CSIRO QCAT 투어 (호주, 브리즈번)

브리즈번에서 열린 I-SAIRAS 2024 학회 마지막날(2024. 11. 22.) 소셜 이벤트 형식으로 CSIRO ( The Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, 호주 연방과학산업연구기구) 의 핵심 연구 시설인 QCAT(Queensland Centre for Advanced Technologies)을 견학함.

QCAT에는 약 300 ~ 400명의 연구진이 근무하고 있고 광물자원, 로봇공학, 에너지 연구 등 다양한 첨단 기술 연구를 수행하고 있으며, 특히 우주 탐사 기술과 지상 산업 기술의 접점을 찾는 연구에 중점을 두고 있음.

QCAT 입구

DATA61 로보틱스 연구 시설에는 다양한 환경 탐사 로봇 (Bluey)이 있고 각 로봇 은 Velodyne puck 혹은 DJI LIVOX MID-360의 LIDAR 장치와 IMU 장치를 갖고 있으며, 물체 감지를 위한 카메라 시스템을 탑재하고있음. 카메라 시스템은 운영자들이 상황 모니터링으로도 사용함. 로봇은 메시 네트워킹 장치가 설치되어 있어, 로봇들끼리 동적으로 메시 네트워크를 형성할 수 있음.

DATA61 로보틱스 연구 시설 내부

Bluey 들

다음으로 방문한 ISRU 시설은 ‘현지 자원 활용’이라는 개념을 기반으로 달과 같은 우주 환경에서 현지에서 찾을 수 있는 자원을 활용하는 기술을 연구하고 있음. 달 표면의 물리적 특성, 달 먼지의 특성을 실제와 유사하게 재현하여, 실제 달 환경에서 사용될 로버나 다른 장비들의 성능을 테스트하고 평가할 수 있음.

달 토양 시뮬런트 고지대(좌), 저지대(좌)

ISRU facility에 전시된 로버는 교육과 연구를 위해 설계된 테스트 플랫폼으로, 중력 보상을 위해 두 세트의 모터와 네 개의 케이블로 이루어져 있음. 케이블을 모터로 감아올려 중력을 조절하는 방식, 달의 중력 환경(지구 중력의 1/6)을 시뮬레이션함. 
천장에 설치된 카메라가 로버의 움직임을 관찰하고, 이 영상은 원격 컴퓨터로 전송되어 미션 컨트롤과 같은 환경에서 원격 조작이 가능함. LIDAR를 활용하여 환경을 측정하고 이를 색상 맵으로 투영하여 운영자가 지형의 높낮이를 직관적으로 파악할 수 있게 해줌.

달 로버 프로토타입

달 지형을 시뮬레이션하고 시각화하는 중요한 시스템이 구축되어 있음. LOLA(Lunar Orbiter Laser Altimeter) 데이터와 달의 수치 표고 모델을 활용하여 실제 달 표면을 정확하게 재현함. 착륙 지점 주변의 상세한 지형 데이터를 분석하여 태양광을 최대한 활용할 수 있는 경로를 계획할 수 있음.

달 지형 시뮬레이션 시스템

달 표면에서의 신발 및 고정물의 설계에 관현 연구가 진행중임. 최초의 달 신발은 snow shoe와 비슷한 형태로 설계되었는데, 이는 당시 달 표면의 특성을 정확히 알지 못했기 때문으로 보수적으로 압력을 넓게 분산시키도록 설계했었음. 현재는 달 표면의 특성에 대한 이해가 깊어져 차세대 달 신발은 일반적인 등산화와 비슷한 형태로 설계되고 있음.

달 고정물, 신발 등 연구 시설

최소한의 화학 물질을 달로 가져가 현지의 자원을 활용하여 건축 자재를 생산하는 연구가 진행되었음. 반응이 시작 후 몰드작업 (10분 정도)을 통해 원하는 형태를 만들 수 있음. 만들어진 물질은 중간 강도의 암석 수준(10 kPa 정도)의 강도를 가짐. 현재는 이 기술을 진공 환경에서 사용하기 위한 추가 연구가 진행 중임.

달 자원으로 만든 건축 자재

달 환경의 먼지 문제를 연구하기 위한 dust chamber가 전시되어 있음. 장치 하단에 달 표면을 모사한 레골리스 물질을 배치하고, 대형 프로펠러 스피너를 이용해 먼지를 발생시켜 작동함. 카메라, LIDAR, 레이더 등 다양한 센서들이 달 환경의 먼지에 어떻게 반응하는지 테스트하는 것이 목적.

Dust Chamber