기술동향
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저장대학, 항암약물을 위해 신형 “위장” 설계

최근 저장대학 황페이허(黃飛鶴)/마오정웨이(毛崢偉) 연구팀과 미국국립보건연구원 위궈찬(喻國燦) 연구팀은 초분자 폴리펩티드 구축 새 기법을 개발했다. 해당 제어 가능한 폴리펩티드 자기조립 방법으로 구축한 초분자 폴리펩티드는 다양한 형태를 보유하며 또한 암증 광역학치료(Photodynamic Therapy)에 사용할 수 있다. 아울러 이러한 신형 약물전달시스템은 광역학치료의 광민감제-포르피린(porphyrin)을 신형 구조의 "잠수함"에 봉입함으로써 투여약물을 종양세포로 직접 전달할 수 있다. 항암약물이 종양 내부에 전달돼 방출되려면 혈액순환, 종양조직 내로의 축적·확산, 종양세포로의 이입 등 과정을 거쳐야 한다. 첩첩산중의 해당 과정은 위험으로 충만한데 어떤 약물은 수용성이 나빠 약효를 내지 못하는가 하면 어떤 약물은 종양 위치 추적 오류로 정밀방출을 달성하지 못하고 또 어떤 약물은 체내 면역계에 발각되어 임무 수행 전에 괴멸된다. 체내에서 항암약물의 보다 순조로운 순환, 보다 나은 치료효과 달성 또는 정상 조직에 대한 항암약물의 사멸효과를 감소시키기 위해 나노재료를 사용해 항암약물을 담지시키는 나노약물 연구가 현재의 이슈이다. 체내외 연구 결과, 초분자 수식 전략 및 폴리펩티드 표적화는 광역학치료 효율을 대폭 향상시켰다. 이러한 초분자 폴리펩티드는 폴리펩티드 수식 및 종양 정밀치료 등 면에 광범위한 응용전망이 있다.

세계 첫 3,000미터 심수 탐측선 출항

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광주중선황포(中船黄埔)조선유한공사(이하 황선공사)가 건조한 세계 최초의 3,000미터 심수공정 탐측선인 ‘해양석유708’호(그림)가 지난 1월 26일 중선룡혈(中船龙穴)기지에서 출항했다. 황선공사와 광주국제주식유한공사가 공동으로 건조한 5만톤급 반잠수선 2호선, 그리고 황선공사가 성보(盛宝)오퍼레이터를 위해 건조하는 6척의 7만 6,000톤급 벌크선 가운데 최초의 벌크선 역시 동시에 출항했다. 3,000미터 심수 탐측선은 국가 심수 중대과기공관(攻关)프로젝트 중 하나이며, 상해선박연구설계원이 새롭게 효력을 발생한 국제 규범화 심의/검증에 따라 설계했다. 길이 105m, 수직선 간 길이 92.9m, 폭 23.4m, 깊이 9.6m, 배수량 7,500톤, 최대 속도 14.5노트다. 무한항행구역은 중국선급협회와 노르웨이선급협회에 가입하고, 시뮬레이션공정 물리적 탐사 조사작업, 단일 케이블 2차원 고정밀도 디지털 지진 조사작업, 공정지질 천공작업, 해저표층 샘플채취, 대형해양공정 리프트작업, 이착륙 헬기 등에 주로 활용된다. 해당 탐측선은 출항 전 건조과정에 도크 내 주기가 66일인 최단 기록을 창조했으며, 또 여러 개의 ‘제1’을 기록했다. 예를 들면 최초의 단계별 lateral thruster 설치, 최초의 신축식 스러스터(Thruster) 설치, 최초의 데릭(derrick) 리프팅 등이다. 황선공사는 5만톤급 반잠수선 2호선 건조과정에 최초의 선박제조 성공경험을 바탕으로 생산효율을 높임으로써 출항 완비성을 1호선인 ‘상운구(祥云口)’호보다 훨씬 향상시켰으며, 7만 6,000톤급 벌크선 1호 건조과정에는 생산설계 및 공법 최적화를 과감히 진행했다.

