‘하늘을 나는 드론에 사람을 대신해서 세상을 바라볼 수 있는 눈을 달고 싶다.’

레이싱 드론은 우리의 눈, 그러니까 실시간 영상 장비를 드론에 설치하는 것에서부터 출발했습니다. 드론의 눈으로 세상을 보려면 FPV(First Person View, 일인칭관점) 모니터 또는 고글을 필수로 구비해야하는데요. 막상 FPV고글을 사려고 찾아보면 종류가 워낙 다양하고 스펙이 복잡해 어떤 것을 구매해야 하는지 막막하기만 합니다.

어찌어찌 고글을 샀는데 제대로 동작하지 않는 경우도 있습니다. 영상수신기가 포함되지 않은 제품을 산 경우인데요, 흔히 일체형 제품으로만 알고 있는 FPV 모니터나 고글은 사실 안테나가 달려있는 영상 수신기와 영상을 확인할 수 있는 모니터, 2가지 부분으로 나누어집니다.

대부분 제품들은 이 두 가지가 일체형으로 나오기 때문에 큰 고민 없이 구입해도 좋았습니다. 그런데 영상 수신기와 안테나의 성능이 더 좋아 지면서 사람들이 이 부분만 따로 구입을 하고 싶어하기 시작했습니다. 덕분에 최근에 출시된 제품은 다시 영상 수신기가 별도로 판매되기 시작했습니다. 이걸 모르고 영상수신기가 포함되지 않은 제품을 구매한다면 어떻게 될까요? 드론은 샀는데 조종기가 별매였던 것을 집에 와서 알게 되는 셈인 거죠.

드론스타팅 독자분들이라면 오늘의 주제를 눈치채셨을텐데요, 맞습니다. 오늘은 FPV 고글에 대한 이야기입니다. FPV 고글을 사려면 무엇을 알아야 하는지 차근차근 살펴보겠습니다.

 

FPV 드론, 무엇이 필요한가?

본격적인 설명에 앞서 기초부터 짚고 넘어가겠습니다. 레이싱 드론이 촬영한 영상을 보고 비행을 하려면 다음과 같은 몇 가지 장비가 필요합니다.

FPV를 위해서는 여러 가지 장비가 필요합니다.

드론에 장착하는 카메라와 영상을 전파로 바꾸는 장치는 최근 FPV 모듈로 간편해 졌습니다. FPV 카메라와 영상 신호를 송신하는 부품은 손바닥만 한 미니드론에도 장착할 수 있을 만큼 하루가 다르게 발전하고 있습니다.

영상을 확인하는 장치는 앞서 언급했듯 안테나를 포함한 영상 수신기와 영상을 확인할 수 있는 모니터, 2가지 부분으로 구성됩니다. 형태는 모니터형과 고글형이 있습니다.

 

FPV 영상, 어떻게 보나? 모니터 이야기

FPV 모니터

다이버시티 수신기가 내장되어 있는 FPV 모니터. 사진=http://www.aomway.com/en/product/7-5-8ghz-32ch-hd-diversity-fpv-monitor/

수신기와 일체형인 FPV 모니터는 가장 저렴하고 간편한 선택 중에 하나입니다. 조종기 위에 설치할 수 있기 때문에 별도의 스탠드가 필요 없는 제품도 많이 있습니다.

모니터로 FPV 비행을 하다가 언제든 기체를 살펴볼 수 있기 때문에 모니터 화면 만으로 비행이 어려운 입문자에게 좋은 선택지중 하나입니다. 주변 사람에게 자신의 비행을 보여줄 수도 있고 (그래서 갤러리용 모니터라고 부르기도 합니다.) 레이싱 드론을 정비할 때도 머리에 쓰거나 할 필요가 없기 때문에 편리합니다.

고가의 FPV 고글을 가지고 있는 사람들도 이런 편리한 점 때문에 한 개쯤 더 구매하기도 하니 FPV 모니터로 부담 없이 FPV 레이싱 드론에 입문하시는 것도 좋습니다. 단점은 조그만 화면만으로는 아무래도 집중도와 실감이 떨어진다는 것입니다.

