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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.

2011년 중국양회 IT키워드

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관련정책 및 계획의 인도와 지원으로 중국 IT산업은 전체침투, 모델전환 가속, 심층응용의 새로운 단계에 접어들었다. 2011년 중국 ‘양회’에서 모바일인터넷, 클러우드컴퓨팅, the Internet of Things, 4G, 3망융합(3網融合), 전자상거래 등은 인기화제로 주목을 받았다. 키워드 1: 차세대 정보기술 제안: 클러우드컴퓨팅, the Internet of Things의 ‘허열’ 예방 양위안큉(杨元庆) 레노보 CEO는 ‘국가는 모바일인터넷산업을 중요한 전략적 산업으로 발전시켜야 한다. 더욱 양호한 환경을 조성하는 동시 산업내부에서 지적재산권을 보유한 칩, 운영체제, 응용을 발전시켜야 한다’고 제안하였다. 순피수(孙丕恕) Inspur CEO는 ‘클라우드컴퓨팅은 향후 정보산업의 핵심경쟁력이다. 지적재산권을 가진 클라우드컴퓨팅기술을 확보하는 것은 국가 산업안전, 정보안전의 지향적 지표일 것’이라고 주장하였다. 우허최안(邬贺铨)원사는 “클라우드컴퓨팅과 the Internet of Things의 ‘허풍’이 과대한 것을 예방해야 한다”고 강조하였다. The Internet of Things의 발전 과정에는 산업분류 불분명, 장기적 전략 모호, 전체조정 비효과, 기술출발점 낮음, 응용정도 부족, 안전에 대한 주의 부족 등 단점이 나타났으며, 관계기관들은 이러한 문제를 중요시해야 한다. 키워드2: 산업독점 반대 제안: 커뮤니케이션을 잘하고 싸우는 정도까지 안 갈 길 청화대학교 차이지밍(蔡继明)교수는 ‘Baidu 분열’을 제안하였다. 그는 “Baidu는 시장독점지위를 남용하고 이익을 추구하기 위해 ‘클릭당 지불’을 출시하였다. 이를 통해 비용을 지불하지 않은 일부 중소기업과 웹마스터를 정상적으로 수록하지 않다. 이러한 이익창출모델은 산업계에 의해 ‘협박마케팅’이라고 불렸다”고 말하였다. 천텐챠오(陈天桥) 성다(盛大)네트워크그룹 회장은 ‘산업계 선도 기업들이 더욱 자율하는 것을 기대하며 양측이 잘 교류하고 커뮤니케이션을 하여 싸우는 지경까지 안 갈기를 바란다’고 말하였다. 키워드3: 광대역 속도향상 제안: 산업계 전체의 힘을 모아 광섬유 광대역네트워크 구축 가속 료런빈(廖仁斌) 차이나텔레콤 호남공사 총경리에 의하면, 비록 중국 광대역 사용자규모가 세계 1위이나, 중국은 ‘저속도 광대역’ 단계에 있다. 중국의 평균 인터넷속도는 불과 1.774M이며, 세계 71위에 처하고 있다. 장신지엔(张新建) 절강(浙江)텔fp콤 총경리는 ‘정부의 주도에 따라 산업계의 힘을 모아 광섬유 광대역네트워크 구축 및 신기술, 신 애플리케이션 확산을 가속화시켜야 한다. 이를 통해 국가의 정보화수준을 높인다’고 제안하였다. 키워드4: 차제혁신 촉진, 지적재산권 보호 제안: 지적재산권을 침해하는 행위를 엄격히 처벌 천텐챠오(陈天桥) 성다(盛大)네트워크그룹 회장은 “정부는 효과적인 조치를 마련하여 문화창조자의 혁신을 전면적으로 지원하고 그들의 생존과 창조상태를 개선하여 ‘중국 꿈’을 실현해야 한다”고 제안하였다. 덩중한(邓中翰) VIMICRO(中星微集团) CEO는 법률을 통해 자주혁신의 관련 내용을 규명하고, 법에 의하여 자주혁신 발전을 촉진해야 한다고 주장하였다. 혁신을 장려하는 동시 지적재산권보호도 중요시해야 한다. 천지려(陈志列) EVOC Intelligent Technology(研祥集团) 이사장은 전국 검찰원을 통해 지적재산권을 침범하는 행위를 엄격히 처벌해야 한다고 제안하였다. 키워드5: 4G의 논쟁 제안: 4G허가 얘기 너무 일찍, 현재의 중점은 3G 차이나모바일의 왕젠저우(王建宙) 회장은 ‘산업협력을 강화하고 TD-LTE과학기술사업화를 추진하며 산업의 집약적 발전을 실현해야 한다. TD-LTE의 겸용성 기술우세를 중요시하고 더 많은 외국기업들이 TD-LTE기술을 활용하도록 유치한다’고 제안하였다. 창샤오빙(常小兵) 차이나텔레콤 이사장은 소비자들이 데이터통신에 대한 요구가 일정한 정도에 이른 후 4G발전을 착수할 수 있다고 주장한다. 그는 ‘LTE의 발전속도와 산업체인의 성숙은 시간이 더 필요할 것 같다’고 말하였다. 키워드6: 3망융합 추진 제안: 통일적 비디오콘텐츠 허가제도 구축 리이중(李毅中) 전 공업과 신식화부장에 의하면, ‘3망융합’을 실현하는 데에 더 많은 시간이 필요하다. 3망융합은 ‘12.5’계획의 중점 산업이며, 현재 전기통신네트워크와 인터넷을 잘 융합시키고 있는데 라디오·TV 네트워크의 융합을 더 추진해야 한다. 리둥성(李东生) TCL사장은 ‘3망융합 문제를 근본적으로 해결하기 위해 통일적 비디오콘텐츠 허가(라이센스)제도를 점차 구축하여 인터넷, 모바일인터넷과 케이블TV업체의 비디오운영에 대한 허가증을 통일적으로 발급하는 포준을 마련해야 한다’고 제안하였다. 키워드7: 인터넷산업규범 마련 제안: 내부마찰은 중국 인터넷산업발전의 아픔 천텐챠오(陈天桥) 성다(盛大)네트워크그룹 회장에 의하면, 중국 인터넷산업은 매우 특별한 단계에 접어들었다. 지난 10년을 잘 총결하고 규범적 발전을 어떻게 이루는지를 검토해야 하며, 이는 향후 10년 중국 인터넷산업이 지속 발전할 수 있는지여부의 핵심요인이다. 치우메이(邱玫)은 ‘내부마찰은 중국 인터넷산업발전의 아픔이며 산업 전체의 경쟁력을 심각하게 약화하였다. 과도히 긴 사법절차로 인해 악의경쟁의 행위를 법적 절차로 즉시 단속될 수 없다. 이에 정부가 감독·관리에 개입하는 필요성이 제기되었다’고 말하였다. 키워드8: 전자상거래 발전 가속 제안: 전자상거래를 통해 생산적인 서비스업 추진 관련데이터에 의하면, 2010년 중국 온라인쇼핑규모가 5,200억 위안을 기록하였다. 이번 ‘양회’에서 전자상거래는 대표위원들의 시선을 끌었다. 쉬샤오란(徐晓兰) 중국정자신식산업발전연구원 부원장은 생산적 서비스업의 기본플랫폼 발전에 대한 전자상거래의 역할을 조속히 발휘시켜야 한다고 제안하였다. 허챵(贺强) 중앙재경대학교 증권선물연구소장은 ‘관련 기관들이 인터넷창업자를 대상으로 구체적 지원정책을 마련한다. 특히 대학교 졸업생 및 실업자, 농민 등에 정책지원을 제공하고, 그들의 전자상거래 분야에서 창업 및 취업하는 열정을 유발해야 한다’고 제안하였다.

중국 집적회로장비프로젝트 ‘11.5’성과 발표회 개최

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2011년3월3일 ‘극대규모 집적회로 제조장비 및 통합프로세스 중대 과학기술프로젝트’의 ‘제11차 5개년’계획 성과발표회 및 구매계약식은 북경에서 열렸다. 발표회에서 거우중원(苟仲文) 북경 부시장은 ‘제11차 5개년(이하 11.5)’계획 집적회로장비프로젝트의 주요 성과를 소개하였다. 중국은 전문 프로젝트를 통해 통합프로세스, 장비제조, 패키징 및 테스트, 핵심소재 등 분야에 자체 지적재산권을 보유한 핵심기술을 확보하였다. 21가지 집적회로장비, 재료재품은 SMIC(中芯国际)의 대규모 생산라인에 테스트되고 있으며, 23가지 패키징장비와 8가지 패키징소재는 Changjiang Electronics Technology Co., Ltd(长电科技)와 Nantong Fujitsu Microelectronics Co Ltd.(通富微电) 등 2기업의 대규모생산라인 테스트에 통과하였다. ‘11.5’ 동안 집적회로프로젝트 관련 기관/업체들은 4,248건 특허를 출원하였으며, 연구성과로 달성한 매출액은 100억 위안이고, 연구성과로 추진된 산업의 생산액은 1,000억위안에 육박하였다. 발표회에서 구매계약과 협력계약체결식이 동시 열렸다. IC산업체인에 있는 46개 기업은 협력 의향을 표명하였으며, 첫 차 합계 계약금액은 8.48억 위안이었다. 완강(万钢) 중국과기부장은 ‘11.5’ 집적회로장비프로젝트 성과를 긍정적으로 평가하였다. 베이징과 상하이시정부는 프로젝트를 주도적으로 실시하는 데 특색을 지니는 조직방법을 활용하고 혁신에 관한 탐색을 실시하였으며, 성공경험을 축적하였다. 이외에 시장경제에서 ‘대규모 작전’ 방식으로 중요 기술을 개발하고 체계적 혁신을 실시한 모델을 형성하였다. 치열한 글로벌 경쟁속에서 중국 집적회로 산업의 발전은 쉽지 않으며, 발전의 근본은 자체 혁신이다. 중국의 시장특징을 기반으로 하고 미래 도전을 직면하여 차별화 경쟁전략을 마련하는 것은 자체혁신과 지속가능발전을 실현하는 핵심이다.

