• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제12권3호
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• pp.288-295
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• 2011

This paper addresses minimum-fuel, two-dimensional trajectory optimization for a soft lunar landing from a parking orbit to a desired landing site. The landing site is usually not considered when performing trajectory optimization so that the landing problem can be handled. However, for precise trajectories for landing at a desired site to be designed, the landing site has to be considered as the terminal constraint. To convert the trajectory optimization problem into a parameter optimization problem, a pseudospectral method was used, and C code for feasible sequential quadratic programming was used as a numerical solver. To check the reliability of the results obtained, a feasibility check was performed.

• 우주기술과 응용
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• 제1권3호
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• pp.375-395
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• 2021

우리나라는 2022년 8월 시험용 달 궤도선을 처음으로 달에 보낼 계획이다. 그리고 제3차 우주개발 진흥 기본계획을 통해서 밝힌 바에 따르면 이후 2030년 이전까지는 달 착륙선을 달에 보낸다는 계획이다. 달 착륙지역 선정에는 착륙선의 임무에 따라 적합한 착륙 지역이 달라질 수 있으며, 따라서 성공적인 달 탐사임무 설계를 위해서는 달 착륙지역에 대한 사전 연구가 반드시 필요하다. 본 논문에서는 2018년 NASA 워크숍에서 제안한 주요 달 착륙 후보지역에 대한 자료를 바탕으로 NASA의 MoonTrek을 이용하여 14개 제안 지역중 주요 지역의 특성을 분석하였다. 그리고 이런 지역이 향후 어떠한 달 착륙 임무에 적합한지 알아보았다. 또한 최근 달 착륙 국가들의 달 착륙 지역과 아르테미스(Artemis) 계획을 통해 달 남극의 중요성에 대해서도 알아 보았다.

• 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.105.1-105.1
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• 2012

Moon and Mars have been explored by landers and rovers. Apollo missions landed five times on Lunar surface, and various rovers, including Curiosity landed and explored Mars. The selection of landing site have to be considered engineering and scientific side: the landing site to be available to land stably? the obstacle is not around the rover such as rocks and pothole? the landing site is valuable with scientific? And then landing site have to be the place which is satisfied two objects. We search the information about landing sites of Moon and Mars, and compile the conditions of landing sites. We expect that these data are useful when the landing site of Moon or Mars for Korean mission is selected.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권4호
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• pp.324-331
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• 2018

달 탐사를 위한 착륙선이 운용되는 열환경은 태양에 대한 달의 자전주기가 약 28일인 것에 기인하여 낮 시간과 밤 시간이 지구에 비하여 매우 장기간 지속 되는 등 지표나 지구 저궤도 환경에 비해 더욱 극단적이다. 달 착륙선의 초기 설계 단계에서는 착륙지 선정을 위해 각각의 후보 지역에서의 착륙선으로의 열 유입량 분석이 중요하다. 본 논문에서는 달 착륙선의 후보 착륙지에 따른 열적특성을 분석하고자 달의 표면온도를 모사할 수 있는 표토층의 열모델을 구축하였다. 그리고 상기 표토층에 착륙선을 적용하여 착륙지가 달의 적도, 중위도, 극지방에 위치한 경우, 바다 및 고지대에 위치한 조건에서의 열 유입량을 분석하였다. 또한 언덕의 경사진 지형조건이 착륙선의 열 유입량에 미치는 영향성 분석을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권11호
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• pp.984-997
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• 2015

달 착륙선과 탐사 로버로 구성된 창어 3호는 2013년 12월 1일 시창 위성 발사 센터에서 장정 3B 발사체를 이용하여 발사되었다. 약 5일의 직접 전이궤적을 지나 달 궤도에 진입한 창어 3호는 달의 공전궤도에서 약 8일간 머무르다가 달 표면에 성공적으로 착륙하였다. 창어 3호의 성공적인 착륙은 한국의 달 탐사선 개발이 예정된 상황에서 향후 필요한 서브시스템의 기술 등을 분석하고, 발사에서 달 착륙까지의 궤적 및 운영 시퀀스 등을 도출하는데 많은 도움이 된다. 따라서 해외 언론에서 공지된 발사 현황을 바탕으로 창어 3호의 형상 및 전반적인 임무내용을 분석하고 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 경계조건을 이용하여 제어변수를 추정 및 수렴값을 도출하여 착륙선의 전반적인 궤적을 생성하였다. 또한 이를 기반으로 교신 현황 및 식 현상을 분석하여 교신 및 전력충전이 양호함을 확인하였으며, 속도증분(${\Delta}V$)을 이용하여 비추력에 따른 착륙선의 여유 질량을 도출하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권1호
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• pp.12-22
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• 2016

