• 한국지반공학회논문집
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• 제38권12호
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• pp.125-134
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• 2022

세계 우주 기관들로 조직된 국제 우주탐사 협력 그룹이 발간하는 글로벌 우주탐사 로드맵에서는 미래 달 탐사 방향과 달 자원 활용을 위한 거주 계획을 반영하는 등 달은 심우주 탐사를 위한 전초기지로 주목받고 있다. 따라서 달 행성 지반 환경 재현 인프라 기술은 미래 달 지상 탐사를 위해 필요한 다양한 장비들의 성능검증에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 달 착륙 및 기지 건설 후보지인 달 남극 영구음영지역의 고진공 및 극저온 지상 환경을 재현하고자 하였다. 현재까지 달 지상 환경 재현을 위한 효율적 장비 운용 프로세스는 제시되지 못한 실정으로, 본 연구에서는 파일럿 지반열진공챔버에 인공월면 지반을 조성한 뒤 다양한 진공 환경에 대해 일방향 지반냉각 실험을 진행하고 이를 평가하였다. 냉각효율 및 장비 안정성 측면에서 가장 유리한 진공 환경은 30-80 mbar인 것으로 파악되었으나, 고진공 환경에서 얼음이 승화되지 않기 위한 극저온의 온도를 구현하기 위해서는 주변부 냉각이 추가적으로 요구되었다. 이를 위해 본 연구에서는 동결비 개념을 적용해 효율적인 주변부 냉각 가동 시점을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권8호
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• pp.51-58
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• 2021

최근 우리나라는 미국항공우주국이 주도하는 유인 달 탐사 프로젝트인 아르테미스 프로그램에 10번째 국가로 참여하게 되면서 다방면에서 유관연구를 수행하고 있다. 특히, 달의 극지방에는 동결토 형태로 다량의 물이 존재하는 것으로 밝혀지면서 이를 자원으로 활용하기 위한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 달 표면에 자리 잡고 있는 월면토의 열전도도에 관한 정보는 얼음 존재 추정 및 취득을 위한 열 채굴 기술 등에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 지반열진공 챔버를 활용하여 진공압에 따른 한국형 인공월면토(KLS-1)의 열전도도를 측정하였다. 기존 연구에서 밝혀진 인공월면토(JSC-1A)와 비교분석을 통해 한국형 인공월면토의 유효성을 재확인하였으며, 건조단위중량 및 진공압에 따른 열전도도 추정이 가능한 경험적 예측모델을 제안하였다. 본 연구에서 도출된 결과는 진공 챔버를 이용한 달 행성의 극저온 환경 구현 시 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권8호
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• pp.17-25
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• 2020

최근 한국건설기술연구원은 우주개발 및 심우주 탐사를 위한 전진기지로서 활용도가 높은 달에 관한 연구수행을 목적으로 달 행성 지상 환경 모사를 위한 대규모 지반 열 진공 챔버(DTVC)를 건설하였다. 유관연구 수행을 위해 대량의 한국형 인공월면토(KLS-1)가 요구되고 있음에도 불구하고 현실적으로 대량생산은 어려운 실정이다. 본 논문에서는 KLS-1의 대량 생산이 가능한 반자동화 시스템에 관해 상세하게 설명하고 있으며, 이것이 기존 생산 시스템보다 7배 이상 효율적임을 밝혀냈다. 뿐만 아니라, 월면토와의 유사성 증대를 위해 월면토 고유 특성인 nanophase Fe(0) (이하 np-Fe(0))을 모사하기 위한 실험적 연구를 진행하였다. 월면토를 이루는 광물 중 하나인 티탄철석(ilmenite)을 활용해 수소기체 환원반응을 진행한 결과, 700℃ 이상의 온도에서는 np-Fe(0)이 형성됨을 밝혀냈으며 900℃까지는 온도와 비례하여 np-Fe(0)이 증가함을 밝혀냈다.