[달 남극 탐사 모빌리티 컨셉 디자인 제안, 한해림, 이윤서, 박기철]

Reviewed by 한해림, 이윤서 학부연구원 

본 연구는 달 남극이 미래 화성 탐사를 위한 전략적 전초기지로 부상하고, 아르테미스 프로그램을 통해 장기 유인 탐사가 본격화되는 흐름 속에서, 달 남극의 극한 환경에 최적화된 가압형 로버(Pressurized Rover)의 설계 조건을 체계적으로 분석하고 이를 반영한 컨셉 디자인을 개발하는 데 목적을 두었습니다. 특히 달 남극 섀클턴(Shackleton) 크레이터는 극저온과 낮은 중력, 태양풍과 방사선 노출, 미세 레골리스의 오염 문제, 가파른 경사 지형, 유성체 충돌 위험 등 복합적 제약 조건이 동시에 존재하는 공간이지만, 한편으로는 얼음 기반 자원(ISRU 가능성)과 장시간 햇빛이 도달하는 고지대(에너지 확보 가능성)를 갖춘 전략적 요충지로 평가됩니다. 본 연구는 이러한 “위험과 가치가 공존하는 환경”을 전제로, 장기 체류형 탐사에서 로버가 수행해야 하는 기능적·구조적·사용자 경험(UX) 요구를 정리하고, 실제 운용을 상정한 설계 논리를 컨셉 수준에서 제시하고자 했습니다.

연구 방법으로는 NASA 문헌 자료와 기존 장기 탐사용 로버 사례(LER, Lunar Cruiser, X-PLOR, PLR1, PLR2)를 중심으로 비교 분석을 수행하였습니다. 외장 설계 측면에서는 열 제어 시스템(극저온·열충격 대응), 방사선 차폐, 레골리스 오염 방지 전략, 경사 지형 주행을 위한 조향 및 서스펜션 구조, 에너지 확보 방식(태양광, 배터리, 보조 시스템)의 차이를 핵심 비교 축으로 삼아, “달 환경이 요구하는 설계 조건이 무엇이며, 각 사례가 이를 어떤 방식으로 해결해 왔는지”를 체계적으로 정리했습니다. 내장 설계 측면에서는 조종구역, 연구·작업 공간, 생활 공간, EVA(Extravehicular Activity) 구역의 구성과 배치 방식에 주목하여, 장기 체류 상황에서 거주성(comfort)과 작업 효율성(productivity), 동선 최적화(flow), 안전·격리(safety & segregation) 조건을 어떻게 확보하는지 분석했습니다. 사례 분석 결과, 장기 탐사 로버는 대체로 가압 유지가 가능한 원통형 모듈 구조를 기반으로 하며, 벽면 중심의 수납·장비 배치를 통해 내부 바닥 면적을 확보하고, 협소한 공간에서의 사회적·심리적 안정성을 고려한 공간 구성을 핵심 특징으로 가진다는 점을 확인할 수 있었습니다.

이러한 분석을 토대로 본 연구는 달 남극 환경에 적합한 가압형 로버 컨셉을 제안했습니다. 제안 로버는 길이 약 8m, 너비 약 3m, 높이 약 5m 규모로 설정하였고, 상부에는 달 남극에서 태양광이 수평으로 입사하는 특성을 고려하여 수직 전개식 태양광 패널을 적용함으로써 일사량 확보 효율을 극대화하도록 구성했습니다. 이동 시스템은 6륜 독립 조향 구조를 채택하여, 극지의 불규칙한 경사 지형과 미세 레골리스 환경에서도 안정적인 주행과 자세 제어가 가능하도록 설계했습니다. 실내 구성은 연구 구역, EVA 구역, 조종·생활 구역의 세 가지 모듈형 유닛으로 기능을 분리했으며, EVA 구역을 중앙에 배치하여 작업 영역과 생활 영역의 교차를 최소화하고, 탑승 후 목적에 따라 동선이 자연스럽게 분기되도록 의도했습니다. 또한 통로를 겸한 화장실 구조와 벽면 중심 배치 전략을 통해 제한된 내부 공간의 활용도를 높이고, 장기 체류 시 사용자가 느낄 수 있는 피로와 스트레스를 완화할 수 있도록 거주성을 확보하는 방향으로 컨셉을 구체화했습니다.