중국 주도 IEEE 1888 녹색 에너지절약 국제표준 발표

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최근 중국기업이 주도하여 개발한 IEEE 1888표준(Ubiquitous Green Community Control Network)은 북미전기전자기술표준협회(IEEE-SA)의 비준을 받아 공식 발표되었다. 이는 녹색 에너지절약 국제표준 제정 방면에 중국이 중요한 성과를 거둔 상징이다.   IEEE에 의하면, IEEE 1888표준은 중국 혁신기술을 기반으로 하고 중국 회원 및 기타 나라회원의 협조를 받았다. IEEE 1888는 녹색 에너지절약을 목적으로 하는 첫 표준이자 정보통신기술과 에너지절약·오염배출절감을 융합하는 혁신형 기술표준이며, IEEE가 에너지절약과 the Internet of Things분야에 보유한 상징적인 글로벌표준이기도 한다. 이 표준은 광역 IPv4와 IPv6네트워크를 지원한다. 2008년 IEEE 1888개발팀은 차이나텔레콤, Bii(天地互连公司), 북경도시건설설계총연구원(北京城建院), 청화대학교, 북경교통대학 등에 의해 구성되었다. IEEE 1888개발팀 책임자 류둥(刘东, Liu Dong)에 의하면, 중국은 에너지절약·오염배출절감 전략을 실시하고 있으며 세계에서 발전잠재력이 최대의 녹색 에너지절약시장으로 발전할 것으로 전망된다. IEEE 1888표준이 발표 및 실시됨에 따라 갈수록 많은 기업들이 IEEE 1888표준에 부합하는 제품을 출시할 것으로 예상된다. IEEE 1888표준의 산업화는 통신과 IT장비의 에너지절약·오염배출절감을 낮추는 것 뿐 아니고 건축, 에너지, 교통, 비즈니스, 농업 등 분야에 정보와 통신기술을 융합시킬 수 있다. 이에 녹색건물, 녹색단지, 녹색도시, 녹색농업, 내지 녹색중국을 발전시킬 수 있다.

중국 TD-LTE, 4G 국제표준으로 전망

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3G 발전을 좀 늦게 시작했는데 4G발전을 가속화시켜야 한다. 2월14일 스페인 바르셀로나에 열린 ‘모바일 월드 콩그레스(MWC)2011’에서 차이나모바일(中国移动)은 9개 외국 운영업체와 TD-LTE협의를 체결하였다. 향후 세계에서 26개 TD-LTE실험네트워크를 구축할 것이다. 이와 동시에 차이나모바일은 중국내에서 6개도시, 5,000만명 사용자를 포함한 TD-LTE 상용시험을 가동할 예정이다. 국제전기통신신연합(ITU) 부비서장 쟈오허우린(赵厚麟)에 의하면, 현재 국제전기통신엽합은 LTE와 WiMax 등 2 기술에서 4G표준을 선출하기로 하였다. 중국이 주도한 TD-LTE는 기술적 선진성을 지님으로 차세대 이동통신기술 경쟁에서 유리기회를 선점할 것으로 전망된다. 3G교훈을 살려 국제화 우선 실시 3G시대에 중국이 자체적으로 개발한 TD-SCDMA는 세계 3G기술표준 중 하나로 선정되었으나 국제 주류 제조업체와 운영업체의 지원을 받지 못하였다. 국제화 추진에 실패한 TD-SCDMA표준은 발전과정에서 많은 어려움을 부딪쳤다. 그 영향으로 차이나모바일은 현재 국내에서 3G를 확산하는 데 수동적 상황에서 빠져 있다. 이에 차이나모바일은 TD-SCDMA의 진화기술인 TD-LTE를 추진하기 위해 이 기술의 국제화를 일찍 가동하였다. ‘모바일 월드 콩그레스(MWC)2011’에서 왕젠저우(王建宙) 차이나모바일 회장은 인도 바르티, 일본 소프트뱅크, 유럽 보다폰, 미국 클리어와이어 등 아시아·유럽·미국 등지의 60여개 통신사업자 및 30여개 주류 업체와 ‘GTI(Global TD-LTE Initiative)’를 공식 창설했다. 이를 통해 TD-LTE가 국제시장에 진출하게 하는 것 외에 2012년 초 4G국제표준 경쟁을 참여하는 유리조건을 더 마련하였다. 자체 4G의 난제-- 산업체인 낙후    중국정부의 지원과 차니나모바일의 추진으로 자체TD-LTE는 국제표준경쟁에서 일정한 성과를 확보하였다. 그러나 TD-LTE산업체인의 발전상황을 살펴보면, 자체4G는 속도를 비롯한 많은 도전을 직면해야 한다.   4G표준을 경쟁하는 데 LTE기술은 WiMax과 경쟁해야 하고, LTE내부에 TD-LTE는 LTE FDD 등 기술표준과 경재해야 한다. 반대로 TD-LTE의 산업화발전은 상대적으로 낙후하며, ‘특히 TD-LTE의 터미널 칩기술은 LTE FDD보다 1년 정도 낙후하다.’ 차이나모바일설계원(設計院) 관계자에 의하면, 향후 외국 운영업체를 최종적으로 끌어당길 수 있는 결정적 요인은 중국내 TD-LTE상용시험의 효과이다. 이에 ‘터미널 산업화를 가속시키는 것이 매우 중요하다.’ TD-LTE가 TD-SCDMA처럼 곡고화과(曲高和寡)의 상황에 빠지는 성황을 피하기 위해 차이나모바일은 TD-LTE터미널 발전을 매우 중요시하였다. 현재 차이나모바일은 Sony, 에릭스와 제휴하여 실험 터미널을 출시하였으며, TD-LTE와 3G 및 2G의 겸용을 보증하기 위해 GSM+TD+LTE 다종모델 터미널을 계획하고 있다. 그런데 TD-LTE는 네트워크 장비와의 광범위한 겸용과 통용을 실현할 수 없다. 이에 LTE가 대폭 발전하면, 중국에는 GSM, TD-SCDMA와 TD-LTE 등 여러 네트워크가 동시 운행하는 국면이 나타날 것이다. ‘산업화에 있어 네트워크 구축비용을 낮춰야 대규모 발전을 추진할 수 있다.

국방과학기술대학, 중국 최초로 나노위성 클러스터 비행 시험 수행

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2015년 9월 20일 7시 01분, 국방과학기술대학교에서 자체로 설계하고 연구 개발한 “톈퉈3호(天拓三號)” 나노위성 클러스터를 탑재한 “창정6호(長征六號)” 운반로켓이 타이위안(太原) 위성발사센터에서 성공적으로 발사되어 예정된 궤도에 정확히 진입하였다. 이는 중국에서 최초로 수행한 나노위성 클러스터 비행시험이다. “톈퉈3호”는 20kg의 주성 1개, 1kg의 모바일 위성 한개와 0.1kg의 비행위성 4개를 포함한 6개 위성으로 구성된 클러스터 위성이다. 위성이 궤도에 진입 후 모바일 위성과 비행위성은 주성과 분리되며 “암탉이 병아리를 데리고 다니는” 방식의 공간 네트워킹을 통하여 6개 위성의 클러스터 비행을 구현한다. 또 6개 위성 사이에서 자모식 위성 궤도 방출, 공간 애드혹 네트워크, 다중 위성 협력 계측제어 등 다양한 공간기술시험을 수행하여 궤도기술을 검증한다. “톈퉈3호”의 주성 “뤼량1호(呂梁壹號)”는 범용화 다층 패널식 나노위성시스템 구조를 도입하였으며 주로 신형의 위성 탑재 선박자동식별장치(AIS) 신호 접수, 위성 탑재 항공 목표 신호 방송형 자동종속감시시스템(ADS-B) 신호 접수, 화재 모니터링, 20kg급 범용화 위성 플랫폼 기술 등 시리즈 과학시험과 신기술 검증을 수행할 예정이다. 해당 시스템은 전 세계적 범위에서 선박의 위치, 항행 방향, 항행 속도 등 정보의 접수를 신속히 완성할 수 있으며 동시에 중국 기존 해안기지 AIS시스템의 효율적인 보완을 실현하였다. 위성 탑재 ADS-B 시스템은 전 세계 항공목표에 준 실시간 목표감시, 공중 유량 측정을 수행하여 항선 최적화와 항공 비행 효율을 높이는데 정보 서비스를 제공할 수 있다. “톈퉈3호”에서 분리 방출된 모바일 위성 “즈넝하오(智能號)”는 중국 최초의 상용 스마트폰 메인보드와 안드로이드 조작 시스템을 핵심 설계로 완성된 위성이고 4개의 “싱천하오(星塵號)” 비행위성은 중국 최초의 비행위성이며 세계에서 가장 작은 위성 중 하나이다. “톈퉈3호” 연구 개발을 맡은 국방과학기술대학교 우주과학∙공학대학 연구팀의 평균 연령은 30세 미만이며 대학원생과 본과 대학생이 70%를 차지한다. “톈퉈3호”의 성공적인 발사와 다양한 궤도시험의 순리로운 수행은 국방과학기술 대학에서 연구 개발한 세계 최초 단판 나노위성 “톈퉈1호”, 중국 최초 영상시스템위성 “톈퉈2호”의 뒤를 이은 나노위성 영역에서 거둔 또 하나의 자체혁신 성과이다.

