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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.

중국과학원 핵에너지안전기술연구소, 핵융합로 구조 재료 생산기술 확보

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최근, 중국과학원 허페이물질과학연구원 핵에너지안전기술연구소는 국내 특수강 제조 업체와 손잡고 저활성화 마텐자이트 스틸(martensitic steel)의 산업화 생산에 성공하였다. 저활성화 스틸은 고순도 핵 재료로서 양호한 중성자 방사 내성과 저활성화 특성을 보유하고 있으며 상대적으로 성숙된 산업 기술 토대를 갖추어 미래 핵융합로 및 상업화 핵융합 발전소의 최우선 구조 재료로 간주되고 있다. 저활성화 마텐자이트 스틸은 중국이 자주적 지식재산권을 확보한 저활성화 스틸로서 2001년에 개발을 시작하였고 대규모 생산에 앞서 줄곧 실험실 개발과 산업화 시험 생산 수준에 머물러 있었다. 연구팀은 15년에 걸친 기술적 어려움을 극복하고 최근에 6.4톤 규모의 저활성화 마텐자이트 스틸 주괴 제조에 성공하였다. 주괴의 주성분은 안정적 제어가 가능하며 불순물 원소는 극히 낮은 수준에서 통제할 수 있다. 또한 형재의 기본 역학적 성능은 국외 동일 유형 재료와 대등한 성능을 갖추었다. 이로써 중국은 유럽연합, 일본에 이어 세번째로 저활성화 스틸의 산업화 생산 기술을 확보한 나라로 되었다. 현재 저활성화 마텐자이트 스틸은 과학기술부에 의해 중국 ITER 실험패킷에 사용될 최우선 구조 재료로 확정되었다. 1기의 핵융합 시험로가 약 3,500톤의 저활성화 스틸을 필요로 하므로 제련 규모는 저활성화 스틸의 산업 응용을 가늠하는 핵심적 문제이다. 국제 열핵융합 실험로와 미래 핵융합 동력시험로 건설의 수요를 만족시키기 위해 유럽연합, 일본, 중국 등 국제열핵융합 실험로 참여측은 저활성화 스틸의 산업화 생산을 위한 연구에 뛰어들었다. 미국, 프랑스 등 국가는 20세기 80년대 중반부터 세계 최초의 제어 가능한 열핵융합실험로를 건설하여 무궁한 청정 에너지를 제공하고자 국제열핵융합실험로 계획을 추진하였다. 제어 가능한 열핵융합 실험장치의 운행 과정은 태양의 에너지 생성 과정과 흡사하여 ‘인공태양’으로도 불린다. 중국은 국제열핵융합실험로 참여국가 중 하나이다.

“창어5호”, “4개 최초”와 “3개 새로운” 기록에 도전

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2015년 9월 8일 베이징에서 개최된 제2회 베이징 달·심우주탐사국제포럼에서 중국은 오는 2017년 전후로 발사 예정인 “창어5호(嫦娥五號)”가 “4개 최초”와 “3개 새로운” 기록을 창조할 것이라 밝혔다. 달탐사프로젝트인 “창어공정”이 2004년에 가동된 후, 중국은 선후로 창어1호, 2호, 3호 달탐사선과 창어5호 시험위성을 발사하였다. 중국은 2017년 전후 창어5호 탐사선을 발사하여 달에서의 샘플 수집, 지구 귀환을 목표를 실현할 계획이다. 이 과정에 창어5호는 처음으로 4개 최초와 3개 새로운 기록에 도전하게 된다. 즉 최초로 달표면에서 샘플을 자동 수집하고 포장, 발사기지가 없는 조건에서 최초로 어센더가 달표면으로부터 발사되고 이륙, 최초로 지구로부터 40만 킬로미터 떨어진 달궤도에서 탐사선과의 무인 랑데부, 도킹을 실현, 최초로 귀환선이 제2우주속도로 지구로 귀환한다는 점과 궤도선(orbiter), 귀환선, 착륙선, 어센더(ascender) 등 4개 탐사선으로 구성된 새로운 탐사선을 사용, 새로운 “창정5호” 운반 로켓을 사용, 새로운 하이난 원창(海南文昌) 발사기지에서 발사된다는 점이다. 현재 중국 과학자는 달샘플의 저장 환경과 설비, 달샘플 처리, 제조 분석 등 준비작업을 진행함으로써, 지구 환경에 의한 오염, 산화 및 수화를 방지하여 원생상태의 달샘플을 중국, 나아가 세계의 과학자들의 심층 연구에 제공하고자 한다.

신 베이더우 우주관측 시스템, 더 정확한 고층기상관측 기능 확보

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2015년 9월 7일, 중국기상국은 새로 개발한 베이더우(北斗) 기상관측시스템이 세계 선진수준에 달하였다고 밝혔다. 이는 우월한 탐측 반복성 수준을 반영하며, 중국의 설계 공법이 날따라 성숙해지고 있음을 의미한다. 베이더우 위성항법 시스템은 중국에서 자체적으로 연구개발하고 독립적으로 운행하고 있는 글로벌 위성항법 시스템이다. 이미 4개 시험위성과 16개 베이더우 항법위성의 발사와 운영을 완성하였으며, 항법 응용범위는 동아시아지역을 포함하고 있다. 2020년에 세계 범위의 시보 업무(time service), 위치결정과 항법 서비스를 실현할 예정이다. 중국기상국은 베이더우 위치결정 시스템의 풍속 측정법에 기반한 신형 라디오존데(radiosonde)를 연구 제조한 후, 라디오존데 온도/습도/압력 센서 전체를 교체하고 베이더우-GPS 혼합항법 모드를 이용하여 고도 및 풍속을 측정하였다. RS92형 라디오존데와의 비교실험을 통하여, 신형 라디오존데의 온도 센서는 진공 스플래시 알루미늄 방사선 방호용 코팅층의 구슬모양 서미스터(Thermistor)를 이용하였고 온도 센서의 지지구조와 방사보정 알고리즘을 개선한 후 그 성능이 뚜렷하게 향상되었으며 전체 불확실성이 0.22℃라는 것을 알 수 있었다. E+E 회사의 습도콘덴서(humicap)를 이용하여 습도 센서의 온도보정 기법을 개선하였다. 압력 센서에는 미국 정밀전자 실리콘 압저항을 사용하였으며, 위성의 위치 높이와 결합하여 압력을 계산하였다. 2가지 위성을 혼합 사용하여 풍향과 풍속 위치를 측정하였다. 중국기상국은 단일 베이더우 항법위성의 위치별 풍속측정 성능에 대한 시험 평가를 진행하였다. 결과, 전반적인 풍향과 풍속의 불확실성은 3.6゜과 0.34m/s으로, RS92 라디오존데에 비해, 습도 이외 신형 라디오존데 각 요소의 정확성이 모두 RS92 라디오존데와 비슷하였다. 그러므로 고층 기상관측 요구를 만족시킬 수 있으며 비교적 양호한 업무 유효성을 갖고 있다. 시험팀은 습도 센서의 저온보정 알고리즘과 압력탐측 기법 등 알고리즘을 포함한 연구 작업을 더 한층 진행하여 우주관측 시스템의 탐측 정확성을 향상시킬 예정이다.