구입 시 주의 점은 영상 신호가 약할 때 파란 화면을 보여주는 모니터는 피해야 합니다. 영상 신호가 약해도 사물을 흐릿하게 구별할 수 있는 것과 화면이 완전히 꺼지는 것은 국민드론 시마와 DJI의 인스파이어 만큼이나 차이가 나니까요.

 

② 박스형 FPV 고글

박스형 FPV 고글, 이상해 보이나요? 가성비를 생각하면 이상하지 않습니다. 사진=http://www.eachine.com/Eachine-VR008-Duo-Antennas-4_3-Inch-5_8G-40CH-Raceband-FPV-Goggles-p-399.html

FPV 모니터가 집중도가 떨어진다면 모니터를 눈앞에 딱 붙여 놓고 보면 됩니다. 주변이 방해되나요? 그럼 주변을 막아봅시다. 모니터가 너무 가까워 보기 힘든가요? 그럼 앞에 돋보기 역할을 하는 필름을 넣으면 됩니다. 이렇게 박스형 FPV 고글이 탄생했습니다.

구조가 마치 구글의 VR고글인 카드보드와 비슷한데 머리에 고정할 수 있는 밴드가 있기 때문에 FPV를 즐기기에 손색이 없습니다. 단점이라면 얼굴과 밀착되는 부분이 다소 뜨기 때문에 외부의 빛이 들어올 수 있고, 부피가 제법 커서 가지고 다니기 조금 거추장스럽습니다. 기온차가 있는 곳에서 비행을 하면 확대 렌즈에 김이 서려 비행을 방해할 때도 있습니다.

여러 사람들과 같이 비행을 하면 그다지 이상해 보이지 않지만 호젓하게 홀로 비행을 즐기려면 주변에 시선이 조금 따갑기도 합니다. 폼이 안 나는 거죠. 이 점을 제외하면 크게 부담되지 않는 가격으로 FPV를 즐기는데 손색이 없습니다.

박스형 고글 중에는 모니터 부분이 분리되 FPV 모니터로 사용할 수 있는 제품도 있습니다. Eachine의 EV800 제품l

 

③ 안경형 FPV 고글

FPV 고글계의 끝판 왕 통통한 상어의 Dominator HD3. 사진=http://www.fatshark.com/product/dominator-hd-v3/

안경형 FPV 고글은 지갑만 넉넉하다면 가장 폼 나게 FPV 레이싱 드론을 즐기는 방법입니다. 눈앞에 바짝 붙어 있는 2개의 독립된 화면은 FPV 비행에만 집중할 수 있게 해줍니다. 선글라스 케이스 크기로 운반이 가능하기 때문에 어디서든 간편하게 FPV를 즐길 수 있습니다.

안경형 고글은 가격에 따라 여러 가지 옵션을 더할 수 있는데 비행 영상을 메모리 카드에 저장하는 DVR 장치가 내장되어 있거나, 렌즈에 김서림을 방지하는 팬(Fan)이 장착된 모델도 있습니다. 헤드 트렉킹(Head Tracking)기능은 고개를 돌리는 것으로 드론의 카메라 짐벌 방향을 바꿀 수도 있습니다. FPV 고글을 쓰고 고개를 돌리는 동작만으로 하늘에서 주변을 둘러볼 수 있습니다.

하지만 치명적인 단점도 있습니다. 비쌉니다. 아무리 고급 부품으로 레이싱 드론을 만든다고 해도 고글 가격을 넘기기 어렵습니다. 토끼가 살아있건 죽어있건 간부터 빼내려고 혈안이 되어 있는 거북이 같이 자비라고는 하나도 없는 가격입니다. 박스형 FPV 고글과 비교했을 때, 그 자비 없는 가격만큼의 차이를 느끼기에 충분하냐고 물어보면 자신 있게 대답하기 주저할 것 같습니다.

하지만 레이싱 드론에 이미 충분히 설렌 당신은 언젠가는 안경형 고글을 사게 됩니다. 이중 지출을 할 바에는 부담스럽더라도 (나만 죽을 수는 없다는 심정으로) 구매를 추천 드립니다. 구입에 주의하실 점은 안경형 FPV 고글이 서양 사람의 얼굴을 기준으로 만들어져 있다 보니 착용했을 때 불편하거나 외부에 빛이 들어올 수 있습니다. 주변에 고글을 가진 사람에게 잠시 빌려 착용감을 시험해 보고 구입하시는 것이 좋습니다.

