• 한국항공우주학회지
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• 제44권3호
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• pp.218-227
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• 2016

대한민국 정부는 2020년까지 달에 궤도선과 착륙선 발사를 계획하고 있다. 두 가지 탐사선을 발사하기 이전에 탐사선의 핵심기술 확보 및 달의 과학 데이터를 획득하기 위해 시험용 궤도선을 2018년까지 발사할 계획이다. 궤도선의 탑재체는 달 표면 촬영 및 과학 데이터를 획득한 후 지상으로 전송한다. 또한 궤도선이 지상국과 교신이 가능하면 S-band 대역으로 원격명령 및 원격 측정 데이터를 전송하고, X-band 대역으로 과학 데이터를 전송한다. 한국형 심우주 네트워크는 궤도선과 주로 S 및 X-band 통신을 수행한다. 지구-달 전이 단계에서 한국형 심우주 네트워크가 가용할지 않을 경우 Deep Space Network 또는 Universal Space Network를 이용하며, 임무 궤도에서는 예비로 이 네트워크들이 사용된다. 본 논문은 임무 시나리오에 따른 궤도선의 일별 교신 횟수를 예측하고 운영 시나리오를 작성하기 위해 다양한 안테나 및 마스크 각도에 따른 가시성 조건을 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.507-512
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• 2017

유인 행성 탐사를 위해 인류는 행성에서 반영구적으로 거주할 수 있는 기술을 개발하고 있으며, 이에 거주에 기본적인 3대 요소인 의식주(衣食住)는 건설 분야의 필수적인 기술의 뒷받침이 요구된다. 국제적으로 인프라 구축 기술을 개발하기 위해 현지 시멘트화, 황, 알루미늄 등의 다양한 재료와 방법으로 시도되고 있다. 본 연구에서는 폴리머를 이용한 건설 인프라 재료 기술을 개발하기 위해 유인 탐사에 요구되는 조건에 부합하는 폴리머 콘크리트 시공성 검증 기술을 제안하고자 한다. 하부에서 가열하는 방식으로 제작된 중량비 10%의 폴리머를 사용한 콘크리트 시험체는 가열 후 2시간이 지났을 때 안정화 되었으며, 상부 가열 방식에 비해 강도는 낮았지만 고착속도가 2배 빠른 것으로 나타났다. 이러한 결과는 향후 유인 탐사를 위한 달 시설물 의 건설에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 먼지방지를 위한 도로나 제방과 같은 인프라 시설의 시공성 향상에도 활용 가능하다고 기대된다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권9호
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• pp.734-745
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• 2017

달 착륙선의 항법 시스템은 자율 정밀 항법 성능을 확보하기 위해 관성측정기와 별추적기, 고도계, 속도계, 지형상대항법 카메라 등 다양한 항법용 전장부품으로 구성되는데 착륙선의 착륙 시나리오와 임무 요구 성능에 따라 적합한 성능의 항법용 전장부품 선정이 필요하다. 본 논문에서는 달 착륙선에 요구되는 항법용 전장부품의 사양을 공분산해석을 통해 분석하였다. 77차 상태변수로 구성되는 기준 시스템 오차모델과 센서의 측정모델을 정의하고 착륙선의 임무 요구 성능은 90m($3{\sigma}$) 착륙 위치 정확도를 요구하는 정밀탐사 임무와 6km($3{\sigma}$)의 착륙 오차가 허용되는 영역탐사 임무로 구분하였다. 자율항법 시작 시점에 따라 PDI(Powered descent initiation)와 DOI(Deorbit initiation) 시나리오로 나누고 항법용 전장부품의 조합과 착륙 시나리오에 따른 성능 분석을 통해 가상의 임무 요구 성능을 만족하기 위한 항법 시스템의 요구사양을 도출하였다.

• 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.

• 우주기술과 응용
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• 제1권2호
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• pp.217-240
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• 2021

본 논문은 다가오는 달 유인 탐사시대를 대비하여 달의 지형 및 지질학적 기초 지식을 우주과학자들에게 소개한다. 달 지형 용어에 대한 학술적 기원을 간단히 정리하였으며, 현재 통용되는 한글 용어를 확장하여 새로운 지형 용어들을 제안하였다. 특히, 일반인도 꼭 알아야 할 대표적인 달의 지형으로 1 대양(폭풍의 대양), 10대 바다(비의 바다, 평온의 바다, 고요의 바다, 감로주의 바다, 풍요의 바다, 위난의 바다, 증기의 바다, 인식의 바다, 습기의 바다, 구름의 바다), 6대 충돌구(티코, 코페르니쿠스, 케플러, 아리스타쿠스, 스테비누스, 랑그레누스)를 제안한다. 달의 지형으로 고원(highland), 바다(maria), 산맥(mountains), 충돌구(crater), 함몰 용암굴/열구(rille, rima), 지구대(graben), 돔(dome), 용암동굴(lava tube), 주름 능선(wrinkle ridge), 참호(trench), 절벽(rupes), 그리고 달의 표면 흙을 표토(regolith)로 사용할 것을 제안한다. 또한, 달의 내부 구조 표준 모델과 대표적 암석을 소개하였다. 지구의 지질 시대구분은 발견 화석과 방사성 동위원소를 이용한 절대연령 측정을 기준으로 하는 반면, 표준적인 달의 지질 시대 구분은 대표적인 충돌구 형성을 기준으로 선-넥타리스 기(Pre-Nectarian), 넥타리스 기(Nectarian), 임브리움 기(Imbrian), 에라토스네스 기(Erathostenesian), 코페르니쿠스 기(Copernican)로 나뉜다. 마지막으로 인간의 달 활용에 획기적인 계기가 되는 최근의 달 표면 물 발견에 대한 내용을 정리하였으며, 향후 한국지질자원연구원에서 개발될 물 채취 장치의 개념도 소개하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제33권1호
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• pp.21-28
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• 2016