중국공정물리연구원, 핵융합로 트리튬공장 개념설계 완료

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최근 중국공정물리연구원 재료연구소는 중국내 우수업체와 협력하여 중국핵융합로(CFETR)의 트리튬(tritium) 공장 개념 설계를 완성하였으며 트리튬추출, 트리튬 연료의 정화 및 분리, 트리튬 저장, 트리튬 측량 등 영역에서 여러가지 핵심기술을 확보하였다. 트리튬은 핵융합에서 필수적인 연료이며 우라늄과 달리 자연계에 미량으로 존재하므로 채굴하여 얻을 수가 없기에 핵융합 중성자와 리튬과의 핵반응을 빌어야만 자체유지를 구현할 수 있다. 그러므로 향후 행융합로에서 트리튬공장은 “트리튬 자체유지”순환중 정밀하고 효율적이고 안전하게 트리튬을 처리하는 기능을 담당하게 된다. 해당 개념설계는 트리튬 공장 듀테륨-트리튬 연료순환회로, 트리튬 안전 및 포용 시스템 총체적 설계를 제안하였으며 각 서브시스템의 기능요구, 기술공정, 핵심기술의 매개변수를 확보하였다. 현재, 중국공정물리원 연구팀은 플라스마 배기가스 트리튬 회수, 수소 동위원소 분리, 물의 삼중수소화 제거, 트리튬포용 등 트리튬 공장 서브시스템의 원리적 기술 및 고체트리튬증식, 트리튬 방지 코팅(tritium resistant coating) 등 트리튬 재료와 관련된 대량 제조 기술을 파악하였다. 또한 트리튬추출, 트리튬 연료의 정화와 분리, 트리튬 저장, 트리튬 측량 등 원리적인 실험 시스템 및 핵심설비의 프로토타입 샘플 등을 개발하여 향후 핵융합 에너지의 상업적 이용에 튼튼한 토대를 마련하였다.

베이징셰허병원, 류마티스 관절염의 병리적 새로운 메커니즘 규명

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최근 중국의학과학원 베이징셰허병원(北京協和醫院)의 장쉬안(張烜) 교수 연구팀은 선전화다(深圳華大)유전자연구원의 왕쥔(王俊), 리잉루이(李英睿)등 교수 연구팀과 공동으로 류마티스 관절염(RA) 환자 구강과 창자 미생물의 메타유전체에 대한 연구를 통하여 구강과 창자 미생물 균군 이상은 RA 병리 생리 및 질병을 제어하는 중요한 과정이라는 것을 밝힘으로써 메타유전체학을 보조적 수단으로 하는 RA에 대한 맞춤형 진료 방안의 확정에 기반을 마련하였다. 해당 연구 성과는 2015년 8기 Nature Medicine 학술지에 “The oral and gut microbiomes are perturbed in rheumatoid arthritis and partly normalized after treatment”라는 제목으로 게재되었다. RA는 장애 유발률이 비교적 높은 자가면역성 질환이지만 해당 연구 분야에서 질병 발생 혹은 질병 보호에 참여하는 세균 및 그 기능에 대한 인식은 제한되었다. 그러므로 RA와 관련된 미생물 균군을 전반적으로 연구하는 것은 RA의 병리 생리에 대한 심층적인 탐구, 조기 진단 및 정확한 치료를 추진하는데 도움이 된다. 연구팀은 약물 치료를 받지 않은 RA 환자의 치석, 타액 및 대변을 수집하여 샘플로 하고, 건강한 사람(직계친족 및 공동으로 생활하는 혈연관계가 없는 친족)을 대조군으로 하였다. 메타유전체 샷건 시퀀싱(shotgun sequencing) 기술을 이용하여 미생물체의 DNA를 검사하였고, DMARDs(관절염 완화약)로 치료하기 전과 후 RA 환자의 구강과 창자 미생물 균군 변화를 비교 연구하였다. 연구 결과, 건강한 사람에 비하여 RA 환자의 구강 및 창자 균군은 산화 환원 조건에서 철, 황, 아연 및 아르기닌에 대한 수송과 대사, 그리고 시트룰린으로 고리화된 분자 의태(molecular mimicry) 등과 같은 RA 관련 항원에 대하여 뚜렷한 이상 현상을 나타냈다. 이것은 해당 균군의 이상은 RA의 병리 생리 메커니즘 과정에서 중요한 작용을 일으키며 직접 질병의 발생에 참여한다는 것을 제시한다. 연구팀은 또 구강과 창자 미생물 균군의 메타유전체에 대한 관련 분석을 토대로 RA 환자와 건강한 대조 군을 구분하는 분류 진단모델을 구축하였다. 3개 부위를 종합한 미생물 균군 분류 진단 모델은 RA에 대한 진단 정확율을 뚜렷이 높일 수 있었다. 그러므로 메타유전체 관련 분석을 토대로 구축한 분류 진단 모델은 항관절염 약물의 치료 효과를 판단하는데 도움이 된다. 연구팀은 세계 최초로 동시에 구강과 창자 미생물 균군의 메타유전체에 대한 관련 분석을 진행하였으며, 또한 해당 분석이 주요 만성 비감염성 질환 진료과정에서의 메커니즘과 임상 의의를 제시하였다. 해당 분석에 대한 심층적인 임상 검증은 RA 발병 메커니즘을 한층 더 연구하는데 도움이 되며, 또한 RA 질병 위험도 계층화, 약물의 치료 효과 조기 경보 및 새로운 치료 타겟 탐색으로 질병을 정확하게 치료하는데 적극적인 추진 작용을 일으킬 것으로 전망된다.

중국과학원 고에너지물리연구소, 빠른 유방암 진단기 개발

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최근, 중국과학원 고에너지물리연구소에서 개발한 자주적인 지식재산권을 확보한 중국 최초의 유방 진단 양전자방출단층촬영술(Positron Emission Tomography, PET) 시스템이 중국 국가식약품감독관리국(CFDA) 국가3급 의료기계 등록증을 발급 받았으며 시장판매와 임상응용 허가를 받았다. 양전자방출단층촬영술 기술은 “대사이상” 단계에서 종양의 존재를 진단하고 이미지 형태로 나타낼 수 있으며 구조적 이미징 보다 더욱 일찍 종양을 발견할 수 있어 초기진단과 초기치료의 목적을 실현할 수 있다. 암변이 과정에서 유방조직의 대사 기능 변화는 구조 변화보다 빠르다. 그러므로 몰리브덴 타겟(Molybdenum target), 초음파, CT, MRI 등 기존의 임상 유방조직 영상장비로 얻은 구조 정보보다 PET로 얻은 기능 정보가 유방종양의 초기진단에 더욱 유리하다. 전통적인 진단 방법은 유방조직 구조가 변이 된 후에 종양의 존재를 발견할 수 있지만 새로 개발한 PET 기술은 진단 시간을 최소 반년, 심지어 1년 내지 2년 이상 앞당길 수 있다. 본 장비는 다양한 기술적 혁신과 핵심 기술을 확보하였으며 시스템의 성능 지표는 국제선진 수준에 도달하였다. 자주적인 지식재산권을 가진 유방 PET 기술의 성공적인 연구 개발과 산업화는 중국이 해당 기술 영역에서의 빈자리를 채워주었을 뿐만 아니라 중국 유방암 초기진단 기술을 확보하였으며 첨단핵의료영상장비에 대한 중국의 자주적인 혁신 능력을 높였다.

