• 암석학회지
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• 제26권4호
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• pp.373-384
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• 2017

4차 산업 혁명의 시작은 우주산업의 발달을 초래하며 인류가 지구 밖으로 인류의 활동영역을 넓혀가는 첫 계기를 가져다주었다. 아폴로 프로그램이후 달 자원 탐사 및 달 기지 건설이 현실화 되고 있는 것은 미국의 LCROSS (The Lunar Crater Observation and Sensing Satellite)와 LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter)의 보다 진보적인 과학적 발전과 중국 창어 미션 등 최근 아시아 국가들이 내놓은 과학적인 새로운 발견이 크게 관여하였다. 달의 극지 자원은 물과 함께 휘발성 물질들이며 현지에서 활용이 요구되므로 인류의 달 기지 건설에 있어서 더욱 중요하다. 헬륨-3는 화석연료가 고갈 될 쯤에는 대체에너지로 활용될 수 있다. 현재 러시아, 유럽과 미국 뿐 만아니라 아시아에서도 달 표면 착륙을 통한 달 탐사와 인류의 향후 기지 건설에 대한 준비는 지속적으로 이어 질 것으로 전망되고 있다. 이러한 시점에서 정확한 달 자원을 이해하고 달 자원 탐사와 활용을 위한 준비는 보다 중요한 현실이라는 점을 고려하여 이 논문은 달 자원 탐사와 달기지에 대하여 고찰하였다.

• 우주기술과 응용
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• 제3권3호
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• pp.199-212
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• 2023

과거 1970년대까지의 달 표면탐사에서는 단기간 달에서의 임무 특성을 가지는 것에 비해 최근 달 표면탐사는 달에서의 장기체류와 이를 기반으로 궁극적으로 화성까지 탐사 범위를 확장하는 방향으로 진행되고 있다. 인간의 달표면 장기체류를 실현하기 위해서는 탐사 현지 자원을 활용하여 체류에 필요한 소비재나 연료 등의 현지 생산 및 사용이 중요한 전제가 된다. 국제우주탐사협의체(ISECG, International Space Exploration Coordination Group)에서 각국의 우주탐사 계획을 반영하여 제시하는 글로벌 우주탐사 로드맵에는 달표면 탐사로부터 화성탐사로 이어지는 발전 단계가 제시되며 각 단계에서 현지자원활용은 중요한 요소가 되고 있다. 본 논문에서는 국제우주탐사협의체의 현지자원활용(ISRU) 격차분석 보고서를 기반으로 현지자원활용의 기술 분야를 현지 연료 및 소비재 생산, 현지 건설, 우주상 제조, 그리고 생성 결과물의 보관 및 활용, 자원활용에 필요한 전력시스템 등과 같은 연관 분야로 분류하여 주요 분야에서의 기술 개발 및 검증 현황을 분석한다. 다수의 국가는 달 자원 중 극 지역 영구음영지역의 얼음물 이용 그리고 표토에서 산소 등의 추출에 우선 순위를 부여하고, 무인 착륙임무를 통하여 달 남극 영구음영지역 근처에서 물질 및 물 분포 확인을 준비하고 있다. 자원 활용을 위하여 수전해를 이용한 수소, 산소 등 연료 생산, 모사토를 이용한 달 표토에서 산소의 추출 등의 기술을 개발하고 있다. 자원활용 기술의 개발을 위하여 지상에 달표면 모사환경을 구현하고 기술의 개발, 시나리오의 시연 등을 통한 효율적 현지자원활용 구현 방법 등을 모색하고 있다. 지속 가능한 달 표면 탐사를 위하여 각국은 달 표면 도달, 자원의 조사, 물질의 추출 등에 서비스 구매 등 민간 영역의 능력을 활용하고 발전시키는 노력을 병행하고 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권12호
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• pp.41-53
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• 2022

