과학체험 드론조종 실습

[수궁골]

● 드론이란?

무선 전파의 유도에 의해서 비행하는 무인 비행체

● 드론 분류기준을 4단계로 분류.

1. 완구용 모형비행장치 - 250g 이하

2. 저위험 무인비행장치 -① 250g초과~2kg이하, ②2kg초과~7kg이하

3. 중위험 무인비행장치 - 7kg초과~25kg이하

4. 고위험 무인비행장치 - 25kg초과~150kg이하

1. 모형비행장치 : 비사업용 250g 이하 무게 기체 중 법령에서 정하는 장비를 탑재하지 않고, 일정 운용

요건을 준수하는 기체.

* 촬영용 카메라, FPV, 기타물품 탑재(X)-외부 장착물이 전혀 없는 상태

* 최대 비행고도 20m 이하, 비행거리 50m 이하, 사람 위로의 비행금지 등

► 기체신고 불필요

► 공항주변 반경 3km 내에서만 비행승인 필요

► 자격증 불필요

2. 저위험 무인비행장치 : 7kg 이하 무게 기체 중 일정 운동에너지(1,400J) 이하로 운행하는 기체.

► 소유자 등록(드론 실명제)

► 관제권, 비행금지구역에서 비행승인 필요

► 온라인 교육이수 필요

3. 중위험 무인비행장치 : 250g 초과 25kg 이하 무게 기체 중 일정 운동에너지(250g~7kg 무게 중

1,400J 초과 혹은 7kg~25kg 무게 중 14,000J 이하)에 해당하는 기체.

► 소유자, 기체형식, 중량, 용도 신고

► 관제권, 비행금지구역에서 비행승인 필요

► 필기시험과 비행경력

4. 고위험 무인비행장치 : 위의 1~3 분류에 해당하지 않는 150kg 이하의 기체

► 소유자, 기체형식, 중량, 용도 신고

► 비행 전 비행승인 필요

► 안전성 인증 필요

► 필기시험과 실기시험

● 드론 자격증 취득 요건

1종 : 1종기체 조종경력 20시간 + 필기 + 실기 시험(25kg초과~150kg이하)

       2종 자격취득자 5시간, 3종 자격취득자 3시간 이내에서 인정

2종 : 2종 또는 2종기체 조종경력 10시간 + 필기 + 실시 시험(1종과 구분시행)(7kg초과~25kg이하)

       3종 자격취득자 3시간 이내에서 인정

3종 : 1종 또는 2종 또는 3종기체 조종경력 6시간 + 필기 시험(2kg초과~7kg이하)

4종 : 온라인교육(7차시)+온라인 시험(온라인 시험70점 이상)[250g초과~2Kg이하]

       1차시 항공안전법, 2차시 항공사업법, 3차시 공역 및 항공안전, 4차시 무인항공기 인적요인,

       5차시 무인비행장치 시스템, 6차시 비행이론(무인멀티콥터), 7차시 항공기상

구 분	현 행		개선(최대 이륙 중량 기준)
기 체 신 고	비사업용	자체중량 12㎏초과 시 신고	완구용 모형비행장치	250g이하 신고 불필요 공항주변3Km 비행승인 칠요
	사업용	무게와 무관하게 신고	저위험	250g 초과~2㎏신고 불필요
				2㎏초과~7㎏ 소유자 신고 (드론 실명제)
			중위험 고위험	7㎏초과 소유자 신고
조 종 자 격	비사업용	불필요	완구용 모형비행장치	250g이하 조종자격 불필요
	사업용	자체중량 12㎏초과 필기+비행경력(20시간)+실시	저위험	250g 초과~2㎏ 온라인 교육
				2㎏초과~7㎏ 필기+비행경력6시간
			중위험	7㎏초과~25㎏(1400J)초과 필기+비행경력(10시간)+실기
			고위험	25㎏초과(1400J 초과) 필기+비행경력(20시간)+실기
비 행 승 인	25㎏이하 (최대이륙중량)	관제권(9.3㎞) 비행금지구역 비행승인필요	완구용 모형비행장치	현행 유지 (비행금지구역 내 교육목적 비행 가능 7㎏이하 고도 20m이내)
			저위험
	25㎏초과 (최대이륙중량) 또는 150m초과	비행승인필요	중위험	현행 유지
			고위험 또는 고도150M초과

온라인 교육과 시험

① 한국교통안전공단 사이버연수원 사이트에 접속, 회원가입 후 로그인.

② 교육과정신청 > 온라인과정신청에 들어가서 무인멀티콥터를 클릭. (드론의 공식명칭 무인멀티콥터)

③ 에듀원 직무교육 팝업창이 뜨고, 7개 과목을 수강.

