기술동향
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비결맞음 조작 조건에서의 양자상태 전환 구현

중국과학기술대학교 궈광찬(郭光燦) 연구팀은 폴란드 바르샤바대학교(University of Warsaw)/독일 울름대학교(University of Ulm) 이론물리학자와 공동으로 최초로 큐비트의 비결맞음 조작 조건에서의 전환문제를 이론적으로 완전히 해결함과 아울러 실험설계를 통해 이를 검증하였다. 해당 성과는 "npj Quantum information"에 게재되었다. 최근 엄밀한 양자결맞음성 정의의 제안은 양자결맞음성 자원이론의 발전을 촉진하고 있다. 양자중첩성(quantum superposition)을 정량화하는 양자결맞음성은 양자물리/양자정보학의 핵심으로서 다양한 양자임무(예를 들면, 양자컴퓨팅, 양자통신 등) 수행에 중요한 응용가치가 있다. 연구팀은 비결맞음 조작 조건에서의 큐비트 전환문제를 이론적으로 완전히 해결함과 아울러 해당 결과를 분산시스템(distributed system) 결맞음 전환 연구에 확장시킴으로써 이체(two-body) 순수상태(pure state)의 보조적 전환을 완전히 해결함과 아울러 혼합상태(mixed state)의 보조적 전환도 일부분 해결하였다. 연구팀은 상기 이론적 작업을 토대로 일련의 실험을 설계해 이를 검증하였다. 연구팀은 큐비트를 광자의 편광상태(polarization state)에 인코딩하여 최초로 완전 광학적 엄격한 비결맞음 조작장치를 설계하였다. 또한 단일큐비트/분산시스템에서 큐비트의 비결맞음 조작 조건에서의 전환을 고충실도로 구현하였다. 실험 결과, 광학기술을 이용해 양자상태의 비결맞음 조작 조건에서의 전환연구를 쉽게 수행할 수 있었다. 이는 구체적인 응용에서 기존의 광학기술로 결맞음성 전환을 구현하는데 기반을 마련하였다.

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.

2015년도 중국 원자력분야 10대 뉴스

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1. 원자력산업 창건 60주년을 맞아 시진핑, 리커창 중요 지시 2015년 1월 15일, 중국원자력산업 창건 60주년에 즈음하여 국가경제사회의 발전과 국민생활수준 향상에 대한 원자력산업의 기여를 높이 평가하면서 동시에 원자력의 안전하고 혁신적인 발전과 평화적 이용을 주문하였고 원자력산업의 핵심 경쟁력을 전반적으로 향상시킬 것을 지시하였다. 2. 국가 3개 부서, “원자력안전문화정책설명” 공동 발표 2015년 1월 14일 국가핵안전국, 국가에너지국, 국가국방과공국(国家国防科工局)은 전업종의 원자력안전문화 육성·발전을 위한 중요 조치로 “원자력안전문화정책성명”을 공동 발표하였다. 3. “화룽1호(华龙一号)” 시범공정 등 6기 원자로 착공, 건설중 원자로 규모 세계 선두 2015년 3월 29일 훙옌허(红沿河)원전 5호기, 5월 7일 푸칭(福清)원전 5호기, 7월 24일 훙옌허원전 6호기, 12월 22일 푸칭원전 6호기, 12월 24일 팡청강(防城港)원전 3호기, 12월 27일 톈완(田湾)원전 5호기 등 6기 원자로를 착공한 가운데 푸칭 5/6호기와 팡청강 3호기는 중국이 독자설계한 제3세대 “화룽1호” 원자력발전 기술을 도입하였다. 2015년 12월말 기준으로 중국의 건설중 원자로는 24기로 건설중 원전 규모는 계속하여 세계 선두이다. 4. 팡자산(方家山)원전 2호기 등 8기 원전 차례로 가동 2015년 2월 12일 친산(秦山)원자력발전소 확장건설 프로젝트인 팡자산원전 2호기, 6월 9일 양장(阳江)원전 2호기, 6월 10일 닝더(宁德)원전 3호기, 8월 16일 훙옌허원전 3호기, 10월 16일 푸칭원전 2호기, 12월 26일 창장(昌江)원전 1호기 등 6기 원전이 차례로 가동되었다. 2015년 12월말 기준으로 중국은 운행중 원자로 30기를 보유하였고 이중 28기는 상업 운행에 들어갔다. 5. 백만kW급 원전 핵심 설비·재료의 국산화율 85%에 도달 원전 핵심 설비·재료의 자율화와 국산화 수준은 꾸준히 향상되었고 독자개발한 “화룽1호”의 국산화율은 85%에 도달하였다. 중국은 원전 주요 설비를 매년 8세트 정도 제조할 수 있는 하드웨어 조건과 동시에 30기 원전을 착공할 수 있는 시공 능력을 보유하였다. 6. 다야완(大亚湾) 중성미자 프로젝트, “기초물리학 혁신상” 획득 2015년 11월 9일, 미국 캘리포니아 산호세에서 열린 “혁신상(BREAKTHROUGH PRIZES)” 수상식에서 다야완 중성미자 프로젝트의 왕이팡(王贻芳) 수석과학자가 중국 최초로 “기초물리학 혁신상”을 받았다. 7. “해외진출” 전략으로 국제원자력협력 성과 풍성 2015년 8월 20일 중국 “화룽1호” 기술을 채택한 파키스탄 카라치원전 2호기 첫 콘크리트 타설시공 경축행사, 2015년 10월 21일 중국광핵집단(CGN)과 프랑스전력공사(EDF)는 영국 힝클리포인트(Hinkley Point) C원전 건설·운영과 관련한 “영국원자력발전프로젝트투자협의”에 서명, 2015년 11월 9일 중광핵(CGN)루마니아원자력발전공사(기획)와 루마니아 국가원자력발전공사는 “Cernavodǎ원전3/4호기프로젝트 개발·건설·운영·퇴역 양해각서”를 체결, 2015년 11월 15일 중국핵공업집단공사와 아르헨티나원자력발전공사는 아르헨티나중수로발전소 사업계약서 및 가압수형원자로발전소 프레임 계약서를 체결하였다. 8. 국가전력투자집단공사 베이징에서 설립 2015년 7월 15일, 중국전력투자집단공사(CPI)와 국가핵전기술유한공사(SNPTC)를 합병하여 국가전력투자집단공사(SPI)를 설립하였다. SPI는 화력발전, 수력발전, 원자력발전, 신에너지 자원을 동시에 보유한 중국유일의 종합에너지그룹이다. 9. 중국핵에너지전력주식유한공사(CNNP), 상하이증권거래소에 상장 2015년 6월 10일, CNNP “중국핵전”이 상하이증권거래소 A주 시장에 상장하여 중국 첫 순수원자력발전 상장사가 되었다. 10. 제11회 중국국제원자력산업전시회 베이징에서 개최 2015년 4월 22일, 중국핵에너지산업협회가 주최한 제11회 중국국제원자력산업전시회가 베이징에서 열렸다. 중국, 미국, 프랑스 등 10개 국가의 근 200개 원전기업 및 연구기관이 전시회에 참여하였다.

