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“톈옌”으로 쌍성펄서계 최초로 발견

2020년 3월 27일, 중국과학원 국가천문대 박사연구생 왕린(王琳)/펑보(彭勃) 연구팀은 맨체스터대학교(The University of Manchester) Benjamin W. Stappers 연구팀 등과 공동으로 중국 톈옌(天眼)으로 불리는 직경 500미터 구면 전파망원경(FAST)으로 헤라클레스자리 구상성단(M13)에서 쌍성펄서계를 발견함과 아울러 펄서 타이밍 관측을 통해 해당 쌍성계는 1개의 펄서와 1개의 백색왜성으로 구성되었음을 입증했다. 이는 FAST에 의해 발견된 첫 쌍성펄서계이며 또한FAST에 의한 첫 펄서 타이밍 관측 연구 성과이다. 해당 성과는 "The Astrophysical Journal Letters(ApJ)"에 게재됐다. 2017년 12월부터 2019년 9월까지, 왕린 등은 FAST 초광대역 수신기로 1라운드 관측, 다중빔 수신기로 24라운드 관측 등 누계로 약 31시간 동안 관측을 수행하여 M13 에서 쌍성계에 위치한 밀리초 펄서 M13F를 발견했다, 또한 해당 성단(Star cluster) 중의 다른 1개 펄서 M13E가 식쌍성임을 입증한 한편 최초로 M13에서 M13F를 포함한 4개의 쌍성펄서계의 궤도 타원율을 측정함과 아울러 M13에서 현재까지 발견된 펄서의 세계에서 가장 좋은 타이밍 결과를 획득하였다. 이는 FAST가 구성성단에 대한 최초의 고감도 펄서 탐색 및 타이밍 결과로서 FAST의 흐릿한 미약 신호 펄서 탐사 능력을 보여줌과 아울러 구상성단 M13 중의 펄서 성질 및 분포 연구 공백을 메웠다. M13F 펄서는 두 가지 특성을 보유하고 있다. 1) 밀리초 펄서인 M13F는 밀리초 펄서이며 자전주기가 3밀리초이고 또한 M13 중에서 자전속도가 2번째로 빠른 펄서이다. 2) M13F 펄서는 쌍성계에 위치하여 있고 질량 하한이 태양 질량의 약 0.13배에 달하는 백색왜성과 상호 공전하면서 쌍성계를 형성하며 공전 주기는 1.4일이다. 해당 두 가지 특성은 주로 구상성단의 독특한 환경에 의해 초래된 것이며 향후 FAST로 M13에 대한 지속적인 장기간의 타이밍 관측을 수행하여 저밀도 구상성단 중 펄서의 진화과정을 규명할 필요성이 있다. 이번 첫 쌍성펄서계 발견을 통해 FAST는 알려지지 않은 쌍성펄서 발견 능력을 보유하고 있을 뿐만 아니라 기타 망원경에 비하여 더욱 우수하게 관측할 수 있음을 입증했다. 연구팀은 향후 지속적으로 FAST를 이용하여 더욱 많은 구상성단 펄서에 관한 연구를 수행하고 현재까지 발견하지 못한 펄서-블랙홀 쌍성 등 더욱 극한 조건의 쌍성계를 발견할 전망이다. 구상성단은 대량의 중력에 의해 구속된 항성으로 구성되고 대부분 은하헤일로에 존재하며 전파 펄서(Radio pulsar) 특히 밀리초 펄서 "생산 공장"으로 각광받고 있다. 현재 약 30개 구상성단에서 이미 157개 펄서가 발견됐는데 90% 이상이 밀리초 펄서이고 약 60%가 쌍성계에 위치하며 해당 비율은 은하원반 중의 펄서에 비하여 훨씬 높다. 이번 FAST에 의한 M13F 발견은 구상성단 펄서 샘플을 더한층 풍부히 하고 치밀한 천체 진화 연구를 추진할 전망이다. 2020년 1월, FAST는 순조롭게 국가 검수에 통과되어 오픈 운영에 돌입했으며 현재까지 "우주 등대"로 불리는 펄서를 114개 발견함과 아울러 검증했다. FAST는 펄서 시간측정 어레이, 드리프트 스캔(Drift-scan) 다학제 목표 전천탐사 등 과학관측 프로젝트를 지속적으로 가동하여 과학성과 창출 단계에 진입하고 있다.

중국항천과기집단, 2016년 0.5m급 고해상도를 갖춘 원격탐사 위성 발사 예정

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2015년 10월 30일 후베이성 우한(湖北武漢)에서 개최된 중국상업항공고위급포럼에서 중국항천과기집단회사(中國航太科技集團公司)는 2022년에 0.5m급 고해상도를 갖춘 상업 원격탐사 위성 시스템을 완성하고 2016년 말 전에 첫 발사 임무를 수행할 예정이라고 밝혔다. 해당 시스템은 “16+4+4+X”의 형태, 즉 0.5m의 해상도를 갖춘 광학 위성 16개, 하이엔드 광학 위성 4개, 마이크로파 위성 4개와 초분광 영상 등 미소위성 몇 개로 구성될 예정이며, 완성된 후 지구를 매일 5~6차례 중복 관찰할 수 있다.   항천과기집단은 이미 위성 제조, 발사 서비스, 위성 운영, 지상 설비 제조와 서비스를 포함한 완전한 산업 사슬을 구축하였으며, 현재까지 통신, 항법, 원격탐사, 과학 실천 등 각 유형의 위성 215개를 연구 개발하고 발사하였는데, 그 중 궤도에서 안정적인 운행을 하고 있는 위성은 122개이다. 창정(長征) 계열의 운반로켓은 이미 215차례의 발사 임무를 완성하였다. 또 상업 위성 제조 측면에서 동3B, 동4 등 플랫폼을 대표로 하는 고궤도 상업 통신 위성, 자원, CAST2000, SAST3000 플랫폼을 대표로 하는 중소형 상업 원격탐사 위성, CAST100 플랫폼을 대표로 하는 나노위성을 개발하였으며, 산업화 설계 요구에 근거하여 20개 위성의 공용 플랫폼 스펙트럼 및 페이로드 제품 계열을 형성하였다. 총 11개 위성 제품이 이미 9개 국가로수출계약을 받았으며, 지상 설비 수출, 주파수/궤도 위치의 협력적 지원, 운영 및 기술 양성 등 일련의 부가가치 서비스를 제공하고 있는 상태이다. 상업 발사 서비스 측면에서, 총 22개 국가의 고객을 위하여 국제 상업 발사를 51번 완성하고 위성을 59개 발사하였다. 현재 창정 계열의 총 7가지 유형의 운반로켓이 상업 발사 서비스와 탑재 발사에 활용되고 있다. 이중 현재 서비스 중인 일반 운반로켓과 신속한 이동식 발사 능력을 갖춘 창정6호와 창정11호 차세대 운반로켓도 포함하고 있어 단일 위성, 다중 위성, 탑재 발사 등 다양한 발사 서비스를 제공할 수 있다. 항천과기집단은 향후 상업 통신 위성 시스템, 저궤도 데이터 수집 성좌, 위성 항법 응용 산업, 위성 종합 응용 상업화 등 분야의 적극적인 발전을 도모하고 “일대일로(一帶一路)”전략과 양국/다국 협력 메커니즘을 기반으로, 전세계에 위성수출, 발사, 기술이전 및 양성, 데이터 수출, 지상기지 건설, 항법 응용 등 일련의 상업 서비스를 제공할 예정이다.