   - 1차 항공안전법, 2차 항공사업법, 3차 공역 및 항공안전, 4차 무인항공기 인적요인,

     5차 무인비행장치 시스템, 6차 비행이론(무인멀티콥터), 7차 항공기상

④ 온라인 수강이 완료되면 최종평가 시험(시험은 20문제로 4지선다형 객관식)

⑤ 70점 이상만 맞으면 합격, 재응시 가능

● 비행 제한/금지 구역 및 안전수칙(항공법 제23조, 시행규칙 제68조)

1. 비행금지구역

    국방 관련 비행금지구역으로 국방부 또는 수도방위사령부 승인을 받아야 합니다.

2. 관제권

    공항 부근에 항공기와 충돌이 예상되는 구역(공항 반경 9.3km)

3. 비행제한구역

    항공기 비행에 위협 또는 염려가 발생되는 구역

4. 위험구역

    위험 시설의 상공에서 지상시설물에 위협이 되는 공역.

5. 군작전공역

    한국은 전쟁 중인 분단국가이기 때문에 군사작전을 위해 설정된 공역.

6. 훈련공역

    민간항공기의 훈련공역으로 드론 비행 시 충돌 위험지역으로 금지된 곳.

7. 초경량비행장치비행공역

    초경량비행장치는 1인승이며, 자체중량은 115kg 이하인 비행장치를 말하는데 초경량

    비행장치 등의 안전한 활동을 보장하기 위하여 지표면 또는 해수면으로부터 일정높이의

    특정범위로 정해진 공간을 말함.(초경량비행장치공역을 사전검사)

◈ 드론 비행 전 꼭 지켜야 할 안전 수칙(항공법 제23조, 시행규칙 제68조)

1. 야간 비행은 기체의 식별이 어려워 사고가 날 위험이 높고 모터의 소음으로 인해

    주변에 피해가 가므로 야간 비행은 금지.

2. 비행장 또는 공항에 반경 9.3km(직선거리)에서는 비행기의 이착륙하는 비행기와 충돌

   위험이 있으며 비행을 금지.

3. 150m이상은 항공기 비행항로가 설치된 공역으로 인해 드론비행이 금지.

4. 인구 밍접지역에서 드론 비행 중 추락사고가 발생 할 경우 인명 피해가 발생할 수 있으므로 드론 비행 금지

5. 비행 중 낙하물 투하 금지.

6. 조종자 음주 상태에서 비행 금지.

6. 시야에서 멀어지면 장애물로 인한 사고가 우려되므로 드론의 가시범위 내 비행.

7. 보안지역은 비행 허가를 받아야 함. (촬영 시에도 별도로 허가를 받아야 함)

    위반하게 되면 200만원 이하 과태료 처분을 받게 되며, 사업등록을 하지 않고

   헬리캠 촬영 등 영리목적으로 드론을 사용할 경우 1년 이하 징역 또는 3000만원

   이하의 벌금에 처함.

● 조종자 준수사항 (항공안전법 제129조, 시행규칙 제310조)

1. 비행금지 시간대 : 야간비행 (야간 : 일몰 후부터 일출 전까지)

2. 비행금지 장소

1) 비행장으로부터 반경 9.3 km 이내인 곳

→ “관제권”이라고 불리는 곳으로 이착륙하는 항공기와 충돌위험 있음

2) 비행금지구역 (휴전선 인근, 서울도심 상공 일부)

→ 국방, 보안상의 이유로 비행이 금지된 곳

3) 150m 이상의 고도

→ 항공기 비행항로가 설치된 공역임

4) 인구밀집지역 또는 사람이 많이 모인 곳의 상공 (예 : 스포츠 경기장,
각종 페스티벌 등 인파가 많이 모인 곳)

→ 기체가 떨어질 경우 인명피해 위험이 높음

▶ 비행금지 장소에서 비행하려는 경우 지방항공청 또는 국방부의 허가 필요
(타 항공기 비행계획 등과 비교하여 가능할 경우에는 허가)

3. 비행 중 금지행위(조종자 안전 수칙 참고)

1) 비행 중 낙하물 투하 금지

2) 조종자 음주 상태에서 비행 금지

3) 조종자가 육안으로 장치를 직접 볼 수 없을 때 비행 금지
(예 : 안개․황사 등으로 시야가 좋지 않은 경우, 눈으로 직접 볼 수 없는
곳까지 멀리 날리는 경우)  

● 드론의 종류와 구조
  드론은 프로펠러의 개수에 따라 바이콥터(2개), 쿼드콥터(4개), 헥사콥터(6개), 옥토콥터(8개) 등으로 구분한다. 드론에 부착되는 프로펠러가 짝수인 것은 뉴턴의 작용 반작용 법칙을 활용합니다. 프로펠러 1쌍은 시계 방향으로 돌고 다른 1쌍은 반시계 방향으로 회전해 작용 반작용의 원리에 의해 일정 고도를 유지하며 떠 있는 호버링(hovering)을 할 수 있습니다.