가장 주의할 점은 고글 안쪽의 렌즈가 태양을 봐선 안된다는 것입니다. 눈앞에 화면을 크게 비추기 위한 렌즈가 직사광선을 화면에 집중시켜 화면이 파손시키기 때문입니다. (이런 경우는 야속하게 무상 AS 같은 것은 안 해준다고 설명서는 강조합니다.)

 

FPV 영상 정보, 어떻게 수신하나? 영상 수신기와 안테나 이야기

앞서 살펴 본 가장 많이 이용되는 모니터 장비를 꼼꼼히 살피면 대부분 안테나가 1개나 2개 달려있습니다. 그런데 가장 고가의 제품이라는 안경형 FPV 고글을 보면 안테나가 없습니다. 고급 스마트폰이 인테나(기기 속으로 만들어져 외부에 드러나지 않는 안테나)인 것처럼 고글도 고급은 인테나라고 여기고 싶지만 불친절하게도 최근 고급 제품들은 FPV 영상 정보를 수신하는 장치가 별매인 경우가 많습니다!!! 자비 없는 가격의 무자비함을 한 번 더 겪어야 손에 넣을 수 있는 그런 물건인 것입니다.

고글용 영상 수신기. 별도로 구매해서 장착할 수 있습니다. 더 좋은 성능의 수신기로 바꿀 수 있다는 것은 장점입니다.

드론도 RC (Radio Control)를 기반으로 하고 있습니다. 즉 라디오 전파로 조종하는 장치인 거죠. 멀리 떨어진 드론을 조종하려면 라디오와 마찬가지로 보이지 않는 전파를 이용해야 합니다. 드론의 FPV 카메라가 촬영한 영상도 드론 조종기와 마찬가지로 라디오 전파를 이용합니다. 이 영상 전파를 읽고 모니터로 보내 주는 장치가 필요합니다. 이것을 영상 수신기라고 합니다.

Quanum사의 다이버시티 수신기. 사진=https://hobbyking.com/en_us/5-8ghz-32ch-8-race-channels-diversity-vrx.html

최근의 영상 수신기는 대부분 2개의 안테나가 달려있습니다. 2개 안테나 중에서 수신이 더 잘되는 안테나를 계속 바꾸면서 수신한다면 훨씬 안정적으로 영상을 얻는 것이 가능하기 때문입니다. 이런 수신 방법을 ‘다이버시티(Diversity)’라고 합니다. 많은 레이싱 드론 애호가들은 다이버시티 수신기에 각각 다른 특징을 가진 안테나를 달아서 사용합니다. 비행 중에 영상이 끊어지면 대단히 위험하기 때문이죠. 영상 수신에 사용되는 안테나는 특징에 따라 여러 가지 종류가 있습니다.

FPV 장비를 사면 항상 하나씩 들어 있는 다이폴 안테나와 남들이 다 쓰니까 나도 하나 사는 클로버 안테나

FPV 수신기나 수신기 일체형 FPV 고글을 구입하면 기본적으로 막대 형태의 다이폴 안테나(Dipole Antenna)가 들어있습니다. 원래 안테나는 이 다이폴 안테나처럼 막대기 형태입니다. 옛날 텔레비전이나 라디오의 안테나를 생각하면 됩니다. 화면이 잘 안 나오거나 소리가 잘 안 들리면 안테나를 좌우로 흔들고는 했었죠. 이 막대형 안테나는 방향에 따라서 성능이 달라졌기 때문입니다.

다이폴 안테나도 FPV 영상에 사용하면 드론의 위치에 따라 화면이 나빠질 가능성이 생기게 됩니다. 그래서 원래 들어있던 대부분의 죄 없는 다이폴 안테나는 서랍 어딘가로 귀향을 보내고 토끼풀처럼 생긴 독특한 외모의 안테나를 다시 구매해서 사용합니다. 이 안테나는 드론이 방향을 바꾸어 전파의 각도가 달라져도 수신율에 큰 변화가 없는 것이 장점입니다. 이 클로버 안테나(Cloverleaf Antenna)는 파손을 방지하기 위해 보호 케이스가 있는 경우가 많은데 꼭 버섯처럼 생겨서 버섯안테나라고 부르기도 합니다.