칭화대학교, 알츠하이머 발병 관련 연구에서 노벨상급 성과 취득

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최근 칭화(清華)대학교 교수 스이궁(施一公) 연구팀은 해외 학자들과 협력하여 해상도가 최고로 3.4×10-10m에 달하는 인체 γ-분비효소의 전자현미경 구조를 구축하였으며, 그 구조에 기반하여 γ-분비효소 병원성 돌연변이체의 기능을 분석함으로써 γ-분비효소의 작동 메커니즘 및 알츠하이머병(alzheimer's disease)의 발병 메커니즘을 이해하는데 기반을 마련하였다. 관련 성과는 8월 18일 ‘Nature’에 발표되었다. 알츠하이머병은 가장 심각한 노년의 신경퇴행성 질환으로서 그 발병 메커니즘은 아직 제시되지 않았다. 기존의 연구에 의하면, β-아밀로이드 침전(Beta amyloid precipitation)은 해당 질환의 대표적인 증상이다. β-아밀로이드 침전은 APP 단백질이 일련의 단백질 효소 절단에 의해 생성된 짧은 펩타이드가 응집되여 생성된 것이다. 이 절단 과정에서 γ-분비효소는 가장 핵심적인 단백질효소이다. γ-분비효소는 4개 막관통 서브유닛 단백질로 조성되었고, 그 가운데서 Presenilin(PS1) 단백질을 코딩하는 유전자 중 200여개 돌연변이가 알츠하이머병 환자와 관련된다. γ-분비효소는 알츠하이머병의 발병과정에서 중요한 작용을 한다. 연구팀은 대량의 데이터 수집 및 계산, 그리고 분류방법을 업그레이드하여 3.4*10-10m원자해상도의 γ-분비효소 3차원 구조를 구축하였으며, 이를 기반으로 절대 부분의 아미노산 곁사슬 및 그 세포외 도메인의 부분적 글리코실화 반응을 수식하고 결합하는 지질류 분자를 관찰하였다. 고해상도 구조를 토대로 연구팀은 PS1의 병원성 돌연변이체에 대해 연구하였는데 이러한 돌연변이는 주요하게 2개 비교적 집중적인 구역 내에 있었다. 그중 일부 돌연변이체에 대해 생화학적 성질 연구를 진행한 결과, 이러한 돌연변이는 기저물 APP에 대한 γ-분비효소의 효소 절단 활성에 영향을 미쳤으지만 그 영향은 다소 달랐다. 해당 연구는 세계 최초로 γ-분비효소의 원자 해상도 구조를 제시하였으며, 알츠하이머병의 발병 메커니즘을 심층적으로 이해하는데 아주 큰 의미가 있고, 잠재적인 고효율 치료 약물을 개발하는데 중요한 분자적 기반을 마련하였다.

저장대학교, 면역 관련 새로운 성과 발표

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최근, 저장(浙江)대학과 피츠버그대학교의 연구팀은 패혈증에 대한 심층 연구를 통하여, 에스트로겐 술포전달효소(EST 혹은 SULT1E1)가 패혈증의 염증 반응에서 일으키는 중요한 작용을 제시하였다. 해당 연구성과는 2015년 8월 10일 “Nature Communications” 잡지에 발표되었다. 패혈증은 상처, 감염 등 일련의 요소로 인하여 유기체에 심각한 염증 반응이 나타나는 상태를 가리킨다. 패혈증은 유기체에 심각한 피해를 입힐 뿐만 아니라 임상 중증 환자의 사망을 초래하는 주요한 원인이기도 하다. 사망률이 높고 발병 메커니즘이 복잡한 패혈증은 세계 중증의학 연구의 어려운 점과 핫이슈로 꼽히고 있다. 면역 시스템의 기능 억제는 패혈증 병리과정 중의 아주 뚜렷한 문제로 되고 있다. 연구팀은 맹장 결찰 천공(cecal ligation puncture, CLP)과 내독소(endotoxin)를 이용하여 패혈증 생쥐 모델을 각기 구축하였다. 연구 결과, 패혈증은 EST의 발현을 유도하였으며, 항염증 호르몬(에스트로겐)의 활성을 억제하였다. EST의 제거는 패혈증에 의한 에스트로겐의 억제에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 패혈증에 의해 유도된 염증 반응을 약화시키고 패혈증의 치사율을 증가시켰다. EST의 과발현은 에스트로겐의 불활성화를 촉진하고 생쥐의 염증 반응을 강화시켰다. 심층 연구를 통하여 패혈증이 NF-κB에 의존하여 EST를 유도하며, EST가 NF-κB의 표적 유전자라는 결론을 얻었다. 해당 연구는 염증의 내분비 조절을 구현하였으며 패혈증 치료에 중요한 의미가 있다.

칭장고원에서 최대 규모 태양광발전소 건설 한창

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건설이 한창인 10MW급 눠르카저(诺日喀则) 태양광발전소는 산동성의 티벳 지원 최대 프로젝트로서 투자규모는 8억 위안이다. 1기공사 부지는 400무(畝), 연간 발전량은 2,000만kW로, 오는 5월 말 계통연결형 발전을 본격적으로 가동한다. 동 프로젝트는 르카저시 10만 가구 농/목축민들의 한 해 동안 생활용 전력을 공급할 수 있어 현지용 전력부족난을 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 연간 7,000톤의 석탄을 절약할 수 있고 이산화탄소 1만 3,000톤을 감축할 수 있다. 이에 따라 이곳의 생태환경이 앞으로 크게 개선될 전망이다.

공업신식화부 스마트그리드와 특고압 송전망 구축에 박차

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3월 26일, 중국전력기업연합회 주관으로 개최된 '2011년 경제상황 및 전력발전 분석 예측회의'에서 쑤버(苏波) 공업신식화부 부부장은 신에너지 장비산업과 관련 핵심기술 개발에 주력해 저탄소 녹색성장을 촉진해야 한다고 밝혔다. 그는 이러한 목표를 달성하기 위해 고효율 청정석탄 발전장비, 특고압 송전기술, 스마트 그리드 등 3대 업종을 대대적으로 발전시켜야 한다고 명확히 제시했다. 이는 공업신식화부 고위 인사가 최초로 스마트그리드와 특고압 송전망에 대해 공식적으로 언급한 것이어서 주목받고 있다. 쑤버 부부장은 신에너지장비 분야에서 자체 지재권 보유 태양전지 및 태양열 이용 장비, 메가와트급 태양광 발전소 인터버 및 제어시스템, 메가와트급 풍력발전장비와 핵심부품 설계, 제조 기술을 본격적으로 발전시켜야 한다고 지적했다. 아울러 원전 분야에서는 첨단 원전 프로젝트를 통해 원자력발전 장비와 서비스산업의 발전을 촉진하고 대형 단조물, 압력용기, DCS(분산제어시스템), 원전용 밸브, 펌프의 자체 제조능력을 제고할 것을 요구했다. 저탄소 녹색성장과 관련해서는 고효율 청정석탄 발전장비와 특고압 등 대용량 첨단 송전기술・장비를 대대적으로 발전시켜 대규모 송전망 구축에 따른 전선 소모를 줄이고, 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환해 송배전 효율을 최적화하는 차세대 전력망인 스마트그리드 사업을 강화해야 한다고 강조했다. 또한 스마트그리드 표준시스템 구축과 기타 신에너지장비 연구개발을 강화할 것을 제시했다. 쑤버 부부장은 중국의 태양광전지 생산량이 세계 1위이나 스크린인쇄기, 고온 소결로 등 핵심설비는 여전히 수입에 의존하고 있어 독자적인 연구개발력 강화가 시급하다고 덧붙였다.