중국 첫 역자기장 핀치 자기밀폐형 핵융합 대형장치 개발

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최근, 중국 첫 대형 역자기장 핀치 자기 밀폐형 핵융합(reversed field pinch magnetic confinement fusion) 실험 장치[KTX, “커다이환(科大一環)”으로 약칭]가 중국과학기술대학교에서 최종 설치와 실험가동을 완성했고 정상적 운행에 들어갔다. 이 장치의 전체 지름은 8미터이고, 자기장은 7,000가우스, 플라즈마 전류는 1조 암페어, 전자 온도는 600만 도, 방전 시간은 100밀리초에 달한다. 사진은 대형 역자기장 핀치 자기밀폐형 핵융합 실험 장치이다.

주취안위성발사센터, 톈후이1호 03위성 발사 성공

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2015년 10월 26일 오후 3시 10분, 중국 주취안위성발사센터(酒泉衛星發射中心)에서 창정2호정(長征二號丁) 운반로켓으로 톈후이1호03위성(天繪一號03星)을 발사하는데 성공하였다. 위성은 예정된 궤도에 진입하였다. 항태과기집단(航太科技集團) 제5연구원 산하의 항태둥팡훙위성유한회사(航太東方紅衛星有限公)에서 개발한 톈후이1호03위성은 과학실험, 국토자원 조사, 매핑, 농작물 생산량 추정 및 재해 방지·저감 등 분야에 활용되어 중국 과학연구와 국민경제 건설에서 적극적인 역할을 할 예정이다. 톈후이1호위성은 중국 첫 전송형 3차원 매핑 위성이며, 톈후이1호01위성, 02위성은 2010년과 2012년에 선후로 발사되어 중국 매핑사업을 위하여 중요한 기여를 하고 있다. 창정2호정 운반로켓은 중국항태과기집단회사(中國航太科技集團公司) 산하의 상하이항태기술연구원(上海航太技術研究院)에서 연구 개발한 것이다. 이번 발사는 창정 계열 운반로켓의 215번째 비행이다.

아태9호 위성 발사 성공, 동남아지역 통신서비스 안정성 기대

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2015년 10월 17일 0시 16분, 중국 시창위성발사센터(西昌衛星發射中心)에서 창정3호을(長征三號乙) 운반로켓으로 아태9호(亞太九號) 상업 통신위성을 발사하는데 성공하였다. 이번에 발사된 위성은 “일대일로” 국가 전략을 위하여 서비스를 제공하고 동남아지역 통신 서비스의 안정성을 도모할 예정이다. 아태9호 통신위성은 홍콩아태통신위성유한회사(香港亞太通信衛星有限公司)가 중국에서 구입한 첫 상업 통신위성으로, 둥팡훙4호(東方紅四號) 위성 플랫폼의 성숙된 기술을 충분히 활용하였다. 위성의 설계 수명은 15년으로, 중국 민용 상업위성 가운데 리피터 수가 가장 많은 위성으로 꼽힌다. 이번 발사는 항타이과기그룹(航太科技集團) 산하의 중국창청공업그룹유한회사(中國長城工業集團有限公司)와 홍콩아태통신위성유한회사(香港亞太通信衛星有限公司)가 2013년에 체결한 프로젝트 계약서에 의해 실행되었다. 아태9호 위성은 통신 서비스 부재의 보완은 물론, 또 현재 중국에서 자체 개발한 민용/상업용 통신위성에서 페이로드 유연 스위칭 정도가 가장 강한 위성으로 꼽히며, 32채널 C주파수대 리피터와 16채널 Ku주파수대 리피터를 포함하고 다양한 시간, 위치, 사용자의 요구를 만족시킬 수 있다. 아태9호 위성은 광대역 통신, Ku주파수대의 해양 커버리지 빔 등 면에서 기타 위성에 비해 우위를 갖고 있으므로 해양 광대역 통신 및 항공기 광대역 통신 등에 양호한 성능 자원을 제공할 수 있다. 아태9호 위성이 발사되기 전 궤도에서 운행 중인 아태 계열의 위성은 아태5호, 아태6호, 아태호, 아태9A로, 중국 및 주변 운영업체들은 동남아지역에 대한 완전한 커버리지를 하지못하였다. 해당 위성이 궤도에 진입한 후, 궤도상에서 운행하고 있는 있는 아태회사의 기타 위성과 함께 아시아, 유럽, 아프리카, 오스트레일리아 등 세계 인구의 75%를 차지하는 지역에 위성 리피터 서비스 및 방송, 위성 통신, 텔레포트와 데이터센터 서비스를 제공할 전망이다. 또한, 아태9호 위성이 해상 실크로드 지역을 위하여 서비스를 제공할 시, 해당 지역의 경제 건설과 사회 발전을 촉진할 것으로 기대된다. 아태9호 위성과 창정3호을 운반로켓은 중국항천과기그룹회사에서 연구 개발하였으며, 이번 발사는 창정 계열 운반로켓의 제214번째 비행이다.

