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3D프린터로 210km 비행가능한 VTOL 드론 제작기

 (tsungxu.com)
7P by GN⁺ 5일전 | ★ favorite | 댓글 3개
  • 3D 프린터로 제작한 VTOL 드론이 한 번 충전으로 130마일(약 210km), 3시간 비행에 성공해, 세계에서 가장 긴 비행거리와 체공시간을 가진 3D 프린트 VTOL 중 하나가 됨
  • CAD, 3D 프린팅, 공력 설계 경험이 전무한 상태에서 시작해, 단 90일 만에 독자적으로 설계, 출력, 조립, 비행까지 완성함
  • Bambu A1 3D 프린터와 foaming PLA 소재를 처음 활용하며, 다양한 파라미터 튜닝과 소재 품질 개선, 부품 소싱, 파워 손실 트러블슈팅 등 수많은 시행착오를 겪음
  • 프로젝트 설계/빌드 과정의 상세 내용은 영상 편집과 작업량 이슈로 미처 모두 공개하지 못했으며, 요청 시 더 자세한 노하우를 공유할 계획임
  • 리드 호프만 등 업계 인플루언서의 인용 트윗을 받으며 큰 화제를 모았고, 개인용 eVTOL 개발에 도전하는 과정에서 매우 뜻깊은 경험임

프로젝트 개요 및 동기

  • 3D 프린터로 직접 설계·출력한 VTOL(수직이착륙) 드론이 한 번 충전으로 130마일, 3시간 연속 비행에 성공함
  • 이전까지는 CAD, 3D 프린팅, 공력 해석 등 관련 경험이 전혀 없는 완전 초보 상태에서 도전
  • 단 90일 만에 설계, 부품 조달, 조립, 비행까지 모든 과정을 독자적으로 완성해 냄

시행착오와 성장 과정

  • Bambu A1 3D 프린터, foaming PLA 소재 사용 등 대부분의 도구와 재료가 이번 프로젝트에서 처음 사용됨
  • CAD 역량도 기본 스케치와 단순 돌출만 가능했던 수준에서, VTOL 기체 설계와 공력 시뮬레이션까지 스스로 익혀나감
  • 부품 소싱, 출력 품질 개선, 파워 손실 트러블슈팅 등 각 단계마다 수많은 난관에 직면하며 실전 노하우를 습득함

미공개된 심화 설계·제작 과정

  • 영상 편집 및 콘텐츠 분량 문제로 기체 설계 파라미터 선정, 에어프레임 CAD 설계, 부품 조달, 출력 품질 향상, 파워 손실 분석 등 심층 과정을 모두 다루지는 못함
  • 원한다면 추가적인 설계/제작 노하우를 공유할 의사가 있음

커뮤니티 반응과 향후 목표

  • 리드 호프만이 “과거에는 형과 자전거 공장이 필요했다면, 이제는 올바른 툴체인만 있으면 된다”고 트윗을 인용하는 등 업계 및 커뮤니티에서 큰 주목을 받음
  • 본인은 이번 경험을 바탕으로 개인용 eVTOL 기체 개발에 지속적으로 도전할 예정임
  • 비전문가도 3D 프린터와 오픈소스 지식, 실험정신만 있으면 첨단 드론/항공기 개발이 가능한 시대임을 입증
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xguru 5일전  [-]

음 제 뱀부 프린터는 보드게임 컴포넌트만 찍고 있는데..

foaming PLA 는 뱀부에서 PLA Aero라고 이름 붙인 특수 필라멘트입니다.
안에 기포가 생기면서 저밀도/경량화가 가능합니다. 같은 부피에서 약 50%의 무게

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godrm 5일전  [-]

와.. 90일동안 감금하면 무기도 나오겠는데요 ㅎㅎ

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GN⁺ 5일전  [-]
Hacker News 의견

  • 나는 foam 프레임 디자인과 비교한 점이 궁금함. 커스터마이즈 가능성과 3D 프린팅 부품의 비단단 채움 구조가 분명 장점임. 강성 측면에서는 3D 프린트 프레임이 쿼드콥터에는 카본파이버만큼 효과적이지 않지만, 고정익에는 폼의 대안으로 꽤 괜찮은 옵션으로 보임. 쿼드에서는 강성 문제가 극대화되지만, 이 기기처럼 단순 이륙과 착륙만 한다면 별로 중요하지 않음(고성능 드론처럼 극한 가속/기동이 아니면). 혹시 시도하고 싶다면, 사용 부품은 다 아마존 등에서 구입 가능한 일반 중국산 COTS임. 펌웨어로 사용하는 ArduPilot은 유연성과 안정성 면에서 훌륭하지만, 세팅할 때 UX가 최악의 축임. 대부분의 상업 UAS는 거의 예외 없이 PX4를 씀