특고압 송전공정 ‘12.5규획’에 편입

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투자규모 두 개의 삼협공정 해당 국가전력망공사(State grid)에 따르면 중국은 특고압 송전공정을 이미 '12.5규획'에 편입시켰다. 3월 16일 발표된 '12.5' 계획 요강에서는 대규모 송전망 구축 필요성과 신에너지 발전에 의해 생산된 전력을 기존의 전력망에 맞물리는 계통연결의 중요성이 부각되면서 현대화 전력망체계 구축 및 '서전동송'(西電東送) 규모 확대, 특고압 등 대용량과 고효율 및 원격 송전기술을 적극 발전시킬 것을 제시했다.그리고 정보, 제어, 에너지저장 등 첨단기술을 바탕으로 스마트 그리드 구축에 박차를 가하고 도시와 농촌의 전력망 구축 및 개조사업을 활성화하며 전력망의 최적화 배치능력과 전력공급의 신뢰성을 향상시킬 것을 요구하고 있다. 장커샹(张克向) 국가전력망공사 발전기획부 전문가는 제일재경일보(第一財經日報)와의 인터뷰에서 원자력발전, 풍력발전, 수력발전 등 신에너지 발전은 모두 특고압 전력망 구축이 뒷받침되어야 한다고 밝혔다. 2020년 중국의 풍력발전 설비용량은 1.5억kW 이상에 달할 것으로 추정되며 현재 8대 풍력발전기지의 설비용량은 전체의 80%를 차지하고 있다. 그중 5대 풍력발전기지는 화북, 서북, 동북지역에 위치해 있으며 신강, 감숙, 내몽고, 길림 등지의 풍력발전 설비용량만 8,000만kW에 달하고 있어 풍력발전에 따른 전력 소비가 큰 관심사로 떠오르고 있다. 따라서 이들 지역에서 생산된 전력을 화북, 중부지역으로 공급하기 위해서는 특고압 전력망 구축이 시급한 상황이다. 중국은 '12.5'기간 삼종삼횡(三纵三横) 특고압 교류 송전망과 11개 특고압 직류 송전망 구축에 삼협공정의 2배에 해당되는 5000억 위안을 투입할 계획이다. 그 중 특고압 교류 송전망에 대한 투자가 투자액의 2/3을 차지한다. 그러나 이에 앞서 전문가는 중국 정부의 특고압 송전공정 가운데 특고압 교류 송전망 투자에 대한 막대한 비용으로 수익 창출이 어렵다고 우려했다.

'12.5' 태양열산업 발전전망

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중국은 열에너지가 전체 에너지 소비량의 약 50~55%를 차지하고 있으며, 태양열 보급 활성화는 대체에너지 개발, 에너지안보, 저탄소 녹색성장을 실현하는 중요한 요소로 작용하고 있다. 중국은 '11.5'계획기간 태양열산업이 고속 성장을 거듭했으며 '12.5'계획기간에도 이러한 성장세를 지속 이어갈 것으로 전망된다. 1. '12.5'기간 태양열산업 발전목표 중국은 기술개발 강화, 응용분야 확대, 산업구조 고도화, 시장 확장을 향후 10년간 태양열산업의 발전목표로 하고 있다. 따라서 2020년에는 태양열이 전체 에너지 소비량에서 차지하는 비중이 크게 늘어나고 이산화탄소 배출량 40~45%를 감소한다는 목표치를 달성함에 있어서도 큰 기여를 할 것으로 예상된다. 태양열산업 발전계획에 따르면 2015년과 2020년 중국의 태양열산업 연간 생산량은 각각 13500만㎡, 27300만㎡에 달하고 연간 생산액은 각각 1,800억 위안, 3,800억 위안에 달하며, 태양열 온수기 설치면적은 각각 4.0억㎡, 8.0억㎡에 달하고, 태양열 에너지가 재생에너지 및 전체 에너지 소비량 중 차지하는 비중은 각각 16%, 2%에 달하며(표준 석탄 기준으로 1.22억 톤에 해당하며, 이산화탄소 배출 2.62억 톤 감소), 수출액은 각각 5억 달러, 10억 달러에 달할 것으로 추정된다. 이러한 목표를 달성하기 위해서는 신소재, 신공법, 신제품, 신장비 연구개발 강화 및 중국시장에 적합한 유리 진공관 태양열 온수기 보급 확대에 역점을 두고 아래와 같은 8개 기술개발에 주력해야 할 것으로 보인다. 구체적으로 첫째, 태양열 온수기 저온활용 요소기술로 집열, 열저장, 메카트로닉스, 건물일체형, 제어기술, 둘째, 고성능 평판형 태양열 집열기, 셋째, 분체형 태양열 온수 시스템, 넷째, 태양열 온수·난방 시스템, 다섯째, 태양열 중/고온 집열 장치, 여섯째, 태양열 주택, 태양열 조리기, 일곱째, 농업분야 태양열 응용기술, 공기집열기, 태양열을 이용한 건조기술, 해수담화 및 공업용 온수 기술, 여덟째, 태양열 에어컨, 태양열 발전기술 등이다. 또한 태양열 응용분야를 확대하는 동시에 선진 장비와 기업경영제도를 도입해 산업구조 고도화를 촉진하고 선두기업을 육성하고 관련 산업사슬을 완비하며 설계, 설치, 유지보수가 가능한 태양열 온수기 시공업체를 적극 육성하고 판매 대리상, 전문점, 백화점 등 유통채널과 서비스체계를 정비할 예정이다. 한편 건물일체형 태양열시스템과 태양열 난방 공사를 통일적으로 계획, 설계, 설치, 점검 및 관리하고 설치조건에 부합되는 신규 건물에는 태양열 온수기를 설치할 것을 요구하고 있다. 아울러 정부의 가전하향 정책과 녹색 마을 시범사업과 연결시켜 농촌지역 태양열 온수기 확대 보급을 추진함과 더불어 해외시장 개척에도 적극 나설 계획이다. 따라서 2020년 중국의 태양열 온수기 수출액은 10억 달러를 상회할 것으로 추정된다. 2. '12.5'기간 태양열산업 육성정책에 대한 건의 '12.5'계획기간 태양열산업 발전목표 달성을 위해 아래와 같이 건의한다. 첫째, 태양열산업이 국가 에너지체계에서 차지하는 전략적 지위를 명확히 한다. 중국은 태양열산업에서 독자적인 지적재산권을 보유하고 있으며 연간 생산량과 전체 보유량 부문에서 독보적인 우위를 확보하고 있다. 또한 친환경, 에너지 절감, 배출 감소에도 크게 기여하고 있다. 따라서 정부는 태양열 온수기를 에너지절감제품, 친환경제품에 포함시키는 등 태양열산업에 대한 지원을 강화하는 것이 바람직하다. 둘째, 태양열산업 육성정책을 마련하는 것이 시급하다. 구체적으로 1) 세제지원정책: 태양열 온수기업체는 하이테크기업이자 친환경기업이며 이들을 대상으로 금융, 재정, 대출, 세수 등 방면의 지원책을 강화하는 것이 필요하다. 2) 건물일체형 태양열 온수기 보급정책: 중국은 2008년부터 일부 시범지역을 중심으로 건물일체형 태양열 온수기 보급정책을 실시해 왔으며 현재는 실시범위가 점차 전국으로 확산되는 추세이다. 따라서 재생에너지법과 각지의 구체적인 실정을 토대로 건물일체형 태양열 온수기 실시세칙 마련이 시급하다. 3) 보조금 지원정책: 태양열 온수기 기술개발, 도시와 농촌의 건물일체형 태양열 온수기 보급 및 설치 등을 대상으로 보조금 지원정책을 마련해야 한다. 특히 공업생산에서 태양열 온수장치 도입을 적극 독려하고 그중 날염, 방직, 식품, 제약, 제지, 가죽 등 중/저온 온수기제조업체들에 대해서는 강제적인 도입정책을 실시하고 에너지절감・배출감소 효과에 따라 보조금을 지원하는 방법을 강구해야 한다. 4) 태양열 온수/난방기술을 건물에너지절감기술에 포함시키고 각종 우대정책을 제공해야 한다. 5) 중고제품을 새 제품으로 교체할 때 보조금을 지원하는 태양열 온수기 이구환신(以舊換新) 정책을 실시해야 한다. 셋째, 선두기업 육성에 주력한다. 향후 3~5년간 태양열 온수기 연간 생산규모를 400만㎡로 끌어올리고 독자적인 기술력과 국제 경쟁력을 갖춘 5~10개사에 달하는 핵심기업을 중점 육성하여 규모화 생산을 실현해야 한다. 현재 태양열 온수기 제조업체는 주로 베이징, 산둥, 장쑤, 저장, 광둥, 윈난 등지에 집중돼 있다. 따라서 중부지역, 허베이, 허난, 동북, 서부 등지를 중심으로 약 40억 위안을 투자하여 생산규모가 2000여만㎡에 달하는 신규 산업기지를 구축함으로써 태양열 온수기 산업화 수준을 높여야 한다. 또한 핵심장비 연구개발에 대한 지원을 강화한다. 최근 몇 년간 중국은 유리진공 집열관, 세척장비, 물탱크, 보온소재 등 자동화 생산설비 개발에 성공하고, 생산효율을 30%~40% 향상시키고 에너지 절감률을 20%~30% 끌어올렸다. 그리고 최첨단 핵심기술 연구를 집중적으로 지원하는 '과푸양광계획(夸父阳光计划)' 등을 통해 중국의 태양열산업의 선두지위를 고수해야 한다. 마지막으로 시범프로젝트를 추진해 시장수요를 견인해야 한다. 전국적으로 1,000개 현, 현당 10개 마을을 선정해 보조금을 지원하는 방식으로 약 45억 위안을 투입해 총규모가 300만 ㎡에 달하는 태양열 공중목욕탕을 건설하는 '천현만촌양광(千县万村阳光)' 프로젝트를 추진해야 한다. 태양열 온수기 보급 확대를 위해 '백성양광계획(百城阳光计划)'을 가동하고 전국 600개 도시 중 100개 도시를 선정해 시범사업을 실시함으로써 이들 시범 도시에서의 태양열 온수기 보급률을 30%로 늘려야 한다. 한편 공농업 생산에서 태양열 온수응용공정을 추진해야 한다. 특히 날염, 제지, 방직, 의약, 식품 등 업종에서는 중/저 온수를 대량 사용하는 태양열온수시스템을 보급시켜 에너지절감과 배출감소를 도모해야 한다.

