드론과 비행기 3축 원리를 연결해 설명하게 해 항공 역학 이해도와 제작 경험의 기술적 깊이를 평가하려 한다.
이 질문 뒤에 면접관이 확인하려는 것은 따로 있습니다.
비행기의 3축은 롤(Roll), 피치(Pitch), 요(Yaw)입니다. 롤은 기체를 좌우로 기울이는 축, 피치는 기수를 위아래로 움직이는 축, 요는 좌우로 방향을 트는 축입니다. 드론을 만들 때 쿼드콥터는 네 개의 모터 속도를 개별 제어해서 이 세 축의 움직임을 만들어냅니다. 예를 들어 롤은 좌우 모터 쌍의 속도를 반대로 조정하고, 피치는 앞뒤 모터 쌍을 다르게 조정해서 구현합니다. 요 제어는 대각선으로 배치된 모터 쌍 간 회전 방향 차이를 이용합니다. 직접 드론을 조립하고 비행 테스트를 하면서 각 축의 제어 파라미터를 튜닝하는 과정이 가장 어렵고 흥미로운 부분이었습니다. PID 제어기의 게인 값을 조정하면서 이론 수식과 실제 비행 안정성이 어떻게 연결되는지를 직접 확인했습니다.
드론을 조립하면서 3축 제어에서 가장 중요한 부분이 센서에서 들어오는 데이터를 얼마나 빠르고 정확하게 처리하느냐라는 것을 배웠습니다. 자이로스코프는 각속도를, 가속도계는 선가속도를 측정하는데, 두 센서를 단독으로 쓰면 각각 드리프트나 노이즈 문제가 생깁니다. 보완 필터(Complementary Filter)로 두 신호를 합성해 롤과 피치를 안정적으로 추정하는 방법을 직접 구현했습니다. 요 축은 자이로만으로 추정하는데, 시간이 지날수록 오차가 누적되는 적분 드리프트를 관리하는 것이 가장 어려운 부분이었습니다.
비행이 불안정할 때 PID 게인보다 센서 융합 로직이 원인인 경우가 많았고, 그 지점을 파악하기까지 많은 시험 비행이 필요했습니다. 이 경험에서 하드웨어와 소프트웨어가 만나는 경계에서 문제가 생긴다는 감각을 얻었습니다.
드론 제작 프로젝트에서 소프트웨어 시뮬레이터로 3축 제어 로직을 먼저 검증했습니다. 시뮬레이터에서는 롤·피치·요 각 축의 응답이 깔끔하게 나왔는데, 실물을 올렸을 때 진동과 프로펠러 토크 반작용이 겹치면서 전혀 다른 동작이 나왔습니다. 특히 요 제어는 대각 모터 쌍의 회전 방향 차이로 토크를 상쇄하는 원리인데, 프로펠러 균형이 조금만 맞지 않아도 호버링 중 기체가 느리게 회전하는 현상이 반복됐습니다. 문제를 추적하면서 롤·피치·요 세 축이 독립적이지 않고 서로 간섭한다는 것을 직접 파악했습니다. 한 축의 보정이 다른 축에 영향을 주기 때문에 PID 게인 튜닝 순서도 중요하다는 것을 경험으로 이해했습니다. 이론에서 배운 3축 독립 모델이 실제 시스템에서는 상호 간섭을 관리하는 문제로 바뀐다는 인식이 이 프로젝트에서 생겼습니다.
답변에서 흔히 빠지는 것들 — 빠져 있으면 꼬리질문이 깊어집니다.
이 질문에 이어 대한항공 기술직·필드엔지니어 면접관이 던질 가능성이 높은 후속 질문.
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