일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2024.5.2

월면 경제권
요코가와덴키(横河電機)가 도전할 다음 극한 지역은 '달'
달 수자원 탐사장치를 양산형으로

“지금까지 산업용 센서를 에너지나 화학 등 위험한 플랜트에 많이 도입해 왔다. 신뢰성과 품질을 중시한 사업을 전개한 결과, 당사 제품을 심해와 북극 등 지상의 극한 지역에 납품할 수 있게 되었다. 그리고 자연스럽게 다음엔 우주에 도전하자는 이야기가 나오게 되었다”.

요코가와덴키가 2022년 4월에 개설한 사장 직할의 ‘우주사업개발실’을 구축한 장본인이자, 현재, 이그제큐티브멘토우주사업개발실에 소속되어 있는 구로스(黒須) 씨는 이렇게 말한다. 계측·제어 기술 등에 강점을 가지고 있는 요코가와덴키가 다음 도전 영역으로 삼고 있는 것이 우주, 그리고 달이다.

달과 관련해 요코가와덴키가 추진하고 있는 것은 크게 2가지. (1)수자원 탐사를 위한 장치 개발 (2)월면 플랜트 건설을 위해 통신지연을 고려한 원격제어시스템 개발이다.

(1)은 지요다화공건설(千代田化工建設)과 공동으로 개발을 추진하고 있는 탐사 장치로, 요코가와덴키가 지금까지 석유가스화학 산업의 프로세스용으로 3,000대 이상의 납입 실적을 가지고 있는 레이저 가스 분석계 기술이 베이스가 되고 있다. 구체적으로는, 달 표면을 굴착해 레고리스(달의 모래)를 채취하고, 그것에 열을 가해 기화시킨다. 그 기화 성분에 레이저 광을 조사해 수분 농도를 계측한다. 파장이 다른 반도체 레이저를 탑재함으로써 물뿐만 아니라 산소나 메탄 등의 검출도 가능하다.

실제 운용에서는 달 착륙기(랜더)에 탑재해 착륙 지점에서 탐사를 하거나, 달 탐사차량(로버)에 탑재해 착륙 지점 주변을 탐사하는 등을 상정하고 있다.

달의 수자원 탐사는 올해 이후 본격화될 전망으로, 예를 들면, 일본은 2025년, 우주항공연구개발기구(JAXA)가 인도우주연구기관(ISRO)과 협력해 달의 극역 탐사 미션 ‘LUPEX(Lunar Polar Exploration Mission)’를 실시한다. 달의 남극 지역으로 로버를 수송하고, 그것을 사용해 여러 곳에서 1.5m 정도의 깊이까지 굴착해 수자원을 탐사한다.

LUPEX에서는 수많은 종류의 수자원 분석 장치가 투입될 예정이지만, 이러한 정부계열 우주 기관의 미션에서 사용되는 장치는 고가이다. “과학적 데이터 취득에는 고가의 장치도 좋지만, 수자원을 활용하려면 여러 장소에서 조사가 필요하게 된다. 그렇게 되면 저가로 양산할 수 있는 장치가 요구되기 때문에 지상의 기술을 활용하는 것이 지름길이 된다”라고 요코가와덴키 우주사업개발실의 시라츠(白津) 실장은 말한다.

무엇보다, 대량의 방사선이 쏟아지는 달 표면에서는 지상용 레이저 가스 분석계 장치는 사용할 수 없다. 이러한 장치는 “일렉트로닉스의 덩어리”(시라츠 실장)이기 때문에 달 표면에서 사용할 수 있는 부품으로 전환할 필요가 있다. 요코가와덴키는 현재, 우주 대응 부품을 리스트업해 전환 가능성을 검토하고 있다고 한다.

수송 코스트가 1kg당 1억 엔 이상으로 매우 높은 달에서의 이용을 위해 장치를 소형 및 경량화하는 것도 매우 중요하다. 요코가와덴키는 방폭 대책 가드가 장착된 지상용 장치의 핵심 부분에 대한 커스터마이징을 진행하고 있으며, 레이저 측정부의 시제기는 크기가 270mm×170mm×130mm, 무게는 23k이다. 요코가와덴키는 2027년까지 장치를 완성시켜 우주 실증을 실시하고 싶다고 한다.

-- 왕복 10초의 통신 지연으로 어떻게 제어할 것인가? --
(2)의 원격제어시스템은 요코가와덴키가 닛키(日揮)홀딩스 산하의 닛키글로벌(가나가와 현)과 공동 개발을 추진하고 있다. 양 사는 2023년 11월, 공동 개발 계약을 체결했다고 발표했다.

“지구와 달의 통신에서는 왕복으로 최저 2초, 네트워크의 라우팅을 포함하면 최저 10초의 지연 시간이 생긴다. 이 때문에 지금까지 지상에서는 아무도 경험해 본 적이 없는 제어 시스템이 필요하게 된다”(시라츠 실장)

예를 들면, 통신 지연이 있을 경우, 지상에서 모니터링하는 정보보다도 현장에서는 상황이 진행되고 있어 적절한 제어가 어려워지는 케이스를 생각할 수 있다. 이를 해결하기 위해 ‘10초 뒤를 예측하는 기술’이나 ‘미세한 전조나 변조를 감지해 대응하는 기술’이 필요하게 된다고 한다.

달에서는 지상과 달리 문제가 발생했을 때 직접 사람이 개입할 수 없다. 태양풍 등으로 인해 통신이 끊어질 가능성도 있다. 이러한 트러블에 대해 자율적으로 제어할 수 있는 시스템도 필요할 것이다.

양사는 현재, 원격통신대응제어시스템의 최적해를 찾기 위한 검토를 진행하고 있으며, 올해 안에 일정한 성과를 얻는 것을 목표로 하고 있다.

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