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우한 신종 코로나바이러스에 대한 연구 결과

2020년 1월 21일, 중국과학원 상하이파스퇴르연구소 하오페이(郝沛)/군사의학연구원 국가비상예방통제약물공정기술연구센터 중우(鍾武)/중국과학원 분자식물엑설런스센터 합성생물학중점실험실 리쉬안(李軒) 등 연구팀의 연구 성과가 "Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission"란 제목으로 "SCIENCE CHINA Life Sciences"에 온라인으로 게재되었다. 해당 논문은 우한(武漢) 폐렴 발생을 야기시킨 신종 코로나바이러스의 진화 근원 및 2002년 광둥 "비전형성폐렴(사스)"의 SARS 코로나바이러스와 "중동호흡기증후군"의 MERS 코로나바이러스와의 유전적 진화관계를 서술하였다. 또한 우한 신종 코로나바이러스 spike-단백질 구조에 대한 시뮬레이션 연산을 통해 동 단백질이 사람의 ACE2 단백질과 작용하여 인간 감염을 매개하는 분자작용경로를 규명하였다. 해당 성과는 우한 신종 코로나바이러스의 잠재적인 사람 간 전염성을 평가함으로써 전염원 및 전파경로의 빠른 시간 내 확인, 고효율적 예방통제 전략 마련에 과학적인 이론근거를 제공하였다. 2019년 12월부터 후베이성 우한시에서 집중적으로 발생하기 시작한 원인불명의 폐렴에 대한 역학조사 결과, 해당 폐렴 병례는 우한시 "화난(華南)해산물시장"과 연관이 있는 것으로 나타났다. 다학제 통합진료 및 실험적 검사를 통해 우한 폐렴은 바이러스성 폐렴으로 확인되었고 2020년 1월 8일에 "우한폐렴" 병원균이 일종의 신종 코로나바이러스임을 기본적으로 확정지었다. 우한폐렴은 2002년 광둥에서 발생한 사스와 유사한 점이 많다. 양자 모두 겨울철에 발생하였고, 초기 병례는 동물교역시장에서 사람과 살아있는 동물과의 접촉에서 비롯되었으며, 알려지지 않은 코로나바이러스 병원균에 의해 유발되었다는 점이다. 2020년 1월 20일 18시 기준으로 중국 경내에서 누계 보고된 신종 코로나바이러스 감염 폐렴 병례는 224건, 그 중 확진병례는 217건(우한시 198건, 베이징시 5건, 광둥성 14건)이고 의심병례는 7건(쓰촨성 2건, 윈난성 1건, 상하이시 2건, 광시좡족자치구 1건, 산둥성 1건)이다. 중국 국외에서 보고된 병례에는 일본 1건, 태국 2건, 한국 1건이 있다. 감염환자 중 의료진 14명이 포함되는 등 해당 신종 코로나바이러스는 사람 간 전염 및 확산 추세를 보이고 있다. 2020년 1월 10일 우한 신종 코로나바이러스의 첫 번째 게놈서열 데이터가 발표되었고 그 후로 환자 몸에서 분리한 일련의 신종 코로나바이러스 게놈서열이 잇따라 발표되었다. 상기 게놈 데이터는 우한 신종 코로나바이러스의 진화 근원 및 발병 병리메커니즘 연구·분석에 중요한 자료를 제공하였다. 연구팀은 우한 신종 코로나바이러스와 SARS/MERS 코로나바이러스와의 관계를 밝히기 위해 상기 3종 코로나바이러스 게놈을 비교하였다. 그 결과 우한 신종 코로나바이러스는 SARS/MERS와 각각 평균 ~70%, ~40% 서열 유사성을 지님을 발견하였다. 그중, 다양한 코로나바이러스가 숙주세포와 작용하는 핵심 spike유전자(S-단백질 인코딩)는 더욱 큰 차이성을 나타냈다. 