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은하계 밖 산소 최초 발견

중국과학원 상하이천문대 왕쥔즈(王均智) 연구팀은 "마카리안 231(Mrk 231)" 은하 내부에 천체생명학 및 성간물질 변화에 필수적인 분자인 산소가 존재함을 발견하였다. 해당 성과는 "Astrophysics"에 게재되었다. 산소는 생명유지에 있어 매우 중요한 물질이다. 우주에서 산소의 존재비는 수소와 헬륨 다음으로 높다. 천문학계는 분자산소(molecular oxygen)가 항성 간 공간에 보편적으로 존재할 것으로 예측하고 있지만 현재로 은하계 밖에서 산소를 발견하지 못했다. 이번에 큰곰자리 성좌에 위치한 지구와 약 5.6억 광년 떨어져 있는 Mrk 231 퀘이사에서 발견된 산소는 지금까지 과학계가 탐지한 태양계 밖 최다량의 산소이자 은하계 밖에서 최초로 발견된 산소이다. 하지만 무엇 때문에 성간공간(interstellar space)의 산소 함량이 예상치에 훨씬 미치지 못하는지는 여전히 수수께끼이다. 연구팀은 스페인과 프랑스에 위치한 전파망원경으로 2.52밀리미터 파장의 복사를 발견하였는데 이는 산소 존재의 지표이다. 해당 복사가 산소에서 비롯되었음을 증명하기 위해 연구팀은 해당 검출 파장과 유사한 파장을 방출할 수 있는 다양한 분자를 연구하였다. 그 결과, 산소를 제외한 기타 어떤 분자도 우주에 나타난 적이 없음을 발견하였다. 해당 발견은 지금까지 과학계가 탐지한 태양계 밖 최다량의 산소이다. 기존에 천문학계는 은하계 내 오리온성운 및 뱀주인자리성운 내부에서만 산소를 관측한 적이 있다. 산소 형성이 가능한 오리온성운일지라도 그 내부 산소량은 수소량의 100만분의 1밖에 안 될 정도로 매우 적다. Mrk 231 내부에서도 수소가 주도적 지위를 차지하지만 산소 존재비는 오리온성운 내부 산소량의 100배에 달한다. Mrk 231의 산소는 은하원반(galactic disk) 주변부에 존재한다. 이로부터 학계는 Mrk 231이 오리온성운보다 더 강한 산소 형성과정을 겪었을 것으로 해석하고 있다. 대량 항성 생산공장인 Mrk 231에서 새항성 생성속도는 은하계의 100배에 이르며 매년 방출하는 기체 총질량은 700개 태양질량에 해당한다. 은하중심에서 유래한 고속회전 기체는 아마도 은하원반 내 기체와 충돌하여 물얼음을 먼지입자로부터 박리함으로써 산소를 형성한다. 반대로 산소 분자가 방출하는 복사는 기체 냉각을 도와 그 중 일부 기체를 더 쉽게 붕괴시킴과 아울러 은하 내에서 더 많은 새항성을 생성시키는 등 은하의 활력을 유지시킨다. 성간분자 특히 산소와 같은 천체생명학 및 성간물질 변화에 있어 매우 중요한 분자를 탐색하는 것은 전파천문학의 첨단과제이다. 반세기에 가까운 우주전파 분자탐색 역사에서 거둔 몇 차례 성공적인 관측은 모두 은하계 내에서 이루어졌다. 은하계 밖 외부 은하 내 산소에서 발송되는 신호는 일정 정도 적색편이(Red shift)를 간과하는 전제 하에 도플러효과로 인해 지구 대기를 관통할 수 있으며 따라서 지상 대형 망원경을 통한 탐지가 가능하다. 연구팀은 전파망원경으로 수신한 미약한 신호에 대한 분석을 통해 산소 존재비 증가를 일으킬 가능성이 있는 은하로 Mrk 231을 선정했고 비로소 성공적으로 산소를 탐지하기에 이르렀다. 해당 연구는 분자산소를 이용한 관측을 통한 은하핵부 격렬한 활동이 모은하(host galaxy)에 대한 피드백 연구에 새로운 길을 개척했다.