산업화가 시작된 후 인류는 더 많은 자원을 필요로 하고 소비하며, 현재 자원 고갈은 지구의 심각한 문제이다. 그러나 우주에는 무한한 자원이 존재한다. 특히 달은 지구와 가장 가까운 행성으로 미래 인류에게 필요한 헬륨-3, 희토류 등 많은 자원을 보유하고 있다. 이러한 자원을 채굴하기 위해서는 인류가 달에 상주할 필요가 있다. 그리고 달에 거주하는 인류는 식량, 건축, 산업 자재 등 많은 자원이 필요하다. 그러나 이러한 자원을 지구에서 달까지 운반하려면 천문학적인 비용이 소모되므로 현지에서 자원을 조달하여 인류의 활동을 지원하는 연구가 진행되고 있다. 이를 ISRU(In-Situ Resources Utilization)라고 하며, 이는 우주개발에 필수적이다. 본 논문에서는 ISRU이 필수적인 이유와 그 기술현황을 소개하고 향후 연구과제에 대해 서술하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.669-676
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• 2018

달의 과학적 기술적 경제적 가치가 증대됨에 따라 세계 주요 우주국들은 달 자원 개발 및 달 기지 건설을 위한 로드맵을 수립하여 달 탐사 사업을 단계적으로 수행하고 있다. 또한 달 표면에 전초기지를 건설하기 위해서는 막대한 양의 자원을 지구로부터 수송해야하므로, 달 표면에 존재하는 자원을 활용하는 현지 건설기술(Lunar In Situ Construction Technology)이 개발 중이다. 하지만 달 지형과 자원은 달 내부의 지각 및 화산활동과 달 외부로부터의 태양광, 운석 충돌 등으로 인해 지역별로 다양한 특성을 지닌다. 이에 본 논문에서는 달 자원의 공간적 분포분석을 통해 현지 건설기술의 적용을 위한 고려사항을 제시하였다. 더불어 달 기지 건설을 위해서는 달 착륙선의 안정적인 착륙과 로버의 이동 용이성을 고려해야 하므로, 달 건설 후보지역 선정을 위한 지형조건을 함께 제시하였다. 현재 달 궤도선으로부터 주로 관측되는 달 지형 및 자원 정보는 낮은 공간해상력과 함께 달 표면에 국한되는 제약점이 있다. 향후 전개될 로버 중심의 달 탐사는 달 현지 건설기술 개발과 달 기지 건설후보지 선정에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제21권1호
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• pp.215-236
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• 2006

1979년에 제정된 '달조약'(Moon Treaty)이 5개의 우주관련조약중에서 중요한 부분을 차지하고 있음에도 불구하고 우주개발국가들에게 외면당하고 있고, 국내에서도 이를 다루는 문헌을 찾기 힘든 점을 고려해볼 때 달조약의 국제법과 우주법상 의미를 살펴보고 이를 전망해 보는데 이 논문의 의의가 있다고 할 수 있다. 따라서 이 논문에서는 우선 달조약의 주요내용을 설명하고 특히 1967년 '우주조약'(Space Traty)과의 관계를 분석한 후 달조약에 명시된 '인류공동유산'(Common Heritage of Mankind)개념이 국제법상 어떠한 의미를 가지는가를 살펴보았다. 아울러 달조약의 현재와 미래에 관하여 그리고 한국이 현재 달조약에 가입하고 있지 않은데, 달조약에 가입하는 것이 국익에 유리한가 하는 문제도 다루었다. 1979년 달조약은 1967년 우주조약과는 근본적으로 다른 입장을 취하고 있다. 1967년 우주조약의 경우에는 우주를 자유지역, 즉 공해(公海)와 같은 res extra commercium국제공역(國際公域)으로 파악하여 모든 국가가 자유롭게 탐사하고 이용할 수 있는 반면, 달조약은 우주를 '인류공동유산'으로 파악함으로써 마치 1982년 "UN해양법협약'에서 심해저 개발을 위한 국제심해저기구(International Sea-Bed Authority)가 제시되었듯이 달의 천연자원의 개발이 가능할 시기에 국제기구를 통하여 개발할 것을 예정하고 있다. 현재 국가들은 달에 관하여 그것의 천연자원이 배분문제를 다루는 국제기구를 설정할 정도로 가치있는 것인가에 관하여 확신을 갖고 있지 못하다. 실제로 달개발은 거의 30여년 동안 제자리 걸음에 그치고 있는데 만일 달에서 인간 생존에 필요한 물로 전환되는 얼음과 지구에 필요한 자원이 다량 발견된다면 자원개발과 우주기지건설을 위한 국가들의 경쟁은 치열할 것이고 마치 1982년 해양법협약 이전 심해저자원 개발의 상황이 예견될 것이다. 해양법상 심해저자원과 달조약상 달과 다른 천체의 천연자원은 바로 후자의 자원이 전자의 자원보다 아직 국가들에는 접근하기에는 너무나 멀리 있고 많은 재원과 기술이 필요하므로 심해저자원개발의 접근성을 우주자원개발과 같은 선상에서 판단할 수는 없는 것이다. 주목할 것은 현재 COPUOS내에서 달조약을 포함한 현행 우주관련 5개 조약은 1960-70년대에 채택된 것으로서 우주탐사 및 개발기술의 급격한 발전과 급증하는 우주의 상업적 이용추세에 비추어 그 현실성이 다소 뒤쳐지는 문제가 있다고 여러번 제기된 바 있는데, 1995년 멕시코대표가 비공식적인 협의과정에서 우주관련 5개조약의 지위검토를 법률소위원회에 의제로 포함시킬 것을 제의하여 1998년 제37차 법률 소위원회부터 정식으로 승인받아 현재까지 논의되고 있다는 것이다. 현재 한국의 우주개발 수준은 세계 20위권내에 들고 있으면서 달조약에 아직 가입하지 않고 있는데, 우리보다 우주산업이 발달한 프랑스가 달조약에 서명국이 된 점을 주목해야 한다. 달의 천연자원의 개발이 가능해질 시기에 국제제도를 수립해야 한다는 규정은 국제제도의 수립 전에는 자원개발을 금지하는 것을 의미하는 것이 아니므로 달조약에 가입하고 자원개발을 추구하는 방법도 좋을 듯하다. 오히려 달조약 제 11조 7항에서 동 자원으로부터 파생하는 이익을 모든 당사국에게 공펑하게 분배하되 달의 개발에 직접 또는 간접적으로 공헌한 국가의 노력은 물론 개발도상국의 이익과 필요에 대한 특별한 고려가 있어야 한다는 규정을 고려하면 달조약에 가입하고 달개발에 착수하는 방법이 국익에 도움이 될 것으로 생각한다. 또한 한국이 조만간 세계 10위권내 우주개발국을 희망한다면 우리가 먼저 달조약에 가입한 후 다른 국가들에게 달조약의 가입을 장려하는 것도 우주법과 국제법발전에 큰 기여를 하는 것이라고 생각한다.

