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달 기지 건설을 위한 달 현지 자원 및 지형의 공간 분포 분석
Geographic Distribution Analysis of Lunar In-situ Resource and Topography to Construct Lunar Base 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.19 no.6, 2018년, pp.669 - 676  

홍성철 (한국건설기술연구원 미래융합연구본부) ,  김영재 (한국건설기술연구원 미래융합연구본부) ,  서명배 (한국건설기술연구원 미래융합연구본부) ,  신휴성 (한국건설기술연구원 미래융합연구본부)

초록
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달의 과학적 기술적 경제적 가치가 증대됨에 따라 세계 주요 우주국들은 달 자원 개발 및 달 기지 건설을 위한 로드맵을 수립하여 달 탐사 사업을 단계적으로 수행하고 있다. 또한 달 표면에 전초기지를 건설하기 위해서는 막대한 양의 자원을 지구로부터 수송해야하므로, 달 표면에 존재하는 자원을 활용하는 현지 건설기술(Lunar In Situ Construction Technology)이 개발 중이다. 하지만 달 지형과 자원은 달 내부의 지각 및 화산활동과 달 외부로부터의 태양광, 운석 충돌 등으로 인해 지역별로 다양한 특성을 지닌다. 이에 본 논문에서는 달 자원의 공간적 분포분석을 통해 현지 건설기술의 적용을 위한 고려사항을 제시하였다. 더불어 달 기지 건설을 위해서는 달 착륙선의 안정적인 착륙과 로버의 이동 용이성을 고려해야 하므로, 달 건설 후보지역 선정을 위한 지형조건을 함께 제시하였다. 현재 달 궤도선으로부터 주로 관측되는 달 지형 및 자원 정보는 낮은 공간해상력과 함께 달 표면에 국한되는 제약점이 있다. 향후 전개될 로버 중심의 달 탐사는 달 현지 건설기술 개발과 달 기지 건설후보지 선정에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As the Moon's scientific, technological, and economic value has increased, major space agencies around the world are leading lunar exploration projects by establishing a road map to develop lunar resources and to construct a lunar base. In addition, as the lunar base construction requires huge amoun...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 달 지형과 자원은 과거 화산과 같은 내부 지각활동과 태양풍, 운석 충돌에 의한 외부 영향에 의해 지역별로 다양한 특성을 지닌다. 본 장에서는 달 탐사 궤도선의 관측 데이터를 기반으로 제작된 달 자원 및 지형 지도를 이용하여 현재 개발 중인 달 현지 건설기술의 지역적 적용 방안을 도출하고자 하였다. 이를 위해 달 표면에 존재하는 알루미늄, 마그네슘, nanophase Fe(0)와 지형의 공간 분포에 대해 분석하였다.
  • 달 현지 건설기술은 달 현지의 토양(또는 토양의 금속 산화물)을 이용하는 기법과 지구에서 수송한 유기재료를 달 토양과 배합하는 기법으로 구분된다. 본 장에서는 우주강대국들을 중심으로 개발되고 있는 달 현지 건설기술과 건설 자원에 대해 조사하였다
  • 하지만 과거 달의 지각 및 화산 활동 과 태양풍, 운석 충돌 등의 외부 영향으로, 달 지형과 자원은 지역별 다양한 분포 특성을 지닌다. 이에 본 논문에 서는 먼저 달 현지 건설 기술 동향에 대해 조사하였고, 달 자원과 지형의 공간분석을 통해 달 현지 건설기술 적용을 위한 고려사항을 제시하였다
  • 이에 본 논문에서는 달 현지의 건설 자원 및 지형의 공간 분포 분석을 통해 달 현지 건설기술의 적용을 위한 고려사항을 제시하였다. 주요 달 건설자원인 알루미늄과 마그네슘은 각각 고지대와 바다에 주로 존재하며, nanophase Fe(0)는 달 바다의 토양 성숙도가 높은 지역에 주로 존재할 것으로 추정된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
달 현지 건설기술이란 무엇인가? 달 현지 건설기술(Lunar In-Situ Construction Technology)은 지구에서 가져올 수 있는 자원을 대신하 기 위해, 유인 또는 무인 탐사 과정에서 취득할 수 있는 달 현지 자원을 이용하여 전초기지, 착륙장, 도로 등을 건설하는 기술이다. 하지만 과거 달의 지각 및 화산 활동 과 태양풍, 운석 충돌 등의 외부 영향으로, 달 지형과 자원은 지역별 다양한 분포 특성을 지닌다.
현재 관측되는 달 지형 및 자원 정보의 한계는 무엇인가? 더불어 달 기지 건설을 위해서는 달 착륙선의 안정적인 착륙과 로버의 이동 용이성을 고려해야 하므로, 달 건설 후보지역 선정을 위한 지형조건을 함께 제시하였다. 현재 달 궤도선으로부터 주로 관측되는 달 지형 및 자원 정보는 낮은 공간해상력과 함께 달 표면에 국한되는 제약점이 있다. 향후 전개될 로버 중심의 달 탐사는 달 현지 건설기술 개발과 달 기지 건설후보지 선정에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
달 탐사와 달기지 건설계획의 문제점은 무엇인가? 또한 미국과 유럽연합은 유인 달 탐사와 달기지 건설계획을 발표하였다[7,8]. 하지만 달의 극한환경에서 전초기지와 거주시설을 건설하고 자원개발을 위해서는 막대한 양의 자원을 지구로부터 수송해야하므로 많은 예산과 시간이 소요된다. 따라서 달 현지자원을 이용하여 건설 활동에 필요한 자원을 생산하는 기술이 개발 중이다[9].
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참고문헌 (26)

