기계/재료

저장대학, 1일 1천년 시뮬레이션하는 시공간 압축 실험실 구축

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최근, 저장(浙江)대학 초중력 원심분리 시뮬레이션 및 실험 장치(CHIEF) 프로젝트 실행가능성 연구 보고서가 국가발전·개혁위원회 허가를 받았다. 해당 프로젝트는 항저우(杭州) 위항구(余杭區) 미래과기성(未來科技城)에 위치했으며 구축 시간이 5년이고 부지면적은 약 59,333㎡이며 총투자액은 20억 위안(한화로 약3,326억)을 초과한다. CHIEF는 "시공간 압축" 기능을 보유하고 있기에 "시간 초월"을 구현할 수 있어 1일에 1천년을 시뮬레이션할 수 있을 뿐만 아니라 실험실에서 "고속철 운행"을 구현할 수 있다. CHIEF는 "국가 중대 과학기술 인프라 시설"로서 대형 복잡성 과학연구 장치 또는 시스템을 의미하며 국가 과학기술 발전을 추진할 수 있는 "중요한 장비"이다. CHIEF와 동등한 수준의 장치로는 베이징 전자-양전자충돌기, 상하이광원(光源), 톈옌(天眼) FAST 전파망원경 등이 있다. CHIEF 프로젝트는 “13.5계획" 기간에 10개 국가 중대 과학기술 인프라 시설 프로젝트 중 하나이다. 표준 중력을 초과하는 중력을 초중력이라고 한다. 초중력 환경조건에서 신기한 효과가 발생할 수 있다. 초중력 환경 조건에서 과학자들은 표준 중력 환경 조건에서 완성하기 어려운 아주 많은 실험을 완성할 수 있다. 초중력장은 "비례 축소" 작용을 보유하고 있으며 초중력장에는 또한 "시간 단축" 효과가 존재한다. 과학자들은 해당 특성을 이용하여 실험 시간을 대폭 단축시킬 수 있다. 초중력 원심분리기에 토양 오염물질 전이 실험 장치를 장착하면 오염물질이 지하에서의 대규모, 장기적 이동을 시뮬레이션할 수 있다. 만약 현실에서 오염물질 전이를 연구하려면 수천 년이 소요되지만 초중력장에서 해당 시뮬레이션 실험을 수행하면 1일 시간이 소요된다. 연구팀은 CHIEF 예비연구 단계에 초중력을 이용하여 "고속열차 운행 동력 효과 테스트 시스템" 등 연구를 수행하였다. 해당 시스템의 설계는 고속열차가 중국 동남부 연해의 깊고 두터운 연질토양 지역에서 운행시 지반침하를 통제하기 위한데 있다. 현실에서 해당 실험을 수행하려면 거대한 자금 및 시간이 소요되지만 초중력 환경의 "비례축소", "시간단축" 효과를 이용하면 작은 모형으로 1시간 동안에 현실에서의 고속철 운행을 시뮬레이션하여 각종 방안을 연구·검증할 수 있다. 해당 "실험실에서의 고속철 운행" 프로젝트는 2017년 "중국 대학 10대 과학기술 진전"에 입선되었다. CHIEF의 용량은 1,900g·t에 달할 예정인데 이는 현재 세계 최대 원심분리기 용량 1,200g·t(중력가속도×t)을 훨씬 초과한다. CHIEF는 순간 상태에서 1만 년 시간, 원자급에서 1Km급 공간, 상온에서 고온고압 등 다상(Poly phase) 매질 운동의 실험 환경에 적합하다. 기존에 저장대학은 CHIEF의 "미니 버전(Mini version)" 장치 ZJU400를 건축공학실험실 지하실에 구축하였다. ZJU400의 "팔(Arm)" 길이는 4.5m이며 2개 회전축에 각각 1개 변의 길이가 1m인 큐브형 실험창을 탑재하였는데 실험창의 최대 지지 하중은 3t이다. ZJU400가 일정한 회전속도에 도달한 후 원심력의 작용으로 실험창에 초중력장이 형성된다. ZJU400은 원심가속도가 150배 중력가속도에 도달할 수 있는 원심분리기이다. 향후 구축하게 될 CHIEF의 회전팔 반지름은 9m에 도달하고 실험창은 3m, 최대 지지 하중은 32t에 도달할 예정인데 이는 ZJU400의 최대 지지 하중의 10배에 해당된다. CHIEF를 지하실에 설치하는 목적은 원심분리기 상부에 탑재된 행잉 바스켓(Hanging basket)이 고속 회전하기에 안전성을 확보하기 위한데 있다. 그러나 고속 회전 환경에서 사람이 직접 실험창에서 실험을 조작할 수 없다. 이에 대비해 실험창에 기계팔을 설치하였으며 모든 작동은 중앙제어장치의 통제에 의해 수행된다. 지하실에 많은 센서를 설치하였기에 검출된 신호 및 데이터는 제어실에 전달될 수 있다. CHIEF의 구축은 미니 버전 ZJU400에 존재하는 원심력이 클수록 하중 지지량이 적고 불평형 저항 능력이 낮은 단점을 보완할 수 있다.

