• 한국항공우주학회지
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• 제47권1호
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• pp.26-34
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• 2019

본 논문에서는 이산요소법을 이용하여 성긴 달토양 수치해석모델을 생성하고 그 정확도를 실제 달토양의 물리적 특성과 비교 및 검증한다. 실제 달의 표면은 다수의 분화구와 바위로 구성되어 있고 매우 미세한 건조토양으로 덮여있으므로 달토양 특성은 달착륙선의 착륙안정성을 결정짓는 중요한 인자이다. 따라서 달토양특성을 고려하기 위해 이산요소법을 이용하여 달토양의 수치해석모델을 생성하고 검증한다. 달토양 압입시험 및 직접전단시험을 해석적으로 구현하여 해석용 달토양이 실제 달토양과 유사한 물리적 특성(압입깊이, 점착력, 내부마찰각 등)을 갖는 것을 확인한다. 이렇게 생성한 달토양 모델 위에 single-leg 착륙장치 유한요소모델을 낙하시키는 해석을 통해 착륙장치 스트럿에 가해지는 충격하중을 예측하고 시험결과와 비교하여 제안된 방법의 적절성을 검토한다.

• 우주기술과 응용
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• 제4권2호
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• pp.121-136
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• 2024

2022년 8월 발사된 한국형 탐사선(KPLO)이 현재 임무를 성공적으로 수행하고 있으며, 향후 한국의 달 착륙선과 로버 프로그램이 진행될 것으로 기대된다. 달착륙선이 표면에 착륙한 후 임무를 성공적으로 수행하기 위해서는 장착할 장비의 성능을 달과 유사한 실험실 환경에서 점검해야 한다. 이를 위해 달 착륙 지점의 표면을 시뮬레이션하기 위해 미국, 중국 등 여러 나라에서 아폴로 착륙선의 달 토양 샘플과 유사한 달 토양 모사토를 개발하여 사용한다. 국내에서도 여러 달 탐사선 착륙지가 거론되고 있고 달 바다 토양의 특성과 유사한 달 토양 모사토 KOHLS-1(Korea Hanyang Lunar Simulant-1), KAUMLS(Korea Aerospace University Mechanical Lunar Simulants), KLS-1(Korea Lunar Simulant-1)가 개발되었다. 그러나 착륙 장소로 달 고원 지대가 선택될 경우에는 앞의 세 가지 모사토는 유용하지 않다. 본 연구에서는 달 착륙선이 고원 지대에 착륙하는 경우를 대비하여 아폴로 16호 달 토양 샘플의 화학적 조성과 달 토양 샘플 60500-1의 입자 크기 분포를 기준으로 모사하여 달 고지대 토양 모사토 KIGAM-L1을 개발하는 과정을 소개한다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.104.2-104.2
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• 2012

미국, 중국, 일본, 인도 등과 같은 세계 여러 국가들이 달 및 화성 탐사를 수행하고 있는 현시점에서 우리나라도 2025년에 달 탐사를 계획하고 있다. 인간에게 있어서 우주공간은 고에너지 환경의 영향을 많이 받는 곳이다. 향후 달, 화성과 같은 다른 행성으로의 이주를 생각하고 있는 현 시점에서 우리는 고에너지우주방사선 환경의 영향을 고려해야 한다. 지구에서의 인간은 지구 자기장과 대기에 의해 고에너지 우주선 환경으로부터의 영향을 덜 받는다. 그러나 달과 화성의 경우는 다르다. 달의 대기는 거의 없고 자기장도 무시할 정도로 매우 작으며, 화성 또한 자기장이 거의 없으며 대기 또한 얇아서 Galactic Cosmic Ray (GCR)나 Solar Energetic Proton (SEP) 등으로부터 인간은 많은 영향을 받을 수 있다. 이러한 위험으로부터 인간이 보호받을 수 있는 곳은 달과 화성의 지표 아래나 동굴이라고 볼 수 있다. 그래서 달 및 화성의 표면과 지하 영역에 대한 고에너지 우주선 환경의 깊이에 따른 영향을 분석하여 어느 정도로 두터운 천장을 가진 동굴이어야 우주인들이 상주하는 지하공간을 지구표면에서의 방사선 환경과 같은 수준으로 유지할 수 있는지를 추정해 보려고 한다. 달 표면 토양의 화학적 구성성분은 Maria와 Highlands로 구분되어 약간의 차이가 있다. 달의 Maria 토양은 $SiO_2$ - 45.4%, $Al_2O_3$ - 14.9%, CaO - 11.8%, FeO - 14.1%, MgO - 9.2%, $TiO_2$ - 3.9%, $Na_2O$ - 0.6%이고 Highlands의 토양은 $SiO_2$ - 45.5%, $Al_2O_3$ - 24.0%, CaO - 15.9%, FeO - 5.9%, MgO - 7.5%, $TiO_2$ - 0.6%, $Na_2O$ - 0.6%의 화학적인 구성비를 가진다. 또한 화성표면은 $SiO_2$ - 43.9%, $Al_2O_3$ - 8.1%, CaO - 6.0%, FeO - 18.1%, MgO - 7.1%, $Na_2O$ - 1.4%의 토양의 화학적인 구성비를 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 구성비를 가지고 있는 달과 화성 표면에 대한 우주방사선의 영향을 분석하기 위해서 GEANT4를 사용하여 수행한 전산 모사의 결과를 발표할 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권12호
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• pp.1037-1044
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• 2014

