기술동향
/작성자:

고속자기부상열차의 “동력 심장” 핵심 기술 파악

최근, 중국 중처주저우(中车株洲)유한회사(CCRC)가 참여한 중국 "13차 5개년 계획" 중점개발 계획 "고속자기부상 교통시스템 핵심기술 연구" 서브 프로젝트가 이미 긴고정자(지상 1차, long stator) 직선형전동기와 서스펜션 전자석 독자 개발에 성공하여 시속 600km 자기부상열차 시제품에 응용되어 양호한 운행상태를 보였다. 이는 중국의 고속자기부상열차 핵심기술이 세계 선두를 달리고 있음을 의미한다. 고속자기부상열차와 중저속자기부상열차는 전기구동에 대한 요구가 서로 다르다. 중저속자기부상열차는 주로 접촉망을 통해 전력을 공급받는데 이런 전력공급 방식은 고출력 고속자기부상열차의 안정적인 전력 공급을 보장할 수 없다. 또한, 열차가 지면에 부착하여 고속 "비행"하기 때문에 열차 자체의 중량을 최대한 감소시켜야 한다. 연구팀은 긴고정자 직선형전동기를 개발하여 중저속자기부상열차의 차상 1차(short stator) 직선형전동기의 "고정자"를 차체에서 궤도로 옮겨 지상 전력공급 설비가 직접 전력을 공급하게 함으로써 안정적인 전력공급을 확보했다. 고출력 인버터도 열차에서 지상으로 옮겨 열차의 자체 중량을 대폭 감소시켰다. 해당 긴고정자 직선형전동기는 고속 운행하는 열차의 고출력 요구를 충족시킴과 아울러 열차에 부상력과 견인력을 제공한다. 중저속자기부상의 차상 1차 구조와 비교해 긴고정자는 동시 제어 방식을 이용하여 전동기 효율을 20 % 향상시키고, 전동기 전압을 10 % 이상 향상시켰다. CRRC는 긴고정자 직선형전동기, 부상, 가이드 및 브레이크 전자석 기술과 엔지니어링 제조 연구에 초점을 맞추고 3년간 독자 개발을 진행하여 3D 시뮬레이션플랫폼, 유한요소시뮬레이션플랫폼, 온도장 시뮬레이션 플랫폼, 시험 검증, 공정 검증 등 분야에서 단계적 성과를 이루었고 고속자기부상열차 전동기 구동의 핵심 기술을 보유했다.

60만kW급 고온가스냉각형원자로 건설 시작, 첫 지하 원전 2017년 발전

/
2013년 3월 8일, 중국핵공업건설집단공사 왕서우쥔(王寿君) 대표이사는 동 기업과 칭화대학이 공동 출자해 설립한 중핵에너지과기유한공사가 60만kW급 고온가스냉각형원자로 건설을 이미 시작했다고 소개했다. 원자력발전소 입지는 최근 공개될 예정이다. 중핵신에너지유한공사 첸톈린(钱天林) 대표이사는 중국의 첫 지하 원자력발전소가 2017년에 발전을 개시할 전망이라고 밝혔다. 일본 후쿠시마 원전사고 후, 중국은 원전 심사를 중단했다. 2012년 하반기 국무원은 회의를 열고 원전 심사를 재차 가동했다. 산둥스다오만(山东石岛湾) 고온가스냉각형원자로는 국무원 회의 후 허가를 받은 첫 원전프로젝트이다. 이 원전은 세계 최초로 4세대 원자력발전기술의 산업화에 성공한 프로젝트이다. 60만kW급 고온가스냉각형원자로는 안전성이 뛰어나고 경제수익이 뛰어나 일반 전기요금은 kW당 0.48위안(한화로 약 80원)으로 예측된다. 앞으로 중국은 고온가스냉각형원자로 기종 규모를 크지 않은 10-100만kW급으로 주로 발전시키며, 60만kW는 표준조합일 것으로 예상된다. 모듈화 고온가스냉각형원자로는 중국이 독자적으로 연국개발 및 설계한 기종으로서 자체 지적재산권을 보유하고 있다. 현재 고온가스냉각형원자로 시범공정의 설비조달은 전반적으로 수행되었으며, 국산화 비율은 75%이다. 중핵그룹이 연구개발한 소형 다기능 모듈화 실험원자로는 기술논증 중이다. 일반적으로 쉽게 받아들일 수 있도록 중핵그룹은 소형화 원자로를 지하에 설치하기로 결정했다. 방안 설계와 표준 설계는 이미 수행되었으며, 프로젝트 계획서도 이미 제출하였다. 동 프로젝트는 2014년 가동하고 2017년 발전을 개시할 계획이다. 소형 다기능 모듈식 원자로는 열병합발전, 증기터빈 열병합발전, 해수담수화 등 기능을 확보하고, 안전성과 경제성이 뛰어난 다용도 신형 원자력에너지시스템이다. 현재 원전 건설은 연해지역에 집중되어있으며, 내륙은 제13차 5개년기간에 원전 건설을 진행할 계획이다. 후쿠시마 원전사고로 원전업계는 안전성에 큰 관심을 기울이고 있으며, 중국은 모든 원전을 검사했다. 그 결과, 중국의 원전 설계와 건설표준은 선진국 수준임이 규명되었다. 기술차원에서 보면 내륙에 원전을 건설하는 것은 아무런 문제가 없으며, 세계적으로 운영하고 있는 440기의 원전유닛은 대부분 내륙지역에 분포되어 있다. <에너지 발전 제12차 5개년 계획>에 의하면, 2015년 중국의 원전유닛 운영규모는 4,000만kW, 건설규모는 1,800만kW이다.