다야완국제협력팀, 세계 최고 정밀도의 중성미자 진동 측정

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최근, 다야완(大亚湾)국제협력팀은 “Physical Review Letters”에 최신 중성미자(neutrino) 측정 결과를 발표하였다. 해당 측정 결과는 중성미자 섞임각(mixing angle) theta13과 중성미자 질량 제곱차 측정 정밀도를 배로 향상시켜 세계 최고 정밀도에 도달시켰다. 중성미자 진동 파라미터 측정 정밀도는 물질과 반물질 간의 비대칭성을 이해하는데 매우 중요하며 이러한 비대칭성은 아마도 우주의 시초를 해석한다. 절대 대부분의 물질과 반물질이 인멸된 후의 나머지 물질로 지금의 우주가 구성되었다. 다야완의 최신 결과는 미래 중성미자 연구에 토대를 마련하였다. 중국 광둥성 선전시에 위치한 다야완 원자로 중성미자 실험은 원자로에서 방출된 중성미자가 일정 거리 전파된 후 발생하는 변환을 연구하기 위한 실험이다. 이러한 변환을 중성미자 진동이라 일컫는데 진동 진폭은 중성미자 섞임각으로 표시되며 진동 주파수는 두가지 중성미자 간의 질량 제곱차에 의해 결정된다. 다야완국제협력팀은 세계 7개 나라와 지역의 200여명 과학자들로 구성되었다. 다야완 원자력발전소와 링아오(岭澳) 원자력발전소의 6기 원자로 부근에 8개 관측소를 구축하였고 탐측기는 지하 저수지에 설치되었다. 가장 일찍 구축한 6개 관측소에서 수집한 217일 동안의 데이터와 전부 8개 관측소가 가동된 후 수집한 404일 동안의 데이터를 이용하여 세계에서 가장 정밀한 중성미자 섞임각 theta13와 질량 제곱차 측정 결과를 획득하였다. 2017년말까지 다야완에서 수집하게 될 데이터 양은 기존 데이터의 4배에 달할 것으로 예정되며 중성미자 진동 파라미터 측정 정밀도는 한층 더 향상될 것으로 추정된다. 그때가 되면 중성미자 진동의 3개 섞임각(theta13, theta12, theta23)과 3세대 중성미자 둘둘 간의 질량 제곱차 측정 정밀도는 3% 이내 수준으로 도달하게 될 것이다. 역사상 유례없는 측정 정밀도는 기타 다른 물리학 연구에 가능성을 제공하였다.

타이위안(太原)위성발사센터, 차세대 로켓 창정 6호, 초소형 위성 20기 동시발사

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2015년 9월 20일 오전 7시 1분, 20개의 초소형 위성을 탑재한 차세대 운반로켓 창정6호(長征六號)가 타이위안(太原)위성발사센터에서 첫 발사에 성공하였다. 창정 6호는 4번의 분리를 거쳐 20개의 초소형 위성을 예정한 궤도에 안착시켜 로켓 하나로 여러개 위성을 발사한 중국의 최다 기록을 세웠다. 중국항공우주과학기술그룹회사 산하의 상하이(上海)항공우주기술연구원에서 개발한 창정6호 운반로켓은 액체 추진제를 사용하는 3단 운반로켓으로서 동력 시스템은 액체산소-등유를 사용하는 엔진으로 가동돼 무독성, 무오염 및 발사 준비 시간이 짧은 등 특성을 갖고 있으므로 주로 초소형 위성의 발사에 적합하다. 이번에 발사한 창정6호 운반로켓에는 중국항공우주과학기술집단회사, 국방과학기술대학, 칭화(清華)대학, 저장(浙江)대학, 하얼빈(哈爾濱)공업대학 등 연구기관에서 개발한 카이퉈(開拓) 1호, 시왕(希望) 2호, 톈퉈(天拓) 3호, 나싱(納星) 2호, 피싱(皮星) 2호, 쯔딩샹(紫丁香) 3호 등 20개의 초소형 위성이 탑재되었다. 해당 초소형 위성은 주로 항공우주 신기술, 신시스템, 신제품 등의 공간 시험에 사용되며, 중국의 초소형 위성 발전 및 신기술 시험 검증 등에 대하여 중요한 의미가 있다. 여러 위성 동시 발사를 구현하기 위해 관련 연구개발 기관에서는 여러 차례의 논증 및 수학적 시뮬레이션을 진행하였으며, 또한 계열화, 표준화 다중 위성 발사 인터페이스를 연구하여 향후 더욱 많은 위성의 동시 발사에 기술적 토대를 마련하였다. 이번 발사과정에서 타이위안위성발사센터에서는 전반적인 테스트, 위성과 로켓 도킹, 전반적인 로켓 발사, 저온에서 액체산소 주입, 여러개 위성 테스트 및 설치 등 기술적 어려움을 극복하였다. 또한 새로운 발사 위치 구축과 새로운 모델 로켓의 첫 발사를 계기로 새로운 모델, 새로운 기술, 새로운 임무 요구에 따라 시험 실시 계획, 자원 배치, 방안 최적화, 지휘 계획 등을 통합한 현대화 관리 시스템 및 플랫폼을 구축하여 항공우주 발사 지휘의 디지털화, 정밀화, 지능화 수준을 대폭 향상시켰으며, 병렬 및 직렬 결합, 측정·제어 결합 조절 및 제품 테스트 결합 등 방법으로 시험 프로세스를 최적화하고 실험 주기를 단축시켜 7일 동안에 로켓 발사 테스트 준비를 완성하는 신기록을 확보함으로써 해당 센터의 종합적 로켓 발사 수준을 보다 높은 단계로 끌어올렸다. 이번 발사는 창정 계열 운반로켓의 210번째 비행이다.

중국 2020년까지 10메가와트 고체연료토륨기실험로 건설계획

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2015년 9월 22일에 쓰촨성(四川省) 몐양(綿陽)시에서 개최한 중국원자력학회의 2015년학술연회에서 중국과학원 상해응용물리연구소 연구원 겸 중국과학원 원자력에너지혁신연구원 기획팀 팀장 쉬홍제(徐洪杰)의 소개에 따르면 중국은 2020년까지 세계 최초로 10메가와트 고체연료토륨기용융염실험로와 2메가와트 액체연료토륨기용융염실험로를 건설할 예정이며 현재 실험로의 핵심기술을 이미 기본적으로 파악하여 4개 원형체계로 연구를 순조롭게 진행 중이라고 밝혔다. 용융염원자로는 4세대 원자력발전 6개 후부 원자로 모델 중의 하나로서 무수 냉각, 고온출력, 상압작동, 고에너지밀도, 우수한 열안정성 등 장점을 가지고 있어 물이 부족한 건조지역에 적합하다. 이외에 새 "원자로" 냉각제는 불화염이고 냉각 후 고체상체로 변하기에 지하수와 작용하여 생태재해를 일으키지 않는다. 따라서 원자로는 지하에 건설할 수 있어 원자력 안정성을 더한층 향상시킬 수 있는데 그중 고체연료용융염원자로는 고온 수소제조에 사용 가능할 뿐만 아니라 이산화탄소를 연료로 전환하기에 액체연료용융염원자로(유일한 액체연료원자로)는 토륨우라늄핵연료의 순환이용에 매우 적합하다. 2011년 초, 중국은 토륨자원이 풍부하고 이산화탄소 배출을 감소해야 하는 수요에 입각하여 중국과학원은 전략적선도과학기술 특별프로젝트에 “토륨기용융염로 원자력에너지체계”를 추가하였다. 고체연료 용융염로와 액체연료 용융염로는 동일한 기술기초를 필요로 하고 다양한 용도를 가지고 있으며 전자 기술의 성숙도가 비교적 높아 후자의 예비연구로 진행할 수 있기에 이 두 가지 유형의 원자로연구를 동시에 진행하여 발전한 기술노선이다. 기술적으로 동 특별프로젝트는 2030년까지 100메가와트 고체연료토륨기용융염 시범원자로를 건설하여 공업응용을 실현하며 최종적으로 100메가와트 액체연료토륨기용융염 시범원자로를 건설하여 국제에서 최초로 토륨우라늄연료 순환이용을 실현하는 것이다. 쉬훙제 팀장에 의하면, 전망은 아름답지만 원형체계를 실험로로 통합하는데 있어서 수많은 도전에 직면하고 있어 용융염원자로가 실험실에서 공업응용으로 발전시키는데 있어서는 국내의 모든 힘을 집중시켜야 할 뿐만 아니라 국제의 힘도 빌어야 한다고 밝혔다.