달착륙선의 라이다 기반 위험회피 착륙시스템은 기본적으로 목표 착륙지역에 대한 지형 파라미터인 경사와 험준도로 위험도를 계산하고 해당 지역에 대하여 위험도가 최소값을 갖는 점을 안전한 착륙 지점으로 선정한다. 이때, 경사와 험준도만을 고려할 경우 라이다 측정오차에 의해 착륙지가 위험요소 근처로 선정될 수 있으며 이는 착륙선에 위협적이다. 이러한 문제를 해결하고 최대한 안전한 착륙지점을 선정하기 위하여 위험상대거리 기반의 위험도를 기존의 지형파리미터 기반의 위험도와 함께 고려하여야 한다. 본 논문에서는 경사와 험준도 각각에 대한 위험상대거리 기반 위험도가 지형 특성에 따라 착륙지 선정결과에 미치는 영향을 분석하였고, 두 가지 위험상대거리를 동시에 고려하였을 때 가장 좋은 위험회피 착륙 성능을 나타냄을 시뮬레이션과 3차원 뎁스 카메라를 이용한 실험을 통해 확인하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권3호
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• pp.471-482
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• 2019

달 탐사용 고해상도 스테레오 카메라의 임무는 달 궤도선 및 착륙 선에 탑재되어 달 표면의 3차원 지형정보를 제공하는데 있다. 이를 통해, 달 착륙 후보지를 탐색하고 착륙 시에는 달 표면 근접에 따른 근거리 입체영상을 실시간으로 제공하여 정확한 지점에 착륙이 가능하도록 한다. 본 논문에서는 달 탐사선에 탑재되는 달 탐사용 고해상도 카메라 개발을 위한 지상모델인 다기능 스테레오 카메라를 활용하여 고해상도 스테레오 카메라에 요구되는 임무를 검증하고 결과를 분석하기 위해 지상검증 및 분석 시스템을 제안하였다. 지상검증 및 분석 시스템은 임무 검증을 위한 임무검증항목과 시험계획을 제공하며, 시험 수행 후 결과를 분석하게 된다. 이를 위해 본 논문에서는 달 지형과 유사한 지역을 대상으로 지상 임무항목시험 계획을 세우고, 항공촬영을 통해 스테레오 영상을 획득하였다. 분석장치를 통해 스테레오 영상으로부터 영상을 보정 및 매칭 후 수치표고모델(DEM)을 추출하고 3차원 영상을 생성하여 결과를 분석하였다. 달 탐사용 고해상도 카메라에 요구되는 임무수행항목이 검증되었고, 스테레오 영상을 처리할 수 있는 지상처리분석 시스템이 확보 되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.1-8
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• 2023

우주 탐사는 인류의 과학적 노력 중 가장 선두에 있으며, 행성 탐사 로버는 행성 지표면을 연구하는 핵심 장비이다. 행성 로버의 성능은 가파른 경사와 다양한 행성 지형을 탐지하고 통과하는 데 큰 영향을 미치며 특히 달과 같은 행성에서는 급격한 경사와 연약한 지면을 안전하게 등반하고 이동할 수 있는 능력이 필수적으로 요구된다. 이 논문에서는 우주 행성 탐사 로버가 직면하는 가파른 지형과 연약한 지면을 모사하는 등반 시험장의 설계와 검증 방법을 종합적으로 소개한다. 먼저 달의 크레이터 지역의 지형 특성과 탐사의 중요성을 간략히 설명하고, 기존 등반 시험장의 개발 사례를 살펴보며, 현재 한국건설기술연구원에서 운영 중인 지반열진공챔버 내에 설치 예정인 등반 시험장의 설계 과정을 설명한다. 본 연구에서 제안하는 등반 시험장이 개발되면 실제 달의 환경과 유사한 고진공, 극한 온도 조건에서 로버의 이동과 탐사 능력을 정밀하게 평가할 수 있을 것으로 기대된다.

• 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.