드론을 만들어보신 분이나 프로펠러를 재조립해보신 분들은 아시겠지만 드론 프로펠러는 항상 두 종류가 한 세트입니다.프로펠러가 부러진 방향이 서로 반대인 것이 두 개씩(키드콥터의 경우) 있습니다. 게다가 종류별로 꽂는 위치까지 정해져 있습니다.어차피 위에 뜨는 건 다 똑같은 프로펠러 쓰면 되는데 왜 종류도 다르고 끼우는 위치까지 정해져 있을까? 라고 생각하시는 분들이 계실 수도 있습니다.물론 이유가 있습니다. 그것도 굉장히! 중요한 이유입니다. 지금부터 왜 그런지 조금씩 알아봅시다.
회전하는 것에는 토크(torque)라는 힘이 존재합니다. 작용하는 힘인 이상 뉴턴 제3법칙(작용반직영)에 의해 반작용 토크(torque reaction)도 생깁니다. 이 반작용 토크는 물체를 회전시키는 본체에 작용합니다.그러니까 이 반작용 토크를 잡아주지 않으면 몸이 빙글빙글 돈다는 거죠. 이 힘을 억제하기 위해서는 밴톡(anti-torque)을 만들어야 합니다.이에 대한 자세한 설명은 아래 글에서 확인하실 수 있습니다.
드론과 관련된 중요한 물리 개념 – 반작용 토크, 반토크(torque), 회전력이라고도 불리는 이 힘은 어떤 물체를 회전시키는 힘입니다. 프로펠러 회전으로 blog.naver.com
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드론은 실제로 아래 그림과 같이 프로펠러의 위치에 따라 돌아가는 방향이 다릅니다.(CW=시계방향,CCW=반시계방향)
꼭 위쪽 순서로만 해야 하는 것은 아니지만 누가 정해놨는지 대부분의 드론이 이렇습니다.
이렇게 다른 이유는 프로펠러별 반작용 토크를 보면 단번에 이해할 수 있을 것 같습니다.
드론은 이처럼 반작용 토크를 다른 반작용 토크로 상쇄하는 구조를 가지고 있습니다. 이 때문에 드론은 별도의 반토크 생성 장치 없이도 본체가 회전하지 않습니다.이것은 드론 프로펠러 수의 대부분이 짝수인 이유이기도 합니다. 반작용 토크의 균형을 맞추기 위해서입니다.
다양한 드론의 모터 회전 방향.참고로 드론의 모터 번호는 맨 앞 오른쪽에서 시계 반대 방향으로 붙여집니다.
이러한 원리를 이용한 것이 이중 반전 프로펠러(Contra-Rotating Propeller, CRP)입니다. 아래 그림과 같이 동일 회전축 위에서 서로 반대 방향으로 도는 프로펠러를 말합니다.
상하 각각의 반작용 토크가 서로를 상쇄시켜 줍니다.사진 = http://www.provideocoalition.com/
만약 위에 프로펠러가 2개 달린 헬리콥터를 보셨다면 2개의 프로펠러가 돌아가는 방향을 주의 깊게 살펴보시기 바랍니다. 위아래 프로펠러가 반대로 돌아가는 것을 보실 수 있습니다.
드론은 이러한 특성을 이용하여 요회전을 할 수 있습니다.지면과 평행하게 회전하는 것을 요회전이라고 합니다.) 같은 방향으로 도는 모터끼리 출력을 조절하여 한쪽 방향의 반작용 토크를 강하게 하거나 약하게 하여 회전합니다. 일부러 반작용 토크를 상쇄할 수 없도록 하여 본체를 돌리는 것입니다.
위와 같은 이유로 드론의 프로펠러는 두 종류가 있는데, 정해진 위치에 삽입해야 한다는 것! 이제 아시겠어요?사실잘못된위치에프로펠러를삽입하면회전방향때문에드론이위로나올수도없잖아요.드론프로펠러의정해진위치. 반작용 토크를 제어하기 위해서였습니다.