• 광물과 암석
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• 제34권1호
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• pp.83-93
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• 2021

2024년 미국항공우주국은 아르테미스 유인 달 탐사를 계획하고 있으며, 2030년대에는 미국을 비롯해 주요 국가들은 인류가 1개월 이상의 장기적인 유인 활동을 추진하기 위한 관련 핵심기술을 개발하고 있는 실정이다. 이러한 계획과 더불어 가장 우선시하여 고려되는 것은 달 현지자원 활용이며, 반드시 필요한 자원은 생명유지를 위한 물과 산소자원이라고 할 수 있다. 이러한 자원은 지구에서 가져가는 것이 아니라 달 표면 현지에서 확보해 활용하는 것이 가장 경제적이며, 달 기지 건설 및 향후 화성으로 진출하기 위한 추진체의 연료로 활용할 수 있는 점에서도 산소자원의 채굴 및 활용방안에 대한 국제적인 연구개발은 활발히 진행되고 있다, 본 논문은 달 표면에서의 산소의 분포 및 산소 추출에 대한 대표적인 방법을 소개하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.144-152
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• 2018

미국과 구소련을 중심으로 진행되었던 달 탐사는 1970년대에 중단되었다. 하지만 1990년대 달에 얼음 형태의 물과 희귀자원이 대량 발견되면서 유럽연합, 중국, 일본, 인도 등으로 대표되는 우주신흥강국 들도 달 자원 확보와 기지 건설을 목적으로 달 탐사 경쟁에 합류하고 있다. 향후 달 탐사 사업은 국제 협력을 기반으로 전 세계 주요 우주국과 우주 민간 기업이 함께 참여할 것으로 전망된다. 또한 달 궤도선 중심의 탐사에서 벗어나 달 착륙선 및 로버 중심의 무인 탐사가 전개되어 자원 탐사, 토양 표본 채취 및 귀환 등의 임무를 수행할 것으로 예상된다. 달 탐사를 통해 발견된 자원은 향후 유인 달 기지 건설과 밀접한 연관성이 있다. 달 표면에서의 건설을 위해서는 막대한 양의 자원을 지구로부터 수송해야하므로, 달 현지 자원을 이용하여 물, 산소를 생산하고 현지 지형을 이용하여 기지를 건설하는 기술이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 현재 진행 중인 전 세계 달 탐사 동향 및 전망과 함께, 달 표면에서의 유인 달 기지 건설 방안과 국가별 달 건설 기술 개발 현황에 대해 조사 및 비교 분석하였다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2008년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.828-832
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• 2008