후난창더고신구, 세계 최대 규모 타워크레인 스마트공장 오픈

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최근 후난창더(湖南常德)고신구에서 세계 최대 규모 중롄중커(中聯重科) 타워크레인 스마트공장 오픈식이 열렸다. 12개 자동화 생산라인, 100여 대 산업로봇, 16개 CNC가공센터를 갖춘 동 스마트공장은 평균 10분당 1개 표준 마디를 만들어내고 90분당 1개 붐대를 생산해내며 110분당 1대 타워크레인을 출하할 수 있다. 7.8억 위안(한화로 약 1,293억 원)을 투자해 건설한 해당 스마트공장은 후난의 100억급 규모화 스마트제조 산업 육성에 이바지함과 아울러 중국의 공학기계 스마트화 제조 수준을 새 단계에 끌어올릴 전망이다. 2016년에 착공에 들어간 중롄중커 타워크레인 스마트공장은 독일의 산업 4.0 표준에 따라 건설하였다. 동 스마트공장은 세계에서 유일하게 지능제어, 지능생산라인, 지능물류, 지능검사 기술을 통합시킨 가장 선진적이고 고효율적이며 친환경적인 타워크레인 스마트공장이다. 스마트공장의 생산계획 지능화, 생산과정 투명화, 품질관리 실시간화 등 지능화 관리 수요를 충족시키기 위해 회사측은 일련의 전면적이고 고효율적인 MES제조집행시스템을 개발하였다. 해당 시스템은 생산라인 설비 계층, 시스템 데이터 계층, 생산관리 계층, 의사결정 지원 계층 등 4개 계층으로 나뉘는데 지능화 설비에 기반한 설비 감지, 산업인터넷 플랫폼을 매개체로 설비와 생산과정 데이터를 통합시킨 데이터 분석, 제조집행시스템을 핵심으로 생산업무 디지털화 관리체계 구축을 통한 프로세스 집행, 빅데이터 플랫폼을 의사결정 분석 플랫폼으로 이용한 정보 의사결정을 달성하였다. 오픈식에서 중롄중커는 스마트공장에서 출하한 T6515, T6250, T7525 등 새로운 4.0 PC 플랫 톱 타워크레인 신제품을 선보였다. 상기 신제품은 하중·속도 순응 기술, 고효율 선회구동 기술 등 다수 국제 선진기술에 힘입어 종합 인양 효율, 운반 효율, 지정위치도달 효율, 지정위치도달 정밀도, 동급 타워크레인 부품 호환성 등이 향상되었다.

