달탐사 로버 휠이 극한온도 환경에서 성능 테스트를 진행하고 있다.[KAIST 제공]


[헤럴드경제=구본혁 기자] 달의 지하 공동 붕괴로 형성된 피트와 용암동굴은 극심한 온도 변화와 우주 방사선으로부터 보호받을 수 있는 천연 은신처로 주목받아 왔다. 그러나 급경사·암반·낙하 위험이 겹친 가혹한 지형 탓에 지금까지 접근이 허락되지 않았다. 국내 연구진이 복잡한 기계 없이, 종이접기 구조만으로 이 난제를 처음으로 돌파했다.
KAIST는 우주연구원·항공우주공학과 이대영 교수 연구팀이 (주)무인 사아다쿨 탐사연구소, 한국천문연구원, 한국항공우주연구원, 한양대학교와 함께 달 탐사의 최대 난제로 꼽히는 피트(Pit)와 용암동굴(Lava Tube)에 진입할 수 있는 전개형 에어리스(airless) 휠을 세계 최초로 개발했다고 18일 밝혔다.
달 피트는 장기적인 달 거주지 후보지로 주목받는 동시에, 태양계 초기 지질 기록을 보존한 과학적으로 매우 야마토릴게임 중요한 지역으로 평가된다.



이번 연구를 수행한 공동연구진. 장종태(왼쪽부터) 한국항공우주연구원 책임연구원, 조남석 무인탐사연구소 대표, 이성빈 KAIST 박사과정, 이대영 KAIST 교수, 심채경 한국천문연구원 센터장.[KAIST 제공]

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NASA(미국 항공우주국), ESA(유럽우주국) 등 주요 우주기관은 대형 로버에서 소형 로버를 사출해 탐사하는 방식을 제안해 왔으나, 소형 로버의 구조적 한계로 인해 기동성이 충분히 확보되지 않았다. 기존 제시된 가변형 휠 역시 혹독한 달 환경에서 발생하는 냉간 용접(cold welding), 불균일 열팽창, 연마성이 강한 달 먼지 황금성사이트 등으로 인해 실용화에 어려움이 있었다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 복잡한 기계 구조 대신 종이접기(오리가미) 구조와 소프트 로봇 기술을 결합한 새로운 전개식 바퀴를 제안했다.
‘다빈치 다리’의 서로 맞물리는 구조를 응용하고, 우주에서도 잘 버티는 탄성이 좋은 금속판을 종이접기 방식으로 접어 바퀴 모양을 만든 손오공게임 것이다.
개발된 전개형 에어리스 휠(바퀴)은 일반 바퀴처럼 힌지(경첩) 같은 부품이 없어도 접힐 때는 지름 23cm, 펼치면 50cm까지 커져서, 탐사를 위한 소형 로버(small rover)도 큰 장애물을 넘을 수 있는 뛰어난 기동성을 확보한다.



제주도 용암동굴을 탐사 중인 전개형 휠 달탐사 로버.[KAIST 제공]


시험 환경에서도 뛰어난 성능을 보였는데, 인공 월면토(달 흙을 흉내 낸 땅)에서도 우수한 주행 성능을 보였으며, 달 중력 기준 100m 높이에서 떨어뜨려도 모양과 기능이 그대로 유지될 만큼 내충격성이 뛰어난 것으로 확인됐다.
이대영 교수는 “이번 전개형 바퀴는 그동안 누구도 해결하지 못한 달 피트·용암동굴 진입 문제에 세계 최초로 해답을 제시한 기술”이라며 “우리나라가 앞으로 독자 달 탐사 시대를 선도하는 전환점이 될 것”이라고 강조했다.
심채경 한국천문연구원 박사는 “달 피트와 용암동굴은 과학·탐사 가치가 매우 높은 지역”이라며 “이번 성과는 그곳으로 들어가기 위한 기술적 장벽을 낮춘 의미 있는 진전”이라고 말했다.
장종태 한국항공우주연구원 책임연구원은 “달은 낮·밤 온도 차가 300도에 이르는 극한 환경”이라며 “이 바퀴는 이런 환경에서도 견딜 수 있도록 정교하게 설계된 기술로 앞으로 실제 달 환경에서의 검증이 더욱 중요하다”고 강조했다.
이번 연구성과는 로봇 분야 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스(Science Robotics)’ 12월 호에 게재됐다