칭화대학교, “캡시드” 뚫고 바이러스 내부를 볼 수 있는 새로운 방법 개발

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칭화대학 청링펑(程凌鹏) 부연구원이 후난사범대학교 물리∙정보과학대학 류훙룽(刘红荣) 교수와 공동으로 냉동 전기렌즈 및 그것을 개선한 새로운 방법을 이용하여 이중 사슬 RNA 바이러스 내부 유전체 및 RNA 폴리메라아제 3차원 구조를 해석하였으며 최초로 바이러스에 대한 관찰시각을 “캡시드(capsid)”에서 그 내부로 깊이 들어가게 하였다. 해당 성과는 2015년 9월 18일 ≪science≫에 발표되었다. 자연계 상당수의 바이러스는 이십면체가 대칭인 “캡시드”와 껍질 내 비대칭 유전체 및 관련 단백질로 구성되었다. 최근 몇 년간, 과학자들은 대량의 바이러스 캡시드의 근거리 원자 해당도 3차원 구조를 해석하였으며 캡시드 단백질 분자구조에 대해 비교적 계통적인 인식을 가지고 있다. 하지만 바이러스 내부의 유전체 및 관련 단백질 3차원 구조에 대해 아는 것이 아무것도 없다. 류훙룽과 청링펑은 새로운 방법을 이용하여 최초로 곤충에서 유래한 이중 사슬 RNA 바이러스 내부의 유전체 및 그 RNA 폴리메라아제 3차원 구조에 대해 해석하였으며 해당 바이러스 내부구조는 하나의 “다층 구형”을 나타낸다는 것을 발견하였다. 또한 이중 사슬 RNA 바이러스가 복제와 전사과정에서 내부 RNS 및 그 폴리메라아제의 협력 작업 모델을 성공적으로 구축하였다. 따라서 기존의 해당 유형 바이러스 내부 유전체는 샤프트 라인 모양 배열(spool shaped arrangement)을 나타낸다는 주류견해를 뒤엎었다. 해당 방법은 최초로 생물학자들을 위해 바이러스 내부 유전체 및 그 폴리메라아제의 3차원 구조 정보를 제공한 동시에 방법론적으로 바이러스 유전체를 포함한 대칭적 미스 매치 생물 대분자 3차원 구조에 대한 연구의 문을 열었으며 구조생물학 첨단 연구에 큰 영향을 미칠 전망이다.

중국과학원 상하이규산염연구소, 저산소 종양 치료에서 새로운 성과 확보

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중국과학원 상하이규산염연구소의 스젠린(施劍林), 부원보(步文博) 연구팀은 기존의 연구 과정에서 이미 고민감도 산소감지탐침으로 저산소 종양 영역의 산소화 상태에 대한 실시간 모니터링(J. Am. Chem. Soc, 2014, 136(27), 9701-9709.)을 실현하였다. 최근, 연구팀은 해당 연구를 토대로 희토류 화학 성분 조절 및 미세 구조 기능화 설계를 이용한 “저산소증 극복”, “저산소증 이용” 및 “저산소증 회피” 등 3가지 새로운 저산소 종양 치료 전략을 제안하였고, 새로운 다기능 희토류 나노 치료제를 저산소 종양의 고효율적이고 정밀한 치료에 이용하여 일련의 혁신적인 성과를 거두었다. 악성 종양은 인류의 생명 건강에 아주 큰 위해성이 있다. 그 가운데서 고형 종양은 임상 악성 종양의 85% 이상을 차지하며, 저산소증은 고형 종양의 중요한 특징이다. 종양의 저산소 영역 존재는 종양에 대한 방사선 요법 및 화학 요법의 민감성을 감소시켜 종양에 신생 혈관 및 저산소 유도 인자의 형성을 초래하며, 종양 세포의 재발, 침입 및 전이를 유발된다. 이는 종양을 치료하기 어려운 근본 원인이다. 그러므로 저산소 종양에 대한 효과적인 치료는 세계 의학 분야에서 모두 공인하는 종양에 대한 철저한 치료 과정에서 반드시 해결하여야 하는 중요한 문제점이다. 연구팀은 상술한 문제점에 대비해 먼저 “저산소증 극복”의 치료 전략을 토대로 새로운 복합 구조 희토류 나노 치료제인 부하 상향 변환 나노 치료제(UCSs)의 MnO2 나노 층상(UCSMs)을 이용하여 저산소 응답형 상향 변환 발광(UCL) 영상 형성과 산소 증강형 동역학 요법(PDT)/방사선 요법 협동 치료를 진행하여 저산소 종양의 성장, 침입 및 전이에 대한 억제 목적에 도달하였다(Adv. Mater., 2015, 27, 4155–4161). 다음으로 “저산소증 이용”의 치료 전략을 토대로 상향 변환 발광 탐침, 감광제 분자 및 생물학적 환원 약물을 모두 함유한 새로운 다기능 나노 진료 시스템을 구축하여 동역학적 요법(PDT)/화학 요법(생물학적 환원 치료)이 결합된 고효율적 협동 치료를 실현하였다. 동물 실험을 진행한 결과, 광 동역학 치료와 생물학적 환원 약물을 결합한 협동 치료 효과는 단일 치료 모델 및 2가지 치료 모델을 간단히 결합한 치료 방법에 비하여 뚜렷하게 좋았다(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 8105–8109). 마지막으로 “저산소증 회피” 전략을 토대로 2가지 새로운 다기능 희토류 치료제를 설계함으로써 종양 미세 환경 중의 물분자와 원위치 방출 조절 NO 분자를 이용하여 저산소 종양에 대한 “X선 유도 X-PDT/방사선 요법” 및 “X선 유도 NO 방출 조절/방사선 요법” 2가지 고효율적인 이중 모델의 협동 치료를 실현하였다. 연구 결과, X선 유도 X-PDT 치료 효과는 종양 내의 산소 압력의 크기에 의존성이 없으므로 X선의 에너지 이용율을 뚜렷하게 증가시킬 수 있으며, X선 유도 NO 방출 조절/방사선 요법은 저산소 세포 내의 DNA에 대한 고효율적 파괴, 저산소 종양 세포의 괴사 및 사멸 촉진 과정으로 저산소 종양의 성장을 뚜렷하게 억제하여 저산소 종양에 대한 치료 목적에 도달할 수 있다(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, DOI: 10.1002/anie.201504536). 상술한 연구 결과는 향후 악성 저산소 고형 종양에 대한 치료 과정에서 중요한 역할을 일으킬 것이며, 또한 임상에서 일부분 중대한 질병의 다중 모드 영상 중재치료를 토대로 하는 고효율 원위치 치료 등 새로운 의료 기술에 참고적인 연구 아이디어를 제공할 것으로 전망된다.

베이징농학대학, 형질전환 복제소 후대 번식 성공

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최근 2012년에 출생한 첫 번째 지방성 지방 연결 단백질 유전자를 함유한 체세포 형질전환 복제소 “니우니우(妞妞)”가 후대 번식에 성공하였다. 2015년 9월 12일까지 제2세대 “형질전환 송아지”의 건강상태는 양호하였다. 이는 중국이 체세포 복제 기술을 이용하여 자체 브랜드의 고기소 신품종 육성 과정에서 거둔 중요한 성과이며, 중국인들이 중국산 “눈꽃 소고기(snowflake beef)”를 단시일 내에 맛볼 수 있게 되었다. 베이징(北京)농학대학교 동물과학기술대학 교수이며 중국 형질전환 중대 전문 프로젝트 “우량 고효율적 형질전환 고기소 신품종 육성” 담당자인 니허민(倪和民)이 이끄는 “연구팀은 3년간의 노력을 거쳐 2012년 8월 1일에 베이징농학대학 종합실험기지에서 “니우니우”를 출생하는데 성공하였다. 출생시 “니우니우”는 신체가 허약하고 스스로 먹이를 섭식하지 못하였지만 연구팀의 세심한 보살핌으로 성성숙되어 후대를 번식할 수 있게 되었다. 2014년 11월 2일 연구팀은 중국축산기지 유전자원보호센터에서 제공한 친촨(秦川) 소 동결정액을 “니우니우”에게 인공수정하였다. 299일 후 2015년 8월 28일 새벽, 체중이 17 Kg인 제2세대 암컷 송아지가 출생하였다. 이번 연구를 통하여 중국은 해당 기술 분야에서 3가지 핵심기술을 확보하였다. 1) 체세포 형질전환 복제 기술을 통하여 육성한 형질전환 소는 정상적인 번식 능력이 있었는데 이는 복제 소가 개체군 번식력을 가지고 있다는 것을 입증한다. 2) 송아지에 대한 검사 결과, 지방성 지방 연결 단백질 유전자를 함유한 유전자는 이미 송아지의 체내에 확산되어 안정하게 융합되었는데 이는 해당 유전자가 대대로 유전될 수 있다는 것을 입증한다. 3) 토양 환경 지시 생물인 지렁이 및 형질전환 소 외양간 주위 토양 내 미생물 등의 생태환경을 측정한 결과 형질전환 소가 주위 환경에 불량한 영향을 미치지 않았다. 이러한 결과는 체세포 형질전환 복제 기술 생산 시스템을 형질전환 동물의 안전 생산에 이용할 수 있다는 것을 보여준다.

