R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202020CTAP-C145187-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | NASA 대회를 통한 달·화성기지 건설 기반 기술 검증 | |||||
| 총 연구기간 | 2018-04-01 ~ 2020-06-30 | |||||
| 연구책임자 | 이태식 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
6명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
18명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 70,000,000 원 기업 : 24,000,000 원 계 : 94,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 550,000,000 원 기업 : 184,000,000 원 계 : 734,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 한양대학교 에리카산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B552989-000318-01 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 미국항공우주국(이하 NASA)은 ‘백 년간의 도전’ 프로젝트의 일환으로, 더 먼 곳으로의 우주여행을 현실화하고 인간의 서식지를 넓혀가기 위해 3D 프린팅 기술과 우주 현지의 자원을 활용한 거주 공간에 대한 아이디어 공모전을 개최해왔음 ○ 과학자들이 앞으로 달이나 화성에 기지를 건설할 때 현지에서 나는 재료를 사용해 3D 프린터로 인쇄(3DP)하는 기술 개발을 위한 이 대회의 이름은‘NASA 센티니얼 챌린지: 거주지 3D 출력 대회(3-D Printed Habitat Challenge)’로, 목표는 2030년 미국의 유인화성탐사 계획에 따라 현무암과 비슷한 화성 흙이나 현지에서 버려진 물품을 활용해 대형 3D 프린터를 이용해 화성에서 우주인이 머물 거주지를 건설할 기초 기술을 확보하기 위해 화성 거주지 설계, 3D 프린팅 건축 소재 개발, 현지 거주지 제작 등 모두 세 단계로 진행되어왔음 ○ 본 연구과제는 NASA 대회 참여하여 달·화성기지 건설 기반 기술 검증을 위한 국제 협력 연구임 ○ 달·화성기지 건설 기반 기술은 재활용 가능한 자원과 현지자원 재료를 결합하거나 현지자원만을 활용하여 1) BIM 기반 거주지 설계 및 가상 시공 도구 활용과 2) 축소 설계된 거주지 자율 3D 프린팅 시공 경연으로 이루어짐 ○ 본 연구과제는 국내에서 구현하지 못한 기술(우주 거주지 설계 기술)을 국제협력을 통해 구현함과 동시에 NASA에서 주관하는 거주지 3D 출력 대회 3단계에 참가하여 기술 홍보 및 선도를 목적으로 하고 있음 [최종목표] ○ NASA 대회를 통한 달·화성기지 건설 기반 기술 검증 1) 우주 현지 자원 활용한 구조 부재 재료 가공 및 사출 시스템 개발 - NASA 대회에서 제시한 재료 가공 및 로봇암에 부착가능한 기술 개발 2) 우주 현지 건설을 위한 3D 프린팅 로보틱스 기술 개발 - 우주 뿐만 아니라 지구 환경에서도 적용가능한 로봇암과 사출시스템의 연동 및 소프트웨어 제어 시스템 개발 3) 우주 거주지 BIM 설계 및 3D 출력을 위한 가상 건설 템플릿 개발 - 로봇암으로 시공 가능한 디자인 및 우주 현지에서 시공성 검증 [연구내용 및 범위] 1) 우주 현지 자원 활용한 구조 부재 재료 가공 및 사출 시스템 개발: NASA 대회에서 제시한 재료 가공 및 로봇암에 부착가능한 기술 개발 ○ 우주 현지 자원 활용한 구조 부재 일체형 출력 - 사출 제어 하드웨어 설계 및 제작, 재료 후보군 선정 및 시공성 검토 후 20kg 중량활용이 가능한 로봇 암 선정 ○ 재료 가공 및 사출 장비 보완 및 거주지 현장 1/3 규모 출력 경연 참가 - 로봇암 가동 성능 검증 및 사출시스템과 결합 후 출력 시험 ○ 실거주 사이즈 파일럿 테스트 및 상용화 전략 수립 - 극한/험지 환경에서 무인 건설 기술 현지 테스트 전략 수립 및 국내외 건설기업과 사업화 협의 2) 우주 현지 건설을 위한 3D 프린팅 로보틱스 기술 개발: 우주 뿐만 아니라 지구 환경에서도 적용가능한 로봇암과 사출시스템의 연동 및 소프트웨어 제어 시스템 개발 ○ 사출제어 시스템 확립 - 자체적 활용 소프트웨어와 적합한 사출제어 하드웨어 선정 및 소프트웨어 제작 ○ 사출 시스템 및 3D 프린팅 로봇암 설비 칼리브레이팅 및 개선. 시스템 알고리즘 - 실규모의 1/3 거주지(93m2) 현장 출력 후 피드백 시스템 개선 ○ 실거주 테스트 이후, 피드백 소프트웨어 개선 - 극한/험지 환경에서 무인 건설 기술 Field Test 전략 수립 및 국내외 건설기업과 사업화 협의 3) 우주 거주지 BIM 설계 및 3D 출력을 위한 가상 건설 템플릿 개발: 로봇암으로 시공 가능한 디자인 및 우주 현지에서 시공성 검증 ○ 화성 환경에 적합한 우주 거주지 설계 - BIM을 활용한 우주거주지, 기계적 사출 구현이 가능한 구조 부재 및 접합부 상세 설계 ○ 거주지 출력을 위한 최종 설계 - BIM 상세설계, 가상 건설 템플릿 개발 및 거주지 출력 시나리오 개발 ○ BIM 라이브러리 상용화 전략 수립 - 개발도상국을 위한 초저가 주택 (300만원/4인) 비즈니스 양산 모델 개발 및 해외 사업화 검토 [핵심연구 성과] 1) NASA 대회에서 제시한 재료 가공 및 로봇암에 부착가능한 기술 개발 - 우주 현지 자원 또는 재활용자원과 결합한 구조체 3D 프린팅 재료 가공 및 사출 장비 개발 2) 로봇암과 사출 제어 알고리즘 개발 - 우주 뿐만 아니라 지구 환경에서도 적용가능한 로봇암과 사출시스템의 연동 및 소프트웨어 제어 시스템 개발 3) 로봇암으로 시공 가능한 디자인 개발 및 우주 현지에서 시공성 검증 - 구조물, 재료, 건설 공법을 통합한 앤드투앤드(end-to-end) 시스템 모델링 |
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| 색인어 | 한글 | 달 화성 | 건설기술 | 적층시공 | 나사 | 기반시설 |
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| 최종보고서 | [최종보고서]_NASA 대회를 통한 달 화성기지 기반 기술 검증_한양대.pdf | |||||