'12.5'기간 100회의 우주 발사 신기록 달성 예정

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중국은 '12.5'계획이 시작되는 첫해인 2011년부터 연간 20회 이상의 우주 발사를 진행하여 '12.5'기간 총100회의 우주발사 신기록을 창조할 예정이다. 유인우주선, 달 탐사 및 북두(北斗)항법위성 등 공정은 이 시기 2단계 계획을 수행하고 우주선의 각 기술지표 역시 더욱 높아지게 되며, 연구개발과 발사 주기 또한 크게 단축될 것으로 예상된다. 장제(姜杰) 장정3A 로켓 책임 디자이너에 따르면 1994년 2월 8일 첫 비행을 시작으로 2010년 말까지 장정3A는 총38회의 발사를 성공적으로 완성하였다. 그중 '11.5'계획기간에만 총23회 발사되었다. '12.5'기간에는 차세대 로켓 설계제작, 생산량 및 발사에서 더 큰 진보를 가져올 것으로 전망했다. 예페이젠(叶培建) 창어(嫦娥)1호 책임 디자이너는 '12.5'기간 달 탐사분야에서 중국은 달 표면 착륙 및 탐사 등 핵심기술 연구개발에 주력할 계획이며, 중국은 현재 독자적으로 화성탐사를 진행할 능력을 갖추고 있고 '12.5'기간에는 화성 탐사를 독자적으로 시도할 전망이라고 밝혔다.

중국 대형원전용 터빈날개 독자개발에 성공

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중국 대형원전용 터빈날개 독자개발에 성공 상해터빈공장(STP)이 대형원전용 터빈날개를 독자적으로 개발하는데 성공하고 지재권을 확보하였다. 1,710mm 길이의 이 터빈날개는 중국의 AP1000 3세대 원전프로젝트 가운데 하나인 후난(湖南)성 타오화쟝(桃花江) 원전에 사용될 예정이다. 터빈날개는 원전프로젝트의 핵심 기술과 부품이다. 3세대 원자로의 용량이 기존의 1000mw급 원전보다 20~80% 증가한데다가 연해 및 중부/북부지역의 저온 냉각수 요구 때문에 전 세계 대형 터빈제조업체에서 더욱 큰 배기면적의 터빈날개 개발에 노력을 기울이고 있다. 중국이 독자적으로 개발한 1,710mm 길이의 터빈날개는 혁신적인 설계이념, 선진적인 설계기술과 제조공업을 사용했기 때문에 기동성과 항진동성이 우수하고, 주파수의 안전성이 뛰어난 등의 특징을 보유하고, 경제성 및 안전성 등의 분야에서도 세계 선진수준에 도달하였다. 이는 현재 AP1000 3세대 원전에 사용되는 가장 선진적이면서도 배기면적이 가장 큰 터빈날개인 것으로 평가되고 있다.

중국의 화성탐사선 연구개발 현황

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중국과 러시아는 올해 연말 전으로 화성탐사활동을 진행한다. 중국이 개발한 잉훠1호위성은 이미 러시아로 출발했으며, 도착 후 테스트가 있게 된다. 1. 위성 무게 110kg, 화성 도착 소요기간 10개월 중국과 러시아의 화성탐사 계획은 2007년에 확정되었으며, 양국은 화성과 화성의 제1위성 포보스(Phobos)를 공동 탐사한다. 협정에 따라 중국은 잉훠1호 화성탐측기를 연구개발하여 화성궤도에서 화성 우주환경과 지모를 탐사한다. 잉훠1호는 능력이 제한된 소위성이지만 과학적인 목표가 집중되고, 하는 일이 중요하며, 가격대비 성능이 뛰어나다고 중국과학원 우주과학 및 응용연구센터 주임 우지(吴季) 잉훠1호공정 응용 수석과학자가 소개했다. 무게는 110kg이고, 양쪽에는 에너지를 공급하는 태양전지판이 장착되어있다. 지구의 위성과는 달리 화성궤도 부근의 태양에너지 밀도가 지구보다 낮기 때문에 잉훠1호위성의 태양전지판은 지구의 위성보다 커 보인다. 잉훠1호는 지구에서 발사되어 10개월 후 화성에 도착해 화성의 큰 타원궤도를 120바퀴 돌며, 원화점(apoareon)은 화성과 800km 떨어져있다. 2. 화성 대기와 전리층 탐사 잉훠1호는 화성의 고층 대기와 우주환경을 주로 탐사한다. 구체적으로 화성 공간의 자기장, 전리층과 입자 분포 및 변화법칙, 이온의 화성 대기의 탈출 속도, 화성 지형과 지모 및 황사현상, 그리고 화성 적도 부근 중력장의 탐사이다. 현재까지 인류가 화성에 가장 큰 관심을 가지는 것은 화성에 생명이 존재하는지의 여부이며, 세계 탐사계획은 화성에 물이 있는지 또는 생명의 흔적이 있는지의 여부에 귀추가 주목됐다. 태양계의 행성을 지구와의 유사성으로 배열하면 1순위가 화성이다. 실제상 인류는 화성의 대기환경, 특히 고층 대기와 전리층에 대해 잘 알지 못하고 있다. 지구에 강한 자기장이 있어 지구를 보호하는 전제 아래 태양 대폭발에서 분출되는 물질은 지구 공간의 고에너지 입자 흐름을 생성할 수 있으며, 또 인공위성 등 우주장치에 충격을 주어 대량 위성 고장을 초래할 수 있다. 반면에 화성에는 지구와 같은 자기권이 없기 때문에 태양폭발이 나타나면 대량 고에너지 입자는 화성 표면에 충격을 주어 인류의 화성 상륙에 큰 위협을 준다. 현재까지 발사된 대량 탐측기는 화성의 부분적인 공간에 대한 탐사에 그치며, 화성의 고층 대기와 전리층에 대해서는 탐사하지 않았다. 3. 독자적인 화성탐사 계획 작성, 입안 대기 중 중국과 러시아의 화성탐사계획은 현재 협력규모가 최대인 우주프로젝트다. 러시아과학원은 2004년 화성의 제1위성 포보스 탐사를 재시도하기로 결정했다. 이번 시험계획의 성과를 확대하고자 러시아 우주기관은 부분적인 자원을 내놓고 해외 탐측기 장착에 활용하기로 결정했다. 결국 중국 과학계가 이 기회를 얻었다. 현재 중국도 독자적인 화성탐사계획을 작성하고 입안을 대기 중이다. 화성 탐사는 복잡한 시스템공정으로서 다방면의 기술을 준비해야 한다. 구체적으로 탐측기를 제2우주속도인 초당 11.2km로 끌어올릴 수 있는 대추진력의 운반로켓을 개발해야 한다. 10개월간의 행성간 비행에서 정확한 궤도측정을 진행해야 한다. 탐측기에 대해 순항구간의 유지보호와 관리를 진행하여 화성에 도착할 때까지의 정상작동을 확보해야 한다. 화성탐측기가 수억km 밖에서 발송하는 미약한 신호를 수신할 수 있는 초원거리 관측제어와 통신이 필요하다. 이밖에 탐측기는 강한 자체 자세제어와 운행능력을 지녀야 한다.