2016년 미리보는 중국 우주 발사

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(1) 위성 2016년 1미터급 해상도의 위성-가오펀(高分)3호와 높은 스펙트럼 카메라와 대기환경 측정 장비를 장착한 가오펀5호가 발사되어 일부 대기 오염물질을 간접적으로 측정할 예정이며 2020년에는 선진적 육지, 대기, 해양 지상 관측 시스템이 완성될 계획이다. 또한, 2018년 베이더우(北斗) 항법 위성이 “일대일로(一帶一路)” 연결 국가를 위한 초기 글로벌 서비스 능력을 형성하고 2020년에 글로벌 서비스 능력을 갖추게 될 것으로 전망된다. (2) 운반로켓 2016년 차세대 운반로켓인 대형 운반로켓 창정(長征)5호와 중형 운반로켓 창정7호가 창정11호가 선보일 계획이다. 아울러 중국운반로켓기술연구원도 15개 로켓의 연구개발, 생산 임무를 수행할 예정이다. (3) 우주선 2016년 톈궁(天宮)2호 우주실험실, 선저우(神舟)11호 유인우주선 등이 발사될 계획이다. 톈궁2호는 우주정거장의 “실험실”로써 중국 우주실험실의 대형 시스템 구축에 일조할 예정이다. 또한 2020년 전후 중국 유인 우주정거장이 완성되어 세계 유일의 운행 중인 우주정거장으로 될 것으로 예상된다. (4) 달탐사 2016년 양자과학 실험위성, 스젠(實踐)10호 귀환식 과학실험위성, 하드 X-ray 변조 망원경 위성 등 과학실험용 위성이 발사될 예정이다.

중국 서부 첫 원자력발전소 1호 발전기 운행

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2016년 1월 1일, 중국 서부지역 첫 원자력발전소의 1호 발전기세트가 광시(廣西) 팡청강(防城港)에서 상업적 운행에 정식 투입되었다. 1호 발전기기 세트는 매일 2,400만kW 의 전기를 생산할 수 있으며 중간 규모 도시의 전력 수요를 만족시킬 수 있다. 광시 팡청강 원자력발전 프로젝트는 중국광허(廣核)그룹과 광시투자그룹에서 각각 61%와 39% 투자하였으며 2010년 7월, 국무원의 허가를 받고 건설을 시작하였다. 2015년 10월 3일, 1호 발전기는 처음으로 임계상태에 도달하였으며 10월 25일 정식으로 계통 연계형 발전을 시작하였다. 계통 연계형 발전을 시작한 후 계열 성능 시험과 168시간의 시운행 시험을 통하여 1호 발전기 세트는 상업적 운영 조건을 갖추게 되었다. 팡청강 원자력발전소 1기 프로젝트의 두개 발전기 세트는 중국광허그룹에서 자체적으로 설계한 개량형 가압수형 원자로 기술 CPR1000을 사용하였으며 해당 기술은 안전과 신뢰성을 갖추었다. 본 발전기의 건설은 중국의 원자력발전 자율화, 국산화 수준을 한층 더 높였으며 원자로 압력 용기, 증기발생기 등 핵심 주요 설비의 국산화를 실현하였다. 본 발전기 프로젝트의 종합적 국산화 수준은 80%에 도달하였다. 2호 발전기는 2015년 12월 24일부터 고온기능 시험을 시작하였으며 2기 프로젝트의 3호 발전기기 세트 또한 같은 날 정식 건설에 돌입하였다. 팡청강 핵발전소 2기 프로젝트는 중국에서 자체적인 지적재산권을 가진 화룽(華龍)1호의 3세대 원자력발전 기술을 사용하였다. 중국 원자력발전의 “해외진출” 메인 브랜드로써 화룽1호는 국제적인 경쟁 우위를 가지고 있다. 또한, 팡청강 2기 프로젝트를 기준 발전소로 하여 중국광허그룹에서 건설하게 될 영국의 새로운 원자력발전 프로젝트인 Bradwell B 프로젝트는 화룽1호 원자력발전 기술을 사용할 예정이다. 이는 향후 자체적인 기술로 장비 제조를 이끌어가는 등 산업의 대규모 “해외진출”에 핵심적인 토대를 마련할 전망이다.