연구에서는 달환경을 고려한 달착륙선 충격흡수장치의 시험장치 구성 및 시험을 수행하였다. 달착륙선은 착륙 시 충격 완화를 위하여 토양이 있는 지역을 착륙지점으로 선정한다. 착륙 시 발생하는 달착륙선의 가속도는 착지면의 특성의 영향을 받아 결정된다. 달착륙선의 충격흡수장치의 시험에서 달 토양을 직접 사용할 수 없기 때문에, 복제토를 사용하여 착륙시험을 수행해야 한다. 본 연구에서는 NASA의 달탐사 프로젝트를 통해 획득된 달 토양의 정보를 기반으로 달 토양과 기계적 성질이 유사한 달 복제토 KAUMLS를 개발하여 달착륙선 충격흡수장치의 낙하시험을 수행하였으며, 지면특성에 따른 충격특성 분석을 위하여 단단한 철판과 건조된 모래위에서의 낙하시험을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권4호
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• pp.284-290
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• 2014

성공적으로 달 탐사를 수행하기 위해서는 달착륙선의 안전한 착륙이 보장되어야 한다. 그러므로 안전한 착륙을 저해하는 착륙 시 충격하중을 감소시키기 위해서는 효율적인 달착륙선 충격흡수장치를 설계해야 한다. 또한 더욱 현실적인 달착륙선 설계를 위해서는 달 토양의 특성을 고려하는 것이 중요하다. 이에 본 논문에서는 달 토양의 특성을 반영한 달착륙선 착륙 해석 모델을 구축하고, 효율적인 충격력 감소를 위해 달착륙선의 충격흡수장치에 대한 최적설계를 수행하였다. 최적설계는 메타모델 기반의 순차적 근사 최적설계기법을 이용하여 수행하였으며, 최적설계 결과로 부터 본 연구에서 사용된 최적화 방법을 통해 달착륙선에 가해지는 충격력을 효과적으로 저감시킬 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.327-333
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• 2019

달 탐사에 필요한 모든 자원을 지구에서 이송하는 것은 천문학적인 비용이 들기 때문에 지속가능한 달 탐사를 위해서는 현지에서 필요한 자원을 조달해야 한다. 이것을 가능하게 하는 기술이 현지자원활용 기술이다. 지구에서는 개발된 현지자원활용 기술을 검증할 수 없기 때문에 기술검증을 위한 달 표면 환경 모사 시설이 요구된다. 달 표면은 대기가 없으며, 표면의 평균온도는 낮에는 $107^{\circ}C$, 밤에는 $-153^{\circ}C$에 달한다. 또한 달 지표는 미세하고 거친 토양으로 덮여 있으며, 태양복사와 태양풍으로 인해 정전기적으로 대전되어 있다. 본 연구는 월면토를 포함한 고진공 환경과 정전기적으로 충전된 토양 모사에 대한 내용을 다루었다. 진공챔버의 감압속도 조절 실험을 통해서 지반 교란없이 토양을 포함한 진공환경을 성공적으로 구축하였고, 달 먼지의 대전 현상 이론 고찰을 통해 달 토양 대전 환경 구현을 위한 실험 방향을 제안하였다.

• 환경생물
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• 제32권4호
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• pp.363-370
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• 2014