100kW급 마이크로가스터빈 연구개발의 획기적 성과

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중항공업하얼빈둥안(中航工业哈尔滨东安)엔진유한공사가 주관한 국가 중점과제 100kW급 마이크로가스터빈이 최초로 점화에 성공하여 정격속도에 도달했다. 이는 중국이 자체 지재권 보유 100kW급 마이크로가스터빈 연구개발에서 획기적인 성과를 거두었음을 의미한다. 둥안공사는 2003년부터 중국과학원 공정열물리연구소, 서안교통대학, 중항공업항공동력기계연구소와 공동으로 연구개발에 착수했다. 8년간의 노력을 거쳐 마이크로가스터빈 완제품, 핵심부품, 핵심시스템의 설계와 제조 및 테스트 기술을 장악했다. 가스터빈 엔진은 중국의 중점에너지산업이다. 둥안공사는 고정식과 이동식 시리즈 가스터빈제품을 확보하고 있다. 고정식 가스터빈제품은 통신분야 예비용 전원에 널리 응용되며, 이동식 소형가스터빈제품은 도시 전력 응급조치, 현대통신, 의료서비스 분야에 응용된다.

중국, 한국 제치고 세계 1위 조선대국으로 부상

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중국은 항구 화물과 컨테이너 물동량이 8년 연속 세계 1위를 유지하고, 22개 항구가 1억톤급 대형항구 대열에 진입했다. 2010년 중국의 3대 조선 지표는 한국을 제치하고 세계 1위 조선대국으로 부상했다. 중국은 ‘11.5규획’(2006-2010년)기간 내륙 수상교통 건설에 총 1,158억 위안을 투입하여 내륙 항해 수로가 12만 4,000km, 1,000톤급 이상 수로가 9,280km에 이르렀다. 장강과 경항운하는 각각 세계에서 운송량이 최대이고 가장 분주한 하천과 인공운하이다. 세인의 주목을 모으는 장강 수로 치유 3기 공정은 순조롭게 수행되었고, 주강삼각주 고급 항로망은 기본적으로 구축되었다. 중국은 주류 선박 자체 설계 및 건조 능력을 지니고 있으며, 일부 주류 선박 기술성능은 세계 선두수준이다. 대형 LNG선, 대형컨테이너선, 수심 3,000m 반잠수식 드릴링 플랫폼 등 해양공정 장비 연구개발은 큰 진전을 이룩했다. 현재 중국의 조선 완공량은 연간 1,000만톤씩 증가하고 있으며, 2010년 말 기준 선박 수주가 1억 9,290만 적재톤, 조선 완공량의 세계 점유율은 43.6%이다. ‘11.5규획’기간 해운대국, 항구대국, 컨테이너운수대국으로서의 중국은 세계 해운업계 지위가 뚜렷이 높아졌으며, 11기 연속 국제해사기구(IMO) A류 이사국으로 선출되었다.

