• 우주기술과 응용
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• 제3권3호
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• pp.199-212
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• 2023

과거 1970년대까지의 달 표면탐사에서는 단기간 달에서의 임무 특성을 가지는 것에 비해 최근 달 표면탐사는 달에서의 장기체류와 이를 기반으로 궁극적으로 화성까지 탐사 범위를 확장하는 방향으로 진행되고 있다. 인간의 달표면 장기체류를 실현하기 위해서는 탐사 현지 자원을 활용하여 체류에 필요한 소비재나 연료 등의 현지 생산 및 사용이 중요한 전제가 된다. 국제우주탐사협의체(ISECG, International Space Exploration Coordination Group)에서 각국의 우주탐사 계획을 반영하여 제시하는 글로벌 우주탐사 로드맵에는 달표면 탐사로부터 화성탐사로 이어지는 발전 단계가 제시되며 각 단계에서 현지자원활용은 중요한 요소가 되고 있다. 본 논문에서는 국제우주탐사협의체의 현지자원활용(ISRU) 격차분석 보고서를 기반으로 현지자원활용의 기술 분야를 현지 연료 및 소비재 생산, 현지 건설, 우주상 제조, 그리고 생성 결과물의 보관 및 활용, 자원활용에 필요한 전력시스템 등과 같은 연관 분야로 분류하여 주요 분야에서의 기술 개발 및 검증 현황을 분석한다. 다수의 국가는 달 자원 중 극 지역 영구음영지역의 얼음물 이용 그리고 표토에서 산소 등의 추출에 우선 순위를 부여하고, 무인 착륙임무를 통하여 달 남극 영구음영지역 근처에서 물질 및 물 분포 확인을 준비하고 있다. 자원 활용을 위하여 수전해를 이용한 수소, 산소 등 연료 생산, 모사토를 이용한 달 표토에서 산소의 추출 등의 기술을 개발하고 있다. 자원활용 기술의 개발을 위하여 지상에 달표면 모사환경을 구현하고 기술의 개발, 시나리오의 시연 등을 통한 효율적 현지자원활용 구현 방법 등을 모색하고 있다. 지속 가능한 달 표면 탐사를 위하여 각국은 달 표면 도달, 자원의 조사, 물질의 추출 등에 서비스 구매 등 민간 영역의 능력을 활용하고 발전시키는 노력을 병행하고 있다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2004년도 학술대회지
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• pp.17-22
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• 2004

Recently, deep ocean water (DOW), which is plentiful in the East sea, has been recognized a global resources for 21st century. To clarify the characteristics of DOW of the East Sea, the quality of DOW has been investigated and analyzed for 5 years in situ and laboratory in the viewpoints of stability of low-temperature, mineral balance, rich nutrition and cleanness. And it characteristics were compared with foreign DOW used for commercial applications. This study do finally suggest the various utilization methods of DOW based on each characteristics and suitable examples for fisheries and industrial purpose.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권12호
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• pp.41-53
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• 2022

산업화가 시작된 후 인류는 더 많은 자원을 필요로 하고 소비하며, 현재 자원 고갈은 지구의 심각한 문제이다. 그러나 우주에는 무한한 자원이 존재한다. 특히 달은 지구와 가장 가까운 행성으로 미래 인류에게 필요한 헬륨-3, 희토류 등 많은 자원을 보유하고 있다. 이러한 자원을 채굴하기 위해서는 인류가 달에 상주할 필요가 있다. 그리고 달에 거주하는 인류는 식량, 건축, 산업 자재 등 많은 자원이 필요하다. 그러나 이러한 자원을 지구에서 달까지 운반하려면 천문학적인 비용이 소모되므로 현지에서 자원을 조달하여 인류의 활동을 지원하는 연구가 진행되고 있다. 이를 ISRU(In-Situ Resources Utilization)라고 하며, 이는 우주개발에 필수적이다. 본 논문에서는 ISRU이 필수적인 이유와 그 기술현황을 소개하고 향후 연구과제에 대해 서술하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제41권2호
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• pp.79-85
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• 2024

Nowadays, the trend in lunar exploration missions is shifting from prospecting lunar surface to utilizing in-situ resources and establishing sustainable bridgehead. In the past, experiments were mainly focused on rover maneuvers and equipment operations. But the current shift in trend requires more complex experiments that includes preparations for resource extraction, space construction and even space agriculture. To achieve that, the experiment requires a sophisticated simulation of the lunar environment, but we are not yet prepared for this. Particularly, in the case of lunar regolith simulants, precise physical and chemical composition with a rapid development speed rate that allows different terrains to be simulated is required. However, existing lunar regolith simulants, designed for 20th-century exploration paradigms, are not sufficient to meet the requirements of modern space exploration. In order to prepare for the latest trends in space exploration, it is necessary to innovate the methodology for producing simulants. In this study, the basic framework for lunar regolith simulant development was established to realize this goal. The framework not only has a sample database and a database of potential simulation target compositions, but also has a built-in function to automatically calculate the optimal material mixing ratio through the particle swarm optimization algorithm to reproduce the target simulation, enabling fast and accurate simulant development. Using this framework, we anticipate a more agile response to the evolving needs toward simulants for space exploration.