중국 13차 5개년 계획 핫이슈는 줄기세포

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최근, 중국은 13차 5개년 계획에서 “줄기세포 및 그 전환 연구”에 관한 새로운 중점 특별 프로젝트를 확대 증가할 예정이다. 12차 5개년 계획 기간 중국은 약 30억 위안(약 5,384억 한화)을 줄기세포 연구에 투입하였다. 구체적인 수치는 밝혀지지 않았지만 향후 5년의 연구 기금은 대폭 증가될 것으로 전망된다. 해당 연구비용의 사용은 기존의 관계중심의 지원 프레임에서 벗어나 새로운 경쟁 심사·평가 시스템을 도입할 것으로 예정된다. 인구 규모와 많은 지역이 의료 요구에 도달하지 못한 실정에 비추어 중국은 줄기세포와 재생의학의 발전 전망을 현대화 중국 의료 서비스 시스템의 중요한 추진력으로 간주하고 있다. 2016년 3월 중산대학교(中山大學), 캘리포니아대학교 샌디에이고캠퍼스 약학대학(University of California, San Diego School of Medicine)의 연구팀은 주목을 끄는 재생의학 성과를 발표하였다. 그들은 재생의학의 새로운 기법으로 영유아의 선천성 백내장을 치료할 수 있는 방법을 개발하여 기존에 존재하는 줄기세포로 기능성 수정체를 재생시킬 수 있도록 하였다. 동물 및 소규모 인간 임상 실험으로 해당 치료 방법을 테스트한 결과, 기존의 표준 치료 방법에 비하여 수술 합병증 유발 위험이 아주 낮고 또한 수술을 받은 12명의 어린이 백내장 환자에게서 재생된 수정체는 양호한 시각 기능을 나타냈다. 해당 연구 성과는 Nature 잡지에 발표되었다(중산대학교 Nature에 재생의학의 중대한 성과 발표). 2016년 2월 중국 과학자들은 실험실에서 생쥐 기능성 정자를 성공적으로 제조하였다고 발표하였다. 생쥐 기능성 정자를 제조하기 위해 연구자들은 생쥐 배아줄기세포를 유도하여 기능성 정자 유사 세포로 전환한 다음 난세포에 주입하여 생육 능력을 가진 생쥐 후대를 번식시켜 남성 불임증 치료에 이용할 수 있는 정자 세포의 제조 플랫폼을 제공하였다. 해당 연구 성과는 Cell Stem Cell 잡지에 발표되었다.(중국 과학자 Cell Stem Cell 잡지에 줄기세포를 이용한 기능성 정자 제조에 관한 논문 발표). 2016년 1월 예일대학교(Yale University), 상하이과기대(上海科技大學)의 연구팀은 초파리 생체내의 Piwi가 폴리콤브 그룹 단백질(Polycomb-group proteins)을 하향 조절하는 것을 통하여 줄기세포의 생식을 유지하며 또한 난자의 생성을 조절한다는 것을 입증하였다. 해당 중요한 연구 성과는 Nature Genetics 잡지에 발표되었다(상하이과기대 특별 초빙 교수가 Nature Genetics 잡지에 새로운 줄기세포 연구 성과 발표). 중국과학원동물연구소의 연구팀은 생쥐-도깨비쥐의 이질이배체(Allodiploid) 배아 줄기세포를 구축하였고 또한 이용하였다. 해당중요 연구성과는 2016년 1월 14일 Cell 잡지에 발표되었다. 중국과학원동물연구소의 저우치(周琪) 원사와 리웨이(李偉) 연구원이 해당 논문의 공동한 교신저자이다(중국과학원의 새로 당선된 원사가 Cell 잡지에 줄기세포에 대한 중대한 연구 성과 발표).

중국, 13차 5개년 계획 생물 분야 핫이슈

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최근, 미국, 유럽과 일본은 모두 각자의 대규모 뇌지도 작성 프로젝트를 발표하였고 중국도 뇌 프로젝트를 기획 중이며 13차 5개년 계획에서 뇌과학을 우선 순위에 배치할 것을 제안하였고 또한 해당 계획은 빠른 시일내에 통과되어 많은 자원을 뇌 프로젝트에 투입할 것으로 전망된다. 중국 뇌 프로젝트는 뇌질환(특히 동물 모델을 통한 연구)과 인공지능에 초점을 둘 예정이다. 중국의 뇌과학 분야 최고급 인재를 놓고 볼때 세계 기타 국가에 비하여 크게 뒤졌지만 빠른 시일내에 따라잡을 것으로 내다보고 있다. 최근 10년간 중국의 신경 과학분야 전문연구자들은 1,500명으로부터 6,000명으로 늘어났으며, 수천만명에 달하는 정신질환 또는 퇴행성뇌질환 환자수는 관련분야 임상 연구 추진을 촉진할 것이며 또한 수천만 마리에 달하는 연구용 원숭이 역시 해당 연구에 도움을 줄 수 있다. 이러한 요인은 중국 연구자들에게 유전자 편집 기술을 이용하여 자폐증 및 기타 질환 모델을 구축할 수 있는 조건을 마련하여 주었다. 풍부한 연구용 동물 또한 국외 과학자들의 흥미를 불러 일으키고 있다. 미국 매사추세츠공과대학교(Massachusetts Institute of Technology, MIT)는 중국과 협력하여 선전(深圳)에 영장류동물연구센터를 설립하였다. 최근 중국 과학자가 신경과학 분야에서 거둔 중요한 연구 진전은 다음과 같다. 2016년 1월 중국의 연구자들은 자폐증 증상을 보이는 유전자 조작 원숭이를 만들어 냈다. 이 실험 원숭이는 귀신에 홀린듯이 맴돌면서 다른 원숭를 외면하였으며 사람들이 주시할때 불안해하며 중얼거렸다. 해당 유전자 공학 원숭이는 인간 자폐 스펙트럼 장애와 관련된 1개의 유전자를 소지하고 있었다. 연구자들은 해당 원숭이가 자폐증에 대한 테스트 치료 및 조사 과정에 새로운 생물학적 경로를 개척할 것으로 내다보고 있다. 해당 연구 성과는 Nature 잡지에 발표되었다(중국과학원 Nature에 머리기사 발표 표제 논문-세계 첫 자폐증 유전자 조작 원숭이). 대뇌의 배측봉선핵(Dorsal Raphe Nucleus, DRN)은 인식 관련 행위 형성에 참여한다. 그러나 인간은 아직도 DRN 신경원이 어떻게 각종 자연 현상에 대하여 인식하는 지를 밝히지 못하고 있다. 베이징셰허(北京協和)의학대학, 베이징생명과학연구소 등 연구기관의 연구자들은 해당 문제에 대하여 심층적인 연구를 진행하여 2016년 1월에 출간한 Nature Communications 잡지에 논문을 발표하여 DRN의 5-세로토닌 신경원이 인식 신호에 대한 코딩 작용을 입증하였다. 해당 논문의 교신저자는 베이징셰허의학대학의 뤄민민(羅敏敏) 연구원이다(중국 학자들이 가장 많이 인용한 Nature 자매지에 새로운 성과 발표). 퉁지대학교(同濟大學) 생명과학.기술대학, 중국과학원생물물리연구소의 연구자들은 생쥐 대뇌가 발육되는 과정에서 LSD1 보조억제인자(corepressor) Rcor2가 신경 발생을 조절한다는 것을 입증하였다. 해당 연구 성과는 2016년 1월 22일에 출간한 Nature Communications 잡지에 발표되었다. 연구 결과, 보조억제인자 Rcor2은 배외측 전두엽에서 Shh 신호 경로 억제를 통하여 피질 발달 과정에 중요한 작용을 일으킨다는 것을 규명하였다[가오사오룽(高紹榮), 왕샤오췬(王曉群)이 Nature 자매지에 후성 유전 연구 새로운 성과 발표].