상하이 생화학·세포생물학연구소, 척수소뇌성 실조증 7형 병원성 단백질의 메커니즘

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최근, 중국과학원 상하이(上海)생명과학원 생화학·세포생물학연구소 후훙위(胡紅雨) 연구팀은 척수소뇌성 실조증 7형 단백질(Ataxin-7)이 특이한 상호작용을 통하여 탈유비퀴틴화 효소 USP22를 운반함으로써 그 기능을 손상시킨다는 것을 발견하였다. 해당 연구는 척수소뇌성 실조증 7형 단백질의 새로운 발병 메커니즘을 제시하였으며, 단백질 축적으로 인한 세포독성과 신경 퇴행성을 해석함으로써, 해당 연구팀이 기존에 제안한 운반 모델을 검증하는데 새로운 실험 증거를 제공하였다. 해당 연구논문 “Aggregation of Polyglutamine-Expanded Ataxin-7 Specifically Sequesters Ubiquitin-Specific Protease 22 and Deteriorates Its Deubiquitinating Function in SAGA Complex”은 2015년 9월 4일 “The Journal of Biological Chemistry”에 온라인으로 발표되었다. 척수소뇌성 실조증 7형(Spinocerebellar Ataxia 7,SCA7)은 Ataxin-7 단백질의 폴리글루타민(Polyglutamine, PolyQ)영역의 비정상적인 확장으로 인한 신경 퇴행성 질환이다. 척수소뇌성 실조증 환자는 보행 장애, 손 민첩성 저하, 언어 장애 및 실명 등 임상 증상을 보인다. 전사 공활성화 인자 SAGA 복합물의 서브유닛인 Ataxin-7 단백질의 PolyQ 확장으로 인하여 오접힘(misfolding)이 발생할 수 있으며, 또 축적물 혹은 봉입체가 형성될 수 있다. 해당 축적물 혹은 봉입체가 SGAG 복합물의 기능에 영향을 미치는지는 아직 알려지지 않았다. 연구팀은 PolyQ이 비정상적으로 확장된 Ataxin-7은 SAGA 복합물 중 중요한 탈유비퀴틴화 효소USP22를 불용성 축적물 혹은 봉입체에 집합시키며, 해당 집합작용은 양자 간의 특이한 상호작용에 의존한다고 밝혔다. SAGA 복합물 중 USP22의 주요한 기능은 히스톤 H2B의 탈모노유비퀴틴화를 담당하기에 세포 중 히스톤 H2B의 모노유비퀴틴화 수준을 검출하여 PolyQ이 비정상적으로 확장된Ataxin-7이 SAGA 복합물의 기능에 미치는 영향을 추정할 수 있다. 연구 결과, PolyQ이 비정상적으로 확장된 Ataxin-7은 USP22의 탈유비퀴틴화 효소의 활성을 낮추고 세포 중 모노유비퀴틴화 H2B의 수준을 뚜렷하게 증가시켰는데, 이는Ataxin-7의 PolyQ 확장이 SAGA 복합물 중 USP22의 탈유비퀴틴화 기능을 손상시킨다는 것을 입증한다. 해당 연구는 SCA7 질환에 전사조절 장애가 나타나는 원인을 해석하였으며, SCA7 질환의 발병 메커니즘을 해석하는데 새로운 근거를 제공하였다.

중국 과학자, 해양에너지 발전기술 개발

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파도의 운동에너지를 전기에너지로 전환할 경우 재난을 가져오는 사나운 파도를 효율적으로 이용할 수 있게 된다. 중국의 과학자는 저주파 공진기에 의한 주기적인 배열이 파장이 아주 긴 파도를 막을 수 있고, 파도가 플로트(float) 배열에서 역중력(negative gravity)을 나타낼 수 있음을 규명했다. 최근 후신화(胡新华) 푸단대학 재료과학부 선진재료실험실 교수 주도 연구진은 해양 파도를 완전히 막고 파도에너지를 이용하여 발전할 수 있는 연구성과를 물리학 분야 권위지인 '피지컬 리뷰 레터(Physical Review Letters, PRL)'에 발표했다. 이 연구성과는 해일 다발국의 재해 예방과 감소에 중요한 의미가 있으며, 앞으로 해양에너지 발전을 위해 기술을 제공할 것으로 기대된다. 연구자는 메타물질(metamaterials)의 연구방법을 파도 연구로 넓혔으며, 이론분석과 수치계산을 통해 입사파의 주파수가 공진기 주파수 부근에 접근할 때 공진기 배열이 파도를 반사한다는 결론을 도출해냈다. 또 이와 같은 강한 반사가 공진기의 파도에너지 흡수효율을 극적으로 변화시킨다는 것을 규명했다. 파도가 플로트 배열을 통과할 수 없는 것은 그 주기적인 구조가 역중력 효과를 낼 수 있기 때문이다. 파도는 대량의 에너지가 함유되어 있어 효율적으로 이용할 경우 인류를 위해 기여할 수 있다. 현재 해외 파력발전소는 단일 공진기를 적용하는 것으로, ‘흡수 피크(absorption peak)’가 하나뿐이다. 그러나 이번 연구에서 채택한 공진기 배열은 두 개의 ‘흡수 피크’가 있다. 해외 파력발전소와 이번 연구에서 채택한 흡수스펙트럼은 서로 다르다. 연구자는 ‘슬롯 튜브’라는 특수한 공진기에 대해 시뮬레이션을 진행하고, 동요 감쇠플로트와 같은 기타 공진기도 같은 효과를 지닌다고 예측했다. 특수 설계된 플로트는 파도에너지 추출에 활용될 수 있으며, 또 부분적으로 파도를 막을 수 있는 것으로, 미래 파력발전소의 핵심부품이다. 연구자는 파도가 공진기 배열에서 전파효과가 있다는 완벽한 이론을 도출해냈고 또 이를 입증했다. 이 연구성과는 파도 흡수 효과와 반사 파랑을 정확하게 측정해낼 수 있으며, 해양에너지 발전기술 연구개발비를 대폭 줄일 수 있어 중국의 해양발전소 설립을 촉진할 수 있을 것으로 전망된다.

직접 메탄올 연료전지 기술의 진전

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5월 8일 중국과학원 장춘응용화학연구소의 863계획 과제 ‘직접 메탄올 연료전지(DMFC, Direct methanol fuel cell) 기술’이 과기부의 전문가 검수를 통과했다. 직접 메탄올 연료전지는 화학에너지를 끊임없이 전기에너지로 전환하는 신재생 청정에너지다. 높은 에너지 전환율, 안전하고 편리한 조작, 발전시간 장기유지의 장점을 지니고 있어 노트북컴퓨터, 전기자동차의 휴대용 중소형화 전원이나 충전전원에 특히 적합하다. 1960년대 초 등장한 이래 첨단기술 국제경쟁에서 핫이슈로 급부상했다. 중국과학원 장춘응용화학연구소는 1990년대 초에 벌써 중국 최초로 직접 알코올 연료 전지 연구에 착수해 전기화학적 촉매(Electrocatalyst), 전극반응과정, 프로톤 교환막 재료의 기초 및 변성, 촉매전극과 촉매전극/프로톤 교환막 복합체, 통합기계를 체계적으로 연구하였다. ‘10.5’(2006-2010년) 초에 중국 최초의 100W급 DMFC 전지스택과 DMFC 전기자전거 개발에 성공했다. 2007년 5월 장춘응용화학연구소와 중국과학원 대련화학물리연구소, 남경사범대학은 863계획 과제(직접 메탄올 연료전지 기술) 지원을 받았다. 3년간 연구과정에 촉매제 제조법을 개선하고 전극 및 MEA 제조공법을 최적화했다. 서로 다른 유동장(flow field) 및 전지구조의 전지 성능에 대한 영향을 연구하고 촉매제 제조 및 성능, 전극 및 막 전극 통합체 제조공법, 전지구조 개선 등에서 핵심기술을 개발했으며, 소형 공기흡입식(air-breathing)과 중형 능동식 DMFC 시제품을 조립하여 전기자전거, 휴대폰, 노트북컴퓨터 전원에 응용했다. □ ‘10.5’기간에 비해 혁신된 기술을 정리해보면 다음과 같다. - 순수한 산소 대신 공기를 사용하여 산화제를 제조 - 순수한 메탄올 공급을 실현하고, 시스템 대비 에너지 효율을 대폭 향상 - 전지스택의 부피 대비 출력(volumetric specific power)은 5배 증대 - 배기가스를 효과적으로 처리하고, 메탄올함량은 3.55×10-4mol/L에 불과 - 전지스택의 최대출력 375W, 운행 2,050시간 후 성능은 13.27% 저하, 에너지 전환율 43.85% - 80℃에서 작동 시 단일 전지의 최대 출력밀도 205mW/㎠ 과제 수행기간 국가발명특허 11건 신청, SCI에 발표한 논문은 41편이다. 이 연구 성과는 직접 메탄올 연료전지의 실용화와 산업화를 위한 중요한 기반을 마련하였다.

샤먼대학, 신형 태양전지 개발

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최근 샤먼대학 물리기계전기공정학원 캉쥔융(康俊勇) 교수 과제팀은 신형 태양전지 개발에 성공했다. 산화아연과 셀렌화아연이라는 두 가지 와이드 밴드갭 반도체 재료를 태양전지에 활용함으로써 태양전지의 성능을 크게 안정시키고 수명을 연장시켰다. 이는 세계 최초로 와이드 밴드갭 반도체를 태양전지에 응용한 사례이며, 이 성과는 최근 영국 왕립화학회의 <재료화학>저널에 발표되어 세계적인 주목을 모았다. 와이드 밴드갭 반도체란 실내 온도에서 밴드갭이 2.0eV보다 큰 반도체를 말한다. 물리화학에서 보면 밴드갭이 넓을수록 물리화학적 특성이 안정되고 방사선 저항력이 좋아지며 수명도 길어진다. 반면에 밴드갭이 짧으면 밴드갭 반도체소재의 태양광 흡수가 적고 광전 변환효율이 낮다. 이 '치명적인 단점' 때문에 와이드 밴드갭 반도체소재는 그동안 태양전지 발전에서 핵심구조가 아닌 전극으로 활용되었다. 최근 태양전지에서 실리콘계 태양전지가 많이 응용되고 있으나 수명이 짧은 문제점을 안고 있다. 이에 대응해 2005년부터 샤먼대학 반도체광자학센터의 전문가들은 안정적인 물리화학적 특성을 지니며 방사선 저향력이 뛰어나고 수명이 긴 와이드 밴드갭 반도체에 눈길을 돌리고 '와이드 밴드갭 반도체의 태양전지에서의 응용' 연구에 주력해왔다. 심층 연구를 거쳐 과제팀은 '전환'을 제한하는 두 가지 난제를 발견했다. 하나는 광전류를 형성하는지의 여부이고, 다른 하나는 와이드 밴드갭 반도체의 흡광도를 높일 수 있는지의 여부이다. 과제팀은 광전자의 흐름을 위해 와이드 밴드갭 반도체재료인 산화아연과 셀렌화아연을 태양전지의 재료로 선정하여 전류를 흐르게 했다. 흡광도의 경우 과제팀은 기존의 제조방식을 바꾸어 제어여건을 통해 산화아연과 셀렌화아연의 응집 성장을 실현하고, 최초로 신형 양자구조를 형성했으며, 와이드 밴드갭 반도체의 밴드갭을 대폭 줄이고 태양흡수 범위를 넓혔다. 또 스택모양의 박막 형태를 여러 갈래의 동축선 형태로 전환시켰는데, 동축선의 길이는 200nm에 불과하다. 이에 따라 태양 흡수면적이 대폭 증가하고 흡광도 역시 높아졌다.

