초록 ▼

최근 우주개발의 중요성이 다시 부각되면서 주요 우주 개발국들은 달 토양과 물리적·화학적 특성이 유사한 인공월면토(lunar simulant)를 개발하여 각종 연구에 활용하고 있다.
달 토양은 지구 토양과 생성 매커니즘과 지반공학적거동이 다르기 때문에 완벽하게 모사하는 것이 어렵고 제작비용이 많이 소모된다. 기존 인공월면토 중 국제적으로가장 널리 사용되고 있는 재료는 미국항공우주국(NASA)에서 제작한 JSC-1A이며, 우리나라는 아직 국제적으로 공인된 인공월면토가 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 지반재료를 이용한 한

최근 우주개발의 중요성이 다시 부각되면서 주요 우주 개발국들은 달 토양과 물리적·화학적 특성이 유사한 인공월면토(lunar simulant)를 개발하여 각종 연구에 활용하고 있다.
달 토양은 지구 토양과 생성 매커니즘과 지반공학적거동이 다르기 때문에 완벽하게 모사하는 것이 어렵고 제작비용이 많이 소모된다. 기존 인공월면토 중 국제적으로가장 널리 사용되고 있는 재료는 미국항공우주국(NASA)에서 제작한 JSC-1A이며, 우리나라는 아직 국제적으로 공인된 인공월면토가 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 지반재료를 이용한 한국형 인공월면토 개발을 위한 기초연구를 수행하여 그 시제품으로 KLS-1(Korea lunar simulant - type 1)을 제시하였다. KLS-1은 기존 국외 인공월 면토들과 비교하여 유사성과 경제성이 우수하여 향후 국내 우주개발 사업뿐만 아니라 각종 국제연구에 폭 넓게 활용될수 있을 것으로 기대된다. 또한, 본 연구에서는 달 탐사를 위한 로버의 성능평가를 위하여 로버 휠 성능평가 장비 제작, 원심모형시험기를 이용한 우주 건설 환경 모사 시험시설 설계, 로버의 주행성 검토용 DEM 시뮬레이터 개발을 진행하였으며, 향후 로버 휠의 최적 형상 도출에 기여할 것으로 사료된다.

( 출처 : 서지자료 초록 )

Abstract ▼

For the success of future missions to the Moon and other similar cosmic environments, understanding and utilization of the lunar regolith has become essential. However, due to the scarcity and unaffordability of real lunar regolith on Earth, a number of lunar regolith simulants (e.g., JSC-1; NASA) h

For the success of future missions to the Moon and other similar cosmic environments, understanding and utilization of the lunar regolith has become essential. However, due to the scarcity and unaffordability of real lunar regolith on Earth, a number of lunar regolith simulants (e.g., JSC-1; NASA) have been developed for experimental purposes. However, Korea does not have its own lunar regolith, even though the country is planning to actively pursue lunar and space missions in the 2020s. Thus, this study has been conducted to develop a Korean lunar simulant prototype via basic feasibility attempts (e.g., raw material selection, particle size and chemical composition simulation). Finally, the first prototype of Korea’s own lunar simulant has been obtained, and denominated as KLS-1. Additionally, this research was conducted the performance test for lunar exploration rover, the design of lunar test facility using geo-centrifuge, and the development of DEM simulator for studying the rover performance.

