한국형 첫 달 탐사 ‘로버’ 극한환경 버텨라

KIST, 2020년 탐사 기술검증모델 공개… 14일 밤낮 300℃ 온도차 견딜 기술 적용

▲이우섭 한국과학기술연구원(KIST) 선임연구원(오른쪽)이 16일 서울 성북구 KIST에서 열린 개발 시연회에서 달탐사 로버에 대해 설명하고 있다. 사진= 한국과학기술연구원 제공

한국과학기술연구원(KIST) 달탐사연구사업추진단은 2020년으로 예정된 달탐사에서 달 표면에 착륙해 다양한 과학탐사를 할 달탐사 로버의 기술검증모델(POC) ‘KIST 로버’를 공개했다고 17일 밝혔다.

KIST 로버는 높이 25㎝, 길이 70㎝, 폭 50㎝에 바퀴가 6개 달린 소형 카트 형태의 무인로버다. 울퉁불퉁한 달 표면과 접촉을 잘 유지하면서 안정되게 주행할 수 있도록 차체가 앞뒤 두 개로 분리돼 있는 것이 특징이다.

기술검증 모델은 달탐사 로버의 기본 성능을 검증하고 가장 적합한 모델을 탐색하기 위한 사전 연구이다. 기술검증 모델을 통해 최적의 모델이 결정되면 공학모델(EM)과 인증모델(QM)을 거쳐 실제로 사용될 비행모델(FM)을 제작하게 된다.

KIST 로버는 무게를 최소화하기 위해 바퀴 6개를 항공기 소재로 쓰이는 알루미늄합금인 두랄루민으로 제작했고 몸체에는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 사용했다. A4용지 2장 면적의 태양전지판으로 충전이 가능하고 30도 경사의 언덕을 올라갈 수 있으며 최대 이동속도는 초속 4㎝이다.

달탐사 로버의 전체 무게는 20㎏으로 예정돼 있으나 과학탐사 장비 등 탑재체 무게가 7㎏이어서 본체는 13㎏ 이내로 제작돼야 한다. 본체에는 로버 구동을 위한 모터 10개와 각종 장치 제어를 위한 CPU, 전력공급을 위한 배터리팩 등이 모두 내장된다.

KIST 로버에는 14일간 계속되는 밤의 최저기온 영하 170℃와 14일 동안의 낮 최고기온 130℃ 등 300℃에 달하는 온도차와 고진공 상태라는 극한 환경에서도 활동할 수 있도록 다양한 기술이 적용됐다.

극저온·극고온, 고방사선 환경에서 안정적으로 작동할 수 있도록 구동시스템임모터와 제어기를 최대한 단일 몸체로 제작, 배치해 내부 열제어 시스템이 최대한 간단하면서도 효과적으로 운용되게 했다. CPU 등 각종 장치는 영하 170℃에서는 작동할 수 없어 방사성원소를 이용한 핵히터를 활용한 내부 열제어 시스템으로 온도를 영하 40℃ 이상으로 유지해야 한다.

연구진은 또 달에서는 온도가 낮고 진공도가 높아 액체 윤활유를 사용할 수 없는 점을 극복하기 위해 고체 윤활제를 적용한 로버용 베어링을 설계, 제작했으며 박막코팅 기술을 함께 개발해 달탐사 로버 구동부 개발에 핵심이 되는 우주환경 윤활 기술을 확보했다.

연구책임자인 이우섭 박사는 “지금까지 축적된 우리나라의 필드 로봇 기술과 극한환경 로봇 기술을 활용해 이른 시일 안에 한국 고유의 월면 탐사 로버를 개발할 수 있을 것”이라고 설명했다.