허페이물질과학원, 새로운 중금속 오염물 흡착재료 개발

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최근, 중국과학원 허페이(合肥)물질과학연구원 고체물리연구소 환경·에너지나노재료센터는 중금속 오염물 관리 분야 연구에서 새로운 진전을 얻었으며 3차원 그래핀/이산화망간 복합 에어로겔 재료를 성공적으로 제조하였다. 해당 재료는 매우 양호한 중금속 제거 성능을 보였다. 현재, 다양한 중금속 오염 제거 기법이 있다. 그 가운데서 흡착법은 간단하고 효과적이며 오염이 적은 등 장점을 갖고 있어 가장 전망이 있는 처리 방법으로 된다. 기존의 흡착제 재료는 모두 흡착량이 낮고 쉽게 응결되며 2차오염이 쉽게 생기고 또 분리가 어렵고 순환 성능이 효과적이지 못한 문제점이 존재하였다. 상술한 문제에 초점을 맞추어, 연구팀은 그래핀 재료를 원료로 3차원 그래핀 에어로겔 재료를 제조하였다. 다음 해당 재료를 템플릿으로 이산화망간을 침전시켜 3차원 그래핀/이산화망간 복합 에어로겔 재료를 제조하였다. 그 가운데서 이산화망간은 얇은 조각 형태를 나타내며 그래핀 표면에 균일하게 분포되었다. 이 그래핀/이산화망간 복합 에어로겔은 오염수체 중의 Cu(II), Cd(II), Pb(II) 이온 등을 효과적으로 제거할 수 있으며 그 흡착 동역학은 준2급 모델, 흡착 등온선은 Langmuir 모델에 적합하며, 상응한 포화흡착량은 각각 228.46, 250.31, 643.62 mg/g이다. 이러한 재료의 보강된 흡착 성능은 주요하게 3차원 그래핀/이산화망간 복합 에어로겔 중 대량의 산소함유 작용기와 중금속 이온의 복합체 형상, 또 층상 이산화망간과 중금속 이온의 이온교환 작용에 의한 것이다. 이외, 해당 겔 재료는 또 양호한 순환 안전성을 보유하였으며 8차례의 흡착-탈착 실험을 거친 후 그 흡착 효율은 여전히 초기 흡착 용량의 98%에 달할 수 있다. 따라서 3차원 그래핀/이산화망간 복합 에어로겔 재료의 설계 합성은 중금속 오염물 관리에 새로운 아이디어와 기술적 지원을 제공하였다.

중국과학원 전기공학연구소, 24T 강도를 갖는 완전초전도자석 개발

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최근, 중국과학원 전기공학연구소 왕추량(王秋良) 연구팀은 자체 개발한 고온 자석 내장 기술을 이용하여 15T(Tesla) 초전도 백그라운드 자기장에서 YBCO 내장 자석의 중심 자기장을 24@4.2K까지 향상시킴으로써 중국은 미국, 일본, 한국에 이어 4번째로 24T 자기장 강도를 갖는 완전 초전도자석을 구현한 국가로 되었다. YBCO 초전도자석은 Bi2223 내장 초전도자석에 비해 더 높은 상부 임계 자기장과 임계 전류를 보유하고 있으며 작동 안정성이 양호하고 초고 자기장을 더 쉽게 획득할 수 있다. 현재 미국 국가고자기장실험실, 일본도호쿠대학교 고자기장실험실, 한국의 한 초전도회사에서만 24T 이상의 전초전도자석을 구현할 수 있다. 연구팀은 YBCO 스트립을 이용하여 고자기장 내장 자석을 개발하였다. 수준에 따른 설계 방법으로 전반 코일의 안전영역을 향상시켰으며 특수설계한 용접장치를 통하여 성능이 우수한 자석 조인트를 제작하였다. 액체질소 테스트 조건에서 해당 내장 자석은 작동 전류가 32A일 경우, 그 중심 자석이 1.62T@77K에 도달하였으며, 액체헬륨 테스트 조건에서 내장 자석은 작동 전류가 167A일 경우, 15T의 초전도 백그라운드 자기장에서 9T의 중심 자기장을 생성하였다. 따라서 중심자기장이 24T인 전 초전도자석을 구현하였으며 그 최고자기장은 24.3T이다. 24T초고 자기장의 완전 초전도자석 구현은 중국이 고자기장 내장 자석 분야에서 세계 선두에 달리고 있음을 의미하며 또 중국이 점차적으로 초고 자기장 자석의 제작기술을 확보하여 풍부한 경험을 누적하였음을 의미한다. 따라서 GHz 레벨의 스펙트럼 자석과 극히 높은 자기장 대과학장치 구현에 토대를 마련하였다.