저장대, 최초의 삼차원 광학 위상절연체 개발

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최근 저장(浙江)대학 정보·전자공학학원 천훙성(陳紅勝) 연구팀과 싱가포르 남양이공대 Baile Zhang/Yidong Chong 연구팀은 최초의 삼차원 광학 위상절연체를 공동으로 개발하였다. 해당 성과는 삼차원 위상절연체를 페르미온 시스템에서 보손 시스템으로 확장시킴으로써 도파로에서 광자의 전송효율을 높일 전망이다. 해당 성과는 "Nature"에 게재되었다. 기존의 광학 위상절연체 실험연구는 이차원 공간에만 제한되었고 삼차원 광학 위상절연체에 대한 연구에서 확실한 성과는 없다. 표면파가 이차원 공간에서 전파될 때 일차원 단일방향 위상학적 경계상태(boundary State)만 존재하지만 삼차원 광학 위상절연체에서 전파될 때 위상학적 표면 상태는 이차원 무질량 디랙 페르미온(massless Dirac fermion)으로 표현된다. "Nature" 심사전문가는 해당 연구 성과에 대해 "실험적으로 삼차원 광학 위상절연체를 구현한 것은 매우 중요한바 해당 신흥 분야의 발전을 촉진할 것이다."라고 평가했다.

저장대, 가변형 인장성능을 보유한 고인성 콘크리트 재료 개발

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최근 저장(浙江)대학 건축공학학원 쉬스랑(徐世烺) 연구팀이 개발한 인장 변형성능이 일반 콘크리트의 800배에 달하는 고인성, 내구성, 균열제어형 섬유보강 콘크리트 재료가 2018년도 국가기술발명 2등상을 수상하였다. 자체 지식재산권을 보유한 해당 성과는 중대 혁신가치가 있는 기술체계를 형성하였고 공학적 검증도 통과하였다. 콘크리트는 인프라 구축에 광범위하게 응용되는 재료이지만 높은 취성과 쉽게 균열이 생기는 등 자연적 속성을 보유하고 있다. 콘크리트 균열은 대형 토목공사의 수명을 단축시키고 대규모 경제적 손실을 입히는가 하면 중대 안전사고도 유발한다. 연구팀이 개발한 고인성 콘크리트의 인장변형 한계치는 일반 콘크리트의 800배인 8.4%에 이르고 최대 균열폭은 0.1mm에 훨씬 못 미치며 열악환경에서의 내부식 내구성 요구를 충족시킨다. 연구팀은 재료의 역학성능, 내구성, 구조적 성능 등 지표를 얻기 위해 대규모 체계적 테스트를 수행하였다. 테스트 결과 고인성 콘크리트의 변형성능, 강도 종합성능 등 2개 지표는 기존의 세계 최고치에 비해 각각 70%와 60% 높았다. 해당 성과는 콘크리트의 인성이 약하고 취성이 높으며 쉽게 균열이 생기는 본질적 결함을 근본적으로 해결하였다. 고인성 콘크리트는 규모화 산업생산에 들어갔고 이미 저장 신링(新嶺)터널, 창산항(常山港) 특대교 등 주요 인프라 프로젝트에 사용되었다. 현재 연구팀은 중요 공학구조의 안전사용에 기술적 지원을 제공하고자 고인성 섬유보강 콘크리트 재료 및 복합구조에 대한 동적 충격성능 연구를 추진 중이다.

중국에서 자체로 개발한 준설선 "톈쿤호" 테스트 완료

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2019년 1월 9일, 중국교통건설주식유한회사 톈진(天津)항도국에서 자체로 개발한 준설 중장비 "톈쿤호(天鯤號)"는 약 3개월간의 토사 준설, 암석 준설 테스트를 마치고 장쑤(江蘇)치둥(啟東)조선소로 귀항하였다. 이는 준설 중장비가 본격적인 생산 투입 능력을 구비하였음을 의미한다. 이번 테스트 과정에서 "톈쿤호"의 지능 토사 준설 통제 시스템 디버깅(Debugging)에서 거대한 성과를 거두었는데 이는 준설선 자동 토사 준설 기술이 중국에서의 첫 응용일 뿐만 아니라 중국이 준설 기술 분야에서 거둔 중대한 성과이다. "톈쿤호"는 중국이 자체로 개발한 아시아에서 가장 큰 중형 자율항행 준설선이다. 2018년 10월 2일, "톈쿤호"는 장쑤 치둥에서 출항하여 토사 준설 테스트를 수행하였다. 약 1개월 동안의 테스트 결과 토사 준설 최대 생산율은 7,501㎥/h에 달하여 설계 표준 6000㎥/h를 훨씬 초과하였다. 또한 해당 준설선의 15Km 초장거리 준설 수송 능력을 검증하였다. 2018년 11월 23일, "톈쿤호"는 다롄(大連)에서 출항하여 암석 준설 테스트를 수행하였다. 테스트는 고생산량, 저에너지 소모 요구를 핵심으로 하는 암상에서 리머(Reamer)의 준설 자세 테스트, 다양한 성능의 절삭날 테스트, 리머 회전속도 테스트, 한계 횡이동 견인력 테스트, 정/역방향 커터 준설 테스트 등 5개 분야의 테스트를 수행하였다. 최종적으로 "톈쿤호"는 60MPa 암석 경도준설 테스트에 성공하여 암석 경도 50MPa 설계표준을 초과하였다. 상기 2라운드 테스트 기간에 "톈쿤호"의 준설 시스템, 수송 시스템 및 지능 토사 준설 시스템 등 시공 핵심 장비 성능은 실제 시공 검수에 통과되었으며 각항 테스트 기술 지표는 설계표준에 도달하였거나 설계표준을 초과하였다. 톈진항도국은 5년간 연구를 거쳐 "톈쿤호"에 지능 토사 준설 시스템을 장착하여 무인 조종 자동 토사 준설을 구현함과 아울러 시공 지역 실제 상황에 근거하여 시공 동작을 자동 조절할 수 있도록 하여 생산 효율의 지속적인 향상을 확보하였으며 준설선의 고생산량 및 안정 생산을 구현하였다. 다음 단계에 장쑤치둥조선소에서 "톈쿤호"에 대하여 최종 선거(Dock) 검사를 수행한 후 본격 생산에 투입될 예정이다.

푸싱호, 세계 최초 350 km/h 자율주행 고속열차

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2018년 1월 2일, 중국철도총공사에 의하면 중국은 현재 세계 최초로 시속이 300~350km인 고속철 자율주행 기술을 개발 중이며 머지않아 베이징-장자커우(張家口) 고속철에 우선 응용할 예정이다. (1) ATO 설비로 운전사 대체 현재 운영 중인 고속열차는 전부 중국열차운행제어시스템(CTCS) 통제 조건에서 운전사에 의해 조종되고 있다. 운전사는 운행명령에 기반하고 전방신호 및 선로상황 등 정보에 따라 열차의 시동, 가속, 감속, 정차를 인공적으로 조종한다. 이외 고속열차 운행 안전은 ATP에 의해 보장된다. ATP는 고속열차 과속방지 설비로서 실시간 운행속도를 감시한다. 또한 열차 운행 제한 조건에 근거하여 자동으로 열차의 브레이크 시스템을 제어함으로써 열차의 과속방지를 달성한다. 기술이 발전하면서 현재 ATO(고속열차 자율주행) 설비로 운전사를 대체하는 방안이 현실화 되고 있다. 이미 적지 않은 지하철 열차에 ATO 시스템이 도입되었다. 중국철도총공사는 주장삼각주 둥관(東莞)-후이저우(惠州), 포산(佛山)-자오칭(肇慶)의 두 개 200km/h 도시 간 철도노선에 ATO을 도입하였는데 이는 세계에서 최초로 시속 200km로 운영하는 철도노선에 ATO 설비를 도입한 사례이다. (2) 버튼 하나만으로 전과정 운행 달성 ATO는 기차역 지상 설비와 고속열차 탑재 설비 그리고 상기 설비 간 정보전송 통신시스템을 망라한 대규모 시스템이다. ATO 도입시 운전사가 시동버튼 하나만 누르면 열차의 자동발차, 기차역 간 자동운행, 스케줄에 따른 운행시간 자동조절, 역내 정위치 정차, 정차 후 자동문열기 등 기능을 수행한다. 지상관제센터에서 운행계획을 세우면 해당 계획은 지상의 데이터 전송망을 통해 ATO 지상 설비에 전송된다. ATO 지상 설비는 수신한 운행계획을 다시 철도 모바일통신망을 통해 고속열차 탑재 ATO 설비에 전송한다. 열차탑재 ATO 설비는 해당 계획을 수신한 후 고속열차의 현 위치에 근거하여 열차운행 통제용 제어속도곡선을 계산한다. 나아가 운전사를 대신해 고속열차의 가속, 운행, 감속, 정차, 문 열기/닫기 등 절차를 자동으로 완성한다. ATO 모든 동작은 ATP 시스템의 감시 하에서 이루어지기에 주행안전은 ATP에 의해 충분히 보장된다. ATO 설비로 조종 작업의 일치성을 확보할 수 있기에 운전사 능력 차이에 의해 발생되는 문제를 해소할 수 있다. 또한 운행계획에 따라 정확하게 주행하므로 수송능력을 효과적으로 높일 수 있다. (3) 푸싱호에 도입될 중국산 CTCS3+ATO 열차제어 시스템 시속 350km로 주행하는 고속열차는 운행속도가 빠르고 역 사이 거리가 멀기에 ATO가 확보해야할 정보 내용 종류, 정보 커버 범위, 정보 처리 논리는 시속 80km로 수km 떨어진 역 사이를 달리는 지하철에 비해 훨씬 다양하고 복잡하다. 따라서 보다 완성된 시스템 방안, 보다 신뢰성 있는 응용 기술, 보다 심층적인 연구 및 시험을 필요로 한다. 중국철도과학연구원은 CTCS3+ATO 열차제어 시스템 개발 과정에 고속열차 운행 특성에 근거하고 지능철도 구축의 수요로부터 출발해 가용성(availability) 및 지능화 측면의 업그레이드를 달성하였다. 2018년 6월에서 9월 사이, 중국철도총공사는 베이징-선양(沈陽) 종합 시험구간에서 CTCS3+ATO 시스템을 테스트하였다. 94일간 총 186,397km 주행시험에서 중국철도과학연구원이 개발한 자율주행 설비는 안정적으로 작동하였고 열차를 정밀하게 제어하였다. 모든 시험항목을 순조롭게 통과한 해당 설비는 곧 고속철 노선 시운영에 투입될 예정이다. 고속열차의 ATO 도입은 고속철 지능화의 중요한 상징일 뿐만 아니라 중국 고속열차 제어 기술의 국제 선도 지위 유지에 중요한 의미가 있다. 머지않아 푸싱(复兴)호는 세계 최초로 350km/h 자동주행 기능을 보유한 고속열차가 될 것인 바 이 또한 중국 고속철 분야 자체적 혁신의 대표적 성과이다.