결론적으로 본 연구는 달 남극이라는 특수 환경이 요구하는 설계 요건을 문헌과 사례 기반으로 구조화하고, 이를 로버 외장·내장 설계와 사용자 중심 공간 구성으로 연결하는 논리적 프레임워크를 제시했다는 점에서 의의를 가집니다. 동시에 본 연구는 문헌 기반의 이론적 접근에 기반한 컨셉 제안이라는 특성상, 실제 임무 환경에서의 기술적 실증(구동 성능, 구조 안전성, 에너지 수지)과 사용자 경험(피로, 동선 효율, 안전 체계)에 대한 정량적 평가가 충분히 수행되지 못했다는 한계를 갖습니다. 향후 연구에서는 제안된 구조·운동·에너지 시스템을 실증적으로 검토하고, 장기 체류 상황을 반영한 UX 평가 및 설계 개선을 병행함으로써 컨셉의 현실성과 완성도를 단계적으로 고도화할 필요가 있습니다.

[학회 후기] 

2025년 11월 29일, 경희대학교 국제캠퍼스에서 열린 한국디자인학회 가을 학술대회에 참가하여 제가 진행한 연구를 발표할 기회를 얻을 수 있어 매우 의미 있는 시간이었습니다. 학회는 단순히 결과물을 소개하는 자리를 넘어, 연구의 문제의식과 진행 과정, 그리고 도출한 결과를 다양한 관점의 연구자들과 공유하고 피드백을 받으며 논의를 확장할 수 있는 장이라는 점에서 큰 가치를 느꼈습니다. 특히 실제로 질문을 받고 응답하는 과정에서, 제가 설정한 설계 근거가 얼마나 설득력 있게 전달되는지, 그리고 어떤 부분이 더 명확한 근거와 설명을 필요로 하는지를 점검할 수 있었습니다.

또한 다양한 주제와 프로세스를 통해 연구한 다른 대학생들의 프로젝트를 직접 볼 수 있었고, 이를 통해 디자인 연구가 다루는 문제의 범위와 접근 방식이 얼마나 폭넓은지를 체감하며 시야를 넓힐 수 있었습니다. 평소에는 인터넷 자료나 이미지 중심의 결과물만 접하게 되어 연구 배경과 의도를 충분히 이해하기 어려운 경우가 많지만, 학회에서는 연구자가 왜 그 문제를 선택했는지, 어떤 가정과 제약을 놓고 판단했는지, 어떤 방식으로 설계를 발전시켜 왔는지에 대한 ‘맥락’을 직접 들을 수 있어 매우 유익했습니다. 여러 세션의 발표를 청취하면서 학계와 업계가 현재 어떤 가치를 중요시하고 있는지, 지속가능성, 안전성, 사용자 경험, 사회적 책임과 같은 이슈가 어떻게 연구로 구체화되고 있는지에 대한 의견을 접할 수 있었던 점 또한, 다른 환경에서는 얻기 어려운 중요한 학습 경험이었습니다.

[발표 후기] 

주제: 달 남극 탐사 모빌리티 컨셉 디자인 제안

저의 발표는 달 남극 탐사 모빌리티 컨셉 디자인 제안을 주제로 진행되었습니다. 본 연구는 아르테미스 프로그램의 전개에 따라 장기 유인 탐사가 이루어질 것으로 예상되는 달 남극 섀클턴 크레이터 환경을 분석하고, 그곳의 복합적인 제약 조건을 로버 설계 조건으로 구조화한 뒤, 이를 반영한 가압형 로버 컨셉 디자인을 개발하는 것을 목표로 했습니다. 이를 위해 NASA 문헌 조사와 기존 로버 5종의 외장·내장 디자인 특징을 비교 분석하였고, 사례별 차이를 단순 열거하는 데 그치지 않고 달 환경 대응을 위한 핵심 설계 요건을 체계화하여 설계 기준으로 정리했습니다.

컨셉 제안에서는 달 남극에서의 에너지 확보, 경사 지형 주행 안정성, 작업 효율성, 거주성을 균형 있게 지원하는 방향으로 설계를 구성했습니다. 수직 전개식 태양광 패널은 달 남극의 일사 조건을 반영해 에너지 확보 효율을 높이기 위한 선택이었고, 6륜 독립 조향 시스템은 미세 레골리스와 경사 지형이 복합적으로 존재하는 환경에서 주행 안정성과 자세 제어를 우선하기 위한 구조적 선택이었습니다. 또한 내부는 연구 구역, EVA 구역, 조종·생활 구역의 3모듈 구조로 나누어 기능을 분리했으며, EVA 구역을 중앙에 배치함으로써 임무 후 탑승 시 오염 관리와 동선 효율을 동시에 고려했습니다. 결과적으로 본 컨셉은 달 남극이라는 극한 환경에서 사용자가 “안전하게 이동하고, 효율적으로 작업하며, 장기적으로 체류할 수 있는” 로버를 구현하기 위한 사용자 중심 설계 방향을 제시한 점에서 의미가 있습니다.