2015 중국 우주 10대 뉴스

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2015년 12월 31일, 중국우주신문사(http://www.csn.spacechina.com)가 주최하고 우주분야 원사, 전문가, 매체 대표, 누리꾼들이 공동으로 투표하여 선정한 “2015년 중국 우주 10대 뉴스 및 세계 우주 10대 뉴스”가 발표되었다. 우주분야의 “샤오녠(小年)”으로 불리는 2015년 첫머리 뉴스로 하나의 로켓에 20개 위성을 탑재한 창정6호의 첫 비행이 선정되었다. 중국 우주 10대 뉴스는 다음과 같다. 1. 창정6호, 첫 비행에서 한번에 20개 위성을 쏘아올리는데 성공 2015년 9월 20일, 중국 차세대 운반로켓 패밀리 가운데 처음으로 발사된 창정6호 운반로켓이 한번에 20개의 위성을 싣고 타이위안(太原)위성발사센터에서 발사에 성공하여 하나의 로켓에 여러개 위성을 탑재한 중국 신기록을 세웠다. 새롭게 개발된 차세대 쾌속발사 3단계 액체운반로켓인 창정6호는 액체산소와 케로신(Kerosene)을 추진제로 하는 엔진을 장착하였고 무독성 무오염과 짧은 발사준비시간 등 특성을 보유하였으며 주로 미소위성 발사에 이용된다. 2. 세계 첫 암흑물질 탐사위성 발사 2015년 12월 17일, 세계 첫 암흑물질 입자 탐사위성 “우쿵(悟空)”이 지우취안(酒泉)위성발사센터에서 창정2호정(长征二号丁) 운반로켓에 실려 발사되었다. 중국이 처음으로 개발을 계획한 4개 과학위성중 하나인 “우쿵”은 고공간해상도와 폭넓은 에너지 스펙트럼을 이용하여 고에너지 전자와 감마선 관측, 암흑물질 입자 탐측·연구, 우주선(cosmic rays)의 기원과 감마선 천문학 방면의 연구를 수행할 수 있다. 또한 지금까지 에너지 관측폭이 가장 넓고 에너지 해상도가 가장 우수한 공간탐사체로서 국제 동유형 탐사체의 성능을 초월한다. 3. 신형 미사일 무기, “9.3” 열병식에 등장 2015년 9월 3일, 중국인민항일전쟁 및 세계반파시즘전쟁승리 70주년 열병식에서 중국우주분야 두 집단회사에서 개발한 여러가지 미사일 무기시스템이 선을 보인 가운데 둥펑21D, 둥펑26, 둥펑31A, 둥펑5B 등에 관심이 집중되었다. 4. 중국 통신위성, 국제비즈니스 시장에 강세 진출 2015년 10월~11월, 중국은 창정3호을(长征三号乙) 운반로켓으로 야타이9호(亚太九号) 통신위성과 라오스1호(老挝一号) 통신위성을 쏘아올렸다. 중국 통신위성은 국제시장에 강세 진출하여 동남아시아국가연합에 첫 위성을 수출하였을 뿐만 아니라 국제위성운영사를 대상하여 처음으로 통신위성의 궤도 운송 서비스를 제공하여 중국우주분야의 국제적 지위를 높였다. 5. 창정11호 고체운반로켓, 첫 비행에 성공 2015년 9월 25일, 창정계열 운반로켓중 제1형 고체운반로켓인 창정11호가 푸장1호(浦江一号) 위성과 기타 3개 미소위성을 싣고 지우취안위성발사센터에서 성공적으로 발사되었다. 이로써 중국의 운반로켓 쾌속발사는 시간단위로 앞당겨졌고 24시간내에 발사준비를 끝낼 수 있게 되었다. 6. 차세대 “베이더우” 위성, 글로벌 네트워크 구축에 일조 2015년 3월부터 9월 사이에 중국은 차세대 베이더우위성항법위성 4개를 쏘아올렸다. 위성은 신형 항법신호, 위성간 링크 등 시험검증을 마친 후 베이더우 위성망에 편입되어 서비스를 제공하게 된다. 이로써 베이더우위성항법시스템의 글로벌 네트워크 구축 목표에 한걸음 다가섰다. 7. “우주스페이스셔틀” 위안정1호(远征一号) 상단, 첫 비행에 성공 2015년 3월 31일, 창정3호병(长征三号丙)/위안정1호 운반로켓이 비행에 성공하였다. 기초단과 상단(Upper Stage, 위성속도가속단)으로 구성된 4단 로켓에서 상단은 위성이 발사되어서부터 궤도에 진입하기까지 궤도변경에 소요되는 시간을 수십시간에서 다섯시간 남짓으로 단축시켜 직접적 궤도진입 역할을 함과 동시에 위성의 연료를 소비하지 않는다. 소중한 위성탑재 연료는 궤도 비행에만 이용되며 따라서 위성의 궤도운행수명을 크게 연장시킨다. 8. 전기추진기술, 공정응용단계에 진입 2015년에 전기추진시스템 개발은 중요한 진전을 거두었다. 첫 위성용 200mm 이온전지 추진시스템에 대한 지상 수명, 신뢰성 시험에서 누계 운행시간은 11,000시간을 초과하여 궤도상 위성에서 15년간 안정적으로 작동할 수 있는 능력을 확보하였다. 이는 중국이 독자적으로 개발한 전기추진시스템이 국제 선진수준에 도달하였음을 상징하며 또한 공정응용의 단계에 본격적으로 들어가 향후 중국의 통신위성계열 플랫폼, 고궤도 원격감지 플랫폼, 심우주 탐사장비의 발전 수요를 만족시킬 예정이다. 9. 중국 첫 고궤도 고해상도 지구관측위성 가오펀4호(高分四号) 성공적 발사 2015년 12월 29일, 시창위성발사센터에서 창정3호을(长征三号乙) 운반로켓으로 가오펀4호 위성을 성공적으로 발사하였다. 중국 첫 고궤도 고해상도 지구관측위성인 가오펀4호는 세계에서 공간해상도가 가장 높고 폭이 가장 큰 지구동기궤도 원격감지위성이다. 10. 중국 우주 상업 활동, 활약기에 진입 2015년 9월, 중국항천과기집단공사(CASC)는 글로벌 사용자를 위한 원격감지 위성데이터 서비스와 시스템 솔루션 제공을 목적으로 하는 쓰웨이상야오(四维商遥)회사를 설립하였고 같은 해 10월 7일, 중국 첫 상업용 고해상도 원격감지 지린1호 위성그룹이 성공적으로 발사되었다. 2015년 10월 30일, 중국위성응용대회 및 중국국제위성응용기술·설비 박람회가 베이징에서 열렸고 같은 날, 중국상업우주정상회의가 우한에서 개최되었다. 2015년 한해 우주분야의 상업 활동은 빈번하였는데 이는 상업 우주분야에서 중국의 쾌속 발전 전망을 시사한다.