● 드론 헤드의 방향

● 프로펠러의 동작

일반적으로 드론의 모터배치는 왼쪽 그림과 앞쪽 왼쪽과 뒤쪽 오른쪽이 A(시계방향), 앞쪽 오른쪽과 뒤쪽 왼쪽이 B(반시계방향) 회전합니다.

● 조종기의 구조와 용어
 ▶ 조종기 구조
  드론 조종 모드는 모드1과 모드2, 2가지 조종 모드가 있는데 설명은 모드2 기준으로 설명할 것이며 조종 방향은 몸이 기억할 때까지 연습해야 합니다. 많이 연습을 해야 드론 사고를 예방할 수 있습니다.
  컨트롤러 조정 방향은 드론을 기점으로 방향이 결정됩니다. 아래 조종기 그림은 드론이 조종자를 등지고 있을 때 컨트롤되는 모드2, 모드 컨트롤 방향이며 항상 천천히 조종해야 합니다.

 ▶ 조종 용어

   ◑ 스로틀(Throttle) : 스로틀 레버를 이용하여 드론을 상하로 이동시키는 것

   ◑ 요우(Yaw) /러더(Rudder) : 러더 레버를 이용하여 드론을 시계방향/반시계방향으로 회전시키는 것

   ◑ 피치(Pitch) /엘리베이터(Elevator) : 엘리베이터 레버를 이용하여 드론을 전후 방향으로 이동시키는 것

   ◑ 롤(Roll) /에일러론(Aileron) : 에일러론 레버를 이용하여 드론을 좌우 방향으로 이동시키는 것

   ◑ 랜딩 (Landing) : 드론을 착륙 시키는 것

   ◑ 바인딩/페어링 (Binding/Pairing) : 드론기체 내 수신기와 조종기를 연결하는 것.

               일반적으로 바인딩이라고 하며, 완구용 드론에서는 페어링이라고도 말함.

               드론의 종류에 따라 다르지만 미니 드론은 조종기와 드론 전원을 켠 다음 스로틀 레버를

               앞뒤로 두번 정도를 빠르게 움직이면서 앞으로 당기면 드론과 조종기의 LED가 깜빡임을

               멈추고 조종기에서 "삑" 소리가 나면서 페어링이 됩니다.

   ◑ 아밍 (Arming) : 이륙하기 전 프로펠러를 작동시키는 것(자동차 시동을 거는 것과 같은 개념)

   ◑ 노콘(No Control) : 조종기와 드론기체 내 수신기 사이의 신호전달에 문제가 발생하여 기체가

                              조종되지 않는 현상.

   ◑ 헤드리스 모드(Headless Mode) : 드론의 헤드 방향과 무관하게 사용자를 기준으로 전, 후,

                                               좌,우 조종을 하는 모드.

     처음 드론 조종을 연습하는 사람은 헤드리스 모드를 사용하지 않는 것이 조종 실력 향상에 좋음.

실습 순서
1. 시뮬레이션으로 연습합니다.
2. 레일에 연결된 미니 드론으로 실습합니다.
3. 미니 드론으로 실내에서 실습합니다.
4. 일반용 드론으로 실외에서 실습합니다.

     파워(전원)를 켤 땐 조종기(송신기) 먼저 켜고 드론을 나중에 켭니다.
    파워를 끌 땐 드론을 먼저 끄고 조종기를 나중에 끔니다.

1. 드론을 처음 샀거나 조종이 서툴 땐 일정 높이에 가만히 떠 있는 것부터 연습합니다. 바닥에 드론을 두고

      조종기에서 드론을 위로 뜨게 하는 레버만 사용해서 허리 정도 높이까지 수직으로 띄운 후 멈춰 있도록

      연습합니다. 공중에 가만히 떠 있는 것을 호버링이라고 합니다.

2. 호버링이 자연스러워지면 천천히 전후좌우, 위아래로 움직이는 연습(스로틀, 요우, 피치, 롤)을 합니다.

      조종법은 다음을 참고합니다. 값싼 미니 드론은 호버링이 어렵습니다. 일단 스로틀 레버를 상하(상승 하강)와

      좌우(요우)조종으로 잘 잡아 주어야 합니다.

