드론 비행에 주의해야 할 전파간섭의 종류

◆ 간섭의 종류
· 전파 혼잡에 의한 처리량 감소
· 전파 혼신
· 전송로 장애
· 다중 경로
· 감도 억압

전파 혼잡과 처리량 감소

전파의 혼잡으로 인해 발생하는 처리량 감소와 관련이 있습니다. 처리량이란 통신의 처리 능력을 의미합니다.

드론의 전파 통신 처리량이 감소하면 통신 가능 거리가 짧아지고 영상이 끊기거나 멈추며, 통신 에러가 잦아지고 완전히 통신 불능이 되기도 합니다

드론에 주로 사용되는 2.4GHz 대역은 처리량의 저하를 일으키기 쉬운 주파수입니다. 이 주파수 대역은 국제적으로도 ISM 대역이라는 주요 주파수 대역이며, 누구나 자유롭게 면허나 신고없이 사용할 수 있습니다. 따라서 모든 것에 2.4GHz 통신이 사용되고 있는데 그 대표적인 것이 2.4GHz 무선 LAN. 일명 Wi-Fi입니다

DJI 드론을 조종할 때 사용하는 DJI GO 4 앱은 2.4GHz 대역의 통신상황을 감시할 수 있는 기능을 제공합니다. 그만큼 전파혼잡이라는 것이 드론의 통신에 영향을 미친다는 방증입니다.

전파 혼신

페어링된 송신기가 방출하는 전파 이외의 전파를 수신하는 상태입니다.

드론의 전파는 이전 방식과 달리 디지털 통신 방식으로 되어 있습니다. 따라서 다른 사람이 발신한 조종 전파를 잘못 수신하여 움직이는 등의 혼신은 일어나지 않습니다. 대신 처리량 감소가 발생합니다

2.4GHz의 전파도 채널 편성이 되어있어 간섭을 일으키지 않도록 배려되어 있습니다만, 이 채널이 완벽하게 독립되어 있는 것은 아니기 때문에 간섭을 일으킬 가능성이 있습니다.

현재 기술의 진보와 더불어 상당히 대책도 취해지고 있습니다. 이러한 간섭을 피하기 위해 최근의 드론은 FH-SS라는 통신방식이 채택되는 경우가 많아지고 있습니다. 2.4GHz에서 분리된 채널 중 하나를 계속 사용하는 것이 아니라, 극히 짧은 시간에 여기저기 채널을 옮겨다니면서 통신을 하는 방식입니다.

이 방법이라면 혼신이 발생하여도 즉시 별도의 채널로 옮겨가기 때문에 매우 간섭에 강하고 장애가 일어나기 어렵습니다

전송로 장애

전파의 통로가 장애물 등으로 막혀 버려, 통신품질이 떨어져 버리는 통신장애가 전송로 장애입니다.

전파라는 것은 주파수가 높을수록 직진성이 증가하여 장애물을 우회하는 힘이 약해진다는 특징이 있습니다. 반대로 낮은 주파수는 멀리까지 도달하는데 필수적인 장애물을 우회하는 힘(회절)도 강해집니다

드론에 사용되는 2.4GHz라는 주파수는 높은 편에 속하는 전파입니다. 따라서 드론과 조종사 사이에 장애물이 있는 경우에는 전송로 오류가 발생할 수 있습니다

전송로 장애라는 것은 조종사와 드론 사이가 직접적으로 막히지 않아도 일어날 가능성이 있습니다

전파가 본래의 전력으로 올바르게 수신기에 도달하기 위해서는 송신기와 수신기 사이에 일정한 공간이 확보되어 있어야 합니다. 이 공간을 프레넬 영역이라고 합니다

구체적으로는 조종사 시계의 60% 이상을 장애물이 차지하고 있는 경우에는 전송로 장애의 가능성을 고려하여 신중하게 비행할 필요가 있습니다

다중 경로

다중 경로는 동일한 송신기로부터 발신된 전파가 수신기에 여러 개가 도달해버려 일어나는 간섭입니다

전파는 하나의 방향으로만 날아가지 않고 360° 모든 방향으로 날아가는데, 건물이나 지형의 상태에 따라 전파가 반사되어 시차로 수신기에 도달해 버리는 경우가 있습니다. 이것이 다중 경로입니다

· 통신품질의 저하
· GPS의 경우 위치 정확도가 현저하게 저하
· 위상의 변화가 일어나고, 통신불능이 발생

통신품질 저하를 일으키는 증상은 처리량 감소와 같습니다. GPS도 전파를 사용하는 것에는 변함이 없으므로 다중 경로에 주의가 필요합니다

주위에 수직으로 깎아지른 장애물이 많은 곳이나 계곡 등 암벽으로 둘러싸인 장소에서 비행시 다중 경로를 고려하여 신중하게 비행할 필요가 있습니다.

감도 억압

감도 억압이라는 것은 수신기가 멀리에서 미약한 전파를 수신할 때 근처에 있는 강력한 전파를 수신해 버려, 본래의 올바른 전파를 수신할 수 없게 되어 버리는 현상을 말합니다

감도 억압이 우려되는 점은 올바른 수신 대역(드론의 경우 2.4GHz) 이외의 주파수의 전파에서도 이 같은 현상이 일어난다는 점에 있습니다.

경우에 따라 다르지만, 감도 억압을 일으키는 것은 '옥타브 밴드'라는 올바른 대역의 1/2배~2배 정도의 주파수 대역이며, 2.4GHz의 경우 대략 1.5 GHz 전후에서 3GHz가 해당합니다

휴대전화의 전파는 매우 출력이 강하기 때문에 안테나와 기지국 등 전파의 발신지 부근에서 비행하면 드론의 미약한 전파는 쉽게 억압되어 버립니다.

감도 억압은 조건하에서 반드시 발생하는 것은 아닙니다. 하지만 갑자기 일어나 드론이 폭주할 수 있습니다.

비행 전에 반드시 주위의 상황을 눈으로 확인하고 비행경로에 전파 발신원(안테나, 기지국, 전파탑 등)이 없는지 체크하여 전파 발신원의 100m 이내에는 비행하지 않도록 합니다

업무 등으로 비행시킬 필요가 있는 경우에는 비행 전에 스펙트럼 분석기 등을 사용하여 전파의 상태를 확인합니다

덧붙여서 고압선이나 변전소 등 전자파의 혼란이 있는 곳도 30m 이내에는 비행하지 않아야 합니다

기타

전파가 가장 효율적으로 나오고 부분은 안테나의 측면입니다. 반대로 가장 전파가 약한 부분이 안테나 끝과 기체 접촉부입니다

모델에 따라 안테나가 2개 붙어 통신을 안정시키기 위한 구조로 되어 있으므로, 2개 모두 동일하게 세워야 합니다.