'달 탐사 난제' 피트·용암동굴 진입 가능 '에어리스 휠' 세계 첫 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 우주연구원·항공우주공학과 이대영 교수 연구팀이 (주)무인탐사연구소, 한국천문연구원, 한국항공우주연구원, 한양대학교와 함께 달 탐사의 최대 난제로 꼽히는 피트와 용암동굴에 진입할 수 있는 '전개형 에어리스 휠'을 세계 최초로 개발했다고 18일 밝혔다.

달 피트는 장기적인 달 거주지 후보지로 주목받는 동시에 태양계 초기 지질 기록을 보존한 과학적으로 매우 중요한 지역으로 평가된다.

나사(NASA), 유럽우주국(ESA) 등 주요 우주기관은 대형 로버에서 소형 로버를 사출해 탐사하는 방식을 제안해 왔으나, 소형 로버의 구조적 한계로 기동성이 충분히 확보되지 않았다.

기존에 제시된 가변형 휠 역시 혹독한 달 환경에서 발생하는 냉간 용접, 불균일 열팽창, 연마성이 강한 달 먼지 등으로 인해 실용화에 어려움이 있었다.

연구팀은 문제를 해결하기 위해 복잡한 기계 구조 대신 종이접기(오리가미) 구조와 소프트 로봇 기술을 결합한 새로운 전개식 바퀴를 제안했다.

'다빈치 다리'의 서로 맞물리는 구조를 응용, 우주에서도 잘 버티는 탄성이 좋은 금속판을 종이접기 방식으로 접어 바퀴 모양을 만들었다.

개발된 전개형 에어리스 휠(바퀴)은 일반 바퀴처럼 힌지(경첩) 같은 부품이 없어도 접힐 때는 지름 23㎝, 펼치면 50㎝까지 커져 탐사를 위한 소형 로버도 큰 장애물을 넘을 수 있는 뛰어난 기동성을 확보한다.

시험 환경에서도 뛰어난 성능을 보였는데, 인공 월면토(달 흙을 흉내 낸 땅)에서도 우수한 주행 성능을 보였다. 달 중력 기준 100m 높이에서 떨어뜨려도 모양과 기능이 그대로 유지될 만큼 내충격성이 뛰어난 것으로 확인됐다.

이 교수는 "이번 전개형 바퀴는 그동안 누구도 해결하지 못한 달 피트·용암동굴 진입 문제에 세계 최초로 해답을 제시한 기술"이라며 "통신·항법·전력 등 남은 과제가 있지만 이 기술을 돌파구 삼아 하나씩 해결해 나간다면 한국의 달 탐사는 더 이상 꿈이 아니라 실행의 단계로 들어간다"고 말했다.

심채경 천문연 센터장은 "달 피트와 용암동굴은 과학·탐사 가치가 매우 높은 지역"이라며 "이번 성과는 그곳으로 들어가기 위한 기술적 장벽을 낮춘 의미 있는 진전"이라고 설명했다.

장종태 항우연 책임연구원은 "이번 바퀴는 달의 극한 환경에서도 견딜 수 있도록 정교하게 설계된 기술"이라며 "앞으로 실제 달 환경에서의 검증이 더욱 중요하다"고 강조했다.

KAIST 이성빈 박사과정과 무인탐사연구소 조남석 대표가 공동 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 로봇 전문 학술지 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)' 12월 호에 게재됐다.

KAIST 김세권 교수, 김준서 석사과정, 무인탐사연구소 이건호·이승주 연구원, 한국항공우주연구원 장종태 책임연구원·심규진 연구원, 한국천문연구원 심채경 센터장, 한양대학교 서태원 교수가 공저자로 참여했다.

한편, 연구는 과학기술정보통신부 혁신연구센터사업(IRC), 이공분야기초연구사업, 우주항공청 탐색연구사업의 지원을 받아 수행됐다.

jongseo12@news1.kr