[데이터넷] 드론의 기술력 발전과 활용성 증대에 따라 기존 RC 조종기에 의한 통신 방식에서 벗어나 와이파이, LTE 등 다양하게 변화되고 있다. 하지만 현 시점의 드론용 통신 장치는 와이파이 공유기나 LTE 모듈 형태에서 크게 벗어나 있지 않은 상황이다. 이에 국내 드론 제작 및 개발 전문 기업인 프리뉴(대표 이종경)는 드론 전용으로 ‘D-DL(DRONEiT-DataLink)’ 출시를 시작으로 드론 및 드론 부품의 국산화에 박차를 가하고 나섰다. 데이터링크는 프리뉴의 드론 개발 노하우를 기반으로 드론에 최적화된 설계로 다양한 활용성이 주목된다.
현재 드론 통신 방식은 FC(Flight Controller)와 GCS (Ground Control System) 통신을 위한 장치와 별도의 영상정보 전송을 위한 장치를 혼용해 사용하는 경우가 일반적이다.
드론의 제어 및 비행에 필요한 통신을 위해 RC 조종기 및 송신기를 연결하고 드론 내부에는 RC 수신기와 FC를 연결해 사용한다. 영상 송수신을 위해서는 별도의 통신 장치를 이용해 GCS와 영상 수신 장치를 연결하고 드론 내부에는 카메라와 영상 송신 장치를 연결해 사용한다. 드론 업계에서는 영상 통신 및 드론의 FC와 통신을 모두 일컬어 데이터링크라는 용어를 일반적으로 사용하고 있다.
드론 통신 방법 진화
기술 발달로 드론의 활용도는 보다 다양해지고 있으며 이에 따라 드론에 필요한 통신 방식 역시 점점 다양해지고 있다. 많은 수의 드론을 효과적으로 관제하며 제어하기 위한 UTM(Unmanned Aircraft System Traffic Management)의 필요성이 증대되고 있으며 드론에 LTE, 5G 등의 통신 방식을 적용하는 사례들도 점차 확산되고 있는 추세다.
UTM을 통해 드론의 통신 환경을 구성하면 다수의 드론 운용이 가능하며 다양한 데이터 통신도 가능해진다. 하지만 현재는 드론을 위한 전용 통신 모듈 개발이 부족해 대다수의 기업들이 드론에 필요한 인터페이스 보드 등을 통신 모듈과 결합해 활용하고 있다.
드론 전용 통신 모듈 필요성 증대
드론 전용 통신 장치는 최대한 배선이 간결하고 기존 부품들과의 호환성을 확보해야 한다. 드론에는 FC외 ESC(Electornic Speed Control) 장치와 카메라, 짐벌 등 기타 임무 장치를 사용하기 위한 BEC(Battery Eliminator Circuit) 등 많은 부품들이 필요하기 때문에 통신 장치의 설치가 복잡하거나 다른 장치와의 간섭이 문제가 되면 유지보수성에 좋지 않다.
또한 드론의 임무 수행을 위한 다양한 인터페이스가 필요하다. 예를 들면 현재 드론의 영상 전송 모듈 대부분은 IP 기반의 RJ45 포트를 지원하는 카메라 종류로 한정돼 있다. 활용도에 따라 USB, HDMI 카메라 등을 사용하기 위해서는 별도의 코덱이나 컨버팅 장치가 필요하다.
시판되는 드론용 통신 장치를 살펴보면 영상 전송 외 1개 내외의 시리얼 통신 장치를 지원한다. 이 시리얼 장치는 일반적으로 FC와 연동해 사용하기 때문에 별도의 추가적인 시리얼 통신은 없다고 봐도 무방하다.
지원하는 시리얼 인터페이스 또한 RS232 형태의 포트거나 FC에서 사용하는 커넥터 타입이 아닌 FC와 연동하기 위해 별도 젠더 등 커넥터를 수작업으로 연결해 사용하고 있다. 최근에는 드론에 환경 센서 등을 부착해 환경을 모니터링하는 등 기타 외부 장치를 활용하는 사례가 많기 때문에 영상 및 FC 데이터 이외에 별도의 통신 인터페이스가 반드시 필요하다.
현재 이런 기능을 제공하는 드론 전용 데이터링크 제품은 찾기 어려우며 대부분이 외산이다. 드론 전용이라고 출시되는 제품 역시 다양한 인터페이스를 제공하지는 않는다. 외산의 경우 우리나라와 전파법이 상이한 관계로 통신 장치의 하드웨어 특성이 국내에서는 불법인 경우도 많다. 이에 국내 전파법 개정 목소리가 높지만 개정 여부는 미지수다.
따라서 드론 전용 통신장치는 필요로 하는 다양한 데이터 통신 방식을 지원해야 하고, 그 활용을 극대화할 수 있는 여러 인터페이스가 제공돼야 한다. 또한 국내 전파법을 준수하면서도 통신 거리를 최대화할 수 있어야 한다.