• 광물과 암석
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• 제34권1호
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• pp.83-93
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• 2021

2024년 미국항공우주국은 아르테미스 유인 달 탐사를 계획하고 있으며, 2030년대에는 미국을 비롯해 주요 국가들은 인류가 1개월 이상의 장기적인 유인 활동을 추진하기 위한 관련 핵심기술을 개발하고 있는 실정이다. 이러한 계획과 더불어 가장 우선시하여 고려되는 것은 달 현지자원 활용이며, 반드시 필요한 자원은 생명유지를 위한 물과 산소자원이라고 할 수 있다. 이러한 자원은 지구에서 가져가는 것이 아니라 달 표면 현지에서 확보해 활용하는 것이 가장 경제적이며, 달 기지 건설 및 향후 화성으로 진출하기 위한 추진체의 연료로 활용할 수 있는 점에서도 산소자원의 채굴 및 활용방안에 대한 국제적인 연구개발은 활발히 진행되고 있다, 본 논문은 달 표면에서의 산소의 분포 및 산소 추출에 대한 대표적인 방법을 소개하고자 한다.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제33권2호
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• pp.419-442
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• 2018

우주조약 제2조는 우주공간의 비영유 원칙을 규정하고 있는데, 주권행사 및 여하한 수단에 의해서도 금지된다고 규정하고 있다. 여기서 여하한 수단의 의미와 범위도 모호한 표현 채택의 사례에 속한다. 사인의 소유도 금지됨을 의미하는지가 명확하지 않다. 또한 우주공간은 전 국가를 위하여 이용되어야 한다는 동 조약 제1조의 법적 구속력도 논쟁의 대상이 되어 왔기에, 사인의 소유 금지여부는 다양한 해석 논쟁의 대상이었다. 미국 의회는 지난 2015년도에 우주자원법을 제정하였다. 미국 기업의 우주개발 투자를 둘러싼 법적인 불확실성을 없앨 필요가 있다는 취지하에 우주자원에 대한 사적인 권리의 규정을 담고 있다. 당초 법안 H.R. 1508에서는 다음과 같이 자원에 대한 소유권 규정을 직접 명시하였었다. "우주공간에서 획득된 여하한 행성 자원은 해당 자원을 획득한 주체의 소유물이며, 해당 주체는 연방법 및 국제적 의무에 부합하는 모든 소유권을 갖는다." 여기서 '획득'이라는 표현이 우주조약 제2조에 따른 영유금지와 상충될 수 있다는 의견이 제시되면서, 천연 자원의 이동(remove)이라는 용어가 법안 토의 과정에서 사용되었다. 권리에 있어서, 우주자원법은 소유권이라는 용어를 택하지 않고, 행성 자원 또는 우주 자원을 상업적으로 회수(recovery)하는 업에 종사하는 자는 그러한 자원에 대한 권리를 갖는 바("shall be entitled to), 그러한 권리는 미국의 국제법상 의무를 포함하여 적용될 수 있는 법에 따라서 적법하게 획득된 행성 자원 또는 우주자원을 점유, 소유, 운송, 이용 및 판매할 권리를 포함한다고 규정하고 있다. 우주자원법 제51303조는 사적인 권리가 인정되는 객체는 미국의 국제적 의무를 포함해서 적용 법률에 맞추어서 획득된(obtained) 자원이라고 규정하고 있다. 이를 해석하여 보면, 앞에서 살펴 본 바와 같이, 획득에 의해서 소유권이 부여될 텐데, 그 획득은 미국의 국제적 의무가 고려되어서 적법성이 판단된다. 우주자원법은 미국 기업들의 불확실성을 확실히 해소하지는 않지만, 그러나, 우주자원의 획득을 위한 미국 기업들의 투자를 활성화할 수는 있다고 기대될 수 있고, 그렇다면 향후에 우주자원 획득이 본격화되면서, 그러한 활동이 국제법상 점진적으로 적법화될 가능성도 열려 있다고 판단된다.