칭화대학교, 단백질의 미러 이미지 업그레이드

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최근, 칭화대학교(清華大學) 생명과학대학 연구원 주팅(朱聽) 및 화학학부 교수 류레이(劉磊) 연구팀은 단백질의 미러 이미지(mirror-image) 버전을 구축하였다. 이 단백질은 DNA를 복제하고 또한 복제한 DNA를 RNA로 전사시키는 2가지 가장 기본적인 생명과정을 수행할 수 있다. 해당 연구성과는 “Nature Chemistry” 에 게재되었으며 Nature 사이트는 또한 “Mirror-image enzyme copies looking-glass DNA”라는 제목의 핫이슈 뉴스를 발표하였다. 주팅과 류레이는 해당 논문의 공동 교신저자이다(칭화대학교 Nature 자매지: Cas9가 분자 클론에서 응용, 칭화대학교 Nature 자매지: Cas9를 이용하여 유전자 클론 구현). 하버드 의과대학(Harvard Medical School) 분자생물학자 Jack Szostak는 해당 성과는 미러 이미지 생명 형식 경로를 따라 매진하는 “첫단계”라고 평가하였으며 George Church는 “해당 성과는 획기적인 사건”으로서 멀지 않아 완정한 미러 이미지 세포를 구축할 것이라고 전망하였다(Nature: 유전학 분야에서 획기적으로 CRISPR 유전자 편집 기록 갱신). 많은 유기물 분자는 “키랄성”이기에 왼손과 오른손 장갑처럼 중첩되지 않는 미러 이미지 형식으로 존재할 수 있다. 그러나 생명 과정은 흔히 세포가 좌형 아미노산을 이용하고 DNA가 오른 나선형 비틀림과도 같은 거의 동일한 버전을 이용한다. 이론적으로 해당 분자의 미러 이미지 버전은 반드시 정상적인 분자와 동일한 방식으로 공동으로 작용을 발휘하여야 한다. 그러나 그들은 미러 이미지 세계에서 진화되지 않은 일반적인 바이러스 또는 효소의 공격을 저항할 수 있다. 미러 이미지 생물화학 영역의 잠재적 상업 가치를 발견한 독일의 Noxxon Pharma 회사는 힘든 화학 합성으로 앱타머(aptamers)라고 명명한 DNA 또는 RNA 짧은 사슬 미러 이미지 형식을 구축하였는데 해당 앱타머는 체내 단백질류의 치료 표적과 결합되어 그들의 활성을 저해할 수 있다. 이 회사의 몇가지 후보 미러 이미지 앱타머는 암증 등 질병을 대상한 인간실험 단계에 들어갔으며 양호한 치료효과를 나타낼 것으로 기대된다. 그 원인은 생체내의 효소가 해당 치료 표적을 분해할 수 없기 때문이다. Noxxon Pharma의 수석 과학자 Sven Klussmann는 미러 이미지 DNA의 복제 과정은 해당 앱타머를 생성하는데 더욱 간단한 경로를 제공할 것이라고 평가하였다. 몇 십년 동안 큰 덩어리 미러 이미지 DNA에 대한 연구 개발은 계속 되어왔다. 칭화대학교 연구팀은 화공제품 공급 회사로부터 미러 이미지 DNA복제에 요구되는 미러 이미지 DNA 사슬, 미러 이미지-DNA 구성 요소와 정확한 순서로 해당 구성 요소를 식별할 수 있는 비교적 짧은 미러 이미지 “프라이머” 사슬 등의 대부분 물질을 구매하려고 시도하였다. 해당 복제 과정을 협조하는 미러 이미지 효소-DNA 중합효소를 생성하는 것은 어려운 작업으로서 우수한 형태의 아미노산을 이용하여 합성하여야 한다. 그러나 흔히 사용하는 중합효소는 600개가 넘은 아미노산을 갖고 있으며 이는 해당 중합효소는 너무 커서 기존 합성 방법으로는 합성할 수 없다는 것을 의미한다. 그러므로 칭화대학교 연구팀은 이미 알려진 가장 작은 중합효소인 174개 아미노산을 함유한 아프리카돼지 콜레라바이러스 중합효소 X에 연구방향을 돌렸다. 그러나 유감스럽게도 해당 중합효소는 아주 작기에 합성 속도가 아주 느렸다. 연구팀은 해당 중합효소의 미러 이미지 형식을 구축하여 분석한 결과, 자체의 자연적 대응물과 마찬가지로, 해당 효소는 12개 뉴클레오티드로 구성된 미러 이미지 프라이머를 약 4시간 내에 18개 뉴클레오티드를 함유한 미러 이미지-DNA 사슬로 연신하였고 36개 뉴클레오티드를 함유한 미러 이미지-DNA 사슬로 연신하는데 36시간이 소요되었다. 정상적인 버전과 미러 이미지 버전의 해당 시스템을 동일한 시험관에서 혼합하였을때 2가지 복제 과정은 간섭을 받지 않고 독립적으로 진행되었으며 미러 이미지 중합효소는 또한 아주 느린 속도로 미러 이미지-DNA를 미러 이미지-RNA로 전사시켰다. Noxxon Pharma 회사는 더욱 효과적인 효소로 유사한 방법을 탐색하는데 대하여 흥취를 갖고 있으며 주팅 연구팀 또한 향후 더욱 효과적인 352개 아미노산으로 구성된 중합효소 Dpo4의 미러 이미지 형식을 구축할 것을 기대하고 있다.