  ▶ 떨어진 드론을 가지러 갈 땐 조종기를 조심해야 합니다. 조종기를 들고 있다가 드론을 집어 들었을 때 조종기를

        잘 못 건드려서 프로펠러가 돌아서 다칠 수 있습니다.
  ▶ 실내에서는 바람이 안 불어서 드론을 조종하기 용이하지만, 바람이 부는 실외에서 조종할 경우에는 위험

        힐 수 있기에 때문에 항상 조심해야 합니다.
  ▶ 바람에 쓸려간 드론이 자동차나 사람에게 떨어지면 큰 사고가 날 수 있습니다. 그래서 실외에서 드론을 날릴 때는

        허리 높이와 눈높이 사이까지 드론을 수직으로 띄어보고 바람의 영향을 받는지 안 받는지 확인하는 게

        중요하며 바람이 불면 될 수 있으면 중지합니다.
        (허리와 눈높이에서 바람 때문에 조종이 잘 되지 않으면 날리지 말아야 합니다)
  ▶ 야외에서 드론을 날리다가 바람에 휘말려서 날아가도 잡으려고 애쓰지 말아야 합니다. 잘못하면 다치거나

        사고가 날 수 있습니다. 바람에 날아간 드론은 조종기에서 드론을 위아래로 조종하는 레버를 아래로 빨리

        내려서 착륙시키는 게 가장 안전합니다.

● 스로틀(Throttle) : 상승, 하강(이착륙) 비행
     스로틀 레버를 이용하여 드론을 상하로 이동시키는 조종

  드론의 상승과 하강은 모드1은 좌측 모드2 우측 컨트롤러 레버를 위, 아래로 조절하면 됩니다. 이때 컨트롤러의 깊이에 따라 속도가 조절됩니다. (설명은 모드2 기준임)

● 요우(Yaw)/러더(Rudder) : 좌우 회전 비행
     러더 레버를 이용하여 드론을 시계방향/반시계방향으로 회전시키는 조종

  모드2 모드에서 드론을 우측으로 회전 하려면 좌측 컨트롤러를 우측으로 빠르게 당기고 놓으면 우측으로 회전합니다. 좌측은 그 반대로 빠르게 밀고 놓으면 됩니다. 레베를 당기거나 밀면 우측 또는 좌측으로 회전합니다. 드론의 헤드방향을 잡는데 아주 중요한 역할을 합니다.

● 피치(Pitch)/에레베이터(Elevator) : 전진, 후진 비행
     엘리베이터 레버를 이용하여 드론을 전후 방향으로 이동시키는 조종

  드론에서 전진은 모드2 에서 우측 컨트롤러를 위로 올리면 전진을 하며 반대로 하면 후진을 합니다. 컨트롤러의 깊이에 따라 속도를 조절할 수 있습니다.

● 롤(Roll)/에일러론(Aileron) : 좌우 직진 비행
     에일러론 레버를 이용하여 드론을 좌우 방향으로 이동시키는 조종

  모드2 모드에서 드론을 좌측으로 가게 하려면 우측 컨트롤러를 좌측으로 밀면 좌로 갑니다. 우측은 그 반대로 밀면 됩니다. 컨트롤러의 깊이에 따라 속도를 조절할 수 있습니다.

● 피티 앤 롤(Pitch and Roll) : 사선 비행

  모드2 모드에서 오른쪽 컨트롤러를 11시 방향으로 올리면 드론은 11시 방향으로 비행합니다. 물론 전진과 좌측의 컨트롤러 비율과 깊이에 따라서 드론의 속도나 방향을 조절할 수 있다. 컨트롤러를 1시, 5시, 8시 방향으로 밀면 해당 방향으로 비행합니다.

● 서클(Circle) : 원형 비행

  서클 비행은 좌측 컨트롤러로 드론을 회전 시키면서 우측 컨트롤러로 드론을 전진 시키면 서클 비행이 되며 컨트롤러의 깊이를 조절하면서 드론을 돌리면 됩니다. 연습은 반드시 장애물 전혀 없는 하늘 공간에서 피사체를 두고 화면을 보면 연습하는 것이 가장 좋습니다.

● 링(Ring) : 고리 비행

  고리비행은 원을 그리고 전진을 하고 다시 원을 그리는 비행입니다. 마찬가지로 드론의 회전과 전진 속도를 조절하며 고리를 그릴 수 있습니다. 이 비행도 장애물이 없는 안전한 공간에서 천천히 연습을 해 주기 바랍니다.

● 팔(Eight) : 8자 비행

  8자 비행은 고급 기술로 일정하게 전진을 시키며 드론 회전은 빠르게 속도는 천천히 조절하며 컨트롤 합니다. 하나의 서클을 그리고 반대 방향으로 빠르게 회전을 하여 또 하나의 서클을 그리며 비행을 할 수 있습니다. 2개의 피사체를 두고 천천히 연습을 하면 좀 더 쉽게 연습을 할 수 있습니다.