달 환경에서 이착륙장 건설을 위한 달 콘크리트 바인더의 고찰

Abstract

2013년 1월 30일, 3차시도만에 나로호를 성공하면서 대한민국은 세계 11번째로서 우주 로켓을 성공적으로 발사한 국가가 되었다. 로켓 발사의 성공 전부터 대한민국은 국제우주탐사협회(International Space Exploration Coordination Group, 이하 ISECG)에 가입이 되어 있으며, ISECG는 각 나라를 대표하는 총 12개의 우주 연구 기관이 구성되어 각국의 탐사 로드맵을 공유하고 상호 협력적인 관계 구축을 목표로 국제적 협력을 통한 우주 기술 개발에 지속적인 연구를 이어가고 있다.

ISECG의 로드맵에 따르면 미국을 비롯한 세계 우주 개발 선진국은 달 뿐만 아니라 그 밖의 행성 탐사를 계획하고 있으며, 2020년 이후에는 달 탐사 계획을 유인 탐사를 기본적인 방향으로 기획 하고 있다. 이는 이전의 유인 달 탐사의 목적인 표면 탐사보다 궁극적으로 에너지 자원의 개발과 행성 탐사의 전초기지 역할을 하기 위한 장기적인 계획의 초석을 다지기 위함이다.

근 미래, 유인 달 탐사 활동과 우주 개발을 촉진시키기 위해서는 유인 탐사의 필요한 제반사항의 요구에 적합한 인프라 시설이 구축이 되어야 할 것이며, 이러한 기반시설을 건설하기 위해서는 자동화 장비나 로봇을 이용한 무인 시공과 현지자원화 개념(In-Situ Resource Utilization, 이하 ISRU)을 통해 경제적이고 안전한 방법이 필요하다.

유인 달 탐사에서 중요한 기반 시설은 달 먼지를 최소화 하거나 제거할 수 있는 시설을 구축해야 한다. 탐사 활동 시, 먼지 발생 비율에서 대부분을 차지하는 활동인 ‘이착륙’에 대한 기반 시설이 가장 우선시 건설 되어야 하며, 시설의 기본적인 필요조건으로 유인 달 탐사에서 우주복을 침투하는 먼지를 제거하고 이착륙 시 발생하는 추진기체의 압력을 견딜 수 있는 열과 강도 조건에 부합하는 재료를 선정하여 달 유사 환경에서 실질적인 실험을 통해 이착륙장 시공에 적합한 시공법의 근간이 될 수 있는 결과를 도출하는 데에 목적이 있다.|Space exploration project requires large amount of investment to transport necessary equipment for survival. To minimize the cost, equipment and other necessary needs must be reduced to its least. The moon is closer than other planets; however, it still requires expense transportation cost. Thus, exploration is required to utilize resource on-site. To enable lunar exploration, an infrastructure is needed. For structure possibility, testing is mainly focus to create lunar concrete from composition of lunar soil and binder. Initially scenario is from landing and moon takeoff. When debris occurs, creating mass-heat and pressure during landing and takeoff, it will damage facilities and areas around as well as glide to distant places due to low gravity. Extremely fine lunar dust cuts through spacesuits and is harmful to human skin. Especially, floating lunar dust during landing continues to stay drift around. From this information, pre-caution of lunar dust bring landing site to be one of the most important matter in space facility. Research and planning were based testing on these previous factors, and research data found concrete’s hardness suitability. Research plan is by considering these research trends, such as critical infrastructure facilities in the moon and materials. The suitability of other materials will be considered proceeding construction requirements with the polymer material in the series. First of all, this landing pad construction needs standardized building materials and methods suitable for lunar environment. Since Lunar Concrete using the lunar simulant called KOHLS-1(Korea-Hanyang Lunar Simulant- 1) has enough strength for compression, prototype is manufactured based on it. The purpose of polymer prototypes is to produce concrete landing pad samples, a compound of mainly lunar soil and polymer. And concrete samples are going to be test for suitability application. Furthermore, testing prototypes may show different outcomes when temperature and condition fluctuation occurs in atmosphere similar to the moon. In addition, the suitability for the fabrication and material test researching should be carried out by setting conditions similar to lunar environment.; Space exploration project requires large amount of investment to transport necessary equipment for survival. To minimize the cost, equipment and other necessary needs must be reduced to its least. The moon is closer than other planets