[CCTV 취재록] 북두위성항법시스템 비밀탐색

/
■ 위성항법시스템 비밀탐색 ● 해설자: 2013년 1월 14일, 중국의 북두2호 위성항법시스템 가운데 민간프로젝트가 정식 서비스를 개통함. 이는 미국의 GPS, 러시아의 글로나스에 이어 세계 3번째로 성숙된 위성항법시스템임. 중국이 독자적으로 연구개발한 위성항법시스템인 북두위성항법시스템의 특징과 위성항법시스템의 강한 기능의 배후에 내포된 과학기술 비밀을 밝히고자 중국의 우주 전문가 팡즈하오(庞之浩)를 취재함 ● 해설자: 북두2호 위성항법시스템 가운데 민간프로젝트의 정식 서비스 개통은 중국 북두위성항법시스템 전문프로젝트 가동 후의 첫 민간시범공정임. 8만대의 북두 단말기가 향후 2년 내에 9개 시범지역의 도로운수차량에 설치될 전망임 ● 팡즈하오: 위성항법은 국민경제와 국방안전에 대해 중요한 역할을 발휘함. 중국은 그동안 줄곧 기술이 복잡하고 투자도 많은 위성항법을 중요시함. 특히 최근 연간 역량을 확대해 북두위성항법시스템을 발전시키고 있음 ● 해설자: 북두위성항법시스템은 중국이 독자적으로 연구개발하고 육해공 3대 영역을 위해 전방위적인 내비게이션 위치추적 서비스를 제공하는 항법시스템장치로서 현재 아시아태평양지역 내 임의의 시간과 장소 및 기후조건에서 사용자를 위해 고정밀도 위치지정, 속도측정, 타임 서비스를 제공하며, 특히 단문메시지 통신능력을 확보하고 있음 ■ 북두항법시스템의 기능1: 위치지정 ● 해설자: 위성 위치지정이란 위성을 이용하여 물체에 대해 정확한 위치를 확정하는 기술임. 여기에는 오픈 서비스와 권한부여 서비스의 두 가지 방식이 포함됨. 위치지정 정밀도 분야에서 북두위성은 미국과 러시아의 항법시스템에 비해 손색이 없음. 따라서 일각에서는 북두의 한 단말기에 의존해 세상을 돌아다닐 수 있다고 주장함 ● 팡즈하오: 글로벌위성항법시스템은 무료와 유료가 있음. 소위 무료란 개방성으로서 그 위치지정 정밀도가 10m임. 권한부여 서비스, 다시 말해 유료 권한부여 서비스는 위치지정 정밀도가 1m에 이를 수 있으며, 게다가 지역 서비스를 증진시켜 단문메시지 발송기능을 가지고 있음 ■ 북두항법시스템의 기능2: 속도측정 ● 해설자: 북두항법시스템은 속도측정 정밀도 분야에서 미국의 GPS에 해당됨. 차량탑재 항법장치는 자동차 방향을 가리켜주고 차속을 실시간 측정해줄 수도 있음. 북두시스템의 설계 속도 서비스 정밀도는 초당 0.2m, 즉 속도 오차가 1m 미만임. 이 기능으로 북두시스템은 자동차 과속 전에 경보를 발송할 수 있어 벌금 부과와 사고의 발생을 피하게 할 수 있음 ■ 북두항법시스템의 기능3: 타임서비스 ● 해설자: 위성 타임서비스란 자동화시스템 가운데 컴퓨터 제어장치 등에 대응해 타이밍을 진행하는 첨단기술제품을 말함. 항법위성의 원자시계로부터 아주 정확한 시간신호를 획득하고, 이 시간신호를 자동화설비에 통일적으로 발송하여 전체 시스템의 시간 동기효과에 이름. 북두위성항법시스템의 타임 정밀도는 50나노초임. 소위 나노초란 1초를 10억으로 나누는 것을 뜻함, 그 중 10억분의 1이 1나노초임. 이로부터 북두항법시스템의 타임기능은 상당히 정확함. 북두항법시스템은 낮은 오차율로 중국의 금융과 전력시스템에 광범위하게 사용되고 있음 ● 팡즈하오: 전력시스템의 경우 전력망의 발전설비와 변전설비 등을 동기화해야 하며, 내부 시계로 통일적인 제어를 해야 함. 예전에 내부 시계를 통일시키기 위해 미국 GPS의 타임기능을 적용한 바 있음. 북두 등장 후부터 북두 타임기능을 적용했는데, 정밀도가 아주 높아 수만년 심지어 수백만년에야 1초의 오차가 있을 수 있음. 따라서 북두를 이용하면 국가 전력은 더욱 안전해질 수 있음 ● 해설자: 세계 최초로 사용에 투입된 글로벌위성항법시스템인 GPS가 어떤 기능을 가지고 있는지, 무엇 때문에 국가마다 거금을 들여 자체 위성항법시스템의 연구개발에 다투어 나서는지? ■ 세계 최초로 사용에 투입된 위성항법시스템 GPS ● 해설자: GPS는 미국의 ‘글로벌 위치지정 시스템’의 약칭임. 미국 육해공 3군이 1970년대 공동으로 연구개발한 차세대 위성위치지정시스템임. 주된 목적은 육해공 3대 영역을 위해 실시간 전천후로 글로벌 내비게이션 서비스를 제공하는 것임. 미국은 20년간의 연구실험을 거쳐 300억 달러를 투입함. 1994년 전 GPS의 세계 서비스 범위는 98%이며, 24개 GPS 위성 성좌(星座) 배치를 수행함. GPS의 우주공간부분은 24개 위성으로 구성됨. 지표와 2만 200km 이상 떨어진 상공의 6개 궤도면에 균일하게 분포됨. 궤도면마다 4개의 위성이 작동함. 이러한 분포방식은 세계에서 언제 어디서나 4개 이상의 위성을 관측 가능하고, 또한 위성에 내비게이션 정보를 미리 저장할 수 있음 ● 팡즈하오: 미국 GPS의 특징은 상당히 안정한 것임. 