별 사진을 찍기 위한 소형 전동 적도의 입니다. Tracking Platform for Astrophotography 을 본 따 창고문짝 형식(Barn-Door Style)으로 만들었습니다. 처음에는 기어달린 스테핑 모터를 사용하려고 했으나 만들어 실험헤 보니 문제가 있더군요.
42mm 크기 스텦 모터 회전축에 장착된 기어축에 볼-헤드를 달았더니 카메라와 렌즈무게를 견디지 못합니다. 기어 축에 직접 고정된 카메라 헤드가 지렛대 처럼 모터에 힘을 가하므로 스텝 모터가 탈조하는 군요. 그렇다고 힘이 센 모터를 구하려니 가격도 만만치 않고 꽤 무겁습니다. 그리고 그만한 기어 박스도 파는 것이 없더군요.
창고 문짝형으로 만들면 광학장비의 하중이 회전축이 아닌 문짝에 주로 미치므로 큰 장비도 무리없이 장착 가능합니다. 중형 20x80짜리 쌍안경을 얹어 놓아도 끄덕 없더군요. 모터는 3000:1 기어달린 DC 모터를 사용 했습니다. 문짝은 아크릴을 재단해서 만들었구요. 문짝 벌리는 나사는 M6입니다. 나사산 간격이 1mm 입니다. 경첩과 나사까지 거리는 230mm 정도 됩니다. 1분에 1바퀴 돌리면 대략 지구 자전속도와 비슷하게 설계했습니다. 물론 속도 조절 가능 하지요.
설계 계산식을 보시죠.
지구 자전 각속도: 360도/(24*60분) = 0.25도/분
정확한 지구 자전속도는 23시간9....초라고 합니다만 대략 계산해 봅니다. 어짜피 정밀 기기기도 아니고 유효 추적 시간도 길게 잡지 않기 때문입니다.
sin(0.25도) = 0.004363
사실 문짝이 벌어지는 기하도형이 직각 삼각형이 아니므로 정확한 계산은 아니지만 삼각함수를 동원해 회전 반경을 구해봅니다. sin() 은 빗변 분의 높이인데, 사용한 M6 나사의 표준을 찾아보면 나사산 간격이 1mm 이군요.
1/R = 0.004363
R을 구하면 229.2 mm 가량이 됩니다. 앞서 설명 했다시피 이 계산은 오차를 포함합니다. 더구나 DC 모터를 사용하기 때문에 속도조절도 아주 정확하지 않군요. 장착한 카메라와 렌즈의 무게도 고려해야 하구요. 어쨌든 속도를 변경해야 하는 원인은 여러군데 존재합니다. 그래서 제아무리 정확한 속도제어가 가능한 스테핑 모터나 엔코더 장착 모터를 사용한다해도 상황에 따라 조절이 불가피하게 되죠. 가격도 아주 비싸구요. 그래서 그냥 기어달린 DC 모터를 사용하고 속도 표시 장치를 해두기로 했습니다. 기어달린 DC 모터는 아주 쌉니다. 가난한 취미가에겐 장비가격이 이 취미를 지속할 수 있을지 없을지 결정하는 아주 중요한 요소죠. 만들수 있는 것은 손수 만들어 쓰는 겁니다. 이것도 취미를 풍요롭게 즐기는 한 요소겠지요.
AVR 마이크로 프로세서(ATmega8)로 PWM 방식 DC 모터 속도 컨트롤러를 만들어 달아놨기 때문에 속도는 언재든 조절 가능합니다. 속도 표시를 위해 7-시그먼트 숫자판을 달았놨으므로 맞는 속도 값을 기록해 뒀다가 쉽게 재설정 할 수 있습니다. 이 정도 재주 부리기는 전자쟁이인 제게 아주 쉽습니다.
제가 가지고 있는 카메라는 NEX-5 입니다. 기본으로 끼워준 렌즈는 55mm 일겁니다. 마침 예전에 필름 카메라에 쓰던 니콘 105mm 줌 렌즈가 있어서 어댑터를 끼우고 장착 했습니다. 별사진 찍을 때는 노출과 조리개를 수동 조작하는 경우가 많으니 자동 렌즈일 필요는 없더군요. 실제로 찍어보니 100mm 줌 가지고는 좀 아쉽긴 하더군요. 하지만 별자리 공부하는데 부족함이 없네요. 아직 초보이라 그런가 봅니다.
만든 전동 적도의를 가지고 사진을 찍어 봤습니다. 아래 사진 왼쪽은 적도의 작동하지 않은 겁니다. 100초정도 노출을 줬는데 별이 이정도 흐르네요. 오른쪽은 만든 전동 적도의를 가동하여 찍은 겁니다. 흐르는 각도가 다르죠. 좌우 흐름이 좁아졌군요. 추적했기 때문이죠. 위아래로 흐른 것은 극축정렬이 제대로 않된 겁니다. 어쨌든 잘 작동 해주니 좋군요. 차차 사용해가며 맞는 속도 값도 찾고 극축 정렬용 파인더도 하나 달아야 겠습니다. 그리고 또다른 문제가 있군요. 별상을 확대해보면 DC 모터와 기어의 진동 영향이 있습니다. 가격이 오륙십만원에서 백만원까지 하는 상용 제품들은 이런 진동 영향은 없겠지요?
값비싼 상용 전동 적도의는 튼튼하고 안정된 기구를 사용하니 그만한 값어치를 하는 것이겠지요. 초보 취미가에겐 자작한 소형 전동 적도의가 자랑스럽고 만족합니다.
오늘 청명한 가을 하늘입니다. 오늘 밤이 기대됩니다.
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