우한 신종 코로나바이러스의 진화 근원 및 가능한 자연계 숙주를 밝히기 위해 연구팀은 우한 신종 코로나바이러스와 기존에 수집한 대량 코로나바이러스 데이터에 대한 유전적 진화분석을 통해 우한 신종 코로나바이러스는 Beta코로나바이러스속(Betacoronavirus)에 속함을 발견했다. Betacoronavirus는 단백질로 둘러싸인 단일사슬 플러스가닥(plus strand) RNA바이러스로서 사람을 포함한 고등동물에 기생하며 감염시킨다. 계통수에서의 위치를 보면 SARS 바이러스 및 유사SARS(SARS-like) 바이러스 분류군과 인접해 있지만 결코 SARS/유사SARS 바이러스 분류군에 속하지 않는다. 흥미로운 것은 그들 진화에서 공동의 외군(outgroup)은 과일박쥐(fruit bat)에 기생하는 HKU9-1코로나바이러스라는 점이다. 따라서 우한 코로나바이러스와 SARS/유사SARS 코로나바이러스 공동의 조상은 HKU9-1와 유사한 바이러스이다. 우한 코로나바이러스의 진화 이웃 및 외군 모두 다양한 종류의 박쥐에서 발견된데 비추어 우한 코로나바이러스의 자연 숙주 또한 박쥐일 것으로 추정된다. 아마도 우한 코로나바이러스도 2002년에 사스를 유발한 코로나바이러스와 마찬가지로 박쥐에서 사람에 이르는 전염과정 가운데 알려지지 않은 중간숙주 매개체가 있을 가능성이 크다. 우한 신종 코로나바이러스와 SARS/MERS 바이러스와의 유전적 거리가 매우 먼 점을 감안해 연구팀은 우한 신종 코로나바이러스의 사람 감염 메커니즘 및 경로를 분석하였다. SARS/MERS 바이러스의 S-단백질은 각각 사람의 ACE2, DPP4 단백질과의 상호결합을 통해 사람의 호흡기상피세포를 감염시킨다. 연구팀은 우한 코로나바이러스와 SARS/MERS 바이러스 S-단백질의 숙주 수용체 상호작용 영역(RBD 영역) 비교를 통해 RBD영역에서 우한 코로나바이러스와 SARS 바이러스가 비교적 유사함을 발견하였다. 그러나 MERS 바이러스와의 차이가 큰 점에 미루어 S-단백질과 DPP4 상호작용적 사람 감염의 가능성을 배제하였다. 하지만 우한 코로나바이러스 S-단백질이 사람 ACE2와의 상호작용도 큰 어려움이 존재한다(이미 입증된 SARS 바이러스 S-단백질과 ACE2와 상호작용하는 5개 핵심 아미노산 가운데 4개가 우한 코로나바이러스에서 변화가 발생했다). 연구팀은 상기 문제를 해명하기 위해 분자구조 시뮬레이션 연산방법을 사용해 우한 코로나바이러스 S-단백질과 사람 ACE2 단백질 구조 맞물림 연구를 수행하여 놀라운 결과를 얻었다. 비록 우한 코로나바이러스 S-단백질 중 ACE2 단백질과 결합되는 5개 핵심 아미노산 가운데 4개에 변화가 발생하였지만 변화된 아미노산은 오히려 전체적으로 SARS 바이러스 S-단백질과 ACE2 단백질이 상호작용하는 오리지널 구조형태를 매우 완벽하게 유지하고 있었다. 우한 신종 코로나바이러스의 새 구조와 ACE2 단백질의 상호작용력이 소수 수소결합의 손실로 다소 저하(SARS 바이러스 S-단백질과 ACE2 상호작용에 비해 저하)되었으나 결합 자유에너지(binding free energy)는 -50.6 kcal/mol로 여전히 매우 높은 수준에 도달하였다. 동 결과는 우한 코로나바이러스가 S-단백질과 사람 ACE2와의 상호작용 분자 메커니즘을 통해 사람의 호흡기상피세포를 감염시킴을 입증한다. 해당 연구 성과는 우한 코로나바이러스가 사람에 매우 강한 감염력을 보유함을 예측함으로써 과학적인 예방통제, 예방통제 전략 구축, 검사/중재 기술수단 개발 등을 위해 과학적 이론기반을 마련하였다.

중국 통신위성 최초로 유럽에 판매, 벨로루시 위성프로젝트 가동

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2013년 1월 29일 중국에서 유럽으로 수출하는 벨로루시* 통신위성프로젝트가 베이징에서 가동되었다. 중국항천과기집단공사가 벨로루시를 위해 연구개발 및 생산하는 통신위성은 동방홍(东方红)4호 위성 플랫폼을 기반으로 창정(长征)3B로켓으로 발사하며, 이는 중국 통신위성의 첫 유럽시장 수출 사례이다. 통신위성은 벨로루시의 경제발전과 국민생활수준 개선에 대해 중요한 역할을 발휘할 것으로 예상된다. 양측은 최근 2년간의 협력과정에서 상호 신뢰관계를 맺으면서 상호간 인식의 일치를 가져왔다. 이 프로젝트는 2011년 2월부터 입찰을 개시하고, 2011년 4월 중국창청(长城)공업그룹유한공사가 낙찰받았다. 2011년 9월 중국과 벨로루시 양국은 벨로루시 통신위성시스템 계약을 체결했다. 1년간의 협상을 거쳐 양국은 모든 계약 관련 문서에 조인했다. 중국 측은 가까운 시일 안에 계약금을 받고 연구개발사업에 착수하기를 기대하고 이다. 창청공사는 또한 벨로루시를 위해 지상관측소와 지상응용시스템 구축, 보험과 교육훈련을 포함한 서비스를 제공하고, 전송기 임대 운영을 도와줄 예정이다. * 유럽 벨로루시 : 면적 207,600㎢. 인구 약 천만이상. 정식명칭은 벨로루시 공화국(Republic of Belarus)이다. "Belorussia"라고도 표기하며, 벨로루시는 "White Russia"를 의미하여 예전에는 백러시아라고도 불렸다. 소련을 구성하고 있던 벨로루시소비에트 사회주의공화국(the Belorussian Soviet Socialist Republic)이 1991년 독립하여 형성되었다. 북쪽으로 라트비아, 북동쪽으로 러시아, 남쪽으로 우크라이나, 서쪽으로 폴란드·리투아니아와 접한다.

Y-20 대형 수송기 독자 개발 및 처녀비행 성공

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2013년 1월 26일 중국이 독자적으로 개발한 Y-20 대형 수송기가 산시(陕西)성 옌량(阎良)항공기지에서 처녀비행에 성공했다. 이는 중국이 미국, 러시아, 유럽연합(EU)에 이어 세계 유수의 대형 항공기 생산이 가능한 국가로 부상했음을 의미한다. 복잡한 기상조건에서 다양한 물자와 인원의 장거리 항공운송이 가능한 이 다목적 대형 수송기는 향후 중국의 경제와 국방 현대화 건설, 긴급구호, 인도적 지원 등 긴급 상황 대처에 대해 중요한 의미를 지닌다. 수송기 종류를 보면, 대형 수송기의 최대 이륙중량 100-200톤, 중형 수송기의 최대 이륙중량 100톤 이하, 초대형 수송기의 최대 이륙중량 200톤 이상이다. 중형 수송기는 탑재능력과 항속거리가 제한되어있고, 초대형 수송기는 응용요구가 높다. 따라서 실용도가 높은 첨단 수송기가 바로 대형 수송기이다. 현재 대형 수송기의 대표 기종은 미국의 C-17수송기와 러시아의 IL-76수송기이며, 세계에서 대형 수송기 연구개발능력 보유 국가는 미국과 러시아뿐이다. 중국의 첫 군용 대형 수송기는 Y-20로 명명되었다. 1990년대 초 연구개발을 개시했으며, 2006년 대형 항공기 프로젝트가 국가 중장기 과학기술 발전계획에 편입되었다. 2009년 중국의 군용 200톤급 대형 항공기가 설계를 수행하고, 제조단계에 진입했다. 엔진은 당분간 수입산 D-30KP2를 사용하며, 대추진력 터보팬엔진은 현재 연구개발 중이다. 대형 수송기 및 관련기술은 설계, 시험, 처녀비행 등 연구개발 과정을 거치며, 해외에서는 수년에서 십수년이 소요된다. Y-20은 현재 시험과 정형화 단계에 놓여있으며, 최소한 3년의 처녀비행 검증이 필요하고, 게다가 종합시험단계도 경과해야 하므로 2017년에야 사용이 가능하다. Y-20은 세계 10대 최고 수송력 수송기로서 엔진 4개와 높은 T형 꼬리날개 설계방식을 적용했으며, 모든 계수는 IL-76을 초월하고, 미국의 C-17수준이다. - 조종자: 3명 - 최고 적재량: 66톤 - 동체 길이: 47m - 날개 길이: 45m - 동체 높이: 15m - 최대 이륙중량: 200톤보다 조금 높음 - 구조: 접개식 착륙장치, 2개의 앞바퀴 착륙장치는 90도 편향 가능 - 장점: 간이 공항에서 이착륙이 가능, 부피가 커서 대형 지원 차량 운반 가능

2020년 궤도 운행 우주선 200개 이상

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중국항천과기집단공사에 의하면, 중국은 2013년 16회의 우주발사를 실시하고, 선저우10호, 창어3호 등 20개의 위성을 우주로 발사할 계획이다. 그 중 중국항천과기집단공사 주도로 연구개발한 선저우10호와 톈궁1호는 유인 우주도킹을 수행하고, 창어3호는 최초로 달 연착륙 탐사와 자동 순시탐사를 실현할 예정이다. 중국항천과기집단공사는 2020년까지 '우주 과학기술산업 신규 시스템 구축, 세계 일류 대형 우주기업그룹 육성'을 포함한 다음과 같은 전략적 배치를 전반적으로 수행할 계획이다. 전반적인 우주공간 탐사능력을 확보한다. 차세대 로켓 시리즈를 형성하고, 중형 로켓 핵심기술을 확보한다. 중국 자체 우주정거장을 구축하고, 달 탐사 '궤도비행, 착륙, 귀환' 임무를 수행하며, 유인 달 상륙 핵심기술을 확보한다. 이 밖에 화성, 금성, 토성, 목성, 소행성 등 심우주 탐사공정을 실시한다. 완비된 국가 우주기반시설과 우주장비시스템을 구축한다. 글로벌위성항법시스템, 고해상도 지상관측시스템 등의 구축을 수행하고, 체계가 현대적이고 기능이 완비된 우주기반시설과 우주장비시스템을 구축한다. 2020년 궤도 운행 우주선 수를 세계 궤도 운행 우주선의 20%인 200개 이상으로 늘리고, 연간 발사 수를 세계 발사 수의 30%인 30회로 증가한다. 전략적 신흥산업 중심의 산업클러스터를 구축한다. 위성응용, 우주 첨단장비 제조, 우주 전자정보, 신에너지 및 신소재를 대표로 하고, 국가 전략적 신흥산업 발전방향에 부합되는 우주기술응용산업과 우주서비스업을 집중적으로 육성한다. 기술수준이 높고 성장 전망이 밝으며 국가와 중대 산업응용을 지원하는 우주 첨단기술 산업클러스터를 육성하고, 국제경쟁우위를 보유한 주력산업을 형성한다. 규모가 500억 위안 이상인 핵심 산업그룹과 규모가 100억 위안 이상인 중점전문기업을 육성한다. 실력이 강한 우주 국제경쟁력과 발언권을 확보한다. 위성통신, 위성항법, 위성원격탐사 등 우주 기반시설의 글로벌화 응용을 실현하고, 2020년까지 대외수입 비중을 15% 이상으로 끌어올리며, 우주비행과 국방사무 국제업무 수입의 영업수입 비중을 25%로 향상시킨다. 국제우주기구에서 중요한 책임을 맡고 있는 전문가와 학자를 양성하며, 우주 국제표준과 국제법칙의 제정, 중대 국제프로젝트협력, 주류 국제협력기구에서의 참여도와 발언권을 선명하게 보여준다. 중국과기집단공사는 지난 5년간 연구개발한 창정(长征) 계열 로켓을 70회 발사하고, 위성 84개, 선저우우주선 3개, 톈궁1호, 창어2호 달탐사선 등을 정상 궤도로 발사했다. 특히 2011년과 2012년 발사 횟수는 2년 연속 미국을 제치고 세계 2위를 기록했다. 궤도 운행 통신위성 수는 5개에서 12개로 증가하고, 위성 서비스 범위는 세계 80% 이상 지역으로 확대되었다. 러시아, 유럽, 파키스탄 등 20개 국가(지역)와 우주 협력관계를 구축하고, 통신위성과 원격탐사위성 완제품 10개 납품 계약서를 체결했다. 통신위성 3개, 원격탐사위성 1개를 수출하고, 상용 로켓발사 서비스 7회와 탑재 서비스 1회를 수행했다.

중국과학원, 신형 루비듐 원자시계의 획기적 연구진전

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중국과학원 왕위주(王育竹) 원사가 이끄는 신형 위성탑재 원자시계 과제팀은 최초로 자기 광학(Magneto-optical) 회전효과 기반의 직교 편광(orthogonal polarization) 탐사기술을 이용해 기포식 루비듐 원자시계의 이전신호를 연구하고, 90%의 초고명암비를 획득했다. 이에 따라 산탄 잡음을 억제하고, 시계이전 신호의 신호 대 잡음비와 원자시계 주파수의 안정성을 크게 향상시켰다. 이 성과는 국제 저널인 '옵틱스 레터스'(Optics Letters)에 발표되었다. 원자시계는 위성항법시스템(미국의 GPS와 중국의 북두시스템)의 핵심부품이다. 현재 국가마다 스펙트럼 램프로 펌핑한 루비듐 기포형 원자시계를 위성항법시스템의 위성 탑재 시계로 사용한다. 그러나 기존의 루비듐 기포형 원자시계는 연속 광학 펌핑 기술을 활용하기 때문에 광 주파수 변환 현상이 존재한다. 산탄 잡음의 영향이 원자시계의 중기 주파수 안정성 저하로 이어진다. 직교 편광 탐사기술을 적용한 펄스광 펌핑 루비듐 원자시계는 광 주파수 변환 제거가 가능해 주파수 안정성 지표를 수동 수소 원자시계보다 조금 높일 수 있다. 게다가 부피가 작고 무게가 가벼운 장점이 있으며, 차기 위성항법시스템의 이상적인 원자시계이다. 세계적으로 기포식 루비듐 원자시계의 이전신호는 모두 흡수법으로 탐사한다. 산탄 잡음의 제한으로 시계이전 신호의 명암비는 최고로 30%를 넘지 않는다. 직교 편광 탐사기술은 빛의 후면광원 필터링 탐사가 가능하기 때문에 산탄 잡음과 레이저 잡음을 억제하여 원자시계의 주파수 안정성을 대폭 향상시킬 수 있다. 전문가는 같은 여건에서 직교 편광 탐사기술을 활용해 얻은 알란 분산(Allan variance) 특성 구현 루비듐 원자시계의 주파수 안정성이 흡수법에 의한 탐사기술보다 한 자리수가 더 향상되었다고 밝혔다.

중국과학자, 글로벌 최대의 미생물게놈프로젝트 참여

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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

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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.

p53 인자가 포도당의 대사를 조절하는 새로운 경로 발견

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중국과학기술대학 생명공학학부의 오면(吳緬) 교수와 미국 펜실베이니아대학 의학부의 양소로(楊小魯) 교수가 공동연구를 통해 p53 종양억제인자가 G6PD(glucose-6-phosphate dehydrogenase)의 활성을 직접 억제하는 방법으로 세포의 생물합성을 조절한다는 것을 발견하였다. 암 치료에 중요한 잠재적 가치가 있는 이 성과는 최근 세계적인 학술지《NatureCellBiology》에 등재되었다. p53은 지금까지 발견한 세포 가운데 가장 중요한 종양억제인자에 속하는데, 인류 50% 이상의 종양세포에서 해당 인자의 결실 또는 돌연변이가 확인되었다. 최근 들어 연구자들은 p53 인자가 세포대사 특히 포도당의 대사과정에 중요한 역할을 한다는 것을 발견하였다. 오면 교수와 양소로 교수 연구팀은 p53 인자가 세포의 한 포도당대사 경로, 다시 말해서 오탄당인산(pentose phosphate) 경로의 조절에 중요한 역할을 한다는 것을 발견하였다. 이들은 실험을 통해 p53 인자가 오탄당인산 경로에서 선두로 반응하는 핵심효소 G6PD와 결합해서 그의 활성을 억제시킨다는 것을 입증하였다. 세포가 정상적인 상태일 경우, p53인자가 위 대사의 진행을 억제시키기 때문에 세포 가운데 포도당은 주로 효소분해와 트리카르복시산(tricarboxylic acid)의 순환에 참여해서 세포의 생장에 필요한 에너지를 생성하게 된다. 그러나 p53 인자에 돌연변이 또는 결실이 발생하면 G6PD과의 결합능력과 해당 효소에 대한 제어력을 상실하게 되고, p53의 제어를 받아오던 오탄당인산(pentose phosphate) 경로는 활성을 되찾게 된다. 이렇게 되면 대량의 포도당이 위 대사에서 소모되기 때문에 세포의 생장에 필요한 에너지를 생성할 수 없게 되고, 반면 이 과정에 대량 생성되는 환원제와 펜타오스(pentaose)가 종양세포의 급속한 생장을 촉진하게 된다. 이 연구는 또 최초로 p53 인자가 유전자전사 활성 외에도 촉매기능을 보유해서 G6PD의 활성을 억제시킨다는 것을 발견하였다. 이 성과는 약물작용의 위치를 정확하게 선택해서 오탄당인산의 경로를 간섭하는 방법으로 새로운 종양치료 방법을 개발할 수 있다는 것을 뜻한다고 오면 교수가 전하였다.

비중국계 외국인 수석과학자 줄기세포분야에서 최초로 배출

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중국은 지금까지 비중국계 외국인을 국가중대과학연구프로젝트의 수석과학자로 두지 않았다. 그러나 의학분야에서 이 관례를 먼저 깼다. 최근 스페인에서 온 비중국계 과학자 Miguel Angel Esteban 박사가「줄기세포」중대과학연구프로젝트의 수석과학자를 맡았다. 중국과학원 광저우바이오의약/건강연구원(廣州生物醫藥與健康硏究院)이 리더하는 2건의 중대과학연구프로젝트가 2010년 12월 18일 정식 가동되었는데, 그중「서로 다른 조직과 질병의 소스인 IPS(유도전능성 줄기세포)의 전능성 차별과 그 조절의 분자메커니즘 연구」프로젝트의 수석과학자가 바로 Esteban 박사이었다. 그는 향후 중국의학과학원(中國醫學科學院), 상하이제2군의대학(上海第2軍醫大學) 등 연구기관의 과학자들과 공동으로 분자 차원에서 IPS 세포의 유도메커니즘을 심층적으로 연구함으로써 임상응용을 위한 기반을 마련할 예정이다. 이 프로젝트의 5년 동안 지원경비는 2,800만 위안의 규모인 것으로 알려지고 있다. 이로써 중국의 기초과학 분야 중대프로젝트에 최초의 비중국계 외국인 수석과학자가 탄생하게 되었다. 광저우, 베이징, 상하이는 중국의 3대 줄기세포연구기지인데, 그중 광저우의 IPS 세포 연구가 세계 선진수준에 이른 것으로 평가받고 있다. 배아줄기세포의 윤리적 논쟁이 끊이지 않는 상황에서 IPS 세포는 재생의학 분야의 새로운 연구초점이 되었다. 이번 광저우바이오의약/건강연구원이 착수한 다른 한 중대과학연구프로젝트는「발육 및 생식의 중요한 포유동물모델 구축」인데, 선진국의 기존 연구모델인 작은 쥐 대신 인체재생기관의 응용에 더욱 적합한 돼지를 연구모델로 하였다. 이 또한 중국이 줄기세포 연구 분야에서 더욱 많은 핵심기술을 확보할 수 있는 계기가 될 것이다. 2006년 이래 중국은《국가중장기과학기술발전 요강》에 근거해서 16건의 중대과학기술전문프로젝트와「줄기세포」등 6건의 중대 과학연구프로젝트를 잇달아 실시하였는데, 위 두 프로젝트는 2010년에 신규 착수한 줄기세포 중대과학연구프로젝트이다. * Esteban 박사 - 영국의 IC(Imperial College) 대학에서 5년의 박사후과정 졸업 - 2008년 1월 광저우바이오의약/건강연구원의 풀타임 연구원으로 고용 - 나이 40세

시속이 보다 빠른 고속열차 시험시속 605km, 고속철 시속 2배 향상 전망

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고속열차는 중국의 전략적 신흥산업분야이며, ‘시속이 보다 빠른 고속열차’는 중국의 혁신능력을 대표하는 다른 하나의 작품이다. 난처칭다오스팡(南车青岛四方)기관차주식유한회사의 고속열차는 시험시속이 605km인 보다 빠른 시험열차로서 중국의 고속철 평균 시속 300km보다 2배 빠르다. 난처칭다오스팡회사의 고속열차는 시험과정에서 시속이 605km까지 상승했으나 즉시 정지하지 않고 10분간 속도를 유지했는데, 이 10분간은 지상에서의 100.8km 주행에 해당된다. 민간 항공기의 시속은 800-850km, 중국이 개발한 시속이 보다 빠른 고속시험열차의 설계시속은 500km 이상, 현재 고속철도에서 달리는 베이징과 상하이 구간 고속열차 CRH380A의 최대 시속은 486.1km이다. 시속이 보다 빠른 고속열차는 기술 난이도가 항공기보다 높다. 중국과학원 역학연구소 양궈워이(杨国伟) 연구원은 천음속 비선형 공탄성 연구를 최초로 시작하고 중국의 고속철과 대형항공기 연구개발을 위한 공기역학과 공탄성 기술지원을 제공했다. 엔지니어는 공기마찰을 감소시키기 위하여 생체공학과 공기역학 이론을 응용하여 100가지 헤드(head) 개념을 창조하고 80가지 3차원 디지털 모델을 수립했다. 무게 수백톤의 고속열차가 노선에서 주행하려면 공기마찰을 줄여야 하는 한편, 견인력을 높여야 한다. 시속이 보다 빠른 고속열차의 견인력은 2만 1,120kW에 이를 수 있다. 중국이 고출력 견인시스템을 독자적으로 개발했기 때문에 고속 시험열차의 시험노선에서의 시속이 605km에 이를 수 있었다. 고출력 전동견인시스템 기술의 연구개발은 강한 기술적 확산효과가 있다. 열차 외에도 압연시스템, 선박추진시스템, 석유시추, 전력시스템 등의 제조분야에 응용될 수 있다.

첫 하이브리드 고속열차 생산에 투입

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하이브리드는 더 이상 자동차에 전속되지 않고 길이 수백 미터의 고속열차에도 적용될 수 있다. 최근 중국의 첫 하이브리드 고속열차가 중국베이처창춘객차(中国北车长客)주식회사의 스탬핑지사에서 생산에 투입되었으며, 2015년 9월에 프로젝트가 완료될 것으로 예상된다. 이 하이브리드 고속열차는 과학기술부의 과학기술지원 프로젝트이다. 중국베이처창춘객차가 연구개발한 하이브리드 고속열차는 2가지 또는 3가지 서로 다른 동력원을 통합시킴으로써 간선과 지선 철도, 전기화와 비전기화 철도 운영이 가능하고, 고속열차의 노선 적응능력과 운영규모를 향상시켰다. 하이브리드 고속열차는 운영노선과 운영환경별로 ‘전력망 접촉 전력공급+배터리팩(Battery Pack) 전력공급’, ‘전력망 접촉 전력공급+디젤 파워 패키지+배터리팩 전력공급’, ‘디젤 파워 패키지+배터리팩 전력공급’ 등 다양한 동력제공방식을 채택할 수 있다.