프리뉴, 드론 전용 ‘D-DL’ 개발
프리뉴도 초기에는 외산 통신 장치를 사용해 드론을 납품해 왔다. 그러나 드론과 접목에 많은 불편함을 겪으면서 드론 전용 데이터링크 개발의 필요성을 절감하면서 ‘D-DL’을 개발하게 됐다. 프리뉴 ‘D-DL’의 하드웨어적인 주요 기능은 다음과 같다.
● 2.4GHz와 5GHz 대역과 4개 이상의 시리얼 통신 지원
● 다양한 형태의 카메라 적용이 가능한 USB 통신 지원
● FC와 결합이 간편한 FC 전용 커넥터 지원
● 타사에서도 추가 기능 개발이 용이하도록 오픈WRT 기반 개발
● 손쉬운 전원 입력 방식 (USB-C 타입, DC 잭, BEC 전용 커넥터)
● 20MHz 채널 대역폭 사용 시 199mW 송신 출력으로 국내 전파법 준수는 물론 프리뉴 전용 안테나로 LoS(Line of Sight) 기준 5Km 통신 거리 보장
● KCMVP(Korea Cryptographic Module Validation Program) 암호화 모듈 장착 위한 전용 커넥터 적용
● PCI-E 타입 LTE 모듈 지원으로 드론 내부 탑재 시 드론 전용 커넥터로만 구성돼 적용 및 조립이 간편하고 유지보수성이 우수
● AP·클라이언트·브릿지·메쉬 연결 지원 등 드론에 특화된 통신
프리뉴 D-DL, 다양한 통신 구성 지원
프리뉴 D-DL은 CC, FC, 카메라, BEC 전용 커넥터를 통해 드론 장치들과 손쉽게 연결이 가능하도록 설계돼 있다. 또한 USB를 통해 USB, HDMI 타입의 카메라 이용과 USB 통신도 가능하다.
별도의 시리얼 포트는 직접 사용하거나 소형 MCU에 다양한 센서 등을 결합해 이용할 수 있다. 시리얼 포트에 별도의 소형 MCU를 결합하고 소형 MCU에 온도, 습도, 미세먼지, 조도 등 다양한 센서를 결합하면 이를 자체 서버로 전송해 GCS 상에서 모니터링이 가능하도록 구성한 예제도까지 제공하고 있다.
시리얼 통신의 구성은 TCP IP를 기반으로 각 포트별로 데이터 취득이 가능하다. 뿐만 아니라 D-DL 간 특별한 설정을 하지 않아도 송신단과 수신단이 연결되면 각 포트 간의 통신이 1:1로 매핑돼 시리얼 통신이 가능하도록 구성돼 통신 환경에 미숙한 사용자라도 손쉽게 활용할 수 있다.
프리뉴 D-DL의 FC 전용 컨넥터는 내부에 USB 투 TTL 컨버터가 내장돼 있다. 기존 통신 장치에서는 GCS와 통신을 위해 별도의 USB 투 TTL 장치를 부착해 GCS와 통신을 수행했지만 D-DL은 FC 전용 커넥터를 이용해 바로 GCS에 USB로 연결돼 손쉽게 FC 데이터를 취득할 수 있다.
프리뉴 D-DL은 AP-클라이언트 모드, 리피터 모드, 메쉬 모드를 지원하기 때문에 다양한 방식의 통신 구성이 가능하다. 또한 GCS를 이용해 다중 관제 구성을 할 수 있으며 LTE를 이용하면 UTM과 N:N 구성도 가능하다. 특히 D-DL의 통신 거리는 LoS 기준으로 5Km를 보장하며 FHD급 영상을 5Km 떨어진 거리에서도 1:5까지 연결을 지원한다.
국내에서 개발된 첫 드론 전용 통신장치
프리뉴 D-DL은 국내에서 개발된 최초의 드론 전용 통신장치다. 기존 국산 통신장치들에 비해 긴 거리인 5Km 이상이 보장되며 드론의 활용 및 조립에 매우 용이한 인터페이스를 제공한다. 특히 드론에 특화된 FC 전용 커넥터로 드론과 FC 간 데이터 연동을 간편하게 할 수 있으며, BEC 전용 포트로 배선도 간결한 것이 장점이다.
프리뉴 D-DL은 내부의 간단한 스위치 동작으로 설정 가능한 KCMVP 암호화 모듈 인터페이스를 포함하고 있기 때문에 보안이 요구되는 군이나 관공서 등 공공기관의 활용도 기대된다.
한편 프리뉴는 자체 고성능 FC 및 전원 관리 모듈, ESC 통합 모듈 등 드론 핵심 부품들을 지속적으로 개발해 출시할 예정으로, 내년에는 드론에 탑재해 제반 임무수행(영상분석/객체분석, 자동학습, 자동화된 판단 및 제어 등)을 자체적으로 관리할 수 있는 AI 기반의 지능형 CC(Companion Computer)를 고도화해 출시하는 등 국산 드론의 위상 강화에 적극 나설 계획이다.