전천후로 전 지구에 대한 내비게이션 위치지정이 가능하며, 사용자는 편리하게 4개 이상의 위성 신호를 직접 수신 가능함 ● 해설자: 한편 GPS의 위치지정 정밀도가 아주 높음. 우선 군사용도로 쓰이는 글로벌위성항법시스템인 GPS의 군용 위치지정 정밀도가 1-2m 사이이고, 민간 위치지정 정밀도는 5-10m임. 게다가 위치지정 속도가 빠르고 수신기의 작동이 쉬워 사용자는 본인이 조회하고자 하는 데이터를 단시간 내에 획득 가능함 ● 팡즈하오: GPS의 사용자 수신기는 사용하기 아주 편함. 조작이 편리하여 ‘바보’라도 사용할 수 있는 수준이며, 용도가 상당히 광범위함. 현재 110여 개 기술영역에 사용되고 있으며, 세계 90% 이상의 위성항법시장을 확보하고 있음 ● 해설자: GPS항법시스템의 등장은 서민 생활에 큰 편의를 준 한편, 많은 영역에 큰 변화를 가져옴. 우주영역의 첨단기술 보유자 러시아 역시 자국의 위성항법시스템인 글로나스위성항법시스템을 확보하고 있음 ■ 전파방해 차단능력이 강한 위성위치지정시스템 글로나스 ● 팡즈하오: 글로나스는 미국의 GPS와 대부분 같지만 다른 특징도 일부 있음. 예를 들면 위성 성좌 구분에 있어 GPS는 코드분할 다중접속 방식을 채택해 서로 다른 위성을 구분하나 글로나스는 주파수분할 다중접속 방식으로 위성을 구분함. 이에 따라 글로나스의 전파방해 차단능력이 강함 ● 해설자: 글로나스에 대해 아는 자가 많지 않음. 글로나스의 정식 네트워크 구축 시간이 GPS보다 이름. 이 역시 미국이 GPS 구축을 본격화한 중요한 원인의 하나임. ● 팡즈하오: 그러나 러시아 글로나스의 위성수명이 짧음. 네트워크 보완용 위성을 발사할 자금이 없고, 민간자금도 이루어지지 않아 2001년 궤도에서 정식 운행한 위성은 10개 미만임 ● 해설자: 2003년 이라크전쟁이 폭발하여 미군이 대규모로 위성 유도무기를 사용하자 러시아는 큰 충격을 받음. 이는 러시아 정부가 우주 군사용도를 재차 중요시하도록 강요함 ● 팡즈하오: 2011년부터 글로나스는 신규 플랫폼인 글로나스-K를 이용하여 시계 개량과 신규 부품 개발을 통해 위성 수명을 10년으로 연장함. 이밖에 주파수분할 다중접속 방식을 적용했을 뿐만 아니라 코드분할 다중접속 방식도 적용함으로써 미국 GPS와의 호환이 가능해짐 ● 해설자: 최근 위성항법시스템이 각 영역에서 나날이 큰 역할을 발휘하면서 유럽도 자체 위성항법시스템을 확보하려 기대함. 자체 수요에 따라 유럽의 사용에 적합인 신형 위성항법시스템을 구축하는 한편, 유럽의 미국 GPS에 대한 의존성에서 벗어나고자 유럽연합(EU)은 1999년 최초로 ‘갈릴레오’위성항법시스템 계획을 공개함 ■ 연구과정이 순탄하지 못한 위성위치지정시스템 갈릴레오 ● 팡즈하오: 유럽의 갈릴레오는 30개 위성으로 구성된 성좌임. 위성 궤도 고도는 2만 3,000km로 높으며, 위성은 3개 궤도면에 분포됨. 위성 수가 많고 위성 궤도가 높아 서비스 범위가 광범위하며, 위치지정 정밀도 역시 높음 ● 해설자: 세계 최초로 완전히 민간에 개방한 위성항법시스템인 갈릴레오는 사용자에게 실시간으로 고정밀도 위치지정 정보를 제공할 수 있음. 이 역시 기존 위성항법시스템이 갖추지 못한 기능임. 갈릴레오는 미국의 GPS에 비해 선진적이고 신빙성이 높음. GPS가 다른 국가에 제공하는 위성 위치지정 신호는 지상에서 길이가 약 10m인 물체만을 발견할 수 있음. 그러나 갈릴레오 위성으로 사용자는 길이 1m의 목표물 발견이 가능함 ● 팡자하오: 갈릴레오 위성은 여러 장점을 널리 받아들임. GPS의 장점뿐만 아니라 글로나스 장점도 지니고 있음. 자체 위성 수가 많고 궤도 위치가 높으며, 서비스 범위가 광범위하고 위치지정 정밀도가 높음. GPS는 사용자가 필요로 하는 거리를 찾을 수 있게 하지만 갈릴레오는 사용자가 차를 몰고 주차하려는 대문까지 도착할 수 있게 함 ● 해설자: 그러나 2002년부터 정의단계에 정식 진입한 갈릴레오항법시스템은 유럽 경제위기와 EU의 특수한 정치체제 때문에 현재까지 4개의 항법시험위성만이 궤도에서 운행 중임. 많은 국가들이 제조가격이 높고 기술난이도가 높은 첨단기술제품인 위성항법시스템을 다투어 연구개발하는 이유는 무엇인지? ● 팡즈하오: 러시아의 글로나스, 유럽의 갈릴레오, 중국의 북두는 GPS의 경쟁대상이 되어 GPS가 위성항법시스템을 제패하는 국면을 타개하려 함 ● 해설자: 전문가는 국민생활과 관련되는 60%의 정보가 시간, 정보, 위치지정과 관련되기 때문에 위성항법, 인터넷, 이동통신이 21세기 정보분야 3대 주력이라고 소개함. 그 중 위성항법기술은 각국의 중점우주기초프로젝트가 됨. ■ 북두위성항법시스템의 단계별 발전현황 ● 해설자: 중국의 첫 위성항법시스템으로서의 북두위성항법시스템은 연구개발사업이 1960년대 말부터 시작됨. 