발표 후에는 참석자들과 달 환경에서 요구되는 모빌리티 조향 구조의 특성, 로버 내부 UX 설계의 중요성, 그리고 장기 체류 상황에서 공간 구성과 심리적 안정성 요소가 어떤 방식으로 설계 판단에 반영되어야 하는지 등에 대해 의견을 나누며 논의를 확장할 수 있었습니다.

질문 1. 모빌리티의 조향 구조를 6륜으로 설정한 이유가 궁금합니다. 4륜을 채택했다면 경량화에 더 적합했을 것 같은데요.

답변 1. 제안 로버는 세 개의 모듈로 구성된 비교적 큰 규모의 가압형 구조를 전제로 하고 있으며, 달 남극의 험준한 지형에서 안정적으로 주행하기 위해서는 접지 안정성과 자세 제어가 핵심이라고 판단했습니다. 따라서 모듈별로 하중을 분산하고 주행 안정성을 확보하기 위해 각 모듈당 두 개씩 바퀴를 배치하는 6륜 구성이 합리적이라고 보았습니다. 물론 지구에서 달까지의 운반을 고려하면 경량화가 중요한 가치이지만, 본 컨셉의 핵심 사용 시나리오는 달 표면에서의 실제 운용이며, 실제 탑승자 안전과 임무 수행의 신뢰성을 확보하는 것이 우선되어야 한다고 판단했습니다.

질문 2. EVA 공간을 중앙에 배치하여 두 공간을 분리한 이유가 궁금합니다.

답변 2. EVA 이후 탑승하는 우주비행사의 목적과 동선을 기준으로 내부 구성을 설계했습니다. 탑승 후 곧바로 연구를 수행해야 하는 상황이라면 연구 구역으로 빠르게 이동할 수 있어야 하고, 휴식이나 이동 준비가 목적이라면 생활·조종 구역으로 곧바로 전환될 수 있어야 합니다. 따라서 중앙의 EVA 구역을 기점으로 좌우 동선이 자연스럽게 분기되도록 구성하여, 다른 용도의 공간을 불필요하게 통과하지 않고 목적을 달성할 수 있도록 했습니다. 이 구조는 임무 효율성과 생활 편의성을 동시에 높이는 데 기여할 수 있으며, 동시에 EVA 과정에서 발생 가능한 오염 요소가 생활 영역으로 확산되는 것을 최소화하는 관점에서도 의미가 있습니다.

[청취 후기]

주제: 위기 상황의 자폐 스펙트럼 장애인을 돕기 위한 개인 맞춤형 픽토그램 제안

청취한 발표 중 자폐 스펙트럼 장애인을 위한 개인 맞춤형 픽토그램 제안 연구는 사용자 연구를 매우 체계적으로 수행하고, 전문가 자문을 통해 설계의 타당성을 단계적으로 보완해 나간 과정이 특히 인상적이었습니다. 단순히 당사자 사용자만을 대상으로 한 해결안 제시에 그치지 않고, 실제 위기 상황에서 사용자와 상호작용하게 되는 주변 인물(보호자, 교사, 현장 지원자 등)의 사용성까지 함께 고려했다는 점은 문제 해결의 현실성을 높이는 의미 있는 접근으로 보였습니다. 또한 발표 과정에서 역할극을 활용해 사용 시나리오를 구체적으로 제시한 방식은, 위기 상황이라는 특수 맥락에서 픽토그램이 어떤 타이밍과 흐름으로 활용되는지 이해하는 데 큰 도움이 되었고, 제안 솔루션의 설득력을 높이는 요소로 작용했습니다.

다만 본 프로젝트에서 픽토그램은 ‘의미를 빠르게 파악하는 것’이 핵심 가치임에도 불구하고, 브랜딩을 위한 ‘픽셀’ 그래픽 모티프가 강조되면서 일부 상황에서 가시성과 즉시성이 충분히 확보되지 못한 점은 아쉬움으로 남았습니다. 특히 위기 상황에서는 사용자의 인지 부담이 높아질 수 있고, 주변 인물이 즉각적으로 의미를 이해해야 하는 경우도 많기 때문에, 시각적 모티프의 일관성보다 정보 전달의 명확성이 우선될 필요가 있다고 생각했습니다. 향후에는 픽셀 모티프를 유지하더라도 대비, 단순화, 시각적 위계 조정 등을 통해 가시성을 강화하거나, 상황별로 ‘최소 표현 규칙’을 마련해 즉시 해석 가능한 그래픽 언어로 다듬는다면 프로젝트의 완성도를 한 단계 더 높일 수 있을 것으로 기대됩니다.