난카이대학, 약제 내성균에 저항성을 갖는 천연물 “멘노펩티마이신” 전합성

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최근, 난카이(南開)대학 원소유기화학국가중점실험실 천궁(陳弓) 교수가 이끄는 연구팀이 7년 동안의 연구를 통해 최초로 약제 내성균에 저항성을 갖는 천연산물 “멘노펩티마이신(mannopeptimycin)”을 고효율적으로 전합성하는데 성공하였다. 해당 연구는 장기간 학계에서 해결하기 어려웠던 당펩타이드 합성 문제를 해결함으로써 “슈퍼박테리아”를 효과적으로 대처할 수 있는 신형 항생제를 개발하는데 새로운 경로를 개척하였다. 관련 연구는 국제 최고 수준의 화학학술지 “Journal of the American Chemical Society”에 발표되었다. 20세기 20년대에 발견된 페니실린은 “항생제 시대”의 서막을 알렸다. 항생제의 사용으로 인간의 평균 수명은 15~20년 늘었다. 최근 몇 년 동안, 전통 항생제의 남용으로 약제 내성을 갖춘 “슈퍼박테리아”가 기승을 부리고 있는 가운데, 이러한 세균을 효과적으로 대처할 수 있는 신형 항생제의 연구개발이 시급하다. 자연계로부터 특수한 생물활성을 보유한 천연산물을 분리한 후, 바이오기술을 통해 화학구조를 변화시키는 방법은 줄곧 신약 연구개발의 중요한 수단으로 꼽히고 있다. 20세기 50년대에 최초로 발견된 “멘노펩티마이신”는 스트렙토마이시스 하이그로스코피쿠스(Streptomyces Hygroscopicus)에서 추출한 다약제내성균에 대해 우수한 항균 활성을 갖는 고리형 당펩타이드 천연산물은 세균 세포벽 형성의 억제를 통하여 병원균을 용해하여 사멸시킨다. 약제 내성균에 대한 우수한 항균 활성으로, “멘노펩티마이신”는 국가별로 관심을 받는 “스타 분자”로 부상하였다. 2002년 미국 와이어스(Wyeth) 제약회사는 대규모의 연구개발팀을 구성하여 “멘노펩티마이신”의 화학합성과 생물합성, 항균 메커니즘과 약물 개발 등에 관한 연구를 진행하였으며, 일련의 핵자기 스펙트럼 수단을 통해 해당 항생제의 화학구조를 추정하였다. 그러나 “멘노펩티마이신”이 아주 복잡한 당펩타이드 구조를 보유하고 있기에 핵심적 전합성이 줄곧 이루어지지 못하고 있다. 이러한 원인으로 관련 약물의 연구개발도 뚜렷한 진전을 이루지 못하고 있다. 천궁 교수가 이끄는 연구팀은 7년 동안의 탐구 끝에, 금촉매에 의한 클리코실화반응을 이용하여 N-mannose을 보유한 N-Man-D-βhEnd조각을 효율적으로 구축하였으며 자체 개발한 팔라듐 촉매에 의한 C-H본드 활성화 기법을 이용하여 L-βMePhe유닛을 효과적으로 제조한 다음 집합식 전략을 이용하여 고리형 헥사펩타이드 골격의 조립을 완성하였으며, 마지막으로 촉매 수소화에 의한 전체 탈보호반응을 통해 최초로 멘노펩티마이신 α와 β를 효율적으로 전합성하였다. 연구팀의 작업은 또 기존의 와이어스회사에서 핵자기 스펙트럼으로 유도한 화학구조의 정확성을 검증하여 유사 복합 당펩타이드 천연산물의 합성을 위하여 중요한 전략적 지침을 제공하였다. 해당 합성 작업은 또 약 내성균에 저항성을 갖는 신형 항생제의 개발 생산에 튼튼한 기반을 마련하였다.