Caves can serve as major outposts for future human exploration of the Moon and Mars. In addition, caves can protect people and electronic equipment from external hazards such as cosmic ray radiation and meteorites impacts and serve as a shelter. Numerous pit craters have been discovered on the Moon and Mars and are potential entrances to caves; the principal topographic features of pit craters are their visible internal floors and pits with vertical walls. We have devised two topographical models for investigating the relationship between the topographical characteristics and the inner void of pit craters. One of our models is a concave floor void model and the other is a convex floor tube model. For each model, optical photographs have been obtained under conditions similar to those in which optical photographs have been acquired for craters on the Moon and Mars. Brightness profiles were analyzed for determining the profile patterns of the void pit craters. The profile patterns were compared to the brightness profiles of Martian pit craters, because no good-quality images of lunar pit craters were available. In future studies, the model profile patterns will be compared to those of lunar pit craters, and the proposed method will likely become useful for finding lunar caves and consequently for planning lunar bases for manned lunar expeditions.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.138.2-138.2
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• 2012

Cave on the Moon is considered as the most appropriate place for human to live during the frontier lunar exploration. While the lava flows, the outer crust gets cooled and solidified. Then, the empty space is remained inside after lava flow stops. Such empty space is called the lava caves. Those lava tubes on the Earth are formed mostly by volcanic activity. However, the lava tubes on satellite like Moon and planet like Mars without volcanic activity are mostly formed by the lava flow inside of the crater made by large meteorite impact. Some part of lava tube with collapsed ceiling appears as the entrance of the cave. Such area looks like a deep crater so called a pit crater. Four large pit craters with diameter of > 60 m and depth of > 40 m are found without difficulty from Kaguya and LRO mission image archives. However, those are too deep to use as easily accessible human frontier base. Therefore, now we are going to identify some smaller lunar caves with accessible entrances using LRO camera images of 0.5 m/pixel resolution. Earth's lava caves and their entrances are well photographed by surface and aerial camera in immense volume. Thus, if the image data are sorted and archived well, those images can be used in comparison with the less distinct lunar cave and entrance images due to its smaller size. Then, we can identify the regions on the Moon where there exist caves with accessible entrances. The database will be also useful in modeling geomorphology for lunar and Martian caves for future artificial intelligence investigation of the caves in any size.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권2호
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• pp.240-252
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• 2016

In this paper, an on-board orbit propagator and compressing trajectory method based on B-spline for a lunar explorer are proposed. An explorer should recognize its own orbit for a successful mission operation. Generally, orbit determination is periodically performed at the ground station, and the computed orbit information is subsequently uploaded to the explorer, which would generate a heavy workload for the ground station and the explorer. A high-performance computer at the ground station is employed to determine the orbit required for the explorer in the parking orbit of Earth. The method not only reduces the workload of the ground station and the explorer, but also increases the orbital prediction accuracy. Then, the data was compressed into coefficients within a given tolerance using B-spline. The compressed data is then transmitted to the explorer efficiently. The data compression is maximized using the proposed methods. The methods are compared with a fifth order polynomial regression method. The results show that the proposed method has the potential for expansion to various deep space probes.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권10호
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• pp.21-31
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• 2022

최근 세계우주국에서는 달에 얼음이 매장되어 있음을 발견하고 경쟁적으로 달 얼음 탐사 미션을 추진 중에 있다. 달에서 얼음을 탐사하고 지하 샘플을 채취하여 지층의 구성을 측정하기 위한 연구는 필수적이다. 착륙선 및 탐사로버는 달의 극지방에 위치한 얼음과 자원을 분석하기 위하여 시추 장비가 필요하다. 이러한 장치는 달 환경의 극한 조건에서 작동할 수 있는 신뢰성을 가져야 하며 소형, 경량, 저전력, 고효율의 장치여야 한다. 국내에서도 달 지하 1m 까지 매장되어 있는 얼음 샘플채취 및 지층구조 분석이 가능한 무인 시추장비 개발을 진행하고 있다. 본 논문은 지금까지 개발된 시추장비와 시추정보를 이용한 지반강도를 평가하는 기법에 대해 소개하고자 한다.