생태계가 담당하는 기능의 크기와 그 변화에 관여하는 환경요인과의 상호관계성 도출은 생태계의 과학적 속성 이해에 필수불가결한 요소이다. 본 연구는 수변의 특이적 환경조건에 의해 주기적인 교란과 토양 퇴적환경이 발달하는 하천 수변지역에 형성되어 있는 하천식생에 대해 토양탄소축적량을 정량하고 그러한 식생의 토양으로부터 방출되는 토양호흡과 환경요소 자료를 수집하여 각 요소의 상호간의 관계성을 분석하였다. 남한강 여주지역에서 물억새, 달뿌리풀, 버드나무에서 토양호흡은 2009년 8월부터 11월까지 각 군락에서 수집하였으며, 토양탄소축적량은 각 군락의 3지점에서 수집하였다. 토양호흡은 지온변화에 민감하게 반응하였으며, 가장 높게 관찰되는 8월의 토양호흡값은 달뿌리풀군락, 물억새군락, 버드나무군락에서 각각 $1,539mgCO_2\;m^{-2}$, $1,200mgCO_2\;m^{-2}$, $1,215mgCO_2\;m^{-2}$으로 측정되었다. 이러한 자료를 바탕으로 산정한 연간 토양호흡량은 달뿌리풀군락, 물억새군락, 버드나무군락에서 각각 $19.8tCha^{-1}yr^{-1}$, $30.1tCha^{-1}yr^{-1}$, $22.0tCha^{-1}yr^{-1}$으로 산정되어 물억새군락의 토양에 가장 높은 탄소가 축적된 것으로 평가되었다. 한편, 토양탄소축적량 (리터층+토양층)은 달뿌리풀군락, 물억새군락, 버드나무군락에서 각각 $40.6tCha^{-1}$ (1.9+38.7), $46.9tCha^{-1}$ (43.0+3.9), $31.2tCha^{-1}$ (28.9+2.3)으로 물억새군락의 토양에 가장 많은 탄소가 축적된 것으로 조사되었으며 이는 물억새군락의 높은 지상부 생산성에서 기인하는 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제21권1호
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• pp.72-79
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• 2017

극한지 천연가스 배관의 운전온도 범위는 가스 공급을 최적화하고 운전동안 극한지 환경에 대한 충격을 최소화하기 위해 기본적으로 제어되어야 한다. 배관에 흐르는 가스의 온도는 Joule-Thomson 효과와 배관과 토양의 열전달에 의존한다. 따라서 본 연구에서는 매설 천연가스 배관의 열전달과 Joule-Thomson 효과를 상세히 고려하였다. 토양온도는 $0{\sim}-20^{\circ}C$, 총괄열전달계수는 $0{\sim}5.5W/m^2K$로 가정하였다. 토양온도와 총괄열전달계수 변화에 따른 배관 길이방향의 가스온도 변화와 압력손실을 동시에 계산하였다. 또한, 본 연구에서는 HYSYS 프로그램을 사용하여 토양온도와 총괄열전달계수에 따른 상변화와 하이드레이트 생성을 예측하였다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2011년도 한국우주과학회보 제20권1호
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• pp.31.3-31.3
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• 2011

달의 양방향 분포 함수는 Hapke에 의하여 처음 이론적 모델이 만들어졌고, 이후 Foote에 의해 아폴로 11호의 달 토양 샘플 10084의 양방향 분포 함수가 측정된 바 있다. 이 연구에서는 실제 크기의 달의 표면에 Hapke의 양방향 분포 함수를 적용하여 광학 모델은 개발하였다. 달 표면의 산란특성 중 반 무한하고 매끄러운 지면에 적용되는 후방산란 효과와 산란각에 따른 위상 함수가 적용된 모델이 사용되었으며, 위상함수로는 Henyey-Greenstein 함수가 사용되었다. 달의 3D 모델에 사용된 매개 변수는 Foote가 측정한 Hapke의 변수를 따랐으며 달의 단일 산란 알베도는 w=0.33, 핫스팟의 넓이는 h=0.017, Legendre 다항 계수인 b와 c에는 각각 b=0.308, c=0.425의 값이 사용되었다. 구성된 달의 양방향 분포 함수를 이용한 통합적 광선 추적 수치 모사 결과, 달 반사광의 복사 휘도율은 1차 근사 해석적 방법을 이용한 계산 결과의 복사 휘도율과 측정 오차 범위 이내의 오차를 보였다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제5권2호
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• pp.113-122
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• 1999

온실에서 퇴비화 발효율을 이용하기 위하여 발효율이 토양을 직접 가온하면서 퇴비화하는 퇴비화 하우스를 제작하였다. 퇴비화가 진행되는 동안 각 단계별 열의 발생량과 발생열량이 토양에 전달되는 특성을 분석하였다. 우분과 왕겨를 혼합하여 퇴비화 처리하였다. 퇴비화 과정의 총 70일 동안 391MJ/㎥의 열량이 발생하였으며, 이중 22일의 주발효기간 동안에 약 82%의 열량이 발생하였다. 또한 총 열량중 토양의 지표면의 지표면을 통하여 방출되는 열량을 제외한 260M/㎥의 열량이 지중가온에 이용된 것으로 나타났다. 콤포스트의 열 전도계수는 1.7~0.3W/m$^{\circ}$K이었다. 퇴비화 시스템을 구비한 온실의 주 발효기간의 지중 평균온도는 27.9$^{\circ}C$인 반면, 퇴비화 시스템이 없는 온실의 경우 13.9$^{\circ}C$로 나타나 퇴비화 시스템이 지중 온도증가에 큰 효과를 나타내고 있었다.