허베이과학기술대학교, 세계 일류 유전자 편집기술 개발

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최근에 허베이과학기술대학교(河北科技大學) 부교수 한춘위(韓春雨) 연구팀은 유전자 편집 기술 NgAgo-gDNA를 개발하였다. 해당 기술은 초기 단계이지만 그 잠재력은 최근의 노벨상 후보인 미국 CRISPR-Cas9 기술을 초과할 것으로 전망된다. 해당 연구 성과는 영국 “Nature Biotechnology” 잡지에 발표되었다. 유전자 편집은 최근 생명과학 분야에서 핫이슈로 떠오르고 있으며 미국 연구자들의 CRISPR-Cas9 기술이 가장 각광받고 있었다. 연구팀이 개발한 NgAgo-gDNA 유전자 편집기술은 네덜란드 연구자들의 연구를 토대로 리보핵산이 아닌 데옥시리보핵산(DNA)을 유도물질로 사용하였기에 정밀한 유전자 편집기술에서 흔히 사용하고 있는 CRISPR-Cas9 기술에 비하여 많은 장점을 갖고 있다. 해당 연구 성과가 발표된 후 세계의 많은 동종업계 연구자들은 이메일로 NgAgo-gDNA 기술의 상세한 내용을 문의하였다. 한춘위는 NgAgo-gDNA 기술과 CRISPR-Cas9 기술은 각자의 특성을 갖고 있으며 해당 기술의 부족점은 동종업계 연구자들의 광범위한 사용을 통하여 검증을 받아야 한다고 밝혔다. NgAgo-gDNA 기술은 이미 지식재산권을 획득하였기에 중국 생명과학 분야에서 해당 기술을 사용하는데 도움이 될 뿐만 아니라 글로벌 기업들도 해당 기술에 큰 흥취를 가질 전망이다.

쿤밍동물연구소, 중약재 녹승마 추출물이 유방암을 억제

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최근, 중국과학원 쿤밍(昆明)동물연구소와 중국과학원 쿤밍식물연구소 연구팀은 중약재 녹승마 추출물의 삼중음성유방암에 대한 억제 작용을 발견하였다. 해당 연구 성과는 최근 국제 간행물 “치료·진단학”에 발표되었다. 삼중음성유방암은 악성 유방암 유형이며 현재 해당 질병에 대한 치료는 전통적인 화학요법 수준에 머물러서 환자가 치료를 받은 후 재발율이 높고 또한 암세포가 쉽게 전이된다. 그러므로 새로운 표적과 효과적인 약물을 개발하여 삼중음성유방암 환자의 생존율을 향상시키는 것이 절박하다. 미나리아재비과 승마속(Cimicifuga L.) 식물은 중국에서 흔히 사용하는 약재로서 그 약용 가치는 이미 “신농본초경(Shen Nong's herbal classic)”에 게재되었다. 해당 식물의 지하부 뿌리는 청열해독 작용이 있으며 민간에서 인후종통, 치통 및 부인과질환 치료에 사용되어 왔다. 최근 연구 결과, 승마에서 추출한 트리테르페노이드계 화합물은 항종양, 항말라리아, 혈지질 강하 등 면에서 생물학적 활성을 갖고 있다. 녹승마는 승마의 일종이다. 연구팀은 녹승마 추출물이 삼중음성유방암에 대한 억제 메커니즘을 발견하였다. 논문의 제1저자인 중국과학원 쿤밍동물연구소 종양생물학 연구팀의 박사과정생 쿵옌제(孔燕傑)는 녹승마 건조 과정 중에서 대량의 트리테르페노이드계 단량체 화합물을 분리·정제하여 선별한 결과, 활성 화합물 KHF16은 삼중음성유방암 세포계의 생체외 생존을 뚜렷하게 억제한다는 것을 발견하였다. 심층적 연구를 거쳐 KHF16은 삼중음성유방암 세포의 증식 및 생존 관련 신호 경로에 대한 억제를 통하여 암세포의 사멸과 주기 차단, 약제 내성 단백질의 발현량 감소를 유도하여 암세포 증식 억제 효과에 도달한다는 것을 발견하였다. 연구 과정에서 또한 녹승마 추출물 KHF16은 위암, 간암 및 골육종에도 억제 효과가 있다는 것을 발견하였다. 이는 중국의 전통적인 약용 식물 중에서 암세포 사멸 유도 단량체 성분을 분리·선별할 수 있다는 것을 보여주며 또한 새로운 항종양 약물 개발에 중요한 토대를 마련할 것으로 전망된다.