중처탕산회사, 세계 최초의 상업용 수소연료 하이브리드 노면전차 개발

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2016년 4월 27일, 중국 “12.5” 과학기술지원계획의 주요 성과인 세계 최초의 상업용 연료전지/슈퍼 커패시터 혼합동력 100% 저상 노면전차가 중처탕산회사(中車唐山)에서 완성되었다. 이는 중처탕산회사가 중국 최초의 70% 저상 노면전차, 중국 최초의 에너지 저장형 하이브리드 100% 저상 노면전차 및 국내 최초 유럽에 수출된 100% 저상 노면전차 이후 전차 영역에서 이룬 세계 최고 수준을 대표한 새로운 혁신이다. 수소연료전지 기술은 전세계 신형 청정에너지 개발이용의 주류방향이다. 수소연료전지는 수소와 산소의 직접적인 전기화학 반응으로 전기를 생성하며 전해수의 역과정으로서 전기를 발생한 후 최종 반응 생성물은 물밖에 남지 않는다. 저상 노면전차는 도시 교통체증을 완화하는 면에서 기술적 우위를 가지고 있으며 중처탕산회사는 2005년부터 저상 차의 연구개발을 진행해왔고 이미 3대의 저상 전차 스펙트럼화 제품을 형성하였다. 상업용 연료전지/슈퍼 커패시터 하이브리드 전차의 개발 과정에서 중처탕산회사는 실용형 가공선 전차의 요구에 따라 전차의 동력 시스템과 구조를 새롭게 설계하였으며 동력, 에너지 저장, 제동, 윤축, 윈드실드 연결 등 대부분의 설비와 차체에 대하여 국산화를 실현하였다. 회사에서는 연로전지의 제어, 다원천 연료전지 하이브리드 시스템의 에너지 관리, 견인 네트워크 조절 등 핵심 기술을 완전히 파악하였다. 새로운 연료전지 하이브리드 전차는 2동력, 1견인의 3대 차량으로 편성되었다. 승객 좌석이 66개, 장애자 휠체어 구역이 2개 설치되어 있으며 최대 336명의 승객을 수용할 수 있고 수요에 따라 편성과 탑승객 수를 조절할 수 있다. 세계 최첨단 100% 저상 기술을 이용하여 레일표면과 전차 사이의 거리가 0.35m밖에 되지 않으며 승객들이 승강장 없이 쉽게 전차에 탑승할 수 있게 설계되었다. 곡선 통과 능력이 강하며 최소 회전 반경은 19m에 지나지 않고 기존의 도시 도로를 따라 궤도를 설치하고 지면에서 정차 및 운행할 수 있다. 전차 전체에 무선 wifi 네트워크 시스템이 설치되어 있어 탑승객들의 인터넷 접속에 편리를 제공하였다. 전차에 설치된 무선 데이터 전송 시스템은 전차의 네트워크 조절 시스템과 지면 서버 사이의 무선 데이터 업로드와 다운로드를 실현하였으며 전차의 상태를 모니터링하고 보수하는데 편의하다. 해당 유형의 상업용 전차는 다양한 연료전지와 에너지 저장 시스템을 사용하였으며 동력 시스템의 중복정도가 높고 시동과 가속이 빠르고 안전하다. 15분간 주입한 수소로 40km 이상의 거리를 주행할 수 있으며 최고 시속은 70km에 달한다. 전차는 슈퍼 커패시터 고성능 충전 방전 특성을 이용하고, 연료전지를 결합하여 시동과 가속을 진행하였으며, 에너지 저장 밀도가 높은 연료 전지를 견인 전원으로 사용하여 최고 시속으로 지속 운행이 가능하다. 전차를 제동 및 정차할 경우 연료전지와 제동 에너지 회수 시스템으로 슈퍼 커패시터와 축전지를 충전하며 제동 에너지 회수율이 30% 이상이다. 입고할 때에는 축전지로 전차 조절과 조명, 통신에 필요한 전기 에너지를 제공한다. 연료전지 하이브리드 노면전차는 가공선을 사용하지 않아 도시 경관에 영향을 주지 않으며 길목에 충전소를 설치하지 않아도 된다. 새로운 전차는 제작 기간이 짧고, 오염과 배출이 없으며 선로의 전반 건설에 있어 제3대 전차 및 에너지 저장형 전차에 비해 3,000만 위안(한화 약 54억원)/km 이상의 원가를 절약할 수 있다.

톈진대학교, 광에 민감한 분자/나노템플레이트 복합구조 설계

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최근, 톈진(天津)대학교 펑웨이(封偉)교수가 이끄는 과학연구팀은 세계 최초로 광감성 분자/나노템플레이트 복합구조를 설계하였으며, 새로운 단일/이중 분지 아조벤젠 분자의 공유결합 접목 그래핀 하이브리드 재료를 제조하였다. 이는 분자수준의 광열에너지 저장 및 통제 방출이 가능한 어려운 점을 해결하여 미래 태양에너지의 고에너지, 장기적 저장과 전환에 중요한 재료기초와 설계방향을 제공하였다. 관련 성과는 재료화학분야 저널 ‘Journal of Materials Chemistry A’에 온라인판으로 발표되었다. 태양열의 직접전환과 저장기술은 기존의 에너지 이용방법을 완전히 뒤엎은 청정 안정 에너지 자원을 제공하는 새로운 기술이다. 그 가운데 분자수준의 화학 축열부재의 가공 기술이 연구적 이슈와 어려운 점으로 되어 왔다. 펑웨이 연구팀이 제조한 아조벤젠/그래핀 하이브리드 재료는 새롭고 또 직접 ‘광에너지저장-열에너지 방출’을 진행할 수 있는 분자수준의 화학 축열부재이다. 실험결과, 아조벤젠/그래핀 하이브리드 재료의 축열 밀도는 138 Wh/kg로써 기존 해당 유형 재료 축열 밀도의 2~3배에 달하며 현재 세계에서 보고된 최고값이다. 해당 재료는 뛰어난 광저장열순환특성과 통제방출가능한 특성을 갖고 있으며 50차례의 광저장열순환을 구현할 수 있는데 이는 4~5년 연속 사용할 수 있음을 의미한다. 연구팀은, 마치 그래핀에 ‘광스위치’를 설치한 것과 같이 아조벤젠을 그래핀과 접목시킴으로써 광에너지의 제어 방출을 구현하였다. 따라서 그래핀은 ‘눈’으로 형용할 수 있는 아조벤젠으로 광을 ‘보고’ 또 광을 조절하여, ‘순종’적으로 광에너지를 흡수하고 저장하여 열에너지 형태로 방출한다. 현재, 연구팀은 광축열부재의 분자 구조를 더 한층 최적화하고 분자수준의 광축열소자를 구축하고 있다. 이러한 소자는 향후 항공우주, 자동차, 자가적응 보온의복 등 열에너지와 온도조절을 수요하는 시스템에 열에너지를 수송하여 에너지 자원 공급 효율을 향상시킬 수 있다.