중산대학, 줄기세포를 이용한 영유아 백내장 치료법 개발에 성공

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최근, 중산(中山)대학교, 캘리포니아대학교 샌디에이고캠퍼스약학대학(University of California, San Diego School of Medicine)의 연구팀은 재생의학의 새로운 기법으로 영유아의 선천성 백내장을 치료할 수 있는 방법을 개발하여 잔존하는 줄기세포로 기능성 수정체를 재생시킬 수 있도록 하였다(www.ebiotrade.com). 동물 및 소규모 인간 임상 실험에서 해당 치료 방법을 테스트한 결과, 기존의 표준 치료 방법에 비하여 수술 합병증 유발 위험이 아주 낮았고 또한 수술을 받은 12명의 어린이 백내장 환자에게서 재생된 수정체는 양호한 시각 기능을 나타냈다. 해당 연구 성과는 2016년 3월 9일 “Nature” 잡지에 온라인으로 발표되었다. 중산대학교와 캘리포니아대학교 샌디에이고 캠퍼스약학대학의 장캉(張康, Kang Zhang) 교수, 중산대학교의 류이즈(劉奕志, Yizhi Liu) 교수는 해당 논문의 공동 교신저자이다. 장캉 교수의 주요 연구 분야는 새로운 황반변성, 당뇨병으로 인한 망막병증과 유전성 망막 질환으로 인한 병원성 유전자 및 치료 방법 연구이며, 류이즈 교수는 30여 년간 안과 의료, 교육, 과학 연구 및 실명(blindness) 예방 사업에 종사하였고 중국에서 최초로 초음파 유화 및 인공수정체 삽입술을 결합하여 백내장 치료를 수행한 전문가이다. 선천성 백내장은 아동 실명을 유발하는 중요한 원인이며, 어린 환자가 태어날 때 또는 태여난지 얼마 안되어 수정체 혼탁 현상이 나타난다. 혼탁된 수정체는 광선의 망막 도달 및 시각 정보의 대뇌 전달을 저해하여 막대한 시력 손상을 유발한다. 기존의 치료 방법은 환자 나이 및 관련 합병증의 제한을 받으며, 대부분 아동 환자가 백내장 수술 후에 모두 시력교정 안경을 착용하여야 한다. 줄기세포 연구의 최종 목적은 생체내 줄기세포의 재생 잠재능력을 활성화시켜 조직과 기관 복원 및 질병 치료 효과에 달성하는 것이다.(www.ebiotrade.com) 연구 과정에서 장캉, 류이즈 교수 연구팀은 내인성 줄기세포의 재생 잠재능력을 이용하였다. 기타 줄기세포 방법과 달리, 해당 방법은 실험실에서 줄기세포를 구축한 다음 다시 환자의 체내에 주입하므로 병원체 전파와 면역거부반응 등과 같은 잠재적 장애가 발생하며, 내인성 줄기세포는 스스로 손상한 문제 부위에 자리를 잡는다. 인간 눈의 수정체 상피줄기세포(LECs)는 일생에서 부단히 생성되어 수정체 세포를 대체한다. 그러나 해당 세포의 생성 능력은 연령의 증가에 따라 쇠퇴된다. 기존 백내장 수술은 주로 수정체 중의 LECs를 제거한다. 영유아 체내에서 해당 잔류 세포는 비조직 재생을 진행하므로 유용한 시력을 생성할 수 없다. 동물 모델로 LECs의 재생 잠재능력을 검증한 후, 연구팀은 새로운 최소침습수술 방법을 개발하여 수정체낭(수정체가 기능을 발휘하는데 요구되는 형태를 부여하는데 보조적 작용)의 완전성을 보존하였으며 또한 LECs의 생장을 자극하여 물체를 볼 수 있는 새로운 수정체를 형성하는 방법을 찾았다. 연구팀은 백내장 질환 동물에 대한 테스트 및 소규모 인간 실험을 통하여 새로운 수술 기법으로 기존의 LECs로 기능성 수정체를 재생시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 특히 인간에 대한 실험 과정에서 새로운 기술로 치료받은 12명의 2살 이하 영유아와 기존 표준 수술 치료를 받은 25명의 소아 환자를 비교한 결과, 표준 치료 대조 그룹의 수술 후 염증, 조기 고안압증, 수정체 불투명도 증가 발생율이 더욱 높았다. 새로운 수술 치료를 받은 12명 영유아의 합병증 발생율은 비교적 낮았고 회복도 더욱 빨랐으며 3개월 후 모든 환자의 눈에 모두 투명한 이중 볼록 수정체가 재생되었다. 해당 수술 기 기법은 인간의 새로운 조직 또는 기관의 재생 및 인간 질병을 치료하는 새로운 방법으로서 인간자체의 재생능력을 이용한 재생요법에 광범위한 영향을 미칠것으로 전망된다. 장캉 연구팀은 현재 연구 범위를 확장하여 노년성 백내장을 치료하는 방법을 탐구하고있다. 노년성 백내장은 세계적으로 실명의 주요 원인으로 꼽히고 있다. 지금 2,000만 미국 인구가 백내장 질병으로 시달리고 있으며 매년 약 400만건되는 인공 수정체로 혼탁된 수정체를 대체하는 수술을 진행하고 있다. 해당 수술 방법은 기술면에서 새로운 진전을 가져왔지만 수술을 받은 적지 않은 환자가 수술 후에 시력 감소 원인으로 시력교정안경을 착용하여야 만이 차운전 혹은 책읽기 등 작업을 수행할 수 있는 단점이 있다. 그러므로 향후 해당 방법을 한층 더 개선하여 환자에게 더욱 안전하고 더욱 좋은 치료 방법을 제공하여야 한다. 최근, 장캉 교수와 류이즈 교수는 협력하여 많은 중대한 연구 성과들 거두었다. 2014년 7월 장캉 교수와 류이즈 교수는 WNT7A와 PAX6이 각막 상피세포의 운명 결정 과정에서 아주 중요한 작용을 일으킨다는 것을 입증하였으며 또한 각막 질환을 치료하는 새로운 전략을 제안하였다. 해당 연구 성과는 “Nature” 잡지(중산대학교, Nature 잡지에 세포 운명 결정 인자 규명)에 발표되었다. 2015년 9월 장캉 교수와 류이즈 교수는 중산대학교와 캘리포니아대학교의 연구팀을 이끌고 녹내장의 유전학적 감수 민감성과 RGC 사멸 잠재적 메커니즘을 연결시켜 녹내장 발병 메커니즘의 중요한 이론을 제안하였다. 해당 연구 성과는 Molecular Cell 잡지(장캉, 류이즈 교수가 공동으로 녹내장 발병 메커니즘 규명)에 발표되었다.