중국 원로급 원사 국가 희토산업발전 제언

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최근 중국과학원과 중국공정원의 원로급 원사들은 ‘희토와 환경문제’를 주제로 세미나를 개최하고 희토산업발전을 위한 제언을 했다. 이번 회의는 지난 2월 16일 원자바오(溫家寶) 중국총리가 국무원 상무회의에서 희토산업발전 정책조치를 확정한지 얼마 안되는 시점에서 개최된 것이어서 산업계의 주목을 받고 있다. 회의에 참가한 원사들은 지난번 국무원회의에서 확정한 정책조치는 국가의 미래 희토산업발전에 대해 중요한 의의를 지닌다고 높이 평가했다. 희토는 재생이 불가능한 중요한 전략적 자원으로서 신에너지, 신소재, 환경보호, 우주항공, 전자정보 등 분야에서 광범위하게 응용되고 있다. 그동안 중국은 세계 제1위의 희토 생산·수출 및 소비 대국으로 급부상하면서 세계적인 입지를 굳혀왔다. 하지만 희토산업 발전과정에는 여전히 불법채굴단속 어려움, 생태환경 파괴, 자원낭비 심각, 고부가가치 응용제품 개발 낙후, 수출질서 혼란, 인체건강 영향 등의 문제점이 존재하고 있다. 이번 회의에서 원사들은 희토산업의 발전을 위한 구체적인 제언을 하였다. 첫째, 희토자원 실태를 파악하여 국가 희토 개발, 이용, 저축 및 무역 전략을 제정한다. 둘째, 투자를 강화하여 희토채굴과정의 환경보호문제를 해결하며 희토의 수출가격을 합리적으로 조정한다. 셋째, 각종 희토의 중요성 및 중국 희토자원의 보유상황에 근거해 수출 통제를 강화한다. 넷째, 희토의 인구 및 건강에 미치는 영향을 체계적으로 연구하여 희토의 안전한 투여량을 제정한다. 다섯째, 희토의 군용, 우주, 에너지 등 첨단기술분야에서의 중요한 역할을 홍보한다. 여섯째, 포두제강(包钢)은 희토의 종합이용 위주의 희토 자원관리, 개발 및 고부가가치 산업응용의 전범이 되기 위해 노력한다. 중국공정원의 저우지(周济) 원장, 간융(干勇) 부원장, 스창쉬(师昌绪) 양원원사, 중국과학원 쉬광센(徐光宪) 원사 등 20여명의 원사와 전문가들이 이번 세미나에 참가했다.

중국정부 희토 채굴규제 강화

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중국 정부가 전략자원인 희토류 통제를 강화하기 위해 불법채굴단속 강화와 산업구조조정에 나섰다. 원자바오(溫家寶) 중국총리는 2월 16일 국무원상무회의를 소집하고 희토산업의 지속적이고 효율적인 발전을 위해 정책적 조치를 마련하였다고 밝혔다. 이 정책조치는 향후 5년안에 희토산업의 채광 합리화, 생산질서 유지, 이용 효율성 강화, 선진기술 확보, 집약화 발전구도를 갖추고 보다 효율적인 발전을 위해 힘써야 한다는 내용을 골자로 한다. 희토류는 재생이 불가능한 중요한 전략적 자원으로서 신에너지, 신소재, 환경보호, 우주항공, 전자정보 등 분야에서 광범위하게 응용되고 있다. 그동안 중국은 희토채광, 제련분리 및 응용기술을 많이 개발하여 산업규모를 지속적으로 확대해왔다. 하지만 희토 불법채굴은 여전히 단속하기 힘들고, 제련분리 생산규모의 확장이 지나치게 빠르며, 생태환경파괴와 자원낭비가 심각하고, 고부가가치 응용제품의 개발이 낙후하며, 수출질서가 혼란한 등의 문제점이 존재하여 산업의 건전한 발전에 심각한 영향을 끼치고 있다. 회의에서는 희토산업의 발전방식을 조속히 바꾸어 채굴, 제련과 응용 기술수준을 높이고, 환경보호와 자원절약, 총량통제와 저축량 최적화를 고수하며, 국내외시장의 자원을 조율하여 국제협력을 강화할 것을 강조했다. 이를 위해, 첫째 산업감독관리체계를 구축 및 정비해 산업관리를 강화하고 개선한다. 희토자원에 대해 보다 엄격한 채굴보호정책과 생태환경보호표준을 적용하여 산업과 환경의 비준진입문턱을 높인다. 국내자원과 생산, 소비 및 국제시장 상황을 종합적으로 고려하여 연간 희토 채굴총량과 수출쿼터를 합리적으로 확정한다. 관련 법률법규를 조속히 보완한다. 둘째 희토채굴 불법단속프로그램을 추진하되 불법채굴, 통제지표초과채굴, 불법생산, 생산계획 초과, 생태파괴, 환경오염 등의 각종 불법행위를 엄하게 단속하고 산업질서를 유지한다. 셋째 산업의 인수합병을 강화하고 산업구조조정을 최적화한다. 희토자원개발의 통폐합을 심층적으로 추진하고 산업 인수합병을 강화하며 산업집중도를 높인다. 또한 기업 기술개조를 강화한다. 넷째 희토 핵심응용기술 개발과 산업화를 강화한다. 희토생산응용기업, 연구개발기구와 대학을 선도하여 정밀가공과 종합이용기술을 크게 발전시키고 자주적 지적재산권의 과기성과의 산업화를 추진하여 전략적 신성장동력산업의 발전을 지원한다. 회의는 책임분업을 확정하였고 각 관계 지역과 부처가 지도와 조율을 강화할 것을 요구하였으며 검사를 강화하고 책임제를 실시하여 각항 정책조치를 시행할 것을 촉구했다.