희토금속과 주족원소 질소이중결합의 형성연구 진전

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특정 M=N 이중결합을 함유한 앞전이금속말단 질소카르벤화합물은 중요한 금속화합물에 속한다. 미국 캘리포니아대학 Berkeley분교의 R. G. Bergman 교수와 MIT의 R. R. Schrock교수를 비롯한 세계 유명한 금속유기화학자들은 IVB족과 VB족 금속말단 질소카르벤화합물의 연구에 주력해왔고 중요한 성과를 올렸다. 하지만 그동안 희토금속(IIIB족)말단 질소카르벤화합물에 대한 연구는 다루지 않았다. 그 이유는 IVB족과 VB족의 금속이온에 비해 희토금속이온의 d궤도에너지등급과 질소카르벤의 p궤도에너지등급과의 정합성능이 떨어져 희토금속=질소이중결합이 불안정하여 희토금속말단 질소카르벤화합물의 활성이 지나치게 강하기 때문이다. 중국과학원 상해유기화학연구소 금속유기국가중점실험실의 천야오펑(陳耀峰)과제팀은 유기배위체의 전자효과와 입체효과를 토대로 희토금속이온 하드산, 큰 이온반경과 높은 배위수의 특성이 비추어 신형의 트리덴테이트 질소배위체를 설계하여 합성하였고 희토금속 알킬화합물합성을 통해 전자효과와 입체효과특성이 뛰어나다는 점을 입증하였다.(Organometallics 2008, 27, 758) 이를 바탕으로 연구원은 해당 유형의 배위체를 이용해 Lewis알칼리성 DMAP의 배합을 거친 후 첫 번째의 희토금속 말단 질소카르벤화합물인 스칸듐말단 질소카르벤화합물를 합성하는데 성공했고(그림1,A), 이러한 화합물에 대해 x레이 결정구조의 특성화와 DFT이론계산을 거쳤다. 관련 결과는 표지문장의 형태로 Chem. Commun., 2010, 46, 4469에 발표되었다. 더 나아가 새로운 테트라덴테이트 질소배위체를 설계하였는데, Lewis산이나 알칼리를 별도로 첨가하지 않고서도 희토금속 스칸듐말단에 질소카르벤화합물을 얻을 수 있다.(그림1,B) 반응성능 연구결과, 희토금속 스칸듐말단의 질소카르벤혼합물은 셀레늄, 이산화탄소 및 Phenyl cyanide, methyl methacrylate, isocyanate, epoxy propane 등 유기 소분자를 활성화할 수 있으며, 다양한 반응성능을 나타낸다는 것을 발견하였다.(Chem. Commun., 2011, 47, 743; Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 59, 7677) 이번 연구는 적합한 배위체 설계를 통해 특정 희토금속과 주족원소의 이중결합을 함유한 금속화합물을 안정적으로 합성할 수 있음을 밝혔고, 희토금속과 기타 주족원소(C,P 등) 이중결합을 함유한 금속화합물의 합성을 위한 참신한 아이디어를 제공하였으며 반응성능에 대한 연구를 통해서도 희토금속=질소 이중결합의 독특한 성질을 규명하였다.

중국 최대의 국가거대과학기술인프라 - 파쇄중성자원 착공

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10월 20일 오전 광동성 둥관시(東莞市)에서 중국 최대의 국가거대과학기술인프라에 꼽히는 파쇄중성자원의 착공식을 가졌다. 이번 착공식에는 리우이엔둥(劉延東, 여) 국무위원, 왕양(汪洋) 광동성 당서기, 바이춘리(白春禮) 중국과학원 원장을 비롯한 관계인사가 참가했다. 리우이엔둥은 거대과학기술인프라는 국가의 종합과학기술실력을 구현하는 중요한 표지이며 국가혁신능력을 강화하고 국제과학기술경쟁에 참여하는 중요한 뒷받침으로서 과학기술의 전반적인 수준향상과 혁신형 국가건설에 있어서 중요한 의의를 지닌다면서, 이러한 배경에서 중국정부가 파쇄중성자원을 건설하는 것은 세계의 과학기술발전추세에 부응하고 거대과학기술인프라를 구축하여 과기기반능력을 높이기 위한 전략적 조치라고 강조했다. 바이춘리는 2011년은 12차5개년계획 추진의 원년이며, 중국과학원의 ‘지식혁신공정2020’ 실시의 첫해이며, 또한 파쇄중성자원공정건설의 중요한 시점인 만큼 중국과학원과 광동성과 공동 투자하여 건설하게 되는 파쇄중성자원공정은 개발도상국의 첫 번째 파쇄중성자원이 될 것이며, 세계 4대 펄스형 파쇄중성자원의 반열에 들어갈 것이라고 전망했다. 광동성 둥관시 다랑진(大朗鎭)에 위치한 파쇄중성자원프로그램은 지난 2007년 2월 중국과학원과 광동성이 공동 체결한 「중국과학원, 광동성인민정부의 중국 파쇄중성자원프로그램 및 광동성 둥관시 파쇄중성자원 국가실험실 건설에 관한 협력비망록」에 근거해, 총 16억7천만위안을 투자하여 2018년에 준공될 예정이다. 건설기관은 중국과학원 고에너지물리연구소이며, 중국과학원 물리연구소가 건설에 참여하게 된다. 이 프로그램을 건설하는데 초청한 전문가는 무려 600명에 달한다. 중성자는 투과능력이 강하여 물질의 미시구조를 탐구하는 중요한 수단이 되고 있다. 파쇄중성자원은 물질, 생명, 재료, 자원환경과 선진에너지 등 분야의 선행기초연구, 첨단기술개발 및 전략적 신흥산업을 육성하고 발전시키는데 필수불가결한 연구수단과 강력한 연구기반역할을 할 것으로 전망된다. ■ 파쇄중성자원 배경자료 ☞ 현재 가동중인 전 세계의 펄스형 파쇄중성자원 현재 전 세계적으로 가동중인 펄스형 파쇄중성자원은 영국의 ISIS, 미국의 SNS와 일본의 J-PARC을 꼽을 수 있다. 영국 Rutherford실험실의 ISIS는 8*1015cm-2s-1의 펄스형 중성자를 생성하는데, 그 펄스형 중성자선속은 선속이 최고수준인 원자로보다 에너지등급이 1개단위 높은 수준이다. ISIS는 양성자가속기빔의 출력을 160kW에서 240kW로 높였고 현재 두 번째 타깃스테이션을 건설중에 있다. 미국에서 오크리지국립연구소의 주도로 6대 에너지부 산하의 국립연구소가 공동으로 건설한 빔 출력이 1.4MW의 파쇄중성자원 SNS의 경우, 펄스형 중성자선속은 1017cm-2s-1에 달하며 투자규모는 14억달러이다. 일본원자력연구소와 고에너지가속기 연구기관이 총 18억달러를 들여 건설한 양성자가속기공동연구설비 J-PARC의 경우, 그중 1대의 3GeV RCS로 설계 빔출력이 1MW에 달하는 양성자빔을 파쇄중성자원을 구동하는데 제공된다. ☞ 중국 파쇄중성자원의 시스템구성 중국의 파쇄중성자원프로그램은 주로 1대의 80MeV 수소음이온직선가속기, 1대의 1.6GeV 고속순환 양성자 동기가속기, 2라인의 빔수송라인, 1개의 타깃스테이션, 3개의 분광계 및 상응한 부대시설과 공정이 포함된다. 중국파쇄중성자원시스템구성 표시도. 이온원에서 생성된 수소음이온빔은 RFQ (Radio Frequency Quadrupole) 을 통해 bunching과 가속된 다음 DTL(Drift-Tube-Linacs)로 빔에너지를 80MeV로 한층 더 높이며 수소음이온을 박리한 후 RCS(rapid cycling synchrotron)에 주입시켜 빔에너지를 1.6GeV로 끌어올린다. RCS로부터 방출된 고에너지 양성자빔흐름은 전송라인을 거친 후 텅스텐타깃을 쏘면 타깃에서 생성된 파쇄중성자는 다시 중성자유도관을 거쳐 분광계로 들어가 주요 고객기관이 실험연구하는데 공급된다. ☞ 파쇄중성자원의 주요 고객 현재 확정된 고객기관들로는 중국과학원 산하 9개 연구소의 70여개 연구팀, 22개 대학과 중국원자력과학연구원, 중국공정물리연구원 등 연구기관의 30여개 연구팀이 있다. 중성자산란은 기초과학연구와 응용기초과학연구외에도 공정과 공업분야의 응용수요도 매우 크다. 중국은 응집체물리, 화학, 재료, 생물과학, 중합체와 소프트물질, 지구과학, 기계가공공업, 핵물리, 양성자영상과 의학응용 분야에서 탄탄한 연구진과 연구기반을 갖추고 있는데, 이는 모두 CSNS의 잠재 고객이다.