하얼빈공업대학, 유전자 “정밀” 편집 메커니즘 규명

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최근, 하얼빈공업대학교(哈爾濱工業大學) 생명대학 교수 황즈웨이(黃志偉) 연구팀은 세계 최초로 새로 발견된 유전자 편집 시스템인 CRISPR-Cpf1의 crRNA 식별 및 pre-crRNA 절단 메커니즘을 규명하여 DNA의 표적 유전자에 대한 “폐쇄”, “복원” 및 “전환” 등 정밀 조작을 진행할 수 있게 되었다. 이는 인간이 암증 등 난치성 질환 정복의 꿈을 한층 더 추진하였다. 해당 연구 논문은 2015년 4월 21일 “Nature” 잡지에 온라인으로 발표되었다. 최근 몇 년 동안 과학계는 줄곧 DNA “프로파일”에 대한 제거, 교체 등 간단한 조작을 진행할 수 있는 방법을 탐구하여 왔다. 2015년 말에 발견된 CRISPR-Cpf1 시스템은 새로운 고효율적 유전자 편집 도구이다. 그러나 해당 시스템의 작동 해석 및 최적화 실현 여부는 줄곧 미해결 문제로 되었다. 황즈웨이 연구팀은 구조 생물학과 생물화학 연구 수단을 통하여 처음으로 CRISPR-Cpf1 시스템의 핵심 작동 메커니즘을 규명하였는데 이는 세균이 어떻게 CRISPR 시스템을 통하여 바이러스 침입에 저항하는지에 관한 분자 메커니즘을 이해하는데 중요한 과학적 의미가 있다. 해당 시스템은 기존의 유전자 편집 기술에 비하여 절단 편집 메커니즘과 식별 위치가 다른 2가지 차이점을 갖고 있으므로 향후 해당 유전자 편집 시스템에 대한 최적화에 중대한 의미가 있다. Cpf1은 현재 해석한 세계에서 유일한 핵산 서열 특이성을 보유한 동시에 DNase와 RNase 활성을 보유한 뉴클레아제(nuclease)이다. 에이즈 바이러스가 인체를 감염시키는 원인은 인체 세포 중에 해당 바이러스 수용체가 존재하기 때문이다. 새로운 발견을 통하여 바이러스 수용체 유전자를 정밀하게 녹아웃시켜 바이러스가 수용체를 식별하지 못하게 하여 인간에 대한 감염을 억제할 수 있다. crRNA를 “미사일 유도 시스템”으로, Cpf1를 “탄두”로 간주하는 조건에서 CRISPR-Cpf1 시스템은 crRNA의 유도 작용으로 인간 세포 내에서 표적 DNA 기질을 절단할 수 있다. 해당 연구는 마치 대자연의 “미사일”을 “해부”하여 작동 원리를 규명함으로서 “미사일”의 정밀도를 대폭 향상시키는 효과와도 같다.

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.

중국과학원, 40만 가우스의 정상상태 강자기장발생장치 개발

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2016년 11월 13일, 중국과학원 허페이물질과학연구원 강자기장과학센터에서 자체 개발한 강자기장발생장치가 40만 가우스의 정상상태 자기장을 생성하는데 성공하였다. 이는 세계에서 자기장 강도가 두 번째로 높은 정상상태 강자기장 발생장치로서 세계 일류 수준에 달하였다. 현재, 세계에서 제일 높은 정상상태 강자기장발생장치는 미국국가강자기장실험실에서 보유하고 있으며 그 기록은 45만 가우스이다. 강자기장은 하나의 중요한 극단적 실험 조건이며 강자기장 조건에서 물질의 구조 및 변환 과정으로 물질의 상태는 변한다. 이는 물리학, 화학, 재료학, 생물학 등 분야의 연구에 새로운 공간을 개척함과 동시에 첨단 과학기술 연구에 필요한 극단적 실험 조건을 마련한다. 해당 장치는 초전도 자석 속에 수랭식 자석을 담그는 방법으로 접합하였다. 얼마 전, 연구팀은 30만 가우스의 정상상태 자기장을 생성할 수 있는 수랭식 자석 개발에 이어 10만 가우스의 안정상태 자기장을 생성할 수 있는 저온 유효내경이 92밀리미터인 대형 고자기장 초전도 자석을 개발하였다. 2016년 11월 13일, 두 개의 자석을 접합하여 40만 가우스의 정상상태 자기장을 생성하는데 성공하였다. 해당 장치는 주로 신형 기능재료의 양자거동 연구에 사용할 예정이다.

400mm×500mm인 세계 최대 면적의 에셸 격자 제조

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2016년 11월 11일, 중국과학원 창춘광학정밀기계·물리연구소는 세계 최대 면적의 에셸(echelle) 격자를 제조함으로써 중국의 대면적 고정밀도 격자 제조 관련 기술을 국제수준으로 제고하였다. 동 연구소는 2008년 중국과학원과 재정부의 공동 지원으로 “대형 고정밀도 회절격자 가공시스템 개발” 국가 주요 과학연구 장비프로젝트를 가동해서 8년에 걸쳐 18개 핵심 기술을 파악하였고 9개 혁신 성과를 획득하였다. 이를 바탕으로 상기 격자 가공시스템을 스스로 개발하였고 최종 400mm×500mm인 세계 최대 면적의 에셸 격자를 제조하였다. 본 시스템의 홈 가공 정밀도는 10nm로서 20km 작동범위에서 홈 가공 간격 오차는 머리카락 굵기의 1‰도 안 된다. 회절격자는 나노 정밀도의 주기적 미세구조를 가진 정밀 광학소자로서 분광기와 레이저장치 등 첨단기술 장비의 핵심 부품이다. 다양한 유형의 격자에서 에셸 격자는 면적이 가장 크고 정밀도가 가장 높은 격자로서 광통신, 천문학, 신에너지 등 전략적 첨단기술 분야에서 광범위하게 응용된다. 중국은 대형 고정밀도 격자 가공시스템 개발 및 대면적 에셸 격자의 성공적 제조를 통해 고정밀도 빅사이즈 격자 기술에서의 외국 의존도를 낮추었고 분광기기 등 분야의 저급화에서 고급화로의 발전을 추진하였을 뿐만 아니라 정밀기기 학과·산업의 혁신적 발전을 이끌 것이다.

