• 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.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.801-809
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• 2019

2009년 NASA에서 수행된 달 극지 탐사 미션을 통해 달 극지의 영구음영지역에 얼음 층이 존재한다는 증거가 발견되었다. 이후, 달 극지 지역 얼음 층 탐사를 위한 지반 특성 평가 연구들이 국내외적으로 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 달 영구음영지역의 지반온도변화를 예측하고, 얼음 층이 지반 온도 프로파일에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고자 달 지반에 대한 비정상 상태 열 해석을 수행하였다. 수치해석결과를 통해 위도 86° 이상에서 달 지반 내부의 온도가 얼음승화 기준온도인 112 K 이하로 수렴한다는 것을 확인하였고, 이는 달 극지 내 얼음 층이 존재하고 있을 가능성이 높은 지역을 확률적으로 판단할 수 있는 근거가 되었다. 얼음 층이 매장되어 있는 깊이에 따라 지반 온도 프로파일에 미치는 영향정도가 다르게 나타났는데, 온도 편차가 큰 얕은 심도에 존재하는 얼음 층은 이질적인 온도분포 특성을 초래한다는 사실을 확인하였다. 또한, 본 연구는 매장된 얼음의 상을 보존하도록 하는 드릴 비트의 최대 허용 마찰열에 대해서 고찰하였다.

• 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.