KAIST 항공우주공학과 이대영 교수 연구팀에서 개발한 ‘우주급 종이접기 에어리스 휠’이 로보틱스 분야 세계적인 권위지인 Science Robotics (Impact Factor: 27.5) 2025년 12월호에 게재되었다.
 
달의 지하 용암 동굴(피트)은 미세 운석과 우주 방사선으로부터의 자연 차폐가 가능해 미래 기지 후보로 주목받고 있다. 그러나 피트 입구는 경사가 가파르고 지형이 험준해, 현재까지 실제 달 동굴로의 접근·진입이 이루어진 사례가 없다. 이를 극복하기 위해서는 동굴 입구로의 접근 기술뿐 아니라, 진입 이후 탐사까지 포함하는 임무 시나리오 전반을 구현·검증할 수 있는 이동 기술이 필요하다. 기존에는 크레인이나 테더(통신 케이블) 등 고중량 장비 기반 진입 방안이 제안되었으나, 높은 비용과 복잡한 시스템 요구로 현실적 한계가 있었다.

KAIST 항공우주 로보틱스 및 메커니즘 연구실(지도교수: 이대영)에서는 무인탐사연구소와 공동으로, 위험 임무 지역 탐사를 위한 다중 로봇 적용을 목표로 종이접기 원리와 다빈치 다리의 상호 지지 구조를 응용한 ‘수납·전개형 에어리스 휠’을 개발하고 이를 활용한 달 동굴 진입 방식을 제안했다. 기존 전개 구조에 흔히 사용되는 힌지(Hinge)나 베어링 등 회전 구동 부품은 진공 환경에서의 냉간 용접(cold welding) 위험과 월면토 분진(Regolith)에 의한 마찰·마모로 인해 신뢰성 저하가 우려된다. 연구팀은 기존 전개 구조에 흔히 사용되지만 우주 환경에서 고장 위험이 높은 관절 부품을 배제하고, 블록들이 서로 맞물려 지지하는 교차 얽힘 기반 체결 방식으로 전개 변형과 형상 유지를 동시에 달성했다.

개발된 휠은 수납 상태에서 지름 230mm로 보관되다가 필요시 500mm까지 2배 이상 확장할 수 있으며, 모사 월면토 등 다양한 환경에서 주행 성능을 검증했다. 또한 달 중력 조건에서 100m 자유 낙하에 상응하는 충격에도 구조 건전성과 성능을 유지해, 피트 상부에서 소형 로버가 자유 낙하한 뒤 전개형 휠로 탐사를 수행하는 저비용·다중 로버 기반 진입/탐사 시나리오의 가능성을 제시했다.

본 연구에는 항공우주공학과 이성빈 박사과정과 무인탐사연구소 조남석 대표가 공동 1저자로 참여했으며, KAIST·무인탐사연구소·한국항공우주연구원·한국천문연구원·한양대학교 연구진이 공동으로 수행했다. 연구 결과는 방송 3사를 포함해 20개 이상의 국내외 언론에 보도되며 큰 주목을 받았다.

저널 정보: https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adx2549
영상 정보: https://youtu.be/qyELzP-Lqyg
주요 언론 보도: 
[SBS 8뉴스] 불 뚫고 '달 동굴' 들어간다…한국서 탄생한 '괴물 로봇‘ https://youtu.be/f3M81mAXv34?si=nwZ6YwXxAJ2MwyC2
[KBS대전] ‘종이접기 구조 바퀴’로 난제 해결…달 탐사시대 개막 기대 https://youtu.be/IDSaDBk5df0?si=PZbMUxDDlTuHysZK
[MBC대전] "달 지하로 깊숙이"...'접었다 펴는' 바퀴 나왔다 https://youtu.be/mMo8YPbBpf0?si=C6APdCBK7OpMpXxh
[JTBC News] 다빈치 다리에서 착안한 '로버 휠'…달 100m 높이서 떨어져도 거뜬 https://youtu.be/EzYKNSWwwEI?si=U4MGy0-pNHUI0nXB


 

<제주도 용암 동굴을 탐사 중인 전개형 휠 탐사 로버>

<달 동굴 탐사 임무 개요도>

<Science Robotics 게재>