달 탐사 로버 핵심 부품 국산화…누리호 5차로 첫 우주 실증

전기연·무인탐사연구소, 극한 환경 견디는 구동 기술 개발…2032년 달 탐사 목표

국내 연구진이 달 표면을 달리는 탐사 로버의 핵심 구동 부품 국산화에 나섰다. 달의 극한 온도와 진공 환경에서도 작동하는 모터와 전력변환장치를 개발하고, 오는 10월 누리호 5차 발사를 통해 일부 부품의 첫 우주 실증을 추진한다.

한국전기연구원(KERI)은 이지영 항공모빌리티추진연구팀 박사팀이 우주 로봇 스타트업 무인탐사연구소(UEL)와 협력해 달 탐사 로버용 전기구동 기술을 개발하고 있다고 18일 밝혔다.

달 탐사 로버에 탑재되는 KERI 전기파워트레인. KERI 제공

달 표면의 낮 기온은 125℃까지 올라가고 대기가 거의 없는 진공 상태여서 일반적인 모터와 전자부품을 그대로 사용하기 어렵다. 미세한 달 먼지도 구동장치의 작동을 방해할 수 있다.

연구팀은 이러한 환경에서도 총중량 25㎏ 이하의 로버가 10도 경사로를 오르고 초속 4m로 이동할 수 있도록 모터와 전력변환장치 기술을 개발하고 있다. 전력변환장치는 배터리의 전기를 모터 구동에 적합한 형태로 바꿔주는 장치다.

누리호 5차로 첫 우주 실증…2032년 달 탐사 목표

연구팀은 가상의 우주 환경에서 부품 성능을 실시간으로 검증하는 시스템(HILS)도 구축하고 있다. 모터와 전력변환장치의 작동 특성을 분석해 실제 우주에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 확인하기 위해서다.

오는 10월 7일 예정된 누리호 5차 발사를 통해 첫 우주 실증에도 도전한다. 무인탐사연구소가 추진하는 제어보드 등 일부 부품의 우주 환경 실증을 KERI가 기술적으로 지원하는 방식이다.

이번에 우주로 보내는 것은 로버의 모터나 전기구동 시스템 전체가 아니다. 연구팀은 실증 데이터를 지상 연구에 반영하고, 향후 모터를 포함한 전기구동 시스템 전체로 실증 범위를 확대할 계획이다.

실제 우주 환경에서 부품이 정상적으로 작동한 이력을 뜻하는 '우주 헤리티지(Space Heritage)'를 확보하는 것이 목표다. 우주 부품은 지상 시험에서 성능을 입증하더라도 실제 우주에서 작동한 경험이 없으면 임무에 적용하는 데 제약이 따른다.

KERI 이지영 박사가 로버용 모터와 전력변환장치를 들고 포즈를 취하고 있다. KERI 제공

연구팀은 우주에 사용할 모터와 인버터의 구동 성능도 측정 데이터로 분석했다. 추가 검토가 필요한 특성을 확인한 뒤 약 5개월간 제작사와 기술 협의를 거쳐 해당 특성을 규명했다.

KERI는 모터와 전력변환장치 설계·검증을 담당하고, 무인탐사연구소는 로버 시스템 개발과 운용 경험을 제공한다. 부품과 로봇 시스템 개발을 연계해 해외 기술에 의존하는 핵심 부품을 국산화한다는 구상이다.

연구팀은 정부의 2032년 달 착륙 목표에 맞춰 KERI의 전기구동 기술이 적용된 탐사 로버를 달 표면에 보내는 것을 장기 목표로 삼고 있다.

이지영 KERI 박사는 "연구 초기에는 참고할 사례조차 없어 전국 각지의 우주 전문가들을 직접 찾아가며 네트워크를 구축했다"며 "2032년 달 표면에 KERI의 독자 기술이 담긴 로버를 반드시 보내 대한민국의 우주 모빌리티 시대를 열겠다"고 말했다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr