기계/재료

"쉐룽 2호", 2019년 말 남극으로 첫 출항할 예정

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2019년 7월 11일, 중국 최초로 자체 제조한 극지과학고찰선 "쉐룽(雪龍) 2호"가 자연자원부 중국극지연구센터에 납품됐다. 2019년, "쉐룽 2호"는 "쉐룽호"와 극지 과학고찰 쇄빙선 함대를 형성하여 남북극에서의 과학고찰 및 물자보급을 수행함으로써 중국의 극지 해빙(Sea ice) 지역과학고찰 활동 능력을 향상시킬 전망이다. "쉐룽호"에 비하여 "쉐룽 2호"의 가장 큰 특징은 구조 강도가 PC3 요구를 만족하고 양방향 쇄빙이 가능하며 2~3해리/시 항속으로 1.5m의 얼음 두께 + 0.2m의 적설 환경에서 연속적으로 쇄빙할 수 있다. "쉐룽 2호"는 세계 주류의 중형(Medium) 쇄빙선일 뿐만 아니라 세계 첫 선수(Bow)/선미(Stern) 양방향 쇄빙 기술을 적용한 극지 과학고찰 쇄빙선이다. 쇄빙 능력의 제한으로 세계 대부분 고찰선에 기반한 극지 과학고찰은 주로 여름철에 수행한다. 여름철이라 할지라도 남극 대륙주변부 수십 Km의 얼음 지역 또는 북극점 부근의 북빙양 중심 지역의 과학고찰을 수행하기 어렵다. 2008년, 중국은 새 극지고찰선 제조계획을 확정했다. 2009년 6월, 중국 국무원은 해당 계획을 허가함과 아울러 "국내외 협력 설계, 중국 제조" 원칙으로 중국 및 국외 쇄빙 과학고찰 분야의 능력이 가장 강한 설계회사를 선택하여 협력할 것을 요구했다. 당시 중국은 진정한 의미에서의 쇄빙선 제조경험이 없으며 쇄빙선의 사용 환경, 연한 요구 또한 특별히 높다. 따라서 "쉐룽 2호"의 기본설계를 주로 핀란드 Aker Arctic Technology 회사와 협력하여 수행했다. 하지만 기본설계의 오픈워터(Open water) 성능 개선 및 과학고찰 설계 부분, 상세설계, 시공설계, 건조공법 등은 중국 자체로 수행했다. 무게가 13,000t에 달하는 "쉐룽 2호"를 선체블록제조법(Block method of hull construction)으로 제조했다. 제조과정에서 선체를 131개 블록으로 나누었고 131개 블록으로 11개 블록을 조립했으며 11개 블록을 선미에서 선수, 하부에서 상부 순서로 조립했다. 또한 디지털 모델 선박을 구축하여 생산 설계 과정에서 기본설계 및 상세설계 방안을 단계적으로 세밀화 이행함과 아울러 실시간으로 제조상황을 모니터링함으로써 제조과정의 오차 발생을 방지했다. "쉐룽 2호" 제조과정에서 또한 기존의 공무용 과학고찰선 공법 기술 체계를 기반으로 선체 자체의 고유적 특성에 근거하여 극지 쇄빙, 해양 과학고찰 및 전반적 요구 3개 방면으로 핵심 기술 연구를 수행하여 17개 항목의 핵심 기술 연구 및 응용을 달성했으며 7,891건의 설계도면, 287건의 기술협의서, 70여 건의 특별프로젝트 공법 자료를 작성했다. "쉐룽 2호"의 전체 관로 시스템은 22,000여 가닥에 달하고 케이블 가설 길이는 480여 Km에 달하며 의장품은 84,000여 개, 설비 총건수는 421대에 달하기에 무게 중심 제어가 아주 어렵다. 이를 위해 전문팀을 구성하여 제어 방안, 이행 절차 및 오차 처리 프로그램을 편성했으며 약 20건의 제어 서류를 작성했다. 또한 각 단계 데이터 추적 자료를 형성했으며 2,400개 강판 두께 측정, 131개 블록 및 200대 주설비의 무게를 측정함으로써 "쉐룽 2호" 무게 중심 지표를 효과적으로 제어했다. 수 미터 두께 얼음층을 파쇄하기 위해 "쉐룽 2호"에 특수 강재를 사용했는데 외각의 최대 두께는 100mm에 달하여 일반 선박 판재에 비하여 30%~50% 두껍다. 외각 두께가 두꺼운 판재를 곡면으로 평활하게 벤딩(Bending)하는 기술 요구가 아주 높다. 따라서 기존에 몇 일 동안의 시간을 들여 판재를 가공하여 벤딩판을 형성했지만 "쉐룽 2호" 제조과정에서 중국 최초로 삼차원 수치제어 판재 벤딩 기술을 사용하여 3시간 내에 벤딩 설계 성형을 달성했다. 또한 용접 품질 및 설치 정밀도를 대폭 향상시켰다. 예를 들면 10m 길이 전체 수심 다중빔 받침대 용접 과정에서 편평도를 2mm범위로 제어했다. "쉐룽 2호" 선체 및 설비에 모두 7,000여 개의 지능형 센싱점을 설치함으로써 지능형 기계실에서 센서 등 설비를 통해 선체 수명을 모니터링함과 아울러 선체 강판과 얼음판의 마찰 데이터를 수집할 수 있다. 이는 향후 새 선박을 설계 제조하는데 참조를 제공했다.

“위안안호” 실드굴진기로 위안장 터널 굴착 완료

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2019년 7월 4일, 중국 첫 상압 커터교환 거대 직경 “위안안호(沅安號)” 실드굴진기로 창장(長江) 중상류의 “현하(The suspended, 하상 해발고가 해당 구간 하류 경과 지역의 양안 지표면 해발고보다 높은 하천으로서 “지상하”라고도 부른다)”인 위안장(沅江)에서 위안장 터널 굴착을 완료했다. 이는 중국의 수중 실드 터널(Shield tunnel) 굴착 기계 제조, 복잡한 지질 조건에서의 실드 터널 구축 기술이 세계 선진 수준에 도달했음을 의미한다. 위안장 터널 상부의 물길이 구불구불하고 수면이 넓으며 장마철 수위가 도시 지표면 보다 약 6m 높기에 지질학적으로 전형적인 “현하”에 속한다. “위안안호”는 국가중점연구개발계획 “거대 직경 이수(Mud) 평형 실드굴진기 연구개발 및 응용” 성과이다. 해당 실드굴진기의 굴착 지름은 11.75m이고 전체 길이는 132m, 총 무계는 약 3,000t, 설비용량은 6,100KW이다. 상압 커터교환은 압력 커터교환에 비하여 효율이 4~5배 향상되었고 커터헤드(Cutter head)는 마치 활짝핀 복숭아꽃과도 같다. “가장 아름다운 실드굴진기”로 불리는 해당 실드굴진기는 중국철도건설중공업그룹과 중국철로 14국그룹이 공동으로 위안장 터널 설계에 맞춤형으로 개발한 완전한 자체 지식재산권을 보유한 실드굴진기이다. 위안장 터널의 전체 길이는 2.24Km, 내경은 10.3m이고 이중관 단일층, 양방향 4개 차로로 설계됐으며 차량 주행 시속 60 Km이다. 위안장 터널 굴착 지질 조건은 아주 복잡하다. 이중 터널 단면 자갈 지층의 길이는 3Km에 달하며 자갈 최대 강도는 73MPa이기에 마멸성이 강하고 절삭공구에 대한 마모도 심각할 뿐만 아니라 지층에 피압수가 대량으로 함유됐기에 삼투계수가 크며 최대 수압이 대기압의 4.8배이다. 또한 굴착 개시 구간 터널의 토양피복 두께는6m, 리시빙 구간(Receiving section) 터널의 토양피복 두께는 4.6m로 모두 실드 직경(Shield diameter) 보다 작기에 실드굴진기 굴착 개시 및 리시빙(Receiving) 과정의 안전 위험성이 높다. 위안장 터널 구축 과정에서 여러 자체 핵심 기술을 확보했다. 1) 굴착 과정에서 50m 굴착한 후 4개의 변두리 선단부 커터를 교체해야 하기에 내마모성이 향상된 합금 절삭공구 300여 개를 개발하여 안전하고 고효율적으로 278개의 커터를 교체했다. 2) 커터헤드에서의 흙케이크(Mud cake) 형성을 방지하기 위해 새 재료로 점토를 분해시키고 원심분리 설비로 슬러리를 처리함으로써 친환경 무오염을 달성했다. 3) 4차로 안전하고 평온하게 양안 제방을 가로지름과 아울러 많은 건축물을 가로지르는 과정에서 침하를 2mm이내로 통제했다. 위안장 터널 구축 총 개산액은 25.44억 위안(한화 약 4,358.53억)이고 건설기간은 3년이며 사용기한은 25년이다.

태풍관즉 가능한 중국 첫 드론 탑재 낙하존데 시스템 개발

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최근, 중국항천과공그룹(CASIC) 제2연구원 제23연구소가 자체로 개발한 중국 첫 드론 탑재 낙하존데(Dropsonde) 시스템이 현재 중국기상국기상관측센테에서 항공기 하중 검수 작업을 수행 중이다. 검수 작업이 마무리 되는 대로 향후 1~2개월 내에 해당 시스템은 태풍 관측에 들어갈 전망이다. 해당 설비는 초원거리(Ultra-long distance) 바람장 데이터 관측에 이용될 수 있다. 2019년 7월 초에 수행한 드론 투하 시험은 화이베이(淮北)에서 이륙하여 구이린(桂林)에서 데이터를 수신하였다. 결과 해당 시스템의 성능은 안정적이었다. 해당 대기 관측 시스템은 2018년 5월 13일 중국기상국 기상관측센터 해양기상관측 1단계 프로젝트 시험을 완료했다. 드론에 탑재된 낙하존데 장치는 고공에 투하된 후 기상요소 데이터를 성공적으로 지상 모니터링실에 전송했으며 제품 성능이 안정했다. 이로써 중국은 대형 드론 기반 기상관측 자체 핵심 기술을 파악했다. 드론 탑재 낙하존데 시스템은 주로 대기 온도, 습도, 풍속(Wind speed), 풍향 등 기상요소 관측에 이용되며 설계 과정이 복잡하다. 해당 낙하존데 시스템은 기상관측기구에 비하여 더욱 높은 지향성 및 표적성을 보유하고 있으며 로켓기상관측에 비하여 응용 범위가 더욱 넓고 관측 지역이 더욱 광범위하다. 드론 탑재 낙하존데 시스템은 고정밀도, 소형, 경량 등 장점을 보유하고 있으며 드론 탑재 기상관측 시스템 및 투하 시스템과의 통합화를 구현함으로써 시스템 작동의 자동화를 달성할 수 있다. 또한 드론을 개선하지 않고 데이터케이블 및 전원케이블만 이용하여 해당 낙하존데 시스템을 드론의 날개, 동체(fuselage), 기계실의 임의적 부위에 설치할 수 있다.

중국과기대, 카이랄성 분리막 개발

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최근, 중국과학대 류보(劉波) 연구팀은 2차원 층상 재료를 이용하여 좌선성(Levorotation) 카이랄성 분자를 “포획”하고 우선성(Dextrorotation) 카이랄성 분자를 “통과”시킬 수 있는 카이랄성 분리막을 개발했다. 해당 분리막의 분리 효율은 89%에 달하며 산업화될 전망이다. 동 연구성과는 “Nature Communications”에 게재됐다. 생물 분자에는 다양한 카이랄성 기반 이성질체(거울상 이성질체)가 존재한다. 2개 분자의 화학식은 같으나 공간 구조 차이의 존재로 1개 종류는 공간에서 좌선성이고 다른 1개 종류는 우선성이다. 양자의 관계는 왼손과 오른손과 마찬가지로 보기에는 같지만 중첩되지 못한다. 거울상 이성질체의 기능은 거대한 차이가 존재한다. 예를 들면 좌선성 엠로디핀으로 고혈압을 치료할 수 있지만 우선성 엠로디핀으로는 고혈압을 치료할 수 없다. 바이오제약 과정에서 흔히 카이랄성 기반 이성질체를 제조하지만 요구되는 것은 그중 1개 종류의 카이랄성 분자이기에 다른 1개 종류를 전부 제거해야 한다. 카이랄성 분리막은 상기 문제점을 해결할 수 있는 가장 유망한 방안이다. 해당 분리막은 다양한 카이랄성 기반 거울상 이성질체에 대하여 아주 뚜렷한 선택성을 나타낸다. 카이랄성 분리막으로 D-리모넨(D-limonene)을 고효율적으로 분리함과 아울러 대부분 L-리모넨(L-limonene)을 차단할 수 있다. 만약 전체 시스템에 일정한 압력을 가할 경우 분리 효율을 시간 효율성 면에서 대폭 개선할 수 있기에 거울상 이성질체의 고효율 분리를 달성할 수 있다. 따라서 2차원 재료 분리막은 더욱 광범위하게 응용될 전망이다.

고속 고정밀 레이저 톰슨 산란계 개발

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중국과학원 항공우주정보연구원, 중국과기대 등은 공동으로 고속 고정밀 레이저 톰슨 산란계를 개발하여 향후 중국 자기 가둠 핵융합 에너지 장치의 고정밀 측정에 튼튼한 기반을 마련했다. 자기 가둠 핵융합 반응 장치 작동 과정에서 플라즈마 온도에 대한 사전 조기경보 및 실시간 피드백 제어를 통해 플라즈마 장치에 의한 벽체 손상 및 이로 인한 재난성 사고유발을 방지한다. 고주파수 고에너지 레이저 기반 톰슨 산란 측정은 플라즈마 전자온도를 정밀하게 측정하는 유일한 신뢰적인 측정 수단이다. 2019년 5월, "커다이환(科大一環)" 자기 가둠 핵융합 플라즈마 장치로 수행한 실험에서 레이저 톰슨 산란계는 중복 주파수 200Hz, 단일 펄스 에너지 5J의 레이저 펄스를 기반으로 5eV 이하의 전자온도 측정 정밀도를 구현했다. 뿐만 아니라 전자온도 안전 조기경보 시간 간격을 5ms에 도달시킴으로써 획득한 조기경보 시간이 국제 동종 시스템의 절반에 불과하여 지표를 1배 향상시켰다. 레이저의 작동 주파수는 온도 조기경보의 샘플링 시간 간격을 결정하는바 간격이 작을수록 시스템 조기경보가 더욱 적시적이고 장치 운전 안전 계수가 더욱 높다. 기존에 중국은 플라즈마 온도 진단에서 수십 Hz의 저주파 레이저 장치를 이용하였기에 샘플링 간격이 넓고 긴급상황이 발생할 경우 적시적으로 조기경보하지 못하여 장치 운전에 거대한 위험성을 초래했다. 연구팀은 향후 고출력, 고주파수 레이저 장치 연구개발 및 고정밀도 진단 실험을 수행하여 차세대 자기 가둠 핵융합 장치의 안전 운전에 고속 조기경보 수단을 제공할 전망이다.

세계 첫 지능 초대형 유조선 VLCC 조립 완료

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최근, 중국선박중공업 다롄(大連)선박중공업그룹[이하 대선(大船)그룹으로 약칭]이 개발한 세계 첫 지능 초대형 유조선(VLCC)-30.8만 t "카이정(凱征)"호가 7일간 지능시스템 및 일반 항목 해상시험을 마치고 2019년 6월 22일에 사용자에게 납품됐다. 해당 유조선은 사상 최초로 중국선급사 i-SHIP(I, N, M, Et, C,) 및 OMBO 1인 운항 선급 기호를 획득함으로써 세계 초대형 유조선 지능형 해상운송의 새 장을 열었다. "카이정" 선박은 대선그룹에서 자체로 연구개발한 6세대 VLCC이자 성공적으로 조립을 마친 97번째 VLCC 선박이다. 대선그룹은 현재 누적 주문량이 109척으로 세계 해운선단의 15%를 넘을 전망이다. VLCC의 높은 방폭 요구, 자동 하역, 수시로 플로팅 상태 제어, 중저 항속, 항로 상대적 고정 등 특성 요구를 만족하기 위해 여러 산학연 기관과 공동으로 지능시스템 관련 응용 연구 및 전문 지능시스템 개발을 수행했다. 뿐만 아니라 네트워크 플랫폼 및 정보 플랫폼의 최상층 설계를 통해 선박 운항 보조 자율주행, 지능형 액체화물 관리, 종합 에너지효율 관리, 설비 운전 유지보수, 선박-연안 일체화 통신 등 5대 기능을 구현했다. 7일간 해상시험 기간에 선박의 2대 지능형 플랫폼, 5대 지능시스템을 포함한 77개 테스트 항목은 모두 1차적으로 통과됐으며 통과율은 100%이다. 해당 선박 연구개발 과정에서 획득한 실천 데이터 및 관련 경험 축적은 지능형 선박 2.0 "2035년 전 선박 원격제어, 부분 자율주행 달성" 및 지능형 선박 3.0 "2035년 전 선박의 완전 자율주행 달성" 목표를 위해 유력한 지원을 제공했다.

마리아나 해구 심해 미생물 생태 기능 연구성과

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중국해양대학 장샤오화(張曉華) 연구팀은 톈지웨이(田紀偉) 연구팀과 공동으로 알킨은 수심 1만 미터 심해 미생물의 주요 "연료"임을 규명함으로써 심해 해구의 생명 과정 및 메커니즘을 심층적으로 이해하는데 중요한 기반을 마련했다. 해당 연구성과는 "알킨 분해균이 마리아나 해구 저층수에서 발발"이라는 제목으로 "Microbiome"에 게재됐다. 심해는 수심이 6,000m를 초과하는 해양을 말하며 주로 해구 지역에 분포하고 지구에서 최후로 완전히 탐사하지 못한 지역이다. 최근 연구에서 심해는 풍부하고 독특한 미생물 군집을 형성하며 군집 구조는 상층 심해와 완전히 다름을 발견했다. 하지만 현재 심해 미생물의 생리 특성 및 생태 기능에 대한 연구가 아주 적다. 동 연구에서 프로젝트팀은 톈지웨이 연구팀이 자체로 개발한 대면적 심해 채수기로 마리아나 해구의 다계층 대부피 해수 샘플(최대 수심 10,500m)을 수집함과 아울러 다양한 1만 미터 심해 퇴적물 샘플을 획득했다. 연구 결과, 심해 해수의 미생물은 뚜렷한 수직 성층을 형성하며 수심 1만 미터 심해 해수에서 신속하게 알킨 분해균을 우점군집으로 하는 미생물 군집으로 변화됨을 발견했다. 동시에 심해 저부 퇴적물에서 대량의 생물 유래 알킨을 확인했다. 해당 알킨은 알킨 분해균이 마리아나 해구 저층수에서의 발발을 의미한다. 해당 연구에서 이용한 샘플은 칭다오(青島)해양과학기술시범국가실험실 및 중국해양대학이 지원한 마리아나 해구 종합 관측에서 수집한 샘플을 기반으로 했다.

초대직경 실드굴진기 핵심기술 전부 확보

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최근 완전 자체기술 및 다수 중국산 핵심부품을 사용해 제조한 중국 첫 복합지층 초대직경 이수(muddy water) 실드굴진기 "전싱호(振興號)"가 창수(常熟)에서 출하했다. 난징시 허옌로(和燕路) 창장 관통 터널공사를 위해 맞춤제작한 동 실드굴진기는 커터헤드(cutter head) 지름이 15.03m이고 총길이는 135m이며 총무게는 4,000t에 달한다. 동 실드굴진기는 대형 기계와 지능화 조작의 완벽한 결합을 구현했다. "전싱호"는 자체적으로 개발한 상압 커터교환장치, 세계 최초의 완전자동 지능화 세그먼트 조립 기술, 선진적인 스마트 원격 모니터링시스템 기술, 특유의 친환경 기술 및 이수 순환시스템 등 여러 자체 핵심 기술을 확보했다. 동 실드굴진기의 완전 지능화 세그먼트 조립 시스템은 버튼 하나만으로 터널에서 세그먼트 자동화 수송·인상·조립을 달성함으로써 세그먼트 조립 품질 및 진척을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 노동강도를 줄이고 조립효율을 높일 수 있다. 스마트 원격 안전모니터링 관리시스템은 실드굴착 데이터를 실시간으로 기록할 수 있고 이를 통해 리스크 한계를 관리할 수 있다. 또한 적시로 경보를 발령하는 한편 해결 대안을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 원격 고장진단 및 원격제어가 가능해 실드굴진기에 대한 전생명주기 관리를 달성할 수 있다. 친환경 관로 연장장치는 터널 이수 유출로 인한 시공환경 오염을 철저히 해결할 수 있다. 이외, 이수 분층 역세정(back wash) 순환기술은 카르스트 복합지층 및 단층대에서 작업면의 붕괴, 이수 관로의 배출불능, 커터헤드에서의 머드케이크 형성 등 시공 리스크에 효과적으로 대응함으로써 커터헤드 굴착기능을 신속하게 복구할 수 있다. 난징 허옌로 창장 관통 터널의 전장은 2,976m이고 최대 매설깊이는 65m이며 최대 수토압력은 약 7.9MPa이다. 해당 공사의 지질환경은 극히 복합하다. 토암복합지층 굴착길이는 약 1,865m인데 주로 실트세사층, 중립사층이며 단면 전체가 경암, 강도 불균일 지층, 단층대 및 장거리 카르스트 지역이다. 동 카르스트 지역을 이번에 지름 15m의 초대형 실드굴진기로 굴착한다. 수압이 높은 강바닥을 덮은 흙 두께는 10.25m밖에 안 되며 5개 단층대를 관통해야 한다. 이는 현재 중국에서 건설 중에 있는 가장 복잡하고 어려운 대직경 창장 관통 터널로서 실드굴진기 설비 제조 및 시공 기술에 크나큰 도전이다.

중국산 임상 완전디지털 PET/CT 시장진입 승인 획득

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최근 화중(華中)과기대학 셰칭궈(謝慶國) 연구팀이 발명한 완전디지털 PET/CT 의료기기 DPET-100 모델이 CFDA인증 허가를 취득해 시장진입 및 외부판매 자격을 획득했다. 새 디지털 PET 기술로드맵으로 개발된 해당 의료기기는 지식재산권 침해 우려를 근본적으로 해소했다. 이는 중국이 첨단 의료기기 개발 분야에서 거둔 중요한 성과이다. 양전자방출단층촬영술(PET)은 생화학적 민감도가 매우 높은 핵의학 분자영상기술로서 악성종양, 신경계질환, 심혈관질환 등 주요 질병의 조기진단, 치료효과 평가, 병리 연구 등에 높은 응용가치가 있다. 세계 첫 임상용 완전디지털 PET/CT 장비인 해당 의료기기는 완전 자체적 지식재산권을 보유한 디지털 PET기술을 도입했으며 "완전 디지털"과 "정밀 샘플링"을 고유적 특성으로 한다. 특히 기존의 아날로그 회로를 완전히 배제함과 아울러 원천적으로 전통적 PET 기술로드맵을 뒤집었다. 디지털 PET는 원리부터 시작해 시스템 및 응용에 이르기까지의 완전 혁신사슬을 포함한다. 또한 섬광결정체와 같은 핵심재료, SiPM과 같은 핵심소자, 디지털 PET 탐지기와 같은 핵심부품, 동물 완전디지털 PET 과학기기/임상 디지털 PET 의료설비와 같은 시스템화 완제품, 기기 기반 과기서비스를 망라하는 산업사슬 혁신 폐루프를 형성했다. 중국의 암 환자 생존율이 낮은 주요 원인 중 하나가 조기 발견과 치료이다. 디지털 PET는 전통적 PET에 비해 종양을 포함한 다양한 병소를 더 일찍 정확하게 발견할 수 있는데 이는 암 발견 시간을 대폭 앞당길 수 있다는 의미다. 실제로 PET 디지털화의 장점은 보다 작은 종양 병소 발견을 통해 조기 진단·치료를 달성하는 외, 고도의 모듈화 설계로 빠른 개발·구축을 실현하는 것이다. 얼마 전에 첫 뇌전용 디지털 PET가 중산대학 부속제1병원에 설치되었는데 동 설비는 임상 완전디지털 PET/CT를 기반으로 3개월 만에 구축되었다. 뇌는 인체에서 가장 정밀하고 복잡한 기관이며 뇌과학은 세계 각국이 "왕관의 명주"로 간주하는 연구 분야이다. 관련 뇌부 영상 결과로부터 디지털 PET는 매우 높은 생화학적 민감도를 여실히 보여주었고 뇌과학 탐구, 알츠하이머병/파킨슨병 등 뇌부 질환 연구에 크나큰 응용잠재력이 있는 것으로 나타났다. 중국 자체적 혁신의 대표적 성과인 디지털 PET는 핵심재료, 핵심부품, 시스템화 완제품에 이르기까지 모두 독자적으로 개발했다. 디지털 PET는 중국에서 탄생했고 따라서 뚜렷한 기술적 우위를 확립했다. 디지털 PET를 도구로 하는 과학연구 플랫폼 및 임상 플랫폼은 날로 많은 세계급 과학자 및 임상 전문가팀의 발길을 모으고 있다.

고효율 정수 가능한 신형 그래핀 박막 개발

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중국 우한대학 위안취안(袁荃) 연구팀과 미국 캘리포니아대학 로스앤젤레스캠퍼스 돤샹펑(段鑲鋒) 연구팀은 공동으로 물속의 염이온과 유기오염물을 고효율적으로 분리할 수 있는 초박형 고강도 박막을 개발했다. 그래핀 등 재료로 제조한 해당 박막은 물의 정화, 화학공업원료 분리정제 등 분야에 응용될 전망이다. 그래핀과 같은 원자 한층 두께의 2차원 재료는 초박 나노여과막 제조의 이상적인 재료이다. 하지만 단일 그래핀 박막은 파열 등 영향을 받는다. 따라서 우수한 기계적 강도와 대면적 무균열 성능을 보유한 그래핀 박막의 제조가 어려움으로 되고 있다. 연구팀은 기계적 성능이 우수한 다공성 구조 탄소나노튜브 박막을 그래핀 박막의 기계적 지지층으로 하여 그래핀 박막을 여러 개 미세영역으로 분할했다. 이로써 "워터큐브" 건축물 표면, 나무잎 또는 곤충 날개와 유사한 구조를 형성했다. 그래핀 박막 내부에 결함 및 균열이 존재하거나 또는 그래핀 박막이 외부 파괴를 입을 경우 탄소나노튜브 격자구조는 결함 확장을 저지해 결함을 국소 범위에 제한시킬 수 있다. "그래핀 나노체(nanosieve)/탄소나노튜브 복합 박막"이라 불리는 해당 재료의 구멍 지름(약 0.6nm)은 물분자(약 0.3nm)보다 크고 일부 금속염 이온(수화나트륨 이온≈0.7nm) 보다 작기에 물분자와 염이온을 효과적으로 분리할 수 있다. 동 박막의 나트륨/칼륨/마그네슘 등 금속염 이온 분리율은 85% 이상이고 수용액속 유기오염물 분자 분리율은 99%에 달한다. 동 박막은 매우 높은 투수율을 보유하고 있다. 일정한 압력조건에서 1cm² 박막으로 매분 1ml 정제수를 획득할 수 있는데 이는 재래식 유사박막의 10~100배이다. 기계적 성능 면에서 동 박막은 휨 변형 상황에서도 구조 완전성, 투수율 등 특성을 유지할 수 있다. 해당 연구는 분리 분야에서 2차원 재료의 실제 응용의 한계성을 극복함으로써 고효율 선택적 분리의 서막을 열었다.