곤명이공대학, 비용 38% 절감 마이크로파 야금기술 개발

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세계 최초로 마이크로파 고온 생산라인 구축, 원료소비 50% 감소, 원가 30-38% 절감, 황금 회수율 2% 향상 곤명이공대학은 신형 마이크로파 야금 반응기 시리즈의 독자적인 연구개발에 성공하고, 국내외 최초로 마이크로파 야금의 대형화/연속화/자동화 고온 생산라인을 설립했다. 7월 4일 <마이크로파의 야금에서의 응용 기초이론 연구>가 2010년 운남성 과학기술진보 자연과학상 1등상을 수상했다. 이에 앞서 <신형 마이크로파 야금 반응기 및 응용 핵심기술>도 2010년 국가기술발명 2등상을 수상한 바 있다. 마이크로파 야금은 그린 야금으로서 부분적인 고에너지소비와 고오염 야금공법을 대체하여 야금공법의 에너지절감/오염물방출감소를 촉진시키는 지름길이다. 그동안 마이크로파 반응 메커니즘 연구가 정체되어 마이크로파의 야금에서의 응용영역을 개척하기 힘들었고 산업화 추진이 완만했다. 이 난제를 해소하고자 곤명이공대학 펑진후이(彭金辉) 교수 연구팀은 국가자연과학기금, 국제협력프로젝트, 성/부급 프로젝트의 지원 아래 마이크로파의 야금에서의 신규 응용을 골자로 건조, 하소(煅燒), 침출, 환원, 야금용 소재제조 등 기술의 원리 연구를 체계적으로 전개하고, 야금 신기술을 개발하여 야금제품 재가공 수준을 향상시켰다. 마이크로파 야금기술은 산업화 응용에서 다음과 같은 절대적인 우위를 과시했다. 마이크로파 고효율 건조 야금소재의 에너지소비는 50-55kWh이며, 전통 증기 건조 야금소재의 종합에너지소비는 200-220kWh이다. 마이크로파 가열 구리의 침출률은 전통 가열 구리의 침출률보다 2배 높다. 마이크로파 가열조건에서 원료소비는 50% 감소, 전체 비용은 30-38% 절감, 황금 회수율은 2% 향상 효과를 거두었다. 마이크로파 야금 이론연구와 신규 공법 개발은 중국의 마이크로파 야금을 신단계로 격상시켰다. 현재 마이크로파 야금기술은 야금, 에너지, 화학공업, 담배 등 산업에 보급되고 있으며, 스페인국가탄소재료연구소를 비롯한 연구기관 및 기업에 수준 높은 마이크로파 반응기, 생산라인, 관련 기술 25개를 양도하여 신규 증가 생산액 누계가 9억 7,600만 위안, 신규 증가 이윤 2억 4,200만 위안을 창출했다.

란저우화학물리연구소 우주항공기용 액체윤활유 특허출원

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중국과학원 난주화학물리연구소 선진윤활방호재료연구발전센터의 특수유지밀봉재료 과제팀은 실리콘탄화수소를 개발하는데 성공하였다고 밝혔다. 이 화합물은 매우 높은 열분해온도, 양호한 고·저온성능을 지니고 있어 우주항공기 부품의 윤활유로 사용이 가능하다. 극저 증기압, 고온 안전성과 양호한 저온 유동성을 지니는 윤활유는 그동안 우주항공기와 전자, 컴퓨터산업이 추구해온 목표이다. 특히 우주항공기 기계운동부품은 고·저온, 초고진공, 높은 부하비, 고·저속, 반복 시동·정지 등의 특수한 작업상태에서 윤활이 필요하기에, 윤활재료와 기술은 높은 신빙성을 갖추어야 하며 장기적인 사용이 가능해야 한다. 따라서 우주항공기 부품의 윤활기술연구는 중요한 의의를 지닌다. 미국 NASA는 탁월한 고·저온성능을 지니는 실리콘탄화수소는 미래 우주항공기의 새로운 액체윤활유로 응용될 전망이라는 연구결과를 발표한적 있다. 7월 10일 이 기술은 중국국가발명특허를 출원한 것으로 알려졌다. 특허명: 일종의 실리콘탄화수소 및 그 제조방법(一种硅碳氢化合物及其制备方法), 특허번호 ZL:20081015.853.8