RC (Remote Control) 기체에서 일반적인 엔진기나 무동력 글라이더(대형기 제외)의 경우, 수신기와 서보를 작동시키기 위해 4.8V(니켈수소 1.2V x 4셀) 배터리를 전원으로 사용한다.
하지만 전동기체는 이미 모터 구동용 배터리를 탑재하고 있기 때문에, 별도로 수신기 및 서보 전원을 준비하는 것이 번거롭고 비효율적이다.
이런 이유로 모터 전원에서 5V만 분리하여 사용하는데, 이를 BEC(Battery Eliminator Circuit)라고 한다. 이번에는 RC에서 사용하는 BEC와 UBEC에 대해 간략하게 소개하도록 한다.
BEC (Battery Eliminator Circuit)
리튬폴리머 배터리(7.4~11.1V, 3셀 이하)를 사용하는 전동기체의 ESC에는 대부분 BEC가 내장되어 있어, 배터리 연결 단자와 모터, 수신기 연결 단자가 따로 나와 있다.
덕분에 별도의 배터리 없이도 수신기와 서보에 안정적으로 전원을 공급할 수 있다.
BEC는 일종의 레귤레이터(regulator)로서 전압을 변환(ex: 11.1V → 5V)시키고 일정하게 유지하는 역할을 한다.
레귤레이터는 크게 리니어 레귤레이터와 스위칭 레귤레이터, 두 가지 방식으로 나뉜다.
리니어 레귤레이터 방식은 쉽게 설명하면, 논에 물을 댈 때 필요한 만큼만 공급하고 나머지 물은 버리는 것과 같다.
예를 들어 11.1V를 5V로 변환할 경우, 5V를 공급하고 나머지 전력은 열로 소모되면서 발열이 발생한다.
구성이 단순하고 가격이 저렴하며, 전원의 품질(노이즈 억제, 전압 유지)이 뛰어난 장점이 있다.
하지만 효율이 낮아 열이 많이 발생하므로 방열에 주의해야 한다.
리니어 방식의 단점을 보완한 스위칭 레귤레이터 방식은 고속으로 전원을 스위칭(On/Off)하여 전압을 조절하는 방식이다.
논에 물을 댈 때 수문을 열었다 닫았다 하면서 필요한 만큼만 물을 공급하는 것에 비유할 수 있다.
구성이 다소 복잡하고 가격이 비싸지만, 효율이 높고 열 발생이 적으며 입력 전압과 출력 전압 차이가 크거나 전류가 높은 경우에도 적합하다.
단, 스위칭 과정에서 노이즈가 발생하기 때문에, 정밀한 제품이나 노이즈에 민감한 환경에서는 적합하지 않을 수 있다.
이 경우 페라이트 코어(ferrite core)를 추가하여 노이즈를 감쇄시키는 방법을 사용하기도 한다.
UBEC (Ultimate Battery Eliminator Circuit)
고출력 ESC(전자변속기)는 OPTO 구성으로 BEC가 내장되지 않은 경우가 있다.
이 경우에는 수신기 배터리를 별도로 준비하거나, 외장 형태의 BEC를 사용해야 하는데 이를 UBEC라고 한다.
UBEC에 전원을 공급하기 위해서는 ESC의 배터리 단자에 UBEC의 전원 단자를 결선한다.
이렇게 연결하면 ESC에 배터리를 연결할 때 UBEC에도 전원이 함께 공급된다.
이 방식의 장점은 ESC에 문제가 발생하더라도 배터리에 문제가 없다면 UBEC을 통해 수신기와 서보에 전원이 계속 공급된다는 점이다.
따라서 ESC에 문제가 발생하는 위급한 상황에서도 최소한의 제어를 유지할 수 있다.
또한 ESC와 UBEC이 분리되어 있어 발열 문제를 줄일 수 있으며, 관리도 더 용이하다.
BEC의 선택
대체로 3셀(최대 11.1V)까지의 전원을 사용하는 3~4개의 서보를 장착한 비행기나 헬리콥터는 ESC에 내장된 리니어 방식의 BEC만으로도 충분하다.
단, 헬리콥터의 경우에는 러더 서보가 항시 작동하므로 BEC에 지속적으로 부하가 걸릴 수 있어, 스위칭 방식의 BEC를 사용하는 것이 좀 더 유리하다.
500급 이상의 헬리콥터라면 대부분 OPTO 구성의 ESC와 UBEC 조합을 사용하게 된다.
수신기와 서보를 UBEC(또는 BEC가 포함된 ESC)에 연결한 후, 서보를 충분히 구동시켜 발열 여부를 확인한다.
서보를 작동시켰을 때 BEC에 손으로 만질 수 없을 정도로 열이 많이 발생한다면, 스위칭 방식이나 더 높은 용량의 BEC로 교체하거나, 열을 잘 식힐 수 있는 위치로 옮기는 방법을 고려해야 한다.
또는, BEC 내장형 ESC를 사용하는 경우 UBEC 사용을 검토할 수 있다.
여러 조건을 바꾸어 테스트하여 발열 문제를 해결한 뒤, 기체를 운용하도록 한다.