2004년 미국의 부시대통령이 달기지 건설계획을 발표한 이후 세계 각국은 달(Moon)등 우주공간에서의 건설을 위한 다양한 연구를 하고 있다. 미국은 부시대통령의 우주개발 계획에 따라 2025년경 달 전초기지(Lunar Outpost)건설을 목표로 하는 실천 로드맵을 세워 현재 추진 중에 있다. 이러한 우주개발의 목적은 우주과학 및 첨단산업의 발전과 달에 매장되어 있는 자원의 확보를 위한 것으로 달에는 수많은 종류의 광물자원과 약 500만 톤 이상의 헬륨3가 매장되어 있는 것으로 추정된다. 이에 따라 미국 외에도 일본, 유럽, 중국 등 우주개발 선진국들은 우주자원의 확보를 위하여 인간의 장기거주 및 자원확보기지의 개발을 위한 연구를 수행하고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 외국의 우주개발과 관련한 건설동향을 알아보고 본 논문에서는 우주건설의 정의 및 필요성을 제시하고 외국의 우주개발 계획 및 연구동향을 살펴봄으로써 향후 우주건설의 방향을 제시한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.327-333
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• 2019

달 탐사에 필요한 모든 자원을 지구에서 이송하는 것은 천문학적인 비용이 들기 때문에 지속가능한 달 탐사를 위해서는 현지에서 필요한 자원을 조달해야 한다. 이것을 가능하게 하는 기술이 현지자원활용 기술이다. 지구에서는 개발된 현지자원활용 기술을 검증할 수 없기 때문에 기술검증을 위한 달 표면 환경 모사 시설이 요구된다. 달 표면은 대기가 없으며, 표면의 평균온도는 낮에는 $107^{\circ}C$, 밤에는 $-153^{\circ}C$에 달한다. 또한 달 지표는 미세하고 거친 토양으로 덮여 있으며, 태양복사와 태양풍으로 인해 정전기적으로 대전되어 있다. 본 연구는 월면토를 포함한 고진공 환경과 정전기적으로 충전된 토양 모사에 대한 내용을 다루었다. 진공챔버의 감압속도 조절 실험을 통해서 지반 교란없이 토양을 포함한 진공환경을 성공적으로 구축하였고, 달 먼지의 대전 현상 이론 고찰을 통해 달 토양 대전 환경 구현을 위한 실험 방향을 제안하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.382.2-382.2
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• 2016

현재 전 세계적으로 에너지 소비가 급격히 증가하고 있다. 하지만 급격한 에너지 소비에 따른 자원 및 에너지 공급의 불확실성은 점점 높아지고 있다. 특히, 우리나라는 공급 에너지의 96.4%를 해외 수입에 의존하고 있기 때문에 에너지 안보에 매우 취약한 구조를 갖고 있다. 그리고 열전달 시스템에서 임계 열유속은 열전달 시스템의 한계를 나타낸다. 따라서 임계 열유속의 향상은 열전달 시스템의 안전성의 향상을 위한 필수적인 요소이다. 이에 따라 다양한 산업에서 열전달 시스템을 통하여 막대한 양의 에너지가 소비됨에 따라 우수한 열전달 특성을 가진 나노유체를 사용하여 열전달 시스템의 효율 및 안정성을 높이고자 하는 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 유동 비등에서 그래핀 나노 유체 사용에 따른 열전달 특성을 분석하였다. 유동 비등에서 0.01 vol%의 산화 처리된 그래핀 나노유체를 사용하였을 경우 유속이 증가함에 따라 임계 열유속은 증가하였으며 유속이 증가함에 따라 비등 열전달 계수도 증가함을 확인하였다. 그리고 임계 열유속은 순수 물보다 최대 66.32% 증가하였으며, 비등 열전달 계수는 풀비등에서 보다 최대 28.14% 증가함을 확인하였다.