  1. G. Ju, "Development Status of Domestic & Overseas Space Exploration & Associated Technology", Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, vol. 44, no. 8, pp. 741-757, 2016. DOI: https://doi.org/10.5139/JKSAS.2016.44.8.741 

  2. Ministry of Science and ICT, "3rd Basic Space Development Plan", 2018. 

  3. K. J. Kim "A Research Trend on Lunar Resource and Lunar Base", The Journal of The Petrological Society of Korea, vol. 26, no. 4, pp. 373-384, 2017. DOI: https://doi.org/10.7854/JPSK.2017.26.4.373 

  4. NASA, "NASA Radar Finds Ice Deposits at Moon's North Pole", Available from https://www.nasa.gov/mission_pages/Mini-RF/multimedia/feature_ice_like_deposits.html.(accessed June, 20. 2017) 

  5. E. N. Slyuta, A. M. Abdrakhimov, E. M. Galimov, V. I. Venadsky, "The Estimation of Helium-3 Probable Reserves in Lunar Regolith", 38th Lunar and Planetary Science Conference, Abstract no. 2175, 2007. 

  6. ISECG, "The Global Exploration Roadmap", Available from https://www.nasa.gov/sites/default/files/files/GER- 2013_Small.pdf (accessed February, 6, 2018) 

  7. NASA, "New Space Policy Directive Calls for Human Expansion Across Solar System", https://www.nasa.gov/press-release/new-space-policy-directive-calls-for-human-expansion-across-solar-system (accessed March, 19, 2018) 

  8. ESA, "Moon Village: A Vision for Global Cooperation and Space 4.0", Available from https://www.esa.int/About_Us/Ministerial_Council_2016/Moon_Village (accessed March, 19, 2018) 

  9. G. B. Sanders, W. E. Larson, "Integration of in-situ resource utilization into lunar/Mars exploration through field analogs", Advances in Space Research, vol. 47, pp. 20-29, 2011. DOI: https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.asr.2010.08.020 

  10. L. A. Taylor, "Generation of native Fe in lunar soil", Engineering, Construction, and Operations in Space, ASCE, New York, pp. 67-77, 1988. 

  11. R. L. Korotev, R. V. Morris, "On the Maturity of Lunar Regolith", Workshop on New Views of the Moon, pp. 49. January. 1998. 

  12. J. A. Happel, "Indigenous materials for lunar construction", Applied Mechanical Reviews, vol. 46, no. 6, pp. 313-325, 1993. DOI: https://doi.org/10.1115/1.3120360 

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  14. E. J. Faierson, K. V. Logan, B. K., Stewwart M. P. Hunt, "Demonstration of concept for fabrication of lunar physical assets utilizing lunar regolith simulant and a geothermite reaction", Acta Astronautica, vol. 67, no. 1-2, pp. 38-45, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2009.12.006 

  15. Delgado, A., E. Shafirovich, "Towards better combustion of lunar regolith with magnesium", Combustion and Flame, vol. 160, pp. 1876-1882, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2013.03.021 

  16. D. Vaniman, D. Pettit, G. Heiken, "Uses of lunar sulfur. Second Conference on Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century", Johnson Space Center, NASA, USA, pp. 429-435, 1992. 

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  21. J. Lee, T. S. Lee, K. Y. Ahn, B. C. Chang, "Workability of Polymeric Concrete for Lunar Infrastructure", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, vol. 37, no. 2, pp. 507-512, 2017. DOI: https://doi.org/10.12652/Ksce.2017.37.2.0507 

  22. USGS, "U.S.G.S. Planetary GIS Web Server", Available from https://webgis.wr.usgs.gov/index.html (accessed April, 30. 2018) 

  23. NASA, "PDS Geosciences Node: Lunar Reconnaissance Orbiter", Available from http://pds-geosciences.wustl.edu/missions/lro/default.htm (accessed April, 30. 2018) 

  24. D. Rapp, "Lunar ISRU Technology" Use of Extraterrestrial Resources for Human Space Missions to Moon or Mars. Springer, Berlin, Heidelberg, pp. 91-111, 2013. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-32762-9_3 

  25. NASA, "Apollo 17 Extravehicular Activity", Available from https://www.nasa.gov/mission_pages/apollo/images.html (accessed May, 09, 2018) 

  26. A. A. Berezhnoy, J. Flahaut, C. Wohler, D. Rommel, A. Grumpe, E. A. Feoktistova, V. V. Shevchenko, C. Quantin, P. Williams "Candidate landing sites for the luna-glob mission," The 7th Lunar Exploration Symposium, pp. 235-245 

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