中, 유럽·미국 보다 집적도 높은 밀리미터파 레이더 칩 개발

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최근, 상하이(上海)마이크로기술공업연구원(약칭 “공업연구원”) 루위민(盧煜旻) 박사 연구팀은 집적도가 높고 원가가 낮은 자동차 레이더 칩을 개발하였는데 그 성능은 유럽, 미국 제품을 초과하였다. 해당 제품은 기업과의 성과 사업화를 통하여 곧 시장에 출시될 예정이다. 공업연구원은 “모어 댄 무어(More than Moore)” 영역에서 상하이시 주요 혁신 기능형 플랫폼이다. “모어 댄 무어”란 무어 법칙을 따를 필요가 없으며 반도체 공법 규모에서 점점 작아지나, 성숙된 공정 생산라인에서는 각종 센서와 같은 비디지털, 다원화 반도체 기술 및 제품의 개발을 가리킨다. 최근, 스마트폰 보급에 따라 센서 시장은 급격히 확장되고 있으며 가속도센서, 자이로스코프, 자기 센서 등은 이미 휴대폰 표준구성(standard configuration)으로 되었다. 2013년 말, 미국에서 10년간 작업한 루위민 박사는 국가 “천인계획(청년)”에 입선되어 공업연구원에서 휴대전화 무선주파수 칩과 밀리미터파 레이더 칩 개발에 착수하였다. 밀리미터파 레이더 센서는 자동차에 장착하여 운전사를 위해 맹점탐지, 차선변경경고, 자동순항 등 서비스를 제공할 수 있으며 향후 주동적 충돌 방지 기능까지 보유하여 점차 중고급 자동차의 표준구성으로 되고 있다. 밀리미터파 레이더 칩은 센서의 핵심 소자이다. 연구팀은 2년간 연구를 거쳐 실험실 샘플을 제조하였다. 해당 밀리미터파 레이더 칩은 유럽, 미국의 성숙한 제품에 비해 집적도가 높고 성능이 좋으며 원가가 낮은 “후발 우세”를 갖고 있다. 샘플 개발에 성공한 후 퉁화(同華)투자그룹, 공업연구원과 연구팀은 공동출자하여 쟈딩(嘉定)자동차타운(Auto Town)에 회사를 설립하고 2017년 초에 레이더 센서 생산 기업에 엔지니어링 샘플(Engineering sample)을 제공할 계획이며 빠른 시일 내에 자동차 부속품 시장에 진출할 예정이다.

상하이대, 다양한 가변형태를 갖는 생체모방 보행로봇 선보여

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최근, 제18회 중국국제공업박람회 대학교전시구역에 자리한 상하이대학교 기계전기공학·자동화대학의 생체모방로봇 연구팀이 전시한 로봇이 인기를 끌고 있다. 농구공처럼 구르다가 울퉁불퉁한 곳에 이르면 밑으로부터 여러 개 다리를 뻗어 유유히 걷는 로봇이 있는가 하면 강아지처럼 네발로 걷고 뛰고 도약도 하며 성인을 따라잡는 속도를 가진 로봇 그리고 전설속의 “목우유마”를 연상케 하는 괴이한 생김새의 다족 구동 보행로봇 등이 선을 보였다. 이번에 전시한 로봇은 지능형 적응성을 향상시키는 동시에 운동효율은 유지하도록 설계한 신형 가변형 로봇으로서 공모양 굴림 운동, 4족 보행, 돌고 기는 등 운동 형태를 보여주었다. 또한 표면 형태구조의 변형을 통해 사지의 유연성 운동을 구현함으로써 장애물 통과 능력과 자세 조정 능력을 향상시켰다. 연구팀은 XDog라 명명한 1세대 소형 전기구동 4족 프로토타입 로봇을 개발하였다. 해당 로봇은 12개 운동 자유도를 갖고 있고 자체 무게는 7kg이며 적재하중은 1kg이다. 관절의 총 출력 토크는 8N·m이고 평지에서 쾌속 보행 속도는 0.7m/s이다. 제자리에서 4족 도약 높이는 7cm에 달하고 25도 경사면을 오를 수 있다. 포복, 보행, 속보, 도약 등 여러 가지 동작이 가능하고 어느 정도의 가로 방향 충격에도 운동 평형을 유지하며 4,000mAH 전지를 탑재하여 평지에서 연속 30분간 걸을 수 있다. 로봇 연구 및 산업화 발전은 미래 유망 첨단과학기술 프로젝트 중 하나이며 이중 생체모방 보행로봇은 중요한 지위를 차지한다. 동 연구팀의 생체모방로봇 관련 과학기술 성과는 국제 저명 과학저널에 지속적으로 소개되었다. 2016년 3월 미국전기전자학회(IEEE) 플래그 출판물 “IEEE Spectrum” 공식홈페이지는 ROBOTICS칼럼을 통해 순수전기구동 및 소형화 설계에서 거둔 성과를 집중적으로 보고하였다. 또한 국제 인기 과학기술 웹사이트 “Engadget” 일본어판은 로봇의 민첩·다양한 운동성능을 집중적으로 소개하였다. 연구팀은 Lenovo사와 손잡고 로봇실험실을 공동으로 구축하였을 뿐만 아니라 네이멍구자치구의 관련 부서와 협력하여 새로운 외형 디자인에 위성항법 모듈을 장착하고 초원 방목 환경에 기능적으로 적응한 원격조종 “로봇 목양견”을 선보일 예정이다.