    • 나는 single wall foaming PLA를 사용했는데, 충격 저항성도 약하고 확실히 brittleness가 큼. 가장 저렴한 폼코어, EPP, EPO보다도 약함. 실제로 충돌하거나 복구할 때 문제가 되었음. 예전에 만든 첫 VTOL은 foamcore Readyboard로 만들었는데, 12피트 높이에서 아스팔트에 떨어져도 단순 압축만 생겼고 교체도 안함. 다음에 프린트로 만든다면 dovetail이나 클립을 추가해서 내구성을 보강할 생각임. 아비오닉스, 추진 부품은 신속 조달을 위해 COTS 사용함. Amprius 배터리는 미국 제조이지만 나머지는 다 중국산임. 상업적으로 Ardupilot 사용도 점점 늘고 있지만 UX는 확실히 난해함

    • PLA 소재는 무게도 무겁고 brittleness도 커서 드론 비행에 폼보다 훨씬 못한 선택임. 조금 센 착륙에도 부품이 쉽게 부러짐. 비행기 무게가 무거우면 비행 성능도 안 좋아짐. 그래도 장점은 고장난 부품을 바로 다시 프린트할 수 있다는 점임. 그거 하나로 PLA가 가치있다고 느껴질 정도. ABS가 내구성도 좋고 더 가볍지만, 폼에 비하면 여전히 무거움. 또 ABS 프린팅은 까다로운 점도 있음

    • 상용 시스템에서는 제조사가 통합 작업과 완성도를 높여 제공하는 걸 구매하는 거니까 세팅 UX가 불친절한 건 큰 이슈가 아님. 대부분의 상업 UAS가 PX4를 쓰는 주된 이유는 라이선스와 유지보수 정책 차이임. ArduPilot은 GPLv3로 커뮤니티·취미용에 더 적합하지만 PX4는 BSD임. 상업 제조사는 자신들만의 커스터마이징 소스코드를 오픈하는 걸 회피하고 싶어함(별거 없어도 공개 자체를 꺼려함)

  • Amprius SA08 같은 최신 배터리 셀이 사용된 점이 놀라웠음. 배터리 팩 가격이 1300불 정도이나, Batemo Cell Explorer에 나와 있듯이 현재 시장에서 중량 대비 에너지 밀도가 가장 높음

  • 나는 200에이커 대지에서 드론으로 지도화 임무 비행을 함. 현재는 dronelink와 DJI 드론으로 파일럿팅. 총 약 3시간 정도 비행이 소요되고, 배터리 1개당 35분 정도 비행 가능함. 내 배터리가 4개인데, 연속 비행하려면 소비 속도만큼 충전해야 함(쿼드 충전기를 써도 충전이 부족함). 만약 넓은 지역을 비행하면서 사진을 연속 촬영해주는 고정익 드론이 있다면 대환영임. 하지만 자가제작/프로그래밍이 오프더셸프 DJI 드론 쓰는 것보다 훨씬 복잡해 보임. 그리고 지형 기복도 심하고 인근 공역 진입이 불가해서 턴도 쉽지 않음. 저자나 경험자 분들, 이 임무에 고정익 기체가 가치가 있는 선택인지, 아니면 그냥 쿼드콥터용 배터리를 더 사는 게 경제적인지 조언이 궁금함

    • 정말 좋은 질문임! 3시간 연속 비행이 가능한 5,000불 이하 VTOL 상용품은 딱히 없음. DJI만큼 단순하게 쓸 수 있는 것도 찾기 힘듦. DIY에 도전 의지가 있고 Ardupilot이나 PX4(이쪽이 더 쉬움) 사용법을 배울 각오가 있다면 Heewing T2 VTOL 같은 키트를 조립해볼 수 있음. 하지만 비슷한 고에너지 밀도 배터리를 써도 2시간 이상 비행은 힘들 듯함

    • 한 대로 다 하려고 하지 말고, 차라리 드론 열 대를 동시에 띄워서 동시 작업과 동시 충전을 권장함

    • 200에이커라면 4시간이 아니라 비행고도 120m, 75-65% 오버랩 기준 20~25분이면 커버 가능함. Mavic 3로 3.5cm/px GSD도 나올 수 있음. 비행 오버랩과 고도 최적화에 집중할 것을 추천함

    • eBee X 고정익 드론이 당신의 용도에 적합해 보임

    • 시간 여유가 있다면 FPV 드론 자가제작 세계에 입문할 수 있음. 프레임, 모터, ESC, 컨트롤러 등 전부 직접 교체 가능함. DJI에 비해 훨씬 많은 컨트롤과 만족감을 얻을 수 있음. 하지만 시간 투자와 경제성은 고민 필요함

  • 나는 쿼드콥터 모터 네 개를 활용해서 요/피치/롤을 다 컨트롤 표면 없이 할 수 있는지 궁금함. 만약 필요 없는 서보들을 제거해서 무게를 줄인다면 추가 배터리 소모를 상쇄할 수 있을지 호기심 생김

    • 좋은 질문임. 순항 단계에서 리프팅 모터를 계속 돌리는 것은 연비 면에서 손해임. 순항 모터가 윙 끝에 CG 기준으로 다수 있다면 차동 추력으로 롤을 유도할 방법은 있지만, 효율 문제로 잘 안 씀. 서보 무게는 전체 기체 중 극히 작은 비중임