세계 최초의 공업용 옥상 태양에너지 중고온 증기시스템 시운전에 성공

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5월 9일 황밍(皇明)공사에서 전해온 소식에 의하면, 공업에 응용할 수 있는 세계 최초의 옥상 태양에너지 중고온 증기시스템이 산둥성 더저우(德州)시 ‘황밍 중국 솔라밸리’에서 시운전에 성공했다. 이 시스템은 황밍공사가 개발한 ‘선형 프레넬반사’에 의한 집광․집열기술을 적용해 100—250℃의 공업용 열을 제공할 수 있다. 이 기술은 또 고온 열발전 영역의 응용에도 성공했다. ‘선형 프레넬반사’에 의한 집광집열 기술의 핵심은 코팅강관 및 시스템 통합기술이다. 집광집열장치는 태양 자동추적이 가능하며, 태양에너지를 수집하고 고온과 고압 증기를 생성하여 공업용 열을 제공한다. 시스템은 별도의 토지자원을 점용하지 않고 공장건물의 옥상에 설치할 수 있으며, 투자와 운영비가 저렴하다. 이러한 장점에 의해 황밍공사는 저온 생활용 열(40-80℃), 중온 산업응용(80-250℃), 고온 열발전(>250℃)의 태양열이용산업에서 ‘온도 대응, 단계별 이용’ 기술개발을 실현했다. 황밍공사 책임자 왕제(王杰)는 이 증기시스템은 태양에너지의 중고온 열을 공업적으로 생산하고, 특히 태양에너지보일러와 방직물 날염과 염색, 식품가공업, 제지업, 화학공업에 필요한 고온열 증기 또는 열공기공업에 대규모로 응용할 수 있는 기반을 마련했다고 소개했다. 현재 황밍공사는 산시(陕西)성, 산둥성, 상하이시의 많은 산업을 위해 태양에너지 중고온 응용시범프로젝트를 추진하고 있다. 이밖에 이 증기시스템에 적용된 코팅강관은 중온 유리진공 집열관의 온도와 압력 내성 성능이 낮은 문제를 해결했으며, 200-350℃의 공기 속에서 장기간 안정적으로 작동할 수 있고, 수명이 길어 대규모 산업 보급에 적합하다. 이 제품은 미국, 독일, 스페인, 호주 등지에 수출되고 있다. 관련 자료에 의하면, 중국의 공업용 에너지소비 가운데 열에너지가 약 53%를 차지하고 있다. 식품가공업, 제지업, 플라스틱제조업, 의약업을 포함한 8개 산업에서 열에너지소비의 10%가 태양에너지에서 공급될 경우 연간 에너지절감 규모는 2,663만톤의 표준석탄, 이산화탄소 감축량은 8,682만톤, 연간 생산액은 최소로 1,000억 위안 이상에 달할 수 있다.   <참조>   2010년 7월 18일 세계 최초의 옥상 태양에너지 고온 열발전소가 산둥성 더저우시 솔라밸리에서 건설에 착수했다. ‘황밍 선형 프레넬식 중고온 열발전소’로 명명된 이 발전소는 세계 최초로 공장건물 옥상에 건설하는 열발전소이자, 아시아 최대의 메가와트급 태양열발전소이기도 하다. 발전소의 설비용량은 2.5MW, 건설 후의 연간 발전량 525만kW로 3,600개 가정에서 한 해 동안 사용할 전기를 공급할 수 있다. 전통 화력발전소에 비해 연간 절약할 수 있는 에너지는 2,100톤의 표준석탄, 이산화탄소 감축량 5,234톤, 이산화유황 163톤, 질산화물 79톤, 먼지 입자 1,428톤이다.

베이징대학, 세계 최초로 단분자 전자 스위치 소자 출시

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최근 베이징(北京)대학교 궈쉐펑(郭雪峰) 연구팀은 중외과학자들과 협력하여 디아릴에틴(diarylethene) 분자를 기능 중심으로, 그래핀을 전극으로 하는 가역 단분자광전자 스위치 소자를 구축하였으며 발명특허를 신청하였다. 이로써 세계 최초의 실제 안정적 조절가능한 단분자 전자 스위치 소자가 중국에서 출시되었다. 관련성과는 최근 ‘Science’에 발표되었다. 단일 분자를 이용한 전자소자의 구축은 현재 반도체 소자 마이크로화의 장애를 극복할 수 있으며 또한 조절가능한 단분자 전자 스위치 기능 구현은 분자가 핵심 구성요소로써 전자 소자에 응용될 수 있는지를 검증하는 핵심 절차이다. 연구팀은 이론적 시뮬레이션 예측과 분자 공학 설계를 통하여 디아릴에틴 기능 중심과 그래핀 전극 사이에 핵심적인 메틸렌기(methylene group)를 한층 더 도입하였다. 연구 결과, 새로운 시스템은 분자와 전극 사이 최적화한 경계면 결합작용을 구현하여 전체 가역적 광유도와 전기장 유도의 이중패턴 단분자 광전자 소자를 획기적으로 구축하였다. 그래핀 전극과 디아릴에틴 분자의 안정적 탄소 골격 및 고정적 분자/전극 사이 공유결합 연결방법은 이러한 단분자 스위치 소자로 하여금 전례 없는 스위치 정밀도, 안정성과 재현가능성을 보유하게 하여 미래 고도로 집적화된 정보처리장치, 분자 컴퓨터와 정확한 분자 진단기술 등 분야에 큰 응용 전망을 보이고 있다. 이 외, 연구팀은 기능분자가 핵심 부품으로 전자회로 구축에 이용될 수 있다는 것을 입증하였으며 이는 기능 분자를 실용 전자소자에 응용하는 첫걸음으로 된다.

난징이공대학교, 신형 티타늄 알루미늄 합금이 항공기 엔진에 이용

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최근 난징(南京)이공대학교 천광(陳光) 교수가 이끄는 연구팀은 국가973계획 지원아래 장기간의 연구를 거쳐 새로운 항공우주 재료인 티타늄 알루미늄 합금 분야에서 획기적인 성과를 거두었다. 해당 재료 실온 인장 소성, 굴복강도, 고온 크리프 저항 성능, 온도 수용 능력 등 핵심적 지표는 세계 최고 수준으로써 미국의 동종 재료보다 1-2개 수량급 더 높다. 2016년6월 20일, 관련 연구성과는 ‘Nature Materials’에 온라인으로 발표되었다. 2007년, 미국제너럴일렉트릭(GE) 회사에서 세계 최초로 Ti-48Al-2Cr-2Nb(이하 4822로 간칭) 합금으로 니켈기 고온합금을 대체하여 최후 2단 저압 터빈 날개를 제조하였다. 이로부터 티타늄 알루미늄 합금이 최초로 항공기 엔진에 응용되었다. GE 회사에서 사용한 4822 합금의 실온 인장 소성은 2%도 되지 않으며, 기타 금속간 화합물보다는 우수하지만 니켈기합금보다는 약하다. 따라서 GE 회사는 이러한 합금을 환경온도, 위험계수가 가장 낮은 말단 2단 날개에 사용함으로써 날개가 끊어져도 전반적인 비행기의 통제력은 잃지 않게 하였다. 티타늄 알루미늄 합금의 밀도는 니켈기 합금의 절반 밖에 되지 않아서 그램(g)을 무게 감소 단위로 하는 비행기 엔진에서 티타늄 알루미늄 합금은 현재 니켈기 고온 합금을 대체하는 최적 신형 경질 구조재료로 되고 있다. 항공기 엔진은 비행기 심장으로 불리며, 기초 연구 능력 부족으로 인하여 현재 중국 민용항공 엔진은 기본적으로 수입에 의존한다. 군용 전투기 엔진에서 비록 일정한 기술을 확보하였지만 핵심적 성능 지표는 선진국과 비교할 때 격차를 보이고 있다. 그 가운데 터빈 날개는 항공기 엔진에서 가장 핵심적인 핵심 부품이며 그 온도 수용능력은 엔진 성능, 특히 추력중량비를 직접 결정한다. 기존의 니켈기 합금의 각종 성능은 모두 양호하였지만 최대 결점은 너무 무거운 것이며 이로 인하여 엔진의 에너지효율비 향상에 직접적인 영향을 미친다. 천광 연구팀은 재료 성능에서 3가지 획기적인 성과를 얻었다. 1. 실온 인장 소성과 굴복강도는 각각 6.9%와 708MPa, 인장강도는 978MPa에 도달하여 고강도 고소성의 우수결합을 구현하였다. 2. 크리프 저항 성능이 우수하다. 3. 온도 수용능력이 크게 향상되었다. PST 티타늄 알루미늄 합금의 사용 온도는 900℃ 이상에 달하며 니켈기 합금과 유사한 레벨을 갖고 있고 또 날개 뿐만 아니라 터빈판, 고압압축 터빈 등 부품에 이용될 것으로 기대된다. 새로운 재료가 실험실로부터 직접 비행기에 조립되기까지 긴 시간이 필요하며 PST 티타늄 알루미늄 합금의 응용이 실현되기까지 5-10년의 시간이 필요하다.