국가나노과학센터 나노입자 자기조립 공동연구 중요성과

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무기나노입자의 제어가능한 자기조립은 거시적 척도에서 실제로 응용되는 가장 효과적인 루트이다. 국가나노과학센터 나노재료연구실의 탕즈융(唐智勇)연구팀은 2년만에 무기나노입자 조립의 제어가능성 제조와 기능성 조절제어를 중심으로 연구를 추진해왔다. 전단계 연구를 바탕으로(J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2886-2888; J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6006-6013; J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8202-8206; Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1593-1596; Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 5860-5864; Nano Lett. 2011, 11, 3174-3183; J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/ja205712a; Angew. Chem. Int. Ed. anie.201103762), 미국 미시간대학의 Kotov교수, Glotzer교수와 공동으로 다중분산(20-30%) 무기나노입자의 용액중의 제어가능한 자기조립에 성공하였다. 실험과 이론모의결과, 나노입자는 자체의 쿨롱척력(Coulomb repulsion)과 반데르발스힘(Van der Waals attraction)의 평형을 이용해 자가제한조립과정을 통해 독특한 ‘Core - shell’구조를 형성하며 고도의 단일분산성(7-9%) 수퍼 나노입자를 자발적으로 형성한다. 이러한 자가제한조립은 다양한 반도체재료(카드뮴 셀레나이트, 카드뮴 황화물, 아연 셀레나이트와 PbS 등)의 용액중의 제어가능한 조립에 적용되며, 또한 등방성 혹은 이방성 금/반도체 코어/쉘구조에도 응용된다. 이밖에 이 연구성과는 단일분산성 바이러스 등 생물체계와 중합체 등 유기 대분자 수퍼구조의 형성을 이해하는데 지도적 의의를 지닌다. 관련 연구결과는 Nature Nanotechnology(2011, 6, 580-587)에 발표되었다.

제5기 국가중점기초연구개발계획 전문가자문팀 결성

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중국정부는 국가기초연구개발사업을 강화하기 위해 차기의 국가기초연구개발계획(973계획) 전문가자문팀을 새로이 결성했다. 9월 16일 제5기 국가중점기초연구개발계획 전문가자문팀을 결성하는 회의를 개최했다. 이번에 결성된 전문가자문팀은 47명의 과학자로 구성되는데, 저우광조(周光召) 중국과협 명예주석이 명예팀장을, 제11기 쉬관화(徐冠華) 전국정협 敎科文衛體위원회 주임이 팀장을 맡고, 천쟈얼(陳佳洱), 린취엔(林泉), 주다오번(朱道本)이 각각 부팀장을 맡았다. 973계획은 국가의 중대한 전략수요를 겨냥한 기초연구개발계획으로, 설립초기부터 고차원적인 전문가자문팀을 결성하였다. 전문가자문팀의 주요 직책은 973계획의 발전전략을 연구·기획하고 973계획 조직실시과정의 중요문제에 대한 의견과 제안을 하며, 973계획의 연도보고지침에 대한 건의를 제출하고, 입안과제에 대한 종합자문과 종료과제에 대한 평가심사를 하며, 973계획 과제의 중대한 조정에 대한 의견과 건의를 제출한다. 973계획은 10년 남짓이 추진해왔고, 과제경비는 초기의 3억위안이던데서 올해에는 35억위안으로 증가되었다. 중점지원분야도 초기의 6개에서 현재의 농업과학, 에너지과학, 정보과학, 자원환경과학, 건강과학, 재료과학, 제조·공정과학, 종합교차과학, 중대과학프론티어 등 9개 영역으로 늘였다. 그밖에 863계획, 지원계획, 국가중대전문과제 등과의 연계를 강화하기 위해 대형국유기업에서 전문가 6명을 파견하였다. 또한 홍콩과의 과학기술교류와 협력을 강화하기 위해 처음으로 홍콩의 과학자를 전문가자문팀의 구성원으로 초청했다. 중국은 10년동안 973계획을 추진하면서 경제와 사회 발전을 선도하는 역할을 강화하였고, 장기적인 기술축적과 학제간 융·복합을 통해 유인우주선, 청장철도, 남수북조와 같은 대형공정을 추진하였으며, 식량안전, 기후변화, 자원부족, 생태취약 등의 발전을 제약하는 병목문제를 해결하기 위해 과학적 기반을 다졌다. 고온초전도, 양자통신, 유도 다기능성 줄기세포와 같은 973계획의 부분 연구성과는 국제적으로 중요한 영향을 미쳤으며, 중국의 기초연구실력을 전 세계에 알렸다. 제5기 973계획 전문가자문팀의 주요 역할은 다음과 같다. 장기적인 발전에 입각하여 계획방향을 파악하고 탑레벨설계를 강화하여 국가 중대전략수요에 초점을 맞추고 과학목표지향을 더욱 강화하며 우수 연구진의 육성을 강화하며 국가의 경제와 사회발전을 제약하는 핵심과학문제 해결에 주력하여 중국의 기초연구사업의 발전을 위해 기여한다. 완강(萬鋼) 전국정협 부주석겸 과기부 부장, 왕웨이중(王偉中) 과기부 부부장, 저우광조, 쉬관화, 그리고 재정부, 교육부, 중국과학원, 자연과학기금위원회 등 부처의 관계자와 제4기, 제5기 973계획 전문가자문팀 팀원들이 이번 회의에 참석했다.