드론에는 조종기의 명령 권한을 통해 RF(Radio Frequency)라는 주파수로 2.4GHz 또는 5.8GHz를 이용하여 비행합니다. 과거 몇년 전에만 해도 2.4GHz의 사용은 2.4GHz로만 하고, 5.8GHz의 사용은 5.8GHz로 했는데, 요즘에는 Dual System 이라고 DJI에서 호핑방식으로 간섭에 대응하기 위해 2.4GHz와 5.8GHz를 활용하면서 비행하고 있죠.
와이파이를 이용해서 스마트폰과 드론을 연결해서 사용도 가능하지만, 주파수 거리 때문에 비행 거리가 제한이 됩니다.
드론 주파수 밴드 포맷에 대해 잠깐 설명드리겠습니다.
우리나라에서 저주파수라고 불리는 433MHz 대역은 UHF라고 하며, Ultra high frequency(극초단파)로 불립니다. EIRP는 Effective Isotropic Radiated Power이라고 하며, 효과적 등방선 복사 전력이라고 말합니다.
기본적으로 이 대역에 대해서 간략히 설명하자면 433MHz대역은 보통 전 세계 아마추어 무성 서비스로 할당되고 있고, 미국 등에서 컨테이너 관리에 가장 많이 사용하고 있습니다. 최근 전자봉인(E-Seal)시스템에 해당 주파수가 사용되어 앞으로 전세계적으로 파급효과를 볼 것으로 추정합니다.
860~960MHz 대역은 인식거리, 제작 가격 등에서 많은 장점이 있기도 하고, 전세계적으로 유통 및 물류 분야에서 가장 적합하다고 인식됩니다. 이 주파수 대역은 나라마다 다르게 범위를 설정하고 있으며 한국에서는 2004년 7월에 908.5~914.MHz 주파수대역을 배정한 상태입니다.
2.45GHz 대역은 전 세계적으로 ISM 또는 소출력 대역으로 분배되어 있어 RFID 용도 활용이 가능하고 UHD(극초단파, 국내에서는 저주파수)와 비교할 때 2.45GHz가 주파수가 높아서 안테나의 크기를 줄일 수 있기 때문에 여러 분야에서 가장 많이 활용하고 있습니다. 2.4GHz의 가장 큰 단점은 무선랜, 블루투스, 근거리 무선통신 기술이 사용하는 주파수대역이 동일하게 사용되기 때문에 주파수 간섭이 많은 것이 특징입니다. 그래서 드론이 2.4GHz 주파수를 활용하면 간섭이 많은 지역에서는 일명 노콘(No Control)현상이 일어나죠.
5.8Ghz 대역도 사용되고 있는데, 우리나라에서는 주로 고속도로 통행료 자동징수에 필요한 '하이패스 시스템'에 가장 많이 활용이 되고 있고, 최근 드론에도 5.8GHz가 탑재되어 듀얼 자동 주파수 감지를 통해 간섭을 줄이며 안정적 비행을 제공해주고 있습니다.
여기서 한번 짚고 넘어가고 싶은 것은, 국내에서 드론쪽에서 불리는 저주파수대역 433, 960Mhz 등은 사실 고주파수 대역이며, 저주파수 대역은 125KHz, 134Khz 등이 맞습니다. 다만, 드론은 2.4Ghz, 3.5Ghz, 5.8Ghz를 주로 사용하기 때문에 그에 비해 낮은 주파수로 사용한다고 해서 저주파수 대역이라고 불리는 것 같습니다만.. 정확히 짚고 넘어가자면...
| 주파수 구분 | ||||
| 저주파수 대역 | 중간주파수 대역 | 고주파수 대역 | 고주파수 대역 | 마이크로파 대역 |
| 125 & 134kHz | 13.56MHz | 433MHz | 860~960MHz | 2.4Ghz, 5.8Ghz |
| 짧은 인식거리 저가형 느린 인식속도 |
중저가형 상호유도방식 적용 비금속 장애물 투과성 |
고가형 능동형 긴 인식거리 |
저가형 장거리 인식 금속 액체 인식률 저조 수동형 |
장거리 빠른 인식속도 차폐물 경우 인식 불가 고가형 |
| 출입통제 동물식별 재고관리 |
출입통제 스마트 카드 |
컨테이너 식별 및 추적 협곡비행 드론통신 |
유통물류 분야 | 자동차 운행 모니터링 톨게이트 시스템 비행 드론통신 |
| 인식거리 | ||||
| 60cm 미만 | 60cm 까지 | 50 - 100m | 3.5 - 10m | 1m 이내 |
| 인식 속도 | ||||
| <----저속-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------고속----> | ||||
| 환경 영향 | ||||
| <----강인-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------민간----> | ||||
| 태그 크기 | ||||
| <----대형-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------소형----> | ||||
<출처: RFID/USN 산업전망, 정보통신부 2006>
이 구성이야 말로 정확하다고 볼 수 있습니다. 드론으로 예를 들면, 433MHz를 사용하면 전파 간섭없이 더 멀리 날릴 수 있지만, 데이터의 양이 방대하지 못해 꺠끗한 영상전송을 받아볼 수는 없죠. 레이싱 드론에서는 이러한 부분을 해결하기 위해서 펫샥이라는 고글에 마이크로파를 탑재하여 깨끗한 영상을 실시간으로 볼 수 있도록 했습니다.