그러나 많은 원인으로 제시한 방안이 지속적으로 폐지됨 ● 팡즈하오: 중국은 해외 위성항법시스템의 경험과 교훈을 거울로 삼고 국가상황, 국력, 기술수준에 근거해 3단계 발전전략을 제정함. 제1단계는 정지궤도위성을 연구개발하는 단계임. 소량의 정지궤도위성으로 기술시험을 진행, 다시 말해 지역 능동형 위성항법시스템(Active satellite navigation system)을 구축하는 것임. ● 해설자: 1980년대부터 당시 여건과 수요를 바탕으로 중국은 북두항법시스템 논증을 진행함. 시스템은 쌍성(雙星) 능동형 위치지정체제를 적용함. 2000년 10월 31일 중국은 시험에 사용될 최초의 북두1호위성을 정상 궤도로 발사함. 같은 해 12월과 2003년 5월 시험에 사용할 북두1호 항법시험위성 두 개를 발사함. 위성이 현재까지 운행하면서 항법시스템은 안정적으로 작동하고, 상태가 양호함 ● 팡즈하오: 제2단계는 2007년부터 북두항법위성인 북두2호 항법위성을 발사하기 시작함. 북두2호 항법위성은 지역 능동형 위성항법시스템을 구축하고자 발사함. 2007년부터 2012년까지 지역 위성항법 성좌를 구축함 ● 해설자: 현재 중국은 북두위성항법시스템을 구축 중임. 이미 16개 북두항법위성을 발사함. 2012년 12월 27일 북두위성항법시스템은 아시아태평양의 대부분 지역을 위해 정식 서비스를 제공함. 북두글로벌항법시스템 체계 역시 초기 형태를 갖춤 ● 팡즈하오: 중국은 궁극적으로 제3단계인 2020년 글로벌위성항법시스템을 구축할 계획임. 이 시스템 역시 능동형 시스템임. 소위 능동형 시스템이란 사용자가 신호를 직접 수신할 수 있으나 발송할 수 없음을 뜻함. 이 성좌는 5개의 지구정지궤도위성과 30개의 비지구정지궤도위성으로 구성됨 ● 해설자: 북두위성항법시스템의 작동원리와 특징은 미국의 GPS위성위치지정시스템과 유사한 점이 있음. 단. 북두위성항법시스템은 다른 위성항법시스템이 갖추지 못한 독특한 기능을 확보하고 있음 ● 팡즈하오: 북두위성항법시스템의 가장 중요한 특징은 위성 내비게이션과 이동통신 기능을 동시에 갖춘 것임. 이 기능은 중국만이 확보하고 있는 독보적인 기능임. 왜냐하면 중국의 내비게이션 위치치정 정밀도가 미국의 GPS에 상당하지만 GPS에 없는 단문메시지 발송기능을 확보하고 있기 때문임 ■ 북두항법시스템의 독보적인 기능: 단문메시지 송수신 ● 해설자: 북두항법시스템의 독보적인 기능으로서의 단문메시지 발송기능은 많은 분야에서 중요한 역할을 발휘함. 이 특수기능의 우월성은 많은 중대한 재난과 위험한 상황에서 구현됨. 2008년 원촨(汶川)특대지진이 발생한 후, 재해지역 주민의 삶과 안전이 위협을 받음. 인원사망이 심각하고 전력, 교통, 통신이 완전히 중단된 상황에서 해방군 모 부대 장병은 북두시스템에 의존해 스촨성에서 지진이 발생한 40개 중대재해지역과 정보연계를 맺고, 구원사업의 순조로운 전개를 확보함. 이 재해구호는 북두가 GPS에 비해 사용하기 더욱 편리함을 여러 번 입증해줌. 재해지역은 일반적으로 전력시스템이 모두 파괴되기 때문에 북두위성항법시스템의 단문메시지 기능을 이용할 경우, 긴급구호 속도가 빨라질 수 있고 정책결정능력이 더욱 민첩해질 수 있어 시간 확보가 가능함 ● 북두항법시스템은 위치지정 고정밀도, 빠른 속도측정, 정확한 타임서비스 등의 특징에 의존해 지도제작, 어업, 교통운수, 전자통신, 수리, 삼림화재방지, 재해 감소와 구호 및 국가안보 등에 응용되어 뚜렷한 경제 및 사회적 수익을 창출함 ● 팡즈하오: 북두 응용이 가장 광범위한 영역은 어선임. 현재 중국은 10만 척의 어선을 확보하고 있으며, 북두위성항법 수신기를 장착함. 이 수신기는 내비게이션 위치지정에 사용되는 한편, 태풍이 있는지, 어업의 생산량 향상을 위해 포획량이 많은 곳으로 방향을 바꿀 수 있는지의 정보획득에 활용됨. 이밖에 위험한 상황에 부딪칠 경우, '북두' 단문메시지를 통해 구호가 가능함 ● 해설자: 전문가는 2020년에 북두글로벌위성항법시스템이 구축될 경우 중국이 그동안 다른 항법기술에 의존하던 국면에서 완전히 벗어날 것이고, 각 영역에서 모두 독특한 역할을 발휘하여 국민의 삶을 변화시킬 것이라고 내다봄 ● 해설자: 북두위성항법시스템의 본격적인 사용은 중국 우주기술수준이 세계 상위수준이라는 것을 시사함. 전문가는 위성항법시스템의 미래 발전방향이 기존 위성항법시스템 가운데 '한 국가가 좋은 것을 독차지'하는 구도를 타개하고, 여러 시스템이 공존하여 이들 시스템이 더욱 양호한 호환성과 상호운용성을 가질 수 있게 함으로써 사용자를 위해 더욱 빠르고 양호한 내비게이션 서비스를 제공하는 것이라고 소개함