펨토초 초고속 레이저법에 의한 초소형 은나노포러스 개발

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광학회절극한이 광학방법에 의한 나노구조의 제조를 크게 제한하고 있으나 그동안 이 분야의 과학연구개발과 노력은 줄곧 멈추지 않았다. 이러한 가운데 초고속레이저의 ‘초소형 구조의 초고속 제조’에 대한 역할은 매우 중요하다. 이에 관한 연구는 현재 주로 3가지로 분류된다. (1) 빔집결시 광자를 보조수단으로 삼음, 즉 비선형 광학효과, (2) 빔집결시 금속탐침 팁을 보조수단으로 삼음 (3) 빔집결시 원자분자를 보조수단으로 삼음. 결론적으로 보조수단으로 하는 광자, 탐침팁, 원자분자 등의 치수가 갈수록 작아지면서 제조 가능한 사이즈도 상응하게 작아지는 추세이다. 펨토초 초고속 레이저증착법은 세 번째 유형에 속하며 현재 국제적으로 연구개발이 활발히 진행되고 있으나 제조해낸 구조는 대부분이 일반적인 나노입자에 속하며 非구모양의 나노구조에 대한 보도는 매우 적다. 중국과학원 물리연구소/북경응집체물리국가실험실(준비중)의 표면물리국가중점실험실의 자오지민(趙繼民)부연구원은 표면 및 나노체계의 초고속광학연구를 통해 위의 방법으로 은나노구조를 제조하였고 개별 非구모양 나노구조를 관측하였으며 기존의 방법을 개선하여 각종 복잡한 실험조건을 변화시켜 초소형 사이즈의 은나노포러스를 제조하였다. 그는 표면물리국가중섬실험실의 멍성(孟胜)연구원과 함께 실험과정에 관찰한 초소형 은나노포러스로 형성된 미세구조나노메커니즘을 세밀하게 분석하였고 밀도범함수이론(DFT)을 바탕으로 나노포러스로 형성된 분자모형을 구축하였고 그중 코팅제 분자가 어떻게 결정적인 역할을 하는지를 밝혔으며, 선진재료구조분석실험실의 양화이신(楊槐馨)연구원, 나노물리소자실험실의 쉬훙싱(徐紅星)연구원과 긴밀한 협력을 통해 대량의 실험특징과 탐구를 진행하였는데, 제조한 나노포러스의 직경은 2.3nm,깊이는 3nm이다. 연구원은 분자크기를 변화시키는 방법으로 은나노포러스의 직경크기를 변화시키는데 성공했고 직경이 1.6nm되는 은나노포러스를 제조해내어 제출했던 물리메커니즘의 정확성을 입증하였다. 지금까지 국제적으로 기타 top-down실험방법으로 초소형 사이즈의 금속나노포러스구조를 만든 사례는 없다. 펨토초 초고속레이저와 화학코팅제 분자의 장점을 결합시켰는데, 나노포러스의 형성은 점진적 생장물리메커니즘을 바탕으로 한다. 초소형 직경의 단일 은나노포러스는 구멍이 있는 금속으로 코팅한 근접장 광학스캐닝 탐침, 고해상도 영상 코팅 마스크, 자기공명 plasmon 연구, 홀 바이오센서 등의 분야에 응용될 가능성이 있다. 이 연구는 광학방법에 의한 나노구조제조를 크게 발전시켰다.

태양에너지전지재료용 SnSe 나노와이어 화학합성연구 성과

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중국과학원 대련화학물리연구소 청정에너지국가실험실 태양에너지연구부, 촉매기초국가중점실험실 분자촉매·인시투특성연구팀(503팀)의 리찬(李燦)원사, 장원화(張文華)연구원이 이끄는 연구팀은 태양에너지전지 신소재 셀레늄화주석(SnSe)의 합성연구에서 성과를 올렸다. SnSe은 IV-VI족에 속하는 중요한 반도체로서 체상재료(body phase material)의 간접 밴드갭이 0.90 eV, 직접 밴드갭이 1.30 eV에 달해 태양광의 절대부분을 흡수할 수 있다. SnSe은 원료가 풍부하면서도 환경친화적이며 화학적 안정성이 높은 반도체재료로서 특히 나노사이즈는 신형의 태양에너지전지재료로 각광받고 있다. 연구팀은 용액화학의 우세를 이용하고 결정종 유도법(Seed-Induced Method)을 채택하여 최초로 20nm 직경의 SnSe단결정 나노와이어를 생장하는데 성공했고 길이는 수백nm에서 수십㎛까지 조정가능하다. 광스펙트럼 특성 연구결과 SnSe 단결정 나노와이어는 뚜렷한 양자제한효과를 나타내었다. 간접밴드갭과 직접밴드갭은 각각 1.12eV와 1.55eV에 도달하여 각각 태양에너지전지재료 Si와 CdTe의 밴드갭과 매우 접근한 것으로 해당 재료의 신형 태양에너지전지용 재료로서의 잠재력을 나타냈다. 연구팀은 중국과학원 장춘광학정밀기기연구소의 리우싱웬(劉星元)연구원과 협력하여 P3HT와 SnSe나노와이어 기반의 하이브리드태양에너지전지를 조립하였고 SnSe단결정 나노와이어의 광전기성능을 관찰하였다. 현재 이 제조방법은 국가발명특허를 신청하였으며, 연구성과는 Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201105614 온라인판에 발표되었다.

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.