나는 한 곳만 바라보겠다는 패치 안테나와 헬리컬 안테나 사진=http://www.aomway.com/ 사진수정

클로버 안테나가 모든 방향의 전파를 고루 받는다면 패치 안테나는 특정 각도에서 들어오는 전파를 집중해서 받도록 만들어진 안테나 입니다. 드론 레이싱 경기는 한정적인 공간에서 진행되는 경우가 많기 때문에 경기장이 한눈에 들어오는 위치라면 패치 안테나가 신호를 더 민감하게 받기 때문에 유리합니다. 하지만 수신 범위를 넘어서는 순간 전파 수신율이 급격히 떨어지기 때문에 패치 안테나만 사용하는 경우는 드뭅니다.

헬리컬 안테나도 패치 안테나와 비슷한 특성을 가지고 있습니다. 이렇게 특정 범위의 전파 수신이 좋은 안테나는 드론을 멀리까지 보내도 수신이 잘 되는 특성을 가지고 있습니다.

패치 안테나로 레이싱 드론 찾기

패치 안테나의 이런 특성을 이용해서 잃어버린 드론을 찾을 수도 있습니다. 최근에 알게 된 방법인데 FPV 수신기에 이 패치 안테나만 연결하면 드론이 있는 방향의 전파만 잘 수신됩니다. 그럼 영상이 가장 잘 보이는 방향으로 수색을 시작하면 됩니다. 조금 걸어가면서 영상 수신이 가장 잘되는 방향으로 각도를 좁히면 어렵지 않게 떠나가려는 사랑하는 드론을 찾을 수 있습니다. 잃어버린 레이싱 드론을 찾는 여러 가지 방법 중 가장 기발하고 창의적인 방법이 아닐까요.

핸드폰 기지국 수준의 수신기 Quanum사의 Overlord Receiver. 사진=https://hobbyking.com/en_us/quanum-overlord-5-8ghz-40ch-6-antenna-diversity-receiver-w-raceband.html

2개의 안테나를 사용할 수 있는 다이버시티 수신기라면 크로버 안테나와 패치안테나를 사용하는 것이 가장 이상적인 방법입니다. 그런데 최근엔 이런 다이버시티의 장점을 강화하기 위해 패치안테나 5개와 클로버안테나를 가진 극단적인 수신기도 소개되었습니다.

사실 요즘은 이렇게 별도의 영상수신기를 따로 가지고 다니지 않고 FPV 안쪽에 집어 넣을 수 있는 소형 수신기가 더 선호됩니다. 물론 앞서 소개한 외장형 영상 수신기를 별도로 사용하는 것도 나름의 장점이 있습니다. 그러나 안테나를 세우기 위한 스탠드도 있어야 하고 이 수신기를 동작시킬 별도의 전원도 필요합니다. 게다가 모니터와 연결하기 위해 긴 전선이 필요합니다. 치렁치렁한 전선들과 싸우다 보면 드론 레이싱을 즐기기도 전에 지쳐버릴지도 모릅니다. 그러나 위에 Overload 같은 모든 방향에 최고의 전파 수신 성능을 가진 수신기라면 전선들과 다시 싸워볼 힘이 생깁니다. 가격도 확인하지 않고 장바구니에 넣었습니다. 결제 전에 가격을 확인하고는 급격히 전의를 상실했지만 말이죠.

 

영상 수신기와 영상 모니터의 연결

FPV 모니터와 고글 그리고 영상 수신기를 가만 살펴보면 정말 중요한 것은 어떻게 화면을 보느냐가 아니고 어떻게 FPV 영상을 수신하는가가 더 중요하다는 것을 알게 됩니다. 사실 FPV 영상은 아날로그 영상 규격을 따르기 때문에 영상 수신기에 어떤 모니터든 연결해서 사용이 가능합니다. 영상 커넥터만 맞는다면 말입니다. 영상 수신기는 대부분 RCA 커넥터 케이블로 영상이 출력됩니다.