톈궁2호 2년 내 발사 예정

/
2013년 3월 4일 중국 정치협상회의 위원인 저우젠핑(周建平) 중국 유인우주선 수석디자이너는 톈궁(天宫)2호가 향후 2년 내에 발사될 예정이라고 밝혔다. 톈궁1호 상태가 양호하여 수명 연장이 가능하기 때문에 두 개 톈궁이 우주에서 병존할 수 있다는 지적이다. 2011년 9월 29일 발사된 톈궁1호는 설계수명이 2년이고, 현재까지 설비가 정상 작동하여 당초 설계했던 예비설비를 사용하지 않았으며, 자원도 충분하여 2년 이상 연장이 가능하다. 계획대로 올해 6-8월, 새로 선발된 우주인이 선저우(神舟)10호 우주선을 탑승하고 유인우주선 도킹을 수행할 예정이다. 이 도킹을 수행한 후 톈궁1호는 더는 다른 유인우주선과 도킹하지 않는다. 그러나 톈궁1호는 과학실험을 지속한다. 이에 따라 중국은 제품의 신뢰성과 수명 기술을 비롯한 우주선분야 일부 기술을 더 검증한다. 중국은 앞으로 톈궁1호보다 수명이 긴 우주정거장을 구축할 계획이다. 우주는 고/저온, 진공, 방사선 때문에 긴 수명을 유지하기 힘들다. 게다가 우주선은 수십만 개의 부품으로 구성되어 장기간 무고장 상태를 유지한다는 것은 중대한 공정문제이다. 이 면에서 톈궁1호는 많은 유익한 경험을 쌓았다. 톈궁2호는 톈궁1호 예비분이다. 선저우9호와 톈궁1호 도킹을 통해 중국은 도킹기술 개발과 비행검증 임무를 수행했다. 따라서 톈궁2호는 예비임무가 불필요해졌으며, 적응성 개량, 우주실험실 임무 수행으로 임무가 조정되어 한 척의 우주선을 절약할 수 있게 되었다. 톈궁2호 목표는 우주정거장의 일부 신기술을 검증하는 것이다. 예를 들면 톈궁2호에 기존에 없던 추진제충전시스템을 증가한 것이다. 추진제 충전 역할은 항공기의 공중 주유와 같다. 화물우주선은 추진제를 우주로 운송하고, 자동시스템을 통해 추진제를 톈궁2호에 주입한다. 단, 추진제충전시스템 원리는 공중 주유와는 완전히 다르다. 우주환경에서의 추진제 충전은 중요한 핵심기술 문제이다. 중국이 이 연구를 오랫동안 추진해왔기 때문에 핵심기술 연구성과가 뛰어나 잘할 것으로 확신한다고 저우젠핑 수석디자이너가 지적했다. 중국의 화물우주선은 선저우우주선과 톈궁1호 기술을 바탕으로 연구개발되었으며, 주된 용도는 화물운송으로서 신뢰성, 고효율, 경제성, 다기능을 필요로 한다. 화물우주선이 운송하는 화물은 우주정거장 건조와 실외 과학기술 실험용 일부 장비들이 포함된다. 중국은 2년 후에 톈궁2호를 발사하며, 화물우주선은 톈궁2호 발사 반년 후에 발사할 전망이다. 외계에서 톈궁3호 소식을 전하고 있는데, 중국은 톈궁3호 구축계획을 발표한 바 없다. 톈궁2호 실험실 임무가 수행된 후, 중국은 우주정거장 구축단계에 진입한다. 선저우10호 우주인은 선발 중에 있으며, 앞으로 중국 유인우주선사업의 지속적인 발전과 우주정거장 구축에 힘입어 체력, 조작기능, 전문지식 등 다양한 우주인의 선발표준이 다르게 채택되어 엔지니어와 과학자들도 우주에 진입해 사업할 수 있다고 저우젠핑 수석엔지니어가 밝혔다.

범지구적 북두위성항법시스템 연구개발 착수

/
2013년 중국의 양회(인민대표대회, 정치협상회의)기간 북두위성항법시스템공정 수석디자이너 순쟈둥(孙家栋) 중국항천과기집단공사 고급 기술고문은 중국이 북두글로벌위성항법시스템 개발에 착수했으며, 2014년 말 첫 실험위성을 발사할 전망이라고 밝혔다. 중국은 정식 위성 발사 전에 4-5개의 실험위성을 발사하여 핵심기술 및 나타날 수 있는 문제를 파악할 계획이다. 2020년까지의 30개 위성 발사밀도는 상당히 높다. 북두위성항법시스템은 2012년 12월 아시아태평양지역에 정식 서비스를 제공했다. 3개월간의 운영상황에서 보면 지역 범위 내, 특히 중국내에서 북두 신호와 서비스 연속성은 사용 수요를 충족시켜 줄 수 있다. 지상 사용자 시스템 역시 고도화 조정을 지속하고 있으며, 1년 더 사용할 경우, 지상 서비스 품질이 더 향상될 것으로 보인다. 계획대로 북두는 - 제1단계 2000년 위성항법시험시스템을 구축해 자체 위성항법시스템을 확보했으며, - 제2단계 2012년 북두위성항법시스템을 정식 구축해 아시아태평양의 대부분 지역에 서비스를 제공했다. - 제3단계 2020년 북두 글로벌 네트워크를 구축하고, 범지구적인 고정밀도와 고신뢰성 위치측정, 내비게이션, 타임서비스를 제공하고, 단문메시지 발송기능을 갖출 예정이다.