중외과학자, 현미경 해상도 5배 향상하는 슈퍼렌즈 개발

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최근, 영국 뱅거대학교 전자공학학부 왕정보(王增波)와 중국 푸단(復旦)대학교 재료학부 우리민(武利民) 등은 협력하여 일반 이산화티타늄 나노입자를 이용한 고체상태의 반구형 슈퍼렌즈를 제조하여 광학현미경의 해상도를 4~5배 향상하고 일반 광학현미경의 제한 해상도를 크게 향상했다. 해당 성과는 미국 ‘Science Advances’ 잡지에 발표되었다. 연구팀은 먼저 이산화티타늄 나노입자를 한 유체 매질에 넣고 주사기로 압출한 후 관측 샘플에 직접 떨구어 반구형 물체를 형성하였다. 유체가 증발한 후 하나의 고체상태 반구형 슈퍼렌즈가 형성되었으며 그 지름은 몇십 마이크로미터로써 머리카락보다 더 가늘다. 일반 백색광 조명 조건에서 기존의 광학현미경으로 200nm보다 작은 물체는 볼 수 없다. 그러나 이러한 고회절율 나노입자로 조성된 슈퍼렌즈는 광학현미경의 해상도를 45nm까지 향상시킬 수 있다. 이러한 슈퍼렌즈는 일반 광학현미경을 나노급 광학현미경으로 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 블루레이 디스크(Blu-ray Disc)에서 가장 가는 그룹도 100nm밖에 되지 않지만, 일반 현미경으로는 볼 수 없다. 그러나 이 슈퍼렌즈로는 직접 관찰할 수 있다. 연구팀은 이러한 성과가 생물의학에 응용되어 아세포구조와 바이러스를 실시간 관측하는 데 도움이 되기를 기대한다. 이러한 기술에 사용되는 이산화티타늄 나노입자는 선크림과 백색 페인트에 광범위하게 응용되며 흔히 볼 수 있는 재료이고 또 원가도 낮으며 제조 공법도 상대적으로 간단하다. 합당한 자금 지원을 받을 경우, 이 기술은 몇 년 내에 상업화될 수 있을 것으로 전망된다.

단결정 그래핀 박막 생산속도 150배 증진 기술 개발

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최근, 중국과학자는 화학기상증착법(Chemical vapor deposition, CVD)에 대한 조정과 개선을 통하여 그래핀 박막의 생산속도를 150배 증가시킬 수 있는 기술을 개발하여 단결정 그래핀 제조에서 획기적인 성과를 거두었다. 이 연구는 그래핀의 대규모적 응용에 기반을 마련하였다. 해당 논문은 ‘Nature Nanotechnology’ 잡지에 발표되었다. 그래핀은 탄소원자로 구성된 한 층의 원자 두께밖에 안되는 2차원 결정체 재료이며 전기, 빛, 기계 강도에서 뛰어난 특성이 있어 전자학, 태양광 배터리, 센서 등 분야에서 잠재적인 응용전망을 하고 있다. 그래핀 박막은 수요량이 많지만 그 제조속도가 매우 느려 이용률은 계속 25% 정도에서 움직이며 실제적 응용에서 어려움을 겪고 있다. 현재 고품질 그래핀을 제조하는 방법은 테이프 스트리핑법, 탄화규소 또는 금속표면 에피택시얼성장(epitaxial growth)법을 제외한 외 주요하게 화학기상증착법이 있다. 그러나 CVD 기술로 단결정 그래핀 박막을 생산하는데 매우 긴 시간이 필요하며 1cm 단결정 그래핀 박막을 제조하는데 최소 하루의 시간이 걸린다. 중국베이징대학교와 홍콩이공대학교의 연구팀은 반응에 참여하는 동박(Copper Foil)에 소량의 산소기체를 직접 첨가하는 새로운 기법을 개발하여 생산과정을 0.4㎛/s로부터 60㎛/s로 가속하여 속도를 150배 증가시켰다. 산화물 기판은 화학기상증착 과정 중 800℃에 달하는 고온에서 산소를 방출할 수 있다. 산소의 연속적인 공급은 그래핀의 성장 속도를 높일 수 있다. 연구팀은 전자 스펙트럼 분석을 통해 해당 관점을 입증하였다. 측정 과정에서 산소 방출량이 매우 적었지만 산화물 기판과 동박 사이 매우 좁은 공간에 포획 효과가 나타나 산소의 이용 효율을 향상할 수 있었다. 실험에서 연구팀은 짧디짧은 5초 시간 내에 0.3mm의 단결정 그래핀을 생산하였다. 해당 연구는 그래핀 산업에 아주 큰 의미가 크다. 이 기술을 통하여 그래핀을 생산할 경우 효율이 더 높은 롤투롤(Roll-to-roll) 과정을 이용할 수 있다. 생산량의 증가와 원가 감소는 그래핀의 사용범위를 더한층 확장시켜 그 수요량의 증가를 자극할 것으로 전망된다.

중국표준고속열차, 시속 350Km 여객운송 성공

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2016년8월 15일 6시 10분 G8041호 열차가 다롄북역(大連北站)에서 출발하여 하얼빈(哈爾濱)-다롄 고속철도를 따라 선양역(瀋陽站)으로 향하였다. 이로써 중국에서 자체 설계제작하고 전반적인 자주적 지식재산권을 보유한 중국표준고속열차가 첫 여객운송에 성공하였다. 시속 350Km 중국표준고속열차의 성공적인 개발은 한편으로 중국 고속철도 운행 환경 및 복잡 다양한 조건, 장거리·장시간 연속적 고속 운행 등 요구를 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라 중국 고속철도의 지속가능한 발전 유지, 고속철도 장비의 자주적 혁신 성과 산업화 추진, 고속철도 고속열차 및 핵심 장비의 첨단 기술에 대한 전면적이고 계통적인 확보에 중요한 전략적 의미가 있으며 다른 한편으로 세계 각국의 고속철도 운행 요구에 근거하여 계렬화 제품 및 완벽한 기술 해결 방안을 제공하므로써 중국 고속열차의 세계 진출에 유리한 조건을 마련하였다. 2015년 6월 중국표준고속열차가 출시된 후 다양한 실험 및 시험운행을 진행한 결과 각종 지표는 모두 표준 규범 및 운행 요구에 도달하였으며 또한 설계 과정에서 중국국가표준 및 국제표준을 적용하였기에 중국표준고속열차는 아주 양호한 적용성을 보유하였다. 그리고 해당 고속열차의 안전 운행을 확보하기 위해 능동 안전 및 피동 안전 조치를 강화하였으며 여객들의 승차 쾌적감을 높이기 위하여 일련의 내부 구조를 개선하였다. 현재 중국에서 운행되고 있는 고속열차는 2,470대에 달하고 매일 약 4,200차 운행하며 운행 거리가 약 37.4억Km로서 세계 1위를 차지한다.