중국, 1만 미터수준의 심연과학기술 유동실험실 공사 1단계 완공

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2016년 6월 8일 상하이(上海)에서 열린 제1회 국제심연정상포럼에 따르면 중국의 만 미터급 전 수심 심연(abyss)과학기술 유동실험실 1단계 공사가 곧 완공을 앞두고 있고 2017년 3월에 운영될 계획이며 또한 전세계 과학자들을 위해 개방·공유할 예정이다. 상하이해양대학교와 상하이차이훙위(彩虹鱼)해양과기주식유한회사가 공동으로 추진하는 만 미터급 심연과학기술 유동실험실은 과학관찰용 모선“장젠(张謇)”호, 만 미터급 전 수심 착륙장치 3대, 만 미터급 전 수심 복합형 무인잠수장치 1대, 만 미터급 전 수심3인 작업형 유인잠수정1대로 구성된다. “차이훙위” 심연 극한 도전으로 불리는 본 프로젝트는 두 단계에 걸쳐 건설된다. 본 프로젝트는 기대 이상의 성과를 거두었는데 2015년 말, 첫 만 미터급 착륙장치와 무인 잠수장치는 4,000미터 수심의 시운전을 끝냈고 2016년 3월, 배수량이4,800톤급인 “장젠”호 모선이 정식 진수하였으며 2016년 7월에 있게 될 첫 항해에서 남태평양의 섬나라 파푸아뉴기니에로 출항하여 수심 8,000미터 뉴브리튼 해구에 대한 2개월 동안의 연합 과학고찰을 진행할 예정이다. 2016년 12월부터 2017년 2월 사이, “장젠”호는 착륙장치 3대와 무인 잠수장치 1대를 탑재하고 마리아나 해구의 가장 깊은 곳인 수심 11,000미터 챌린저 해연(Challenger Deep)에 도착하여 해상 시험을 하게 된다. 국제 해양학계는 깊이 6,500미터 이하 해역을 심연이라고 부른다. 해당 영역은 인류가 도달하기 어려운 신비한 곳일 뿐만 아니라 생명기원 탐구와 각종 심해 연구에서 성과를 낼 수 있는 과학보물고이다. 제1회 국제심연정상포럼은 국가자연과학기금위원회 지구과학부, 국가해양국 홍보교육센터, 상하이해양대학교 등 기관이 공동 주최하였고 중국, 러시아, 미국, 일본 등 국가의 200여명 심연과학자와 학자들이 참석하였다.

허페이공업대학교, 지속성 수질오염물질 제거용 신형 복합재료

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최근, 허페이(合肥)공업대학교 화학·화공대학 부교수 야오윈진(姚運金)연구팀은 새로운 붕소질소로 개질한 철 코팅 탄소나노튜브 자성 복합재료의 촉매제를 성공적으로 개발하였다. 새로운 촉매 산화반응 시스템에 의해 생성된 고활성 유리기는 유기오염물질을 효과적으로 제거할 수 있으며 물처리 과정에서 오염물질이 깨끗하게 제거되기 어려운 점을 해결하였다. 관련 연구성과는 국제 학술저널 'Water Research'에 발표되었다. 공업생산과정에서 생성되는 지속성 유독 오염물질은 현재 물오염 관리 분야에서 급히 해결해야 할 핵심 기술적 문제이다. 공업생산과정에서 생성된 지속성 유독 오염물질은 자연환경에서 분해되기 어려우며 동시에 원거리 수송이 가능하고 또 동물과 인체 내 먹이사슬의 축적, 확대에 따라 발암, 기형유발, 돌연변이유발 및 내분비계 교란 등 위험을 갖고 있다. 기존의 콘크리트, 침전, 생물산화 등 물 처리 공법과 활성 탄소 흡착, 오존-활성탄소 연합이용, 막처리 등 심층적 정화기술로는 해당 유형의 오염물질을 깨끗하게 제거할 수 없다. 연구팀은 새로운 펜톤-유사 촉매산화반응 시스템을 혁신적으로 구축하였으며 멜라민 등 일반 저렴가 시제를 원료로 하여 새로운 붕소질소로 개질한 철 코팅 탄소 나노튜브 자성 복합재료를 개발하였는데 지속성 유독 오염물질에 대해 뚜렷한 제거 성능을 나타냈다. 실험 결과, 해당 재료는 기존의 펜톤-유사 반응시스템에 비해 각종 유기오염물질의 분해속도를 10부터 100배까지 향상시킬 수 있다. 동시에 해당 재료의 제조는 1단계 하소기술을 사용하였기에 금속이온 환원, 금속나노입자 탄소 코팅 및 비금속원소 도핑 개질 등 유기 오염물질의 제거 과정은 모두 같은 설비에서 구현된다. 이로써 기존의 열분해법 제조공법의 복잡하고 환원처리 위험도가 높으며 또 비금속원소 개질효과가 양호하지 않은 등 기술적 결함을 극복하였다. 해당 장비의 반응 시스템이 온화하고 설비가 간단하므로 공업 기업에 광범위하게 응용될 것으로 전망된다.

중국 천연제품 전합성 연구 진전

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천연제품은 구조와 작용원리가 다양하여 항암 선도화합물의 풍부한 공급원이 되었다. 2011년 5월 한국과 일본의 과학자들은 천연제품 fusarisetin A의 분리, 구조감정과 생물활성연구를 공동으로 보도한바 있다(J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6865). 이 분자는 일반적인 항암 소분자(미세소관 단백 안정제/destabilizing agent 및 DNA Topoisomerase 억제제)와는 달리 암세포 이동 및 침투를 비교적 강하게 억제하는 작용을 나타내었고 뚜렷한 세포독성은 없다. 구조를 보면 이 분자는 6,6,5,5,5의 병렬루프(parallel loop) 틀구조에 10개의 키랄중심을 가지고 있어 합성 난도가 크다. 중국과학원 상해유기화학연구소 생명유기화학 국가중점실험실의 리앙(李昂) 연구원이 주도하는 연구팀은 6개월만에 fusarisetin A 원래구조의 첫 전합성에 성공했다(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 920). 이 합성화합물은 천연제품의 스펙트럼 특성이나 비선광도(specific rotation)의 값은 모두 일치했으나 양자의 광회전방향이 상반되기에 천연제품의 절대 입체모형이 바뀐 것이다. 즉 진실한 구조는 원래구조에 대응하는 이성질체이다. 화학 합성로드맵을 보면 기존에 알려진 알데히드1에서 출발하여 13단계를 거쳐 목적분자(-)-fusarisetin A로 전환한다(그림). 그 결정적인 절차는 루이스산(lewis acid)의 촉진작용이 있는 분자내부 Diels-Alder반응, 팔라듐 촉매의 아릴릭(allylic) 산소탄소치환, 위치선택의 Wacker 산화 및 마지막의 Dieckmann 축합/반축합 케톤 고리화 직렬연결과정을 포함한다. 이 연구를 통해 천연 fusarisetin A의 절대 입체모형을 확정하였고 이러한 천연제품의 유사물질을 합성하기 위한 작용타깃과 메커니즘 연구를 위한 준비를 하였으며 부분 합성방법은 기타 구조와 관련된 천연제품의 합성연구에 응용될 전망이다.

메탄올로 올레핀 제조과정의 MTO 기초연구 성과

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다년간 응용연구와 기초연구를 병행해온 중국과학원 대련화학물리연구소의 MTO 국가공정실험실(청정에너지 국가실험실 저탄소촉매공정연구부)은 MTO공업화과정의 개발과 응용에서 많은 성과를 올렸고, 최근에는 메탄올전환 메커니즘연구에서 획기적인 진전을 이룩했다. MTO가 산성분자체에서 진행하는 다상촉매반응은 일련의 복잡한 촉매과정과 반응절차를 거친다. 반응메커니즘연구가 심층적으로 추진되면서 하이드로카본 풀(Hydrocarbon Pool)이 주목받고 있다. 하지만 직접적인 실험증거가 부족하여 특히 그중에 미치는 중요한 반응중간체 heptaMB+ 및 HMMC가 매우 활발하기에 직접 관찰하기가 매우 힘들었다. 과거에는 다만 간접적인 방법과 이론계산을 통해서만 분자체에서 형성이 가능하였고, MTO반응과정의 중간체 존재 여부와 올레핀생성과정에서 어떻게 역할을 발휘하는가 하는 문제는 규명되지 못하고 있었다. 대련화학물리연구소의 DNL1201연구진은 분자체의 구조와 산성이 MTO반응메커니즘에 미치는 영향을 상세하게 연구하는 한편, 최근에 합성해낸 신형 분자체 재료 DNL-6의 대형 케이지(Large cage) 모양과 강산성의 특징을 이용해 처음으로 MTO반응체계에서 heptaMB+/HMMC의 존재를 관찰하였고, 이를 통해 하이드로카본 풀 메커니즘의 합리성을 입증하였다. 13C 동위원소에 대한 추적실험을 통해 중간체의 메탄올 전환 작용과 카르보 양이온(carbocation)을 중간체로 하는 올레핀 생성경로를 검증하였다. 이 발견은 반응메커니즘차원에서 신규 촉매제의 설계와 생성물중 올레핀의 선택성에 이론적 근거를 제공하였다. 위의 연구성과는 《미국화학학회지(JACS)》에 발표되었다.