• 국제학술발표논문집
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• The 10th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.1325-1325
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• 2024

This research presents a joining system that changes an irregularly shaped material into a member that can be joined and disassembled as a single unit by attaching 3D printed joints. In extreme environments, including extraterrestrial environments, it takes much time and costs to supply materials from Earth. In addition, when living and working in such environments for long periods, a technology enabling the use of locally accessible materials or elements brought to the site for different purposes is essential to realize the construction based on the idea of In-Situ Resource Utilization (ISRU). This research proposes a joining system inspired by the traditional Japanese wooden joinery Kigumi. By integrating Kigumi's excellent features, such as high construction performance, disassemble performance, and mechanical performance, with 3D printing and 3D scanning technologies, the proposed joining system aims to enable irregular-shaped elements to be assembled and disassembled from one another without any fasteners (e.g., bolts, nails, and adhesive). Prototypes of the proposed joints, which apply the Japanese Koshikake-Ari-Tsugi technique, were printed by an additive manufacturing-type desktop 3D printer, then the investigation focused on determining the optimal clearance for the joint. Based on the results, a simple mockup was constructed. Its constructability and mechanical performance were examined. The findings revealed that the joints applying the traditional Japanese Kigumi were printable by the additive manufacturing-type desktop 3D-printer with proper clearance settings, and the proposed joining system shows high performance in construction, including disassembly. The findings provide insights into the feasibility of desktop 3D printing construction in extreme environments.

• 터널과지하공간
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• 제33권5호
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• pp.373-387
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• 2023

우주 여행이 시작된 이래로 우주 행성에 대한 과학적 탐사는 인간의 상상력을 높이고 있다. 화성에 대한 임무는 지구에서 생명체가 언제, 어디서, 어떻게 시작되었는지에 대한 중요한 질문에 답을 제공할 수 있으며, 이 임무는 현지 우주 자원 활용(ISRU) 개념을 통해서만 실행 가능하다. 이 논문에서는 현재 우주 강국들을 중심으로 진행 중인 화성 탐사를 다루며, 인공 화성토양 조사와 탐사 로버의 이동성 연구를 중점으로 다루고 있다. 화성의 실제 지상 환경을 모사하기 위해서는 수십 톤의 토양이 필요하므로 원료 확보와 처리 과정도 고려되어야 한다. 이를 위해 화성 표면 토양과 유사한 특성을 가진 인공 토양을 선별하고, 인공 화성토양 개발을 위한 필요 사항을 제시한다. 이 연구를 통해 화성 탐사 임무에서 로버의 이동성을 평가하는 데 필요한 적절한 화성 토양을 개발하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.144-152
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• 2018

미국과 구소련을 중심으로 진행되었던 달 탐사는 1970년대에 중단되었다. 하지만 1990년대 달에 얼음 형태의 물과 희귀자원이 대량 발견되면서 유럽연합, 중국, 일본, 인도 등으로 대표되는 우주신흥강국 들도 달 자원 확보와 기지 건설을 목적으로 달 탐사 경쟁에 합류하고 있다. 향후 달 탐사 사업은 국제 협력을 기반으로 전 세계 주요 우주국과 우주 민간 기업이 함께 참여할 것으로 전망된다. 또한 달 궤도선 중심의 탐사에서 벗어나 달 착륙선 및 로버 중심의 무인 탐사가 전개되어 자원 탐사, 토양 표본 채취 및 귀환 등의 임무를 수행할 것으로 예상된다. 달 탐사를 통해 발견된 자원은 향후 유인 달 기지 건설과 밀접한 연관성이 있다. 달 표면에서의 건설을 위해서는 막대한 양의 자원을 지구로부터 수송해야하므로, 달 현지 자원을 이용하여 물, 산소를 생산하고 현지 지형을 이용하여 기지를 건설하는 기술이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 현재 진행 중인 전 세계 달 탐사 동향 및 전망과 함께, 달 표면에서의 유인 달 기지 건설 방안과 국가별 달 건설 기술 개발 현황에 대해 조사 및 비교 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.630-637
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• 2019

달에 얼음 형태의 물과 희귀 자원의 대량 존재하는 것이 밝혀지면서, 달의 경제적, 산업적 가치는 증대되고 있다. 이에 우리나라를 포함한 전 세계 주요 우주국들은 달 자원 확보와 유인 기지 건설을 위한 현지 자원 활용 기술을 개발하고 있다. 향후 달 현지 건설을 준비하기 위해서는 로버에서 취득한 지형 및 건설 영상을 가공하여, 건설 전 주기의 의사결정 지원정보를 제공하는 무인 건설공간정보화 기술을 개발해야한다. 본 연구에서는 달 로버 카메라 시스템을 기반으로 한 건설공간정보화 기술의 개발 방안을 소개하였다. 세부적으로 로버의 주행 영상, 지형 및 건설 영상 취득을 위한 로버 기반 카메라 시스템의 개념 설계와 달 건설공간정보 구축을 위한 분산 환경 기반의 개념적 아키텍쳐인 달 로버 운영 시스템을 제안하였다. 또한 달 표면에 특화된 로버의 위치 결정 및 3차원 지형복원 기법 개발 방안을 제시하였다. 본 연구에 도출한 달 무인 건설공간정보화 기술은 개념적 설계로 실험을 통한 검증이 필요하다. 따라서 개발된 로버와 로버운영 시스템은 향후, 달 모의 지형에 적용하여 개선할 예정이다.