.
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2) 반작용력

미니드론의 프로펠러가 납작하게 생겼더라도 프로펠러가 경사지게 붙어 있다. 이것은 반작용력을 얻기 위함이다.


​경사진 프로펠러가 회전하면 공기를 아래로 밀어내게 된다. 이것은 선풍기에서 바람이 나오는 원리와 동일하다.

여기서 작용-반작용 법칙에 의해 프로펠러가 공기를 밀어내게 되면, 공기도 프로펠러를 밀게 된다. 따라서 프로펠러가 아래쪽으로 바람이 불도록 경사지게 설치해 놓으면 프로펠러가 회전하면서 공기를 밀어내면서 공기가 드론을 위쪽으로 밀어 올리게 된다. 이런 원리로 드론은 위로 상승할 수 있다.
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드론을 뜰 수 있게 만드는 물리적인 힘은 양력과 반작용력이지만, 둘 중에 어떤 힘이 더 많이 작용하는지는 드론의 기종마다 다를 수 있다.

그러나 미니드론과 같이 작은 크기의 드론은 반작용력만으로도 드론을 띄울 수 있지만, 제법 큰 기종의 드론은 반작용력만 가지고는 드론을 띄울 수 없고 반드시 양력을 이용해야 한다.