중국과학원 쑤저우나노기술․나노바이오닉스연구소 등, 초박형 압전재료 개발

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최근에 중국과학원 쑤저우(蘇州)나노기술·나노바이오닉스연구소 장팅(張珽) 연구팀, 싱가포르난양(南洋)이공대학교 류정(劉政)연구팀, 난징(南京)대학교, 싱가포르과학기술국 첨단제조연구소, 미국듀크대학교 등은 화학기상증착법으로 고품질 압전재료-황화카드뮴 초박형 나노시트필름을 공동 제조(두께가 2~3nm)하였다. 해당 성과는 미시적 세계에 대한 인류의 인식을 확장시켰으며 관련 논문은 최근에 출판된 ‘Science Advances’에 게재되었다. 원자는 지금까지 인류가 다룰 수 있는 물질의 최대 한계이며 전자를 통하여 단일 원자의 조작과정을 볼 수 있고, 그 조작 정밀도는 1nm이하이다. 그러나 아직 숙련하게 조종할 수 없으며 원자조립은 더욱 어렵다. 정밀한 위치결정과 구동은 액추에이터(Actuator)에 의존하며 액추에이터의 가장 중요한 핵심은 압전재료이다. 연구팀은 주사탐침현미경(Scanning Probe Microscope, SPM) 등 원위치 특성기법을 통하여 황화카드뮴 초박형 나노시트재료 수직방향의 압전성능에 대해 특성적이고 체계화된 연구를 진행하였다. 그 결과, 초박형 황화카드뮴 나노시트는 수직방향에서 벌크상재료(Bulk phase material)의 3배에 해당하는 압전상수를 보유하고 있었으며 이론적 시뮬레이션으로 이 결론을 검증하였다. 이러한 결과는 초고정밀도의 액추에이터 및 새로운 고민감도 압력, 변위와 응변 센서를 구축하는데 중요한 이론 및 실험적 기반을 마련하였다. 압전재료는 미시적 세계를 탐구하는데 중요한 역할을 하며, 외부에 전압을 첨가하는 방법으로 미세한 변형을 일으킬 수 있고 따라서 고정밀도 구동을 구현할 수 있다. 또한, 고정밀도의 응변, 변위와 위치결정 센서에 응용될 수 있다. 현재 아원자 규모의 초고정밀도 위치를 결정하는데 여전히 큰 어려움이 존재하고 있다. 초박형 압전재료는 이러한 문제를 해결하는데 도움이 되어 원자급 차원의 압전재료로 아원자 해상도의 위치 결정과 구동을 획득할 것으로 기대된다.

중국 란저우중이온가속장치로 비스무트이온 가속에 성공

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2월 25일 중국과학원 산하 근대물리연구소는 란저우(蘭州)중이온가속장치(HIRFL)로 비스무트 이온을 가속하는데 성공했다. 연구원들은 중이온냉각저장링(CSR)의 메인링으로 83호 원소 비스무트(209Bi36+)빔의 냉각축적을 실현했고, 또한 핵자 하나당 170MeV 에너지로 가속시키는데 성공했는데, 이는 C, Ar, Ni, Kr과 Xe 다음에 HIRFL-CSR로 가속에 성공한 가장 무거운 이온에 속한다. 중이온 209Bi36+빔의 가속성공은 HIRFL-CSR의 중이온가속능력을 입증한 것으로, 중국의 중이온가속기기술이 세계선진반열에 진입하였음을 입증하는 중요한 표지이기도 하다. 비스무트금속입자는 초전도 ECR이온원 SECRAL에서 가열되어 증발되며 또한 플라즈마가운데서 전리되면서 209Bi36+이온을 생성하며 빔을 형성한다. 209Bi36+빔은 HIRFL-SFC 회전가속장치안에서 핵자당 1.9MeV의 에너지로 가속되며 메인링(HIRFL-CSRm)안에서 9초만에 ~2.5×107개의 이온을 축적하여 가속시키면 핵자당 170MeV(이온당 동력에너지 35.5GeV)의 에너지에 달할 수 있다.

국방과기대 중저속 자기부상교통핵심기술 확보

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국방과기대학은 30년간의 연구 끝에 독자적인 지재권을 보유한 중저속 자기부상교통핵심기술을 확보했다. 3월 1일 북경시에서 건설을 가동한 8개의 도시궤도교통지능화 운영회로중 S1라인 서부구간공정에 해당기술을 채택하여 중국 최초의 중저속 자기부상교통운영시범라인을 건설하게 된다. 이는 중국이 일본 다음으로 중저속 자기부상교통 운영회로를 보유한 국가가 되었음을 의미한다. 1980년대부터 국방과기대의 창원선(常文森)교수가 이끄는 연구팀은 자기부상교통의 핵심요인기술을 위주로 독자적인 혁신을 추진해 서스팬션제어, 보기(bogie), 총체설계와 시스템집적 등 일련의 핵심요인기술을 공략했다. 1999년 중국과기대는 북경주식제어집단유한공사(北京控股集团有限公司)와 협력하여 ‘11차5개년’기간 국가과기지탱계획 중점과제 ‘중저속 자기부상교통기술 및 공정화 응용연구’를 수행했다. 양 기관은 중국내 17개 연구기관과 기업과 협력하여 핵심장비의 백프로 국산화를 실현하여 중저속 자기부상교통기술 공정능력을 갖춤으로써 중저속 자기부상교통을 발전하기 위한 기반을 다졌다. 2010년 3월, 본 과제는 5명의 원사를 포함한 전문가팀의 검수를 통과했다. 검수결과, 전문가팀은 중저속자기부상교통시스템의 서스펜션제어, 견인제어, 운행제어 등의 핵심요인기술을 확보하여 중저속자기부상교통의 시스템기술을 확보하였으며 선진국수준에 도달하였다고 평가했다. 북경주식제어집단유한공사는 당산(唐山)에 소재한 시험거점에 최고시속이 105km에 달하는 1.5km 길이의 중저속 자기부상교통시범라인을 건설하였다. 자기부상열차으로 형성된 자기장의 강도는 일반 가전제품이 형성한 자기장과 비슷하거나 심지어 더욱 낮아 친환경적이고 안전한 도시궤도교통시스템으로 알려져 있다. 중국은 도시교통문제를 해결하고, 에너지절약/오염물방출저감을 촉진하며, 녹색성장을 실현하기 위해 중저속자기부상교통을 적극 발전시키기 위한 노력을 아끼지 않고 있다.