    • 요 컨트롤은 어떻게 할지 궁금함

  • 이 프로젝트는 정말 감탄스러움. 프로젝트에 필요한 지식이나 스킬은 어떻게 시작했고, 어떤 점에서 새로운 학습이 필요했는지 궁금함. Ardupilot 커스터마이징은 얼마나 했는지, 드론 컨트롤 방식이 독특한지도 궁금함

    • 고마움! 호버, 전환, 크루즈 비행 모두 표준 Ardupilot 컨트롤 사용함. 펌웨어는 매개변수와 튜닝만 커스터마이징함

      • 이전에 폼보드로 VTOL 만들긴 했지만 3D 프린트는 처음
      • Ardupilot 경험은 이전 프로젝트와 멀티콥터, COTS VTOL 조립 경험에서 쌓아옴
      • 구조적으로 튼튼한 VTOL 프레임을 만드는 경험은 조금 있었고, 3D 프린팅이 새로웠음
      • 직접 해보며 디자인, 비행 테스트, 트러블슈팅에 집중. 필요할 때마다 LLM, 유튜브, 포럼 참고
      • 공개적으로 과정을 기록하면 오히려 동기부여도 커져서 시간도 절약되고 프로그레스도 빨라짐. 기록/공유가 부담되긴 하지만 결국 이득이 큼

    • Ardupilot은 정말 성숙한 소프트웨어임. 우크라이나에서 나오는 많은 드론 영상의 HUD도 거의 Ardupilot 기반임. 할 수 있다고 생각하는 건 대부분 지원함. 비행기, 헬리콥터, VTOL, 스피드보트, 요트 다 가능함

    • 별다른 커스터마이징 없이 Ardupilot 기본으로 VTOL 가능해 보임

  • 아마추어가 만든 것이라 믿기지 않을 만큼 인상적임. 수직과 수평 비행용 모터를 따로 두면 설계가 단순해지지만, 수평 비행 시 버티컬 모터가 드래그를 많이 일으키는 비효율 문제가 있음. 크다면 문제가 될 수도 있지만, 반면 모터를 회전시키려 하면 무게가 증가해 오히려 항속거리가 줄 듯함

    • 사실 이 구성의 비효율이 그리 크지는 않음. 순항용 모터와 프로펠러를 최적으로 sizing 할 수 있어서 nontrivial한 효율 이득이 있음. 틸트로터/윙/바디 방식은 크루즈 모터가 리프트도 같이 담당해야 해서 크루즈 때 모터가 최적 rpm이 아님. 호버가 크루즈에 비해 4~7배 더 많은 전력을 소비하는데, 이럴 경우 모터가 최적이 아닌 구간에서 동작함. Archer CTO Munoz도 이런 점을 공개적으로 언급한 적 있음

    • Wing에서 이미 거의 동일한 디자인을 사용함. 분석과 시뮬레이션으로 비용, 항속거리, 복잡성, 안전성 등 다방면에서 최적화가 이루어졌을 것으로 추정함
      [Wing Aviation 설계 참조](https://en.wikipedia.org/wiki/Wing_Aviation/…)

    • DIY 틸트로터 VTOL 설계는 정말 다양함. 참고로 Hackaday 틸트로터 VTOL 사례 공유함

    • 틸트로터 메커니즘을 추가하는 건 이 프로젝트 규모와 목적에서는 복잡성과 무게 증가에 비해 가치가 적음. 별도의 모터/프로펠러에서 생기는 무게/드래그가 늘어난다는 점은 맞음

    • 개인 홍보지만: Aliptera는 4모터 모두 틸트로터에 독특한 날개 구조를 더해 수직 비행 모드에서 윙이 리프트까지 제공함. 모터 크기를 더 줄여서 수평 비행 시 효율도 향상함

  • 정말 멋짐. 많은 사람들이 스스로 좋아하는 걸 만드는 영감을 받았으면 좋겠음. "그냥 하면 되고 배울 수 있음." 허락, 수업, 학위, 지도교사 따위 필요 없음

    • 공감함. 실제로 열정이 있으면 일하는 속도와 완성도가 훨씬 올라감

  • "100년 전에는 비행 선구자가 되려면 형제가 필요했고 자전거 가게가 있어야 했음. 오늘날에는 단지 올바른 툴체인만 있으면 됨"이라는 문구가 인상 깊음. 현실화 루프(상상→현실)가 이미 존재하는 카테고리에서 가장 빠르게 이루어짐

  • 정말 인상적임. 멀티모터 설계에서 컨트롤 서피스가 얼마나 중요한지 궁금함

  • 나는 오래전부터 만들기에 관심은 있었지만 아직 시도 못했음. 상세한 제작 플랜과 초보자 중심의 튜토리얼이 있었으면 좋겠음. 프로젝트에 도네이션 혹은 Patreon 참여 의향도 있음

    • 고마움! 하지만 보이스오버, 영상 편집 등 긴 영상 제작은 정말 많은 노력이 필요한 작업임
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