중국과학자, 케모카인(chemokine)의 유선암 전이 촉진기능 입증

/
숭얼웨이(宋爾衛) 중산대학교수 연구팀이 종양관련대식세포(TAMs)가 분비하는 케모카인(chemokine) CCL18이 유선암 세포의 침윤과 전이 과정에 중요한 촉진역할을 함을 입증하였다. 이 연구성과는 최근 세계적인 학술지《Cancer Cell》에 등재되었다. 현대여성 가운데 유선암의 발병율은 매우 높은데, 암세포의 전이가 사망을 초래하는 주요요인으로 지목되고 있다. 유선암세포의 전이가 발생하는 원인은 암세포 자체요소 외에도 암세포 주변의 비제어성 염증반응과 관계된다. 따라서 비제어성 염증과 악성 종양 간의 상호작용이 악성 종양의 발생·진행 에 미치는 역할을 연구하는 것은 매우 중요한 과학문제가 된다. 최근 들어 숭교수 연구팀은 국가자연과학기금위원회의 중점프로젝트와 걸출청년기금프로젝트, 그리고 과기부의 973프로젝트의 지원하에 비제어성 염증의 유선암 중 역할을 심층적으로 연구하였다. 그들은 유선암조직 가운데 중요한 비제어성 염증요소인 TAMs이 염증인자 CCL18을 분비하는 방법으로 유선암세포의 침윤과 전이를 촉진시키는데, 유선암조직 가운데 TAMs이 많을수록 림프절과 기관으로의 전이가 발생할 확률이 더욱 높다는 것을 발견하였다. 뿐만 아니라 CC18은 현재까지 대응하는 리셉터가 발견되지 않은 소수의 염증인자 가운데 하나로서, 치료대책을 만들지 못하고 있다. 숭교수 연구팀은 중국과학기술대학의 요우쉐뵤(姚雪彪) 교수 연구팀과 공동연구를 통해 CCL18의 리셉터는 신형의 6회막관통단백질 PITPNM3이라는 것을 입증하였다(전통적인 리셉터는 7회막관통단백질임). 이 리셉터를 차단하거나 불활성화시키는 방법으로 CCL18이 유선암 전이에 대한 촉진역할을 제어할 수 있다. 이 연구는 CCL18과 유선암의 상호작용 포인트가 리셉터 PITPNM3임을 입증함으로써 종양 치료성 항체와 소분자 화합물의 개발기반을 마련하였다.

중국과학자 복제동물의 출생율이 낮은 핵심요인 규명

/
중국과학원 상하이생명과학연구원 생화세포연구소의 리진숭(李勁松) 박사가 이끄는 연구팀이 복제배반포의 영양외배엽(trophectoderm)에 존재하는 리프로그래밍 이상세포가 복제배아 발육의 실패를 초래하는 핵심요인임을 규명하고, 이들 결함을 복구하는 방법으로 복제동물의 출생율을 6배 향상시켰다. 관련된 연구성과는 4월 8일자《Cell Stem Cell》지에 등재되었다. 체세포복제기술이 탄생한 이래 복제배아가 개체로 발육되는 효율은 낮았다. 일례로 실험용 쥐의 경우, 50~70%의 핵이식배아가 체외에서 배반포로 발육할 수 있지만, 이들 배반포를 쥐의 자궁 속에 넣으면 단 3% 정도만 복제동물로 발육 가능하다. 왜 대부분의 복제배반포는 개체로 발육할 수 없을까? 복제배반포의 영양외배엽에 존재하는 리프로그래밍 이상세포가 복제배아발육의 실패를 초래하는 핵심요인이라는 가설이 제기되었지만, 이 가설이 직접적으로 입증된 바는 없었다. 최근 들어서는 오히려 가설을 부인하는 일부 간접 증거들이 나타나기도 하였다. 연구팀 내 린쟝워이(林江維) 등은 위 가설을 입증하기 위해 4배체배아 보상기술을 사용하였다. 4배체배아 보상기술이란 4배체배아와 2배체배아를 융합해서 하나의 배아로 만든 다음, 융합배아의 발육과정에 4배체의 세포는 대부분 배아외부조직으로, 2배체의 세포는 배아로 발육하게 하는 기술이다. 이 기술은 일반적으로 태반 발육의 결함으로 유발되는 2배체 배아의 발육 실패를 만회하는데 사용된다. 연구자들은 만약 복제배반포 영양외배엽에 리프로그래밍 이상세포가 확실하게 존재한다면, 4배체배아 보상기술을 이용해서 출생율을 향상시킬 수 있을 것으로 내다보았다. 연구자들이 한 복제배아와 두개의 4배체배아로 융합배아를 만들었더니 복제동물의 출생율이 2.6배 향상되었다. 이는 복제 영양외배엽에 정상기능을 보유한 4배체 세포를 주입하면 복제배아의 발육율이 크게 향상된다는 것을 뜻한다. 연구자들은 또 실험과정에 비정상적인 영양외배엽이 배아외부조직에 계속적으로 존재할 경우 배아의 발육에 불리한 영향을 미친다는 것을 발견하고, 복제배반포의 영양외배엽 세포를 전부 4배체 세포로 대체하면 복제동물의 출생율이 대폭 향상될 수 있을 것으로 예측하였다. 따라서 그들은 면역수술법을 이용해 복제배반포의 영양외배엽 세포를 제거한 후, 분리해낸 내세포괴(inner cell mass) 세포와 두개의 4배체 세포를 융합시켰는데, 그 결과 복제동물의 출생율이 6배 향상되었다. 마지막으로 연구팀은 상반된 실험을 해보았다. 정상적인 배반포의 내세포괴 세포와 두개의 복제원 4배체 세포를 융합시켰는데, 그 결과 출생율이 직접적인 핵이식 복제쥐와 유사하였다. 이는 복제배반포의 영양외배엽에 리프로그래밍 이상세포가 확실하게 존재하며, 배아의 발육에 영향을 준다는 것을 입증한다.