중국 고분자 및 복합재료제조과정 최적화설계시스템 개발

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중국과학원 장춘응용화학연구소와 산동대학은 협력하여 ‘고분자 및 복합재료제조—구조—성능 상관관계의 유한요소분석 및 최적화설계’에서 진전을 가져왔다. 고분자재료제조—구조—성능의 상관관계 및 그 법칙을 정량적으로 밝혔고 재료제조과정의 최적화 설계시스템을 발전하였으며 자체 개발한 시뮬레이션 소프트웨어를 널리 응용시켰다. 이 기술은 2010년도 길림성(吉林省) 과학기술진보상 1등상을 수상했다. 고분자 및 복합재료의 산업화제조과정은 복잡한데, 재료는 대부분 非등온, 非등압, 복잡한 변화상태에 처해 있으며 게다가 화학적 열효과, 겔효과, 점성 열소비효과 등의 현상으로 인해 재료구조와 성능은 시간, 공간내의 非균일성을 유발하며 심지어는 재료의 사용성능에 영향을 미칠 수 있다. 그동안 국내외의 많은 학자들은 해당 문제의 연구에 주력하였고 복잡한 가공조건에서 재료제조—구조—성능의 상관관계 및 그 법칙을 밝혀 재료의 최적화설계와 최적 처리창의 선택을 실현하려고 시도하였으나 시뮬레이션의 복잡한 제조과정, 집적연구 실현 및 정량 재료구조와 성능의 시간변화와 공간분포법칙 규명 등에서 진전이 미미했다. 장춘응용화학연구소와 산동대학은 재료성능에 대한 정량조절제어메커니즘 규명, 재료제조과정의 최적화설계 실현 등의 핵심문제에 입각하여 2002년부터 ‘고분자 및 복합재료제조—구조—성능 상관관계의 유한요소분석 및 최적화설계’에 대한 연구를 추진했다. 연구자는 유한요소법, Monte Carlo법, 증분이론, 반응통계학, 화학유변학, 최적화설계 등의 다양한 학과지식을 종합적으로 활용하였고 실험연구, 이론연구와 시뮬레이션을 상호 결합시켰다. 고분자재료의 겔 전이, 폴리올레핀의 반응압출, 섬유복합재료의 액체상태 모형 등의 대표적인 재료제조과정에서 최초로 겔제조과정의 유한요소 시뮬레이션을 목표함수풀이방법으로 삼았고 유전자 알고리즘을 재료성분과 제조조건의 검색최적화방법으로 삼았으며 겔 전이과정의 최적화설계의 컴퓨터모의시스템을 구축했고 겔제조과정의 반응제어, 구조제어 및 성능조절제어를 실현했다. 非등온, 非등압 등의 복잡한 가공조건에서 화학반응이 고분자재료의 구조와 변화특성에 미치는 영향법칙을 정량적으로 밝혔고 최초로 중합반응압출성형과정의 화학열효과와 겔효과의 커플링작용을 수치로 분석했다. 또한 결함종류, 함량 및 분포의 복합재료역학성능과 파괴행위에 미치는 영향법칙을 밝혔고, 겔 전이, 반응압출 및 복합재료 제조 및 파괴의 기초이론과 연구방법을 다양화하였다. 본 프로젝트 연구과정에 발표한 논문은 30여편이며, 국가판권국으로부터 획득한 컴퓨터소프트웨어저작권은 3건이다. 또한 다수의 국방기술을 보유하여 탄소섬유 복합재료의 우주항공 등 분야에서 응용 및 보급시켰다. 그밖에도 자체 개발한 플라스틱제품의 열경화기법에 기반한 시뮬레이션소프트웨어와 올레핀반응압출 시뮬레이션소프트웨어가 응용되면서 경제적 사회적 효과가 가시화되었다.