( 출처 :Bibliographic Data Abstracts )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 4
• Executive Summary ... 6
• 목차 ... 9
• 표목차 ... 12
• 그림목차 ... 14
• 제1장 서론 ... 18
• 1. 연구의 배경 ... 18
• 1.1 연구의 필요성 ... 19
• 1.2 연구의 목적 ... 21
• 2. 국내·외 우주탐사 기술 및 연구 동향 ... 22
• 2.1 국내 우주탐사기술 동향 ... 22
• 2.2 해외 우주탐사 계획 현황 및 연구 동향 ... 23
• 제2장 한국형 인공월면토 개발 ... 27
• 1. 인공월면토 개요 ... 27
• 2. 달의 생성 기원 및 특성 ... 28
• 2.1 시험 시료 ... 28
• 2.2 달의 물리적 특성 및 지형 특성 ... 30
• 3. 달 토양의 특성 및 인공월면토 ... 31
• 3.1 달 토양의 특성 ... 31
• 3.2 기존 인공월면토 개발 현황 ... 32
• 4. 한국형 인공월면토 개발을 위한 기초 연구 ... 35
• 4.1 국내 지반 재료 발굴 ... 35
• 4.2 인공월면토 제작을 위한 입도 재조성 ... 38
• 4.3 전자주사현미경(SEM)을 이용한 입자특성 분석 ... 41
• 4.4 한국형 인공월면토(KLS-1)의 지반공학적 특성 ... 43
• 5. 한국형 인공월면토(KLS-1)의 토양-함수 특성 평가 ... 45
• 5.1 개요 ... 45
• 5.2 한국형 인공월면토의 토양-함수특성(Soil-water characteristic) 평가를 위한 실험 연구 ... 46
• 5.3 월면토의 토양-함수 특성과 의의 ... 51
• 6. 인공월면토 대량 생산 시스템 ... 54
• 제3장 달탐사 로버 휠 성능평가를 위한 모의시험기 개발 및 평가 ... 59
• 1. 기술동향 ... 59
• 2. 달탐사 로버 기초 성능평가를 위한 모의실험 ... 62
• 2.1 달탐사 로버 성능평가를 위한 모의실험장비 ... 62
• 2.2 달탐사 로버 기초 성능평가를 위한 로버 휠 및 지반조건 ... 63
• 2.3 달탐사 로버 기초 성능평가를 위한 모의실험방법 ... 66
• 2.4 달탐사 로버 기초 성능평가를 위한 모의 실험 ... 67
• 3. 달탐사 로버 휠 성능평가 실험 ... 76
• 3.1 달탐사 로버 휠 성능평가를 위한 로버 휠 및 지반조건 ... 76
• 3.2 달탐사 로버 휠 성능평가 실험방법 ... 77
• 3.3 달탐사 로버 세부 성능평가를 위한 모의실험 결과 ... 79
• 제4장 달탐사 로버 주행성 평가를 위한 DEM 시뮬레이터 개발 ... 87
• 1. 연구 배경 ... 87
• 1.1 DEM 해석기법 ... 87
• 1.2 DEM 해석기법을 적용한 휠-지반 시뮬레이션 연구 동향 ... 93
• 2. DEM 해석 시뮬레이터 개발 ... 100
• 2.1 가상 행성 탐사용 로버 휠 ... 100
• 2.2 가상 경계면 모델 & 입자 모델 ... 104
• 2.3 가상 입자 생성 ... 107
• 2.4 가상 입자와 휠 접촉 ... 110
• 2.5 휠의 거동 ... 111
• 3. EDEM 응용프로그램 프로그래밍 인터페이스를 활용한 개별요소해석 ... 114
• 3.1 EDEM 응용프로그램 프로그래밍 인터페이스 ... 114
• 3.2 해석 단계 ... 115
• 3.3 가상 지반 입자의 생성 및 안정화 ... 116
• 3.4 휠 모델 생성 및 API를 활용한 거동 제어 ... 121
• 3.5 해석 결과 ... 125
• 4. DEM을 이용한 직접전단 실험 ... 126
• 4.1 배경 및 목적 ... 126
• 4.2 직접전단 실험 고찰 ... 128
• 4.3 DEM을 이용한 직접전단 실험 모사 고찰 ... 130
• 4.4 DEM을 이용한 직접전단 실험 모사 ... 132
• 제5장 저중력 달 환경 모사 시험 ... 135
• 1. 저중력 달 환경 모사 연구 ... 135
• 1.1 기존 연구 동향 ... 135
• 1.2 원심모형실험 개요 ... 137
• 2. 저중력 환경의 월면 지반 모사를 위한 실증실험기법 ... 139
• 2.1 저중력 환경 모사를 위한 원심모형실험 기법 ... 139
• 2.2 월면 지반 모사를 위한 지반 조성 ... 141
• 3. 실증실험기법 검증을 위한 기초-월면 지반 상호작용 평가 ... 142
• 3.1 원심모형실험 수행 ... 142
• 3.2 기초 크기 및 중력장 변화에 따른 기초의 지지력 산정 ... 144
• 3.3 달 환경 모사를 위한 원심모형 상사비의 적용 ... 146
• 4. 단일 휠-월면 지반 상호작용 평가를 위한 원심모형실험 ... 147
• 4.1 원심모형실험 수행 ... 147
• 4.2 휠의 주행성능 산정 방법 ... 151
• 4.3 중력장 변화에 따른 휠의 주행 성능 평가 ... 154
• 4.4 고려 사항 ... 157
• 제6장 결론 ... 159
• 1. 한국형 인공월면토 개발 ... 159
• 2. 달탐사 로버 휠 성능평가를 위한 모의시험기 개발 및 평가 ... 160
• 3. 달탐사 로버 주행성 평가를 위한 DEM 시뮬레이터 개발 ... 160
• 4. 저중력 달 환경 모사 시험 ... 161
• 참고문헌 ... 163
• 끝페이지 ... 172