2010년 원전산업 10대 뉴스

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2010년 중국 원전산업의 10대 뉴스 1. 당중앙 원전 발전 크게 중시 17차 5중 전회에서 12차 5개년 계획기간 안전을 보장하는 기초위에 원전사업을 고효율적으로 발전시킬 것을 제안하였다. 9월 4~6일 후진타오 국가주석이 선전(深圳)시를 시찰하던 중 다야완(大亞灣)원전기지를 특별히 고찰하면서 원자력은 전 세계적으로 공인하는 청정에너지이기 때문에 중국이 에너지구조를 조정하고 온실가스의 방출을 감소시키는 중요한 조치로 삼아야 한다고 강조하였다. 2. 링오우(岭澳)원전 2기공정의 1호기와 친산(秦山)원전 2기 확충공정의 3호기 상용화 운영에 투입 7월 15일 중국 자체브랜드의 원전기술을 최초로 사용한 링오우원전 2기공정 1호기가 전력망 연결에 성공해서 9월 20일부터 상용화에 정식 투입되었다. 8월 1일 11차 5개년 계획기간 최초로 착공한 친산원전 2기 확충공정의 3호기가 전력망 연결에 성공해서 10월 21일부터 본격적으로 상용화되었다. 이로써 중국은 총 13기의 상용화 원전을 보유하게 되었으며, 총 발전용량이 천만kw를 초과하였다. 3. 새로운 원전프로젝트가 잇달아 착공 2010년 한해 중국은 총 10기의 신규 원전을 착공하였다. 1월 8일에 닝더(寧德)원전의 3호기, 4월 15일에 타이산(臺山)원전의 2호기, 4월 25일에 창쟝(昌江)원전의 1호기, 6월 210일에 하이양(海阳)원전의 2호기, 7월 30일에 팡청강(防城港)원전의 1호기, 9월 29일에 닝더(寧德)원전의 4호기, 11월 15일에 양쟝(陽江)원전의 3호기, 11월 21일에 창쟝(昌江)원전의 2호기, 12월 28일에 팡청강(防城港)원전의 2호기, 12월 31일에 푸칭(福淸)원전의 3호기가 잇달아 착공되었다. 2010년 말 기준 중국 내 건조중인 원전은 28기에 이르러 전 세계 건조중인 원전 총수의 40%를 차지하였다. 이로써 중국은 건조중인 원전 규모가 가장 큰 국가로 부상하였다. 4. 네이멍구(內蒙古)지역에서 3만톤 이상의 초대형 우라늄광상 발견 12월 7일 중국의 지질학자들이 10년 동안의 노력을 거쳐 네이멍구지역에서 초대형의 우라늄 광상을 발견한 사실이 보도되었다. 연구자들은 Erdos분지 외 Erlian분지의 중부지역에서 백악기시기 호수/하천지층에서 형성된 3만톤 이상의 초대형 우라늄광상을 확인하였다. 이와 관련된「Erdos분지 북부지역의 사암타입 우라늄광상의 시간/공간적 오리엔테이션과 광상형성메커니즘 연구」프로젝트는 지질과학기술 10대 진전에 선정되었다. 5. 사용후핵연료 재처리중간실험공정 열조절에 성공 12월 21일 중국 최초의 사용후핵연료 재처리중간실험공정인 중국핵공업그룹(CNNC)404중간실험공정이 열조절에 성공하였다. 이는 중국이 원자력에너지 연구개발 분야에서 이룩한 중대한 기술성과로서, 핵연료 밀폐사이클(closed cycle) 방향으로의 발전을 위해 중요한 걸음을 내디뎠다. 재처리를 거쳐 회수하는 우라늄과 플루토늄으로 MOX(우라늄-플루토늄 혼합산화물)연료를 제조해서 원자로에 재활용할 수 있다. 6. 백만kw급 원자로압력용기의 독자개발에 최초로 성공 12월 18일 중국핵동력연구설계원(NPIC)에서 설계하고, 중국제1중형기계그룹이 제조한 훙옌허(紅沿河)원전 1호기의 압력용기의 각종 기술지표가 요구조건을 전부 충족시켰다. 세계 선진수준에 도달한 이 원자로압력용기는 중국이 백만kw급 NI(nuclear island) 메인설비의 국산화를 기본적으로 실현하였음을 뜻한다. 7. 중국고속실험로(CEFR) 최초로 임계에 도달 7월 21일 중국의 첫 고속중성자증식로 CEFR이 최초로 임계에 도달했는데, 이는 원전 분야의 중대한 자주혁신 성과이다. 이로써 중국은 미국, 영국, 프랑스 등에 이어 세계에서 8번째로 고속로기술을 보유한 국가가 되었다. 고속중성자증식로는 우라늄자원의 이용율을 크게 향상시키는 동시에 고준위폐기물의 양을 감소시킬 수 있다. 8. 원전산업협회 과학기술상 최초로 창설 11월 9일 중국원전산업협회 과학기술상 평가위원회의 심의를 통해 1등상 2건, 2등상 12건, 3등상 42건을 선정하였다. 원전산업의 자주혁신능력을 향상시키고 원전 발전에 특출한 기여를 한 기관과 과학기술자를 장려하기 위해, 중국원전산업협회, 중국핵공업그룹, 광둥원전그룹, 국가원전기술유한공사, 중국전력투자그룹, 중국화넝(華能)그룹, 중국다탕(大唐)그룹 등이 공동으로 출자해서「원전산업협회 과학기술상」을 최초로 창설하였다. 9. AP1000/EPR 3세대 원전 6기 전부 착공 6월 20일 하이양(海陽) 2호기가 착공되었다. 이로써 AP1000 3세대 기술을 사용한 산먼(三門) 및 하이양(海陽)의 4기 원전과 EPR 3세대 기술을 사용한 타이산(臺山)의 2기 원전을 포함해서 총 6기의 3세대 원전이 전부 착공되었다. 10.「원자력법」잉태중 9월 국무원이 북경대학의 4명 원사가 공동으로 작성한「원자력법을 조속히 제정할데 관한 제안」에 대해 긍정적인 의견을 표시하였다. 이로써 원자력 분야 기본법이 될「원자력법」의 논증사업이 심층적으로 추진될 예정이다.