중국과학자, 글로벌 최대의 미생물게놈프로젝트 참여

/
중국과학자가 글로벌 최대의 미생물게놈 연구프로젝트(Earth Microbiome Project,EMP)에 참여할 예정이라고 선저언화다(深圳華大)유전자연구원(BGI)이 최근 공포하였다. 중국과학자들은 전 세계에서 온 20만개의 미생물샘플에 대한 환경성 DNA(Environmental DNA)와 메타게놈(metagenome)의 서열을 분석한 토대위에 글로벌 유전자 맵을 구축하는 EMP 프로젝트에서 핵심사업을 담당할 예정이다. 이 프로젝트는 글로벌 범위 내 미생물군락의 기능과 진화 다양성을 전 방위적이고 시스템적으로 연구하는데 목적을 두고 있다. 기존의 미생물연구와 달리 EMP 프로젝트의 연구대상은 해양과 인체 환경속의 미생물군락에 집중되었을 뿐만 아니라, 토양, 공기, 담수 생태시스템 등 지구표면의 대부분 미생물군락을 포함하였다. BGI 연구원은 아시아지역의 모든 샘플의 수집과 감정을 담당하는 동시에 전체 프로젝트의 실시를 위한 DNA 추출과 뱅크 구축, 메타게놈 서열분석 등의 사업, 그리고 생물정보학 분석프로세스에 필요한 전산자원의 개발을 담당할 예정이다. EMP 프로젝트의 책임자인 Jack Gilbert 박사(Chicago 대학 및 Argonne 국립실험실 교수)는 BGI 연구원이 서열분석능력, 분석기술, 정보분석 등의 분야에서 실력이 특출하기 때문에, 전례가 없는 대규모의 게놈서열 분석사업에 세계 최대의 유전체학연구센터인 동 연구원의 참여가 매우 중요하다고 언급하였다. 미생물이 지구상의 모든 생명체에 중요한 영향을 미치지만, 미생물의 복잡성과 다양성에 대한 인류의 인식은 매우 부족하다. 이런 미지의 분야를 탐색하는데 앞으로 중국과학자들의 기여가 기대된다. * EMP 프로젝트의 주요 참여기관: BGI 연구원 외 Argonne 국립실험실, Chicago 대학, Colorado 대학, LBNL 국립실험실, JGI 연구소 등

바이오매스 12시간만에 옷감으로 변신

/
우한(武漢)대학의 장리나(張俐娜) 교수팀이 가장 보편적이고 경제적인 수산화나트륨과 요소의 수용액을 섬유소용제로 사용, -12℃의 온도조건에서 25분 내에 섬유소를 신속하게 용해시켜 투명한 용액을 만든 후, 이로부터 신형의 재생가능섬유소 실을 생산하였는데, 전체의 생산주기는 12시간 밖에 안되었다. 이런 신형의 저온용해기술은 전통적인 가열방법을 대체하였을 뿐만 아니라, 휘발물질이 생성되지 않고, 폐액의 회수가 용이하며, 요소의 순환사용도 가능하다. 3월 29일 장교수는 상기 성과로 211년도「Anselme Payen Award」상을 수상하였다. 중국인 최초로 받은 이 상은 섬유소 및 재생가능자원 소재 분야의 국제 최고상으로 알려지고 있다. 인공섬유는 방직업의 중요한 원자재이다. 바이오매스를 이용해 섬유를 생산하려면 먼저 섬유소를 용해시켜야 한다. 전통적인 고온용해법의 경우, 섬유소를 수산화나트륨과 이황화탄소 용액에 넣고 가열처리 해야 하는데, 수십 시간이 지나야만 용해가 가능하고, 전체 섬유생산 주기는 1주일 정도 소요된다. 게다가 이황화유황은 오염이 높은 원료로서 회수도 어렵다. 장교수팀은 저온 조건에서 대분자와 용제가 자체조립을 통해 새로운 수소결합유도체를 형성함으로써 용해과정을 촉진시킨다는 것을 발견한 후, 바이오매스를 토대로 하는 새로운 기능의 소재와 생물분해가능소재를 개발하고, 미세구조가 소재의 거시성능과 기능에 미치는 영향까지 파악하였다. 연구팀은 현재 저온용해 섬유소의 방사를 위한 그린 공업화 실험을 기본적으로 완성하였다.   「Anselme Payen Award」심사위원회는 장교수가 개발한 그린용제 저온용해의 이론과 기술은 재생가능자원 소재 분야의 획기적인 성과라고 높게 평가하였다.

중국과학원 생체모방 인공 전자피부 개발

/
중국과학원 수저우(蘇州)나노기술 나노생체공학연구소의 장팅(張珽) 연구팀은 착용 가능한 유연성 생체모방 촉각센서인 생체모방 인공 전자피부를 개발하였다고 밝혔다. 이 부품은 미세한 작용력에 대한 고민감성 고속 측정이 가능하며, 특히 맥박, 심장박동, 후두근육 진동 등 인체건강과 관련된 생리신호에 대한 실시간 감시가 가능한 것으로 의료분야에서 응용전망이 밝다. 관련 연구논문은 "Advanced materials" 표지논문(2014, 26, 1336-1342)에 실렸다. 유연성 생체모방 센서란 인체의 촉각, 후각, 미각, 청각, 시각 등 감지기능이 있는 유연성 인공 전자부품을 가리킨다. 이 부품은 소비전자, 군사, 의료건강 등 산업분야에서 응용 잠재력이 크다. 유연성 전자학이 발전하면서 신형의 부착, 착용, 휴대 및 구김 등이 가능한 유연성 전자학 부품에 대한 연구가 인기 연구과제가 되었다. 전자피부의 원리는 마이크로나노구조의 유연성 기판과 고민감성 나노 전기전도재료를 결합시킨 것으로, 전기전도재료가 미세한 압력을 받거나 촉각 변화로 인한 전기신호변화를 이용해 인체의 각종 생리지표를 측정함으로써 인체 건강상태의 실시간 검진 평가를 실현하였다. 연구팀은 탄소나노튜브 도전박막 제어성 제조기술을 토대로, 저가의 실크를 템플릿(template)으로 고가의 제조공법이 복잡한 실리콘 템플릿을 대체하여 마이크로나노구조 유연성 도전박막의 제어성 제조를 실현하였고, 고민감성, 최저 탐지한계와 고안정성 유연성 생체모방 전자피부를 구축하였다. 연구팀은 생체모방 전자피부를 맥박이나 언어 등 인체 생리신호의 실시간 고속 측정에 응용하였는데, 사람이 말할 때 후두근육 운동으로 생성된 미약한 압력변화 및 맥박파형 변화분석을 통해 언어식별과 인체의 다양한 생리상태의 정확한 측정을 실현하였으며 언어보조출력시스템, 인체 건강평가와 질병 조기진단 등에 널리 응용될 것으로 전망된다.