중형 가스터빈의 대형 1단 고정날개 독자적 주조 달성

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2018년 12월 25일 중국이 독자적으로 개발한 첫 300MW F급 중형 가스터빈 1단 고정날개 주물이 검수에 통과하였다. 이는 중형 가스터빈의 핵심 열부품 영역에서 중국이 거둔 첫 번째 주요 성과이자 국가 과학기술 중대 특별프로젝트 "항공엔진 및 가스터빈"에서 지금까지 거둔 가장 주요한 획기적 성과이다. 가스터빈은 장비제조업의 "왕관의 보석"이라 불린다. 중국은 50년의 가스터빈 개발 역사를 가지고 있지만 중형 가스터빈 냉단부 부품 제조 및 완성품 조립 능력을 갖추었을 뿐 열부품 설계·제조 핵심기술이나 독자적 개발 능력은 갖추지 못했다. 특히 중형 가스터빈의 전형적 열부품인 1단 고정날개 핵심적 제조기술을 파악하지 못했다. 국가전력투자그룹유한회사 산하 중국연합중형가스터빈기술유한회사, 중국과학원 금속연구소, 장쑤융한(江苏永瀚)특수합금기술유한회사 등은 공동으로 합격 품질의 1단 고정날개 실물을 개발함과 아울러 더욱 안정화된 공정시스템 및 품질보증시스템을 형성함으로써 정형화 설계에 양호한 토대를 마련하였다. 이번 성과는 1) 중국 최초의 중형 가스터빈 대형 1단 고정날개 독자적 설계, 2) 중국 최초의 완전 자체 지식재산권 1단 고정날개 모합금(master alloy) 제련 및 정제화 제련기술 파악, 3) 중국 최초의 중형 가스터빈 대형 1단 고정날개 독자적 주조 및 대형 복잡 고정날개 정밀 주조기술 확보 등 다수 기록을 달성하였다.

금속연구소, 고체상물질의 1차원 규칙적 배열 구조 발견

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최근 중국과학원 금속연구소 천춘린(陳春林) 연구원은 일본 도쿄대학 Yuichi Ikuhara 교수 및 충칭(重慶)대학 인더창(尹德強) 부교수 등과 공동으로 세라믹재료에서 결정체, 준결정체, 비결정체와 구별되는 고체상물질의 새로운 구조 즉, 1차원 규칙적 배열 구조(One-dimensional ordered structure)[또는 1차원 규칙적 배열 결정체]를 발견하였다. 해당 성과는 2018년 12월 10일 "Nature Materials"에 온라인으로 게재되었다. 연구팀은 주사형 투과전자현미 기술을 제1원리 이론적 계산과 결합시키는 방법으로 산화마그네슘(MgO) 및 산화네오디뮴(Nd2O3) 박막재료에서 1차원 규칙적 배열 결정체를 발견하였다. 이로써 기존 고체상물질 구조에 대한 인식을 업데이트시켰다. 해당 구조는 한 방향에서만 결정체의 평행이동 대칭성 및 주기성을 보존하고 기타 방향에서는 원자가 무질서 배열을 나타내면서 1차원 평행이동 주기성을 보유한 장범위 규칙(long range order)적 배열 구조를 형성한다. 1차원 규칙적 배열 결정체의 구조단위를 구성하는 원자의 배열은 대응방위(coincidence site lattice) 경각 입계 구조단위와 매우 흡사하다. 연구 결과, 산화마그네슘 결정체는 에너지갭이 7.4eV인 절연체이지만 그 1차원 규칙적 배열 결정체는 에너지갭이 3.2eV인 와이드 밴드갭 반도체이다. 1차원 규칙적 배열 결정체의 발견은 고체상물질 구조의 종류가 기존 인식에 비해 풍부하다는 것을 입증하였다. 또한 새로운 구조의 물리적 성질은 상응하는 일반적 구조 유형에 비해 그 차이가 뚜렷하다.

