[논문]달 지상탐사 지원에 필요한 시추 및 시추정보 기반 강도 평가

유병현

doi:10.14481/jkges.2022.23.10.21

달 지상탐사 지원에 필요한 시추 및 시추정보 기반 강도 평가
Drilling for Lunar Surface Exploration and Shear Strength Evaluation Based on Drilling Information 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.23 no.10, 2022년, pp.21 - 31

유병현 (Geotechnical Engineering Research Division, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT))

초록
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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.

Abstract ▼ AI-Helper

Prospecting ice on Moon requires drilling systems to obtain subsurface samples and measure composition of ice deposits. Landers and rovers need to be equipped with drilling equipment in order to analyze the ice and subsurface resources located at the poles of Moon. These devices must be small, lightweight, low-power, highly efficient and high-performance units in order to function properly under the extreme conditions of the lunar environment. Researchers have developed a prototype drilling apparatus that is able to operate in atmospheric and cold environments. Newly developed drilling system in Korea, which is capable of performing not only sampling but also subsurface investigation, is introduced.

주제어

표/그림 (23)

그림 Fig. 1. Ice confirmed at the Moon's poles (Li et al., 2018)
그림 Fig. 2. The apollo lunar surface drill (Allton, 1989)
그림 Fig. 3. Components of the Icebreaker drill (Zacny et al., 2012)
그림 Fig. 4. CAST schematic diagram of the drilling test-bed (Zhang et al., 2017)
그림 Fig. ５. Planetary ground drilling system
그림 Fig. 6. Dc induction motor for drill bit rotation
그림 Fig. 7. Planetary geared motor - Helical gear type
그림 Fig. 8. Types of drill bits
그림 Fig. 9. Design and development of bit auger
그림 Fig. 10. Particle size distribution of lunar simulant
그림 Fig. 11. Specimen preparation
그림 Fig. 12. Drill core sample
그림 Fig. 13. Unconfined Compressive Strength Testing of Gypsum & Simulant Mixture
그림 Fig. 14. Unconfined Compressive Strength (UCS) of Gypsum & Simulant Mixture
그림 Fig. 15. Typical axial stress-axial strain curves for ice
그림 Fig. 16. Unconfined Compressive Strength Testing of ICE
그림 Fig. 17. Weight on bit
그림 Fig. 18. Rotational per minute
표 Table 1. Drilling parameters optimization
그림 Fig. 19. Measured data from drilling 1,000mm of specimen (Layer #1-Gypsum : Simulant = 50 : 50) (Layer #2-Gypsum : Simulant = 90 : 10)
그림 Fig. 20. Measured data from drilling 1,000mm of specimen (Layer #1-Gypsum : Simulant = 60 : 40) (Layer #2-Gypsum : Simulant = 80 : 20)
그림 Fig. 21. Measured data from drilling 1,000mm of ice (-15°C)
그림 Fig. 22. Proportional relation exists between the drilling specific energy and UCS

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