난저우 화학물리연구소 파이프내벽 두꺼운 다이아몬드 박막제조기술

/
중국과학원 난저우화학물리연구소 고체윤할 국가중점실험실의 왕리핑(王立平)연구원과 쉐췬지(薛群基)원사가 이끄는 연구팀은 파이프 내벽의 두꺼운 다이아몬드 박막제조기술을 개발하였다고 밝혔다. 뛰어난 윤활성능과 방호성능을 지닌 다이아몬드 박막(DLC)은 공정부품에 널리 응용되고 있으나 물리적 기상증착, 화학적 기상증착, 플라즈마 증강형 화학적 기상증착과 같은 기존의 전통 기상증착기술은 부품의 외부표면이나 길이 대 직경비가 작은 부품의 내부표면에 코팅이 가능하다. 난저우화학물리화학연구소가 개발한 공심 음극 강화형 화학적 기상증착기술은 관도내벽의 고속 증착에 의한 두꺼운 DLC 박막 제조기술의 한계를 극복한 것으로 박막의 증착속도가 100nm~500nm/min에 달하였고, 길이 대 직경비가 20에 달하는 파이프내부 표면에 균일하게 증착시킬 수 있으며, 직경이 10mm~300mm되는 파이프 내벽 처리도 가능하다. 또한 다차원 / 다계면과 경사 다층 등 다척도 결합구조를 디자인하여 51μm 두께의 DLC 박막을 제작하였다. 이러한 두꺼운 탄소기반 박막은 뛰어난 내마모 성능과 각종 유체 매질에서 양호한 내부식성과 방호성능을 나타내었다. 연구팀은 정적/동적 유한요소 분석법을 이용해 내부응력분포 및 균열과 변형 등 행위 시뮬레이션을 거쳐 박막 커플링 손상과정의 계산 시뮬레이션과 실험결과와의 연관성 연구를 추진하였다. 연구 결과, 내부요소(재료 미세구조)와 외부요소(환경요소, 마찰상태)에서 박막 수명연장메커니즘을 도출하였고, 최근 출판된 ACS Applied Materials & Interfaces(2013,5,5015-5024)에 발표되었다. 이 기술은 석유화학공업 분야와 같은 산업용 파이프, 밸브, 펌프 등을 이용한 부식성물질의 수송 분야에 응용될 전망이며, 특허출원번호는 ZL201110012884.9이다.

선양자동화연구소, 나노로봇 조종성 향상

/
최근 중국과학원 선양자동화연구소 마이크로나노과제팀의 나노로봇 조종성 향상 관련 성과인 ‘가상 나노 손(Virtual nano hand)’이 세계 정기간행물에 표지논문으로 실렸다. 이는 동 과제팀이 지난 2년간 발표한 7번째 표지눈문으로서 과제팀의 혁신능력이 국내외 동종 업계의 인정과 주목을 받고 있음을 보여준다. 나노로봇의 엔드 이펙터(end effector)는 직경이 수십 나노미터인 탐침이기 때문에 대상물체와 점접촉밖에 할 수 없어 조종과정에서 나노물체를 긋고 지나기 쉽고, 또한 나노물체(예: 나노파이프)의 고정 자세 운반이 불가능하다. 이 문제를 해결하기 위해 마이크로나노과제팀은 시간과 공간 상호교환 고밀도 동시 운영전략을 고안하였고 엔드 이펙터의 운반조종 경로에 대한 계획과 실시간 고속 제어를 통해 단일 탐침의 여러 개 탐침에 대한 시뮬레이션이 가능한 조종을 실현하였으며, 나노입자와 나노파이프의 고정 자세 제어가 가능한 고정밀도 조종을 실현하였다. 이에 따라 나노로봇의 작업능력을 제고하고 단일 탐침의 나노조작에 대한 한계를 극복하였다. 동 표지논문은 ‘Tackling the Tasks at Hand’라는 주제로 나노 손의 전략에 대해 중점적으로 발표하고, 또한 그림의 형태로 나노 손이 대표하는 예술적인 의미를 구현하였다고 평가하였다. 나노로봇이란 나노크기의 물체에 대해 제어가 가능한 기계전자시스템을 가리키는 것으로, 선양자동화연구소는 2002년에 중국에서 최초로 동 분야 연구에 착수하여 증강현실(Augmented reality), 포스 피드백(force feedback), 마이크로나노 크기의 실시간 인식 등의 핵심기술을 개발하고, 실시간 시각과 촉각 피드백을 제공하는 나노로봇시스템을 구축하여 DNA, 탄소나노튜브, 양자점 등 나노물체의 제어와 조립을 실현하였다. IEEE Nanotechnology Magazine은 IEEE 나노학회가 주관하는 국제학술간행물로서 공학분야 연구자의 나노과학기술 최신성과, 특히 공학방법 나노과학기술에 대한 견인차 역할에 관심의 초점을 두고 있다.

중국웨카이그룹, 리튬이온전지 격리막 개발로 해외기술 독점 타파

/
최근 중국웨카이(中国乐凯)그룹은 전기자동차에 사용하는 고성능 리튬이온배터리 격리막 연구개발에 성공하여 전략적 신흥산업 중 신소재와 신에너지 분야에 동종 제품이 전무하던 현황을 변화시켰다. 웨카이그룹은 2006년부터 리튬이온배터리 격리막 프로젝트에 관심을 기울이기 시작하였으며, 심층 시장조사와 분석을 거쳐 자사가 수년간 축적한 고분자 박막 가공기술과 정밀 코팅기술을 이용하여 주요성능이 선진국 수준인 고성능 리튬이온배터리 격리막을 개발하였다. 동 제품에 적용된 기술은 국가특허 3건을 출원했으며, 이미 2건을 획득했다. 동 제품 개발로 중국은 고성능 리튬이온배터리 격리막을 해외에서 수입하던 현황을 변화시키고 해외 기업의 동종 제품·기술 독점을 타파하여 중국 고성능 배터리의 국제경쟁력을 향상시킬 것으로 기대된다.