어른들만 안다는 RCA 케이블 커넥터

RCA 커넥터가 익숙하신가요?. 아재들은 친숙한 그 커넥터 입니다. 저는 절대 이 커넥터가 뭔지 모르지만 옛날 비디오와 게임기는 모두 이 커넥터로 텔레비전에 연결했었습니다. 드론이 날아다니는 요즘 같은 세상에 RCA 케이블에 부활이라니 골동품 냄새가 폴폴 풍기지만 이 케이블의 추억을 모르는 사람들에게 내공을 과시합시다.

이 RCA 케이블과 연결되는 모니터라면 어떤 것이든지 연결해서 FPV 화면을 볼 수 있습니다. 영화감상용 고글형 모니터(HMD, Head Mounted Display)도 이 단자가 지원된다면 FPV 고글처럼 사용할 수 있습니다. 빔프로젝터는 아직도 RCA 단자가 남아 있는 경우가 많습니다. 여기에 연결한다면 거대한 스크린으로 드론 레이싱을 즐길 수 있겠죠.

RCA 케이블로 영상을 수신할 수 있는 모니터. FPV용으로 사용하려고 차양을 만들어 달았습니다.

 

드론과 FPV 고글의 미래

현재 최고 사양의 FPV 고글은 어떤 것이 가능할까요? 안경형 FPV 고글은 양쪽에 각각 다른 모니터를 사용합니다. 만약 드론에 2개의 카메라를 설치해서 각각 다른 화면을 송신하고 각각 다른 화면으로 보여주면 3D 화면을 즐길 수 있습니다. 여기에 아까 설명했던 헤드 트렉킹 기능을 더하면 드론으로 구현되는 VR이 됩니다.

Skyzone 사의 3D FPV 시스템. 2개의 카메라로 촬영된 좌우 영상을 고글에서는 따로 보여줍니다. 사진=http://www.skyzone.com.cn/category/skyzone_goggles/

RC Group에 Enlightx2씨는 Tiny Whoop에 FPV 카메라를 2개 달아 3D FPV가 가능한 미니 레이싱 드론을 소개하기도 했습니다. 사진=https://m.reddit.com/r/Multicopter/comments/4mjxpp/3d_camera_tiny_whoop/?utm_source=mweb_redirect&compact=true

현재의 아날로그 전송 방식도 디지털 전송방식으로 바뀌게 될 것입니다. 비디오 대여점의 비디오 같은 FPV 화면도 선명하게 바뀌겠지요.

Connex의 Prosight HD FPV 시스템. HD 화면의 FPV도 이미 시장에서 우리의 지갑을 승냥이 마냥 노리고 있습니다. 사진=http://www.connexhd.com/

어쩌면 공원에서 날리는 드론이 아니라 내가 가보고 싶은 관광지나 남극, 북극 같이 쉽게 갈 수 없는 곳의 드론과 연결하여 안방에서 FPV로 비행할 수 있는 시스템이 나올지 모릅니다. 영화 매트릭스나 공각기동대처럼 눈으로 보는 모니터가 아니라 뇌의 시신경으로 바로 연결되는 FPV가 나올지도 모를 일입니다. 이렇게 드론과 FPV 시스템은 여러분의 상상력을 기다리고 있습니다.

이번 이야기에서는 FPV 모니터링의 기본 구성을 살펴보았습니다. 아마 장바구니에 구매 직전까지 고려하셨던 제품이 몇 개 담겨 고민의 끝을 잡고 있을지 모르겠습니다. 다음 시간에는 FPV 고글의 세부 사양과 어떤 제품을 선택하는 것이 나에게 맞는지 살펴보고 지금 장바구니에 남긴 제품의 결제를 (나만 죽을 수는 없다는 심정으로) 도와드리도록 하겠습니다.

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민연기

민연기

/ 아나드론스타팅필진
하늘을 나는 물건을 하나씩 공부하고 있는 엔지니어 입니다.
http://blog.naver.com/smoke2000
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