그리고 최근에는 이동통신사(SK,KT,LGT)에서 LTE와 5G를 드론에 접목하여 IoT산업을 추진하고 있는데요. 대표적으로 실시간 모니터링 시스템입니다. 이동통신사는 기관 또는 기업과 협력하여 실시간 모니터링 시스템을 구성하고 있습니다.
과기부에서는 2026년까지 5G주파수 최대 5320MHz폭 확보하겠다고 밝혔는데요. 비면허 기술을 5G성능으로 고도화시키는 것이 주 목적입니다. 그리고 운용비용 절감을 위한 영상 지원을 위해서 표준 동향 등을 고려해 1GHz 이하 대역에서 사물인터넷(IoT) 주파수를 공급하기로 했고 UWB(Ultra Wide Band) 기술 규제 완화등이 있습니다.
스마트 공장에서 활용될 6GHz 주파수 대역은 국제동향을 고려하여 공급폭과 시기를 추후 결정하기로 했고 국내에서는 2022년을 상용화로 보고있습니다. 400MHz대역은 기존 402-405MHz 폭에서 401-406MHz으로 확대할 예정입니다.
자율주행 5G-V2X에서는 5.9GHz대역을 장거리 드론에서는 433Mhz 대역을 공급할 계획이라고 한다는데, 빠르게 성장하는 드론산업 지원을 위해서는 유럽의 비면허 대역인 433MHz가 후보에 올랐습니다.
드론이 433MHz를 활용할 수 있도록 해준다면 응용할 수 있는 많은 방식이 생길 것 같네요. 그만큼 433MHz 대역도 보호해야하는 안티드론시스템 또한 활발하게 움직일 것 같습니다. 공급되는 기준은 2022~2023년에 될 것이고, 추후에 추가로 공급될 예정입니다!
그럼 이제 RF 주파수와 LTE/5G 통신의 차이점을 알아볼까요?
이제는 드론을 5G까지 탑재하여 운용이 가능하도록 진화하고 있습니다. 최근에는 5G를 이용하여 장거리 비행 및 자동비행 시연도 진행됐고 보안을 요하는 장소에서는 보안모듈을 입력하여 내부에서만 제공이 가능하도록 구성하고 있습니다. 이제는 정말 드론 활용이 고도화 되고 있네요.
최근 중국의 DJI에서는 M300 RTK 산업용 드론을 출시 했는데요. 더욱 안정적인 비행을 위해 보안 프로토콜을 Ocusync ENT로 등록하여 출시했습니다. 프리젠테이션에 참여한 적이 있는데.. 엄청 좋아보이더라고요. 가히 현재로써는...
돋보적이라고 할 수 있습니다. 최대 비행거리 15km, 최대 비행시간 55분, 방수등급에, 자동관리배터리까지... 최고..
한국에서 한국전용 FC 개발이 이루어지고 있는데.. DJI의 비행로그와 여러가지 빅데이터를 따라갈 수 있을까요?
시도 해보는 것이 매우 중요합니다. 시간이 걸릴 뿐이죠. 한국은 충분히 가능성이 있습니다.
제가 UAV에 대해 처음 접했을 때가 2009년인데.. 이런 초경량비행장치가 나올 줄은 몰랐습니다. 출시 되었을 때 기사를 통해 느낀 것이, 그때 생각하기로는, "머지 않아 고도화될 것 같다." "드론 조종은 이제 책임자의 역할이 중요하고, 수동을 요하는 지역외에는 대부분 반자동/자동을 기계가 스스로 입력하는 시대가 올 것같다." 라고 생각했는데... 정말 로봇들이 그의 길로 가고 있나봅니다.
사람들은 더 편리해지겠지만, 사람들이 일할 곳이 줄어들겠죠. 로봇에 관련된 모든 관리 업종으로 변할 수 있습니다.
(예산 반영하여 국가 사업 진행하시는 공무원은 제외합니다. ㅋㅋ)
앞으로는 두 가지로 나뉘지 않을까요?
1) 기계가 고도화 되어 기계가 직접 드론에게 명령을 내리는 단계이지만, 책임자(사람)이 모니터링 하는 방식
2) 수동을 요하는 지역에서는 조종자의 조종실력이 매우 중요하여 처음부터 끝까지 책임자(사람)이 운용 하는 방식
별도의 사항이 있다고 한다면...
1) 드론이 AI기반으로 사람에게 모든 정보를 제공해주는 IoT의 파생인 IoD 방식
- 최근 넷플릭스 영화에 보면 비슷한 사례가 있죠.
2) 지금은 하늘이지만, 이후에는 수중의 이해도를 높여야 되는 방식
- 제 생각에는, 하늘도 중요하지만 수중 또한 중요합니다. 아직도 우리는 바다의 깊은 곳을 알 수 없죠
사진, 글/주드론
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