PURPOSES : In this research, the initiation and development of corrugation on a gravel road with certain wheel and boundary conditions were evaluated using a coupled discrete-element method (DEM) with multibody dynamics (MBD). METHODS: In this study, 665,534 particles with a 4-mm diameter were generated and compacted to build a circular roadbed track, with a depth and width of 42 mm and 50 mm, respectively. A single wheel with a 100-mm diameter, 40-mm width, and 0.157-kg mass was considered for the track. The single wheel was set to run slowly on the track with a speed of 2.5 rad/s so that the corrugation was gradually initiated and developed without losing contact between the wheel and the roadbed. Then, the shape of the track surface was monitored, and the movement of the particles in the roadbed was tracked at certain wheel-pass numbers to evaluate the overall corrugation initiation and development mechanism. RESULTS : Two types of corrugation, long wave-length and short wave-length, were observed in the circular track. It seems that the long wave-length corrugation was developed by the longitudinal movement of surface particles in the entire track, while the short wave-length corrugation was developed by shear deformation in a local section. Properties such as particle coefficients, track bulk density, and wheel mass, have significant effects on the initiation and development of long-wave corrugation. CONCLUSIONS : It was concluded that the coupled numerical method applied in this research could be effectively used to simulate the corrugation of a gravel road and to understand the mechanism that initiates and develops corrugation. To derive a comprehensive conclusion for the corrugation development under various conditions, the driver’s acceleration and deceleration with various particle gradations and wheelconfiguration models should be considered in the simulation.

우주의 자원과 영토에 대한 개별 국가의 소유권을 인정하지 않는 「UN 외기권 우주조약(1967)」과는 달리, 달에 매장된 광물 채굴에 대한 이권을 보장한 「US 상업적 우주 발사 경쟁력 법」이 2015년 채택됨에 따라 미국 및 일본의 민간 기업은 접근 가능한 행성에 존재하는 고부가가치의 자원 채취를 위한 기술 개발을 선제적으로 진행하고 있다. 더욱이 미국, 유럽과 중국을 포함한 우주 기술 선진국은 행성 자원의 확보에 한정되지 않고, 달 또는 화성에서의 실제 거주 환경 조성을 위한 현지 자원 활용(In-situ Resource Utilization, ISRU) 개념을 활용한 유인 탐사 및 거주 환경 건설 로드맵을 구체화하는 추세이다. 유럽 우주국(European Space Agency, ESA) 경우 2030년 완공을 목표로 실제 우주인이 거주하는 문 빌리지(Moon Village)와 같은 대규모 거주지 건설계획을 2016년 발표하고 이를 실현하기 위한 컨소시엄을 구성하고 있으며, 중국에서도 최근 유사한 컨소시엄 구성하거나 유럽 우주국의 컨소시엄에 공조하는 등 행성 개발 주도권을 확보하기 위한 노력을 경주하고 있다. 컨소시엄 구성을 통한 행성 개발 전략은 주도국의 입장에서는 비용과 실패의 위험성을 분산시키는 장점이 있으며, 우리나라와 같은 참여국의 입장에서는 기여도에 따라 이권을 확보할 수 있는 기회가 된다는 점에서 매우 중요한 의미를 갖는다. 특히 투자 자원의 한계가 있는 우리나라의 경우에는 기술적인 기여를 통한 참여가 바람직한 것으로 판단되는데. 이는 행성 개발에 필요한 기반시설에 대한 설계법이나 통합 규정 등의 개발과 함께, 시공 장비 및 운송 기반시설 등에 포괄적으로 적용될 수 있는 전략 응용 기술을 포함하는 원천기술 개발에 집중하는 것이 효율적인 대안으로 예상된다. 그러나 행성 개발을 위하여 기초적으로 필요한 예상 인프라와 거주지의 종류 및 규모를 추산하기 위해서는 현지 가용 자원의 종류 및 양과 거주 인원 등에 대한 정보가 필요한 반면, 필요 자원의 종류 및 양과 거주 인원 역시 인프라와 거주지의 종류 및 규모에 대한 결정이 선행되어야 추산될 수 있는 순환 논리의 어려움이 대두된다. 따라서 본 연구에서는 행성 탐사 및 거주지 개발을 위하여 ESA와 미국 항공 우주국(National Aeronautics and Space Administration, NASA)에서 제안한 ISRU 개념을 활용한 행성 운송 인프라 건설의 필요성을 검토하기 위한 기초연구를 수행하였다. 이를 위하여 운송 인프라의 설계에 고려해야하는 행성의 환경 인자들에 대하여 세부적으로 고찰하고 선정하였으며, 이를 실현하기 위하여 요구되는 기술들을 구분하였다. 다음 Fig. 1과 Fig. 2는 본 연구에서 고찰한 목표 기술의 정의 방법과 PISCES(Pacific International Space Center for Exploration Systems)에서 제작한 이착륙 패드 건설 장비를 각각 나타내고 있다