중국 토폴로지컬 절연체 기초연구 성과리뷰

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최근 3차원 토폴로지컬 절연체 A2B3(A=Bi,Sb;B=Se,Te)이 독특한 2차원 디랙 페르미온(Dirac Fermion) 표면준위와 많은 특이한 전자특성을 지닌 것으로 알려지면서 연구자들의 관심사가 되어왔다. 하지만 거의 대부분의 토폴로지컬 절연체 재료는 고유의 결함 때문에 표면준위의 특성은 캐리어에 의해 쉽게 나타나지 않는다. 표면준위 디랙 포인트 부근의 특성을 보다 잘 연구하기 위해서는 디랙 포인트와 멀리해야 한다. 따라서 결함을 제어하여 페르미면과 에너지밴드구조를 효과적으로 조절 제어하는 것은 해당 분야의 중요한 과제가 되었다. 중국과학원 물리연구소 북경응집체물리 국가실험실(준비중) 표면물리국가중점실험실의 마쉬춘(馬旭村)연구원, 허커(何珂)부연구원과 청화대학 물리학부의 쉐치쿤(薛其坤), 왕야위(王亞愚)와 천시(陳曦)교수는 1년간 공동 연구를 통해 토폴로지컬 절연체 박막의 전자구조 및 에너지밴드 조절, 토폴로지컬 절연체 도핑연구에서 많은 성과를 올렸다. 1. Sb2Te3박막의 결함제어, 에너지밴드구조 제어 및 토폴로지컬 표면준위 특성연구 2010년의 Bi2Te3, Bi2Se3 연구성과를 바탕으로 연구진은 고품질 Sb2Te3박막의 분자빔 애피텍셜 생장(MBE)을 가장 먼저 실현하였다. STM/STS 관측을 통해 재료의 결함유형에 대한 연구를 수행하였는데, 주요 결함은 모두 P형임을 확정하였다.(그림1 a-f) 생장동력학의 정밀조절을 통해 Sb2Te3 박막중 결함의 농도와 유형을 효과적으로 제어하였다. 기판의 n형 도핑효과를 이용해 Sb2Te3 박막의 페르미면을 전체 에너지갭범위에서 효과적으로 조절하였으며(그림1g) 특히 페르미면은 디랙 포인트를 꿰뚫고 지나 표면준위의 전하 중성점(neutral point)에 도달할 수 있다.[Phys. Rev. Lett., accepted, see also arXiv: 1111.0817] Sb2Te3박막중 란다우 준위(Landau level)에 대한 체계적인 연구를 수행했고(그림2c) 처음으로 Sb2Te3 표면준위의 준입자수명이 인트린식(intrinsic) 대체 결함의 영향을 거의 받지 않고 전자 상호작용의 영향만 받는다는 점을 입증하였다.(그림2e) 이는 토폴로지컬 표면준위 전자가 보통도체중의 carrier와는 달리 특이한 나선스핀구조를 지니기 때문이다. 또한 Sb2Te3 표면준위가 완벽한 선형 분산관계를 지니며(그림2d) 3차원 토폴로지컬 절연체로서 두께 극한은 4층임을 확정하였다. 이러한 특징으로부터 Sb2Te3은 일종의 토폴로지컬 절연체로서 많은 특이한 현상을 나타내는 이상적인 재료임을 알 수 있다. [Phys. Rev. Lett., in press (2011), see also arXiv: 1111.1485] Sb2Te3과 Bi2Te3이 지닌 다양한 에너지밴드구조와 도핑특성을 이용해 연구팀은 서로 다른 성분의 (Bi1-xSbx)2Te3 3차원 합금박막을 성공적으로 생장시켰다. ARPES스펙트럼과 수송측정연구결과, 3차원 합금박막중 Bi/ Sb의 비율을 조절하면 표면준위 에너지밴드구조를 hole형에서 전자형으로(그림3) 전환할 수 있으며 디랙 포인트는 원자가띠 최대값(valence band maximum, VBM)(Bi2Te3)이하로부터 에너지갭을 높일 수 있음을 나타냈다. 에너지밴드와 화학 포텐셜(chemical potential) 조절제어기술은 이상적인 인트린식(intrinsic) 토폴로지컬 절연체를 실현할 수 있을 뿐만 아니라 표면상태의 양자수송연구와 부품응용을 촉진할 수 있다.[Nat. Commun. 2, 574 (2011)] 2. 도핑한 Bi2Se3 토폴로리컬 절연체 박막의 전자구조연구 초전도체/토폴로지컬 절연체 계면을 구축하거나 혹은 초전도상을 토폴로지컬 절연체의 펄크 상(bulk phase)에 도입시키면 토폴로지컬 절연체는 Majorana 페르미온을 실현할 가능성이 가장 큰 체계가 될 것이다. 후자는 Cu를 도핑한 Bi2Se3재료로부터 이미 실현하였지만 Majorana 페르미온은 아직 확인된바 없다. 연구진은 MBE와 STM/STS를 이용해 미시적인 차원에서 CuxBi2Se3체계를 통해 Cu 도핑메커니즘을 체계적으로 연구하였고 Majorana 페르미온의 관측에 유용한 정보를 제공하였다.[Phys. Rev. B 84, 075335 (2011)] 3차원 토폴로지 절연체 가운데 갭레스(Gapless) 나선표면준위의 베리위상(Berry's phase)은 π인데, 이는 일련의 특이한 현상을 유발한다. 전자 수송을 통해 토폴로지컬 표면준위의 이러한 특성을 연구하기 위해 2차원 극한에서의 Bi2Se3박막을 생장시켰으며, 박막에 전자상호작용 및 안티 약국소화 효과(weak anti-localization theory)로 형성된 절연기저상태를 발견하였다.[Phys. Rev. B 83, 165440 (2011)] Bi2Se3박막에 자성원자를 도핑한 결과 표면준위의 베리위상이 π에서 빗나가면서 안티 약국소화(weak anti-localization)로부터 약국소화(weak localization)로 전이하는 현상을 유발하였다. 자성 도핑이 토폴로지컬 절연체 표면준위의 수송특성에 미치는 영향에 대해 세밀하게 연구하였고 토폴로지컬 절연체의 스핀전자학 분야의 잠재된 응용을 발굴하는데 의의가 크다.[Phys. Rev. Lett., in press (2011), see also arXiv: 1103.3353]

상해광원 XAFS스테이션 유저 촉매연구에서 획기적 진전

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상해광원 XAFS스테이션 유저의 최신 연구성과 2건이 국제 유명간행물「Angew.Chem.Int.Ed.」제50권/제43기에 최신 발표되었는데, 이번 기는 마침 독일 막스플랑크학회 Friz-Haber연구소 100주년 설립을 기념하는 특별간행물이어서 더욱 주목받고 있다. 퀴놀린(Quinoline)과 그 유도체는 중요한 헤테로 화합물로서 의약, 염료, 제초제, 살균제, 부식과 침식억제제 등 중요한 정밀화학제품의 생산에 광범위하게 응용되고 있다. 복단대학 화학학부의 차오융(曹勇)과제팀은 다양한 기능성의 산화티타늄을 담지한 나노 Ir촉매를 디자인해냈고, 온화한 조건에서 방향족 니트로화합물과 알코올을 원료로 고부가가치 퀴놀린 및 그 유도체를 효율적으로 단번(원스텝)에 합성하는데 성공했다.(그림1) 반응과정에 사용된 0.05wt% Ir-TiO2촉매제는 귀금속 함량이 매우 적어서 반응과정이 더욱 경제적이지만 촉매제의 특성을 구현하기 힘든 것이 단점이다. 차오융과제팀은 상해광원 XAFS스테이션과 협력을 강화하여 X레이 흡수 정밀구조 스펙트럼을 채집 분석하였고, 금속원자와 담체간의 강한 상호작용 및 금속원자 배위수 등 구조정보를 획득하였으며, 최종적으로 금속 Ir의 서브나노상태를 확정하여 반응의 활성을 인식하기 위한 기반을 다졌다. 이러한 인식은 서브나노귀금속을 멀티스텝(Multi-step) 유기 탠덤반응과 같은 복잡한 촉매과정의 사용을 위해 새로운 구상과 중요한 참고자료를 제공하였다. 북경대학 화학분자공정학원의 마딩(馬丁)과제팀과 막스플랑크협회 Fritz-Haber연구소의 수당성(蘇黨生)연구원은 공동으로 페로센(Ferrocene)분자를 산화시켜 정전하를 띤 오니엄(Onium) 이온을 얻었는데, 오니엄(Onium) 이온과 음전하를 띤 층상 탄소재료간의 정전기상호작용 및 π-π상호작용을 통해 보다 많은 오니엄(Onium) 이온이 그라핀베이스 층상 탄소재료의 층사이에 진입하기에, 철함량이 높은 기능성 층상 탄소재료를 획득할 수 있다. 이 재료를 간단히 열처리하면 core-shell이나 core-void-shell와 같은 각이한 모양의 산화철 나노입자 기능성 그라핀 탄소재료를 획득할 수 있다. 연구팀은 상해광원의 XAFS기술을 이용해 이러한 각이한 구조의 산화철/그라핀탄소재료에 대한 연구를 통해 산화철로부터 높은 촉매산화활성을 지닌 비정질구조를 관찰하였으며, 또한 크기나 모양은 열처리 온도조절을 통해 간단하게 제어가능하다. 이 재료는 촉매제로서 알코올화합물 촉매산화반응과정에 비교적 높은 촉매성능을 나타낸다. 상해광원X선 흡수스펙트럼 스페이션(BL14W)의 탁월한 성능은 궁극적으로 고품질 흡수스펙트럼데이터 채집을 위해 결정적인 보장이 되었으며 2가지 연구사업의 추진을 위해 중요한 역할을 하였다.