중국, 세계 최초의 비행·흡착양용 로봇 발명

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난징이공대학 컴퓨터학원 류융(刘永) 연구팀이 발명한 ‘회전기’는 ‘비행·흡착로봇’이라고도 하는데, 세계에서 최초로 연구개발에 성공한 생체모방 비행·흡착 로봇이다. 4개의 회전날개 비행장치와 흡착장치로 구성되어 공중에서 날 수 있고 벽, 천장판, 전봇대 등 공중 표면에 부착하여 장시간 관찰이 가능한 ‘정찰명수’이다. 비행·흡착로봇은 출력손실이 적고 소음이 낮으며 항속능력이 강한 등의 장잠이 있고 공중비행능력을 갖추고 목표위치로 조속히 이동할 수 있다. 3차원 공간 벽면에서 안정적으로 흡착하는 기능도 갖추어 장시간 온라인 작업이 가능하며, 공공분야에 응용되어 장시간 정찰과 모니터링이 가능하다. 로봇은 4개의 회전날개 구조, 흡착장치, 자유도가 있는 무선카메라 2개, 임베디드 제어기와 두 가지 센서 등의 부품이 포함된다. 연구팀은 3세대 시제품을 주로 개발했다. 1세대 로봇은 원심펌프 흡착방식을 적용하여 흡착력이 커서 다양한 벽면에 적응할 수 있다. 2세대 로봇은 진공 멤브레인 펌프 흡착방식을 적용하여 측면흡착이 가능하며 출력손실이 적고 소음이 낮으며 부피가 작고 실내 비행에서 안정하고 유연한 특징을 지니고 있다. 3세대 로봇은 자체 중력이 1.5kg, 최대부하 1kg힘으로 비행과 흡착에서 자유로운 교환이 가능하다. 비행·흡착로봇은 임시적으로 배치한 기동성 감시지점에서 효과적인 모니터링을 실시할 수 있으며, 특수 장소에서는 특정 목표물에 대해 은폐성 지속 감시, 나아가 지정 공격을 진행할 수도 있다. 동 연구는 이미 국가 발명특허 3개를 신청하여 1개를 획득했다.

상해규산염연구소 마이크로칩 초고속 레이저결정체 개발

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전통적으로 반도체를 펌핑으로 고체 레이저에서 열렌즈효과 (thermal lens effect)가 일어나기 때문에 레이저빔의 질이 떨어지고 출력이 제한된다. 마이크로칩 레이저 매질 두께는 일반적으로 100-300 μm 정도이며, 균일한 펌핑과 냉각 상황에서 매질 열흐름이 칩표면과 수직되게 일차원 전도에 가깝기에, 최대한으로 열렌즈효과로 인한 열변형 영향을 줄일 수 있다. 마이크로칩 레이저는 높은 빔 품질[TEM00 가우시안 모드 (Gaussian mode)]을 출력하고 단색성이 좋은[단일 종축 모드 (single longitudinal mode), 선폭 < 5 kHz] 레이저를 출력하기 때문에 통신, 측정, 의료, 공업가공, 과학연구 및 군사응용 등에서 널리 응용되고 있다. 중국과학원 상해규산염연구소 인공결정체센터 레이저광학결정체 과제팀은 “강자기장 결합 Yd 3+ 이온 준4에너지준위체계”라는 새로운 개념을 도입해 강자기장 결합작용에 의한 Yb 3+이온의 에너지준위분할 (energy level splitting)을 증가하고, 레이저 조사조건에서 에너지준위의 열배치비율을 줄이는 방법으로 Yb 3+이온 준4에너지준위 레이저 운행을 실현하였다. 규산염/메타규산염 계열 결정체가운데서 최고 열전도율 (7.5 Wm-1K-1)과 유일하게 음의 굴절률 (negative refractive index) 온도계수 (dn/dT=-6.3´10-6K-1)를 지닌 Yb:Sc2SiO5 (Yb:SSO로 약칭)결정체를 선별했는데, 그 기저상태의 에너지준위 분할이 1027 cm-1에 달하였고, 초크랄스키법 (Czochralski method)으로 Φ 25mm×52mm 지름의 결정체를 성장시켰다.   이 과제팀은 상해광학기기연구소의 량샤오옌(梁晓燕) 연구원, 산동사범대학의 류제(刘杰)교수, 싱가포르 남양이공대학의 D.Y.Tang교수와 독일 Stuttgart대학의 T.Graf교수와 협력연구를 통해 결정체 레이저의 출력과 초고속 레이저출력의 최초 실현에 성공하였고 [Appl. Phys. B 91 (2008)443, Optics Express 18 (2010) 16739], 그 후 140 μm/150μm 두께의 Yb:SSO 마이크로칩을 채택하여 75 W (M2<1.1)과 280 W의 높은 빔품질, 고출력 연속 레이저 출력과[Optics Letters. 37 (2012) 37],298 fs, 평균 출력이 27.6 W (M2<1.1)에 달하는 모드동기(mode locking) 초고속 레이저 출력을 실현하였다[Optics Letters 37 (2012) 4750]. 최근에 또 결정체로 73fs 모드동기 초고속 레이저 출력을 실현하였다[Optics Communications 294 (2013) 237].