"다양 1호", 중국대양52차 과학탐사 임무 출항

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2018년 12월 10일, "다양(大洋) 1호" 과학탐사선이 칭다오(青島)에 위치한 자연자원부 베이하이(北海)분국 과학고찰기지에서 출항하여 인도양과 대서양에서 중국대양52차 과학탐사 임무를 수행할 예정이다. A, B 두 단계로 나뉘어 총 230일간 진행될 예정인 이번 대양52차 과학탐사는 "자오룽탄하이(蛟龍探海)" 프로젝트의 심해자원 탐사·개발, 심해환경 모니터링·보호와 관련한 부분적 임무를 수행한다. 자연자원부 제1해양연구소가 담당한 A단계 임무는 1, 2, 3 구간으로 나뉘어 총 150일간 진행된다. 주로 인도양과 대서양의 자원 및 환경, 생물유전자원 및 다양성을 조사하는 동시에 관측지역의 환경 베이스라인 데이터 및 샘플을 수집한다. B단계는 4, 5구간으로 나뉘어 총 80일간 진행되며 자연자원부 제2해양연구소가 담당한다. 주로 서남인도양에 위치한 중국 다중금속 황화물 탐사광구에 대한 종합성 조사를 진행하는 한편 샘플 및 데이터 자료를 수집해 광구 내 자원환경 상황을 더한층 파악한다. 이번 항차에 45개 기관 총 311명이 참여하였고 항해거리는 약 23,900마일에 달하며 2019년 7월에 칭다오에 귀항할 예정이다.

허페이물질과학연구원, 금이 와인색을 띠는 원인 규명

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최근 중국과학원 허페이(合肥)물질과학연구원 고체물리연구소 우즈쿤(伍志鲲) 연구팀은 미국 카네기멜론대학 진룽차오(金荣超) 교수와 공동으로 배위자(ligand)정밀 선정을 통해 적정 수준의 클러스터 간/내 약상호작용력을 구축해 고품질 단결정을 성장시킴으로써 Au144(SR)60의 클러스터 구조를 성공적으로 해석하였다. 해당 구조는 과학계가 다년간 연구해온 금나노클러스터 구조 연구의 핵심이다. 해당 성과는 "Science" 자매지에 게재되었다. 금은 일반 조건에서 노란색을 띤다. 150여 년전 영국의 저명한 과학자 마이클 패러데이(Michael Faraday)가 화려한 와인색 금콜로이드를 합성하면서 관심을 불러 일으켰으며 따라서 이와 관련한 나노입자 연구가 시작되었다. 하지만 금콜로이드가 왜 붉은색을 띠는지? 또한 용액에서 단일 금원자가 어떻게 금나노 결정으로 쌓여지는지에 대해 아직까지도 밝혀내지 못했다. 금원자와 금나노결정 사이에 위치한 금속 나노클러스터는 상기 문제 해결에 이상적인 재료를 제공한다. 특히 나노클러스터가 나노결정으로 전환되는 "임계 치수" 부근의 나노클러스터(나노결정)에 관한 연구가 이루어졌지만 그 구조를 해석하는 것은 쉬운 과제가 아니다. 연구팀은 단결정 X선 회절을 이용하여 Au144(SR)60의 구조를 해석하였다. 또한 해당 클러스터는 3중셀(Au12-Au42-Au60) 금속 내핵 및 표면의 30개 SR-Au-SR "스테이플러핀" 구조 단위로 구성되었음을 입증하였다. 뿐만 아니라 클러스터 간/내에 존재하는 약상호작용력을 규명함으로써 클러스터 간/내 약상호작용력이 결정의 성장 과정에서 중요한 작용을 한다는데 유력한 증거를 제공하였다. 아울러 후속적인 고난이도 금속 나노클러스터/나노결정의 단결정 성장에 참고가치를 제공하였다. 이외, 연구팀은 온도 변화적 단결정 X선 회절을 통해 Au144(SR)60 클러스터에서 길이별 금-금 결합의 온도에 따른 신축성도 서로 다름을 발견하였다. 그중 길이가 2.88Å인 금-금 결합은 그 밖의 금-금 결합에 비해 더 우수한 열간 연성을 보유하였다. 해당 연구는 화학결합의 관점에서 금속이 기타 일반 고체에 비해 더욱 우수한 열간 연성을 보유하는 원인을 해석하였다.