기술동향
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진주모층 모방 격막 개발로 리튬전지 내충격 성능 향상

중국과기대 야오훙빈(姚宏斌)/니융(倪勇)/위수훙(俞書宏) 연구팀은 생체공학 원리를 이용하여 진주모층 모방 격막을 제조하여 리튬전지를 효과적으로 보호함과 아울러 안전위험을 감소시켰다. 해당 성과는 "Advanced Materials"에 온라인으로 게재됐다. 다공성 폴리올레핀은 우수한 전기화학적 안정성을 보유하고 있기에 리튬이온전지 격막에 광범위하게 이용된다. 배터리의 양극과 음극 사이 단락을 방지하는 절연층인 폴리올레핀 내부의 다공성 구조는 배터리 충방전 과정에서 리튬이온 통과에 유리하지만 기계적 성능이 차하다. 특히 격막이 외부의 국부적인 충격을 받을 경우 그 내부 공극 구조가 변형되어 균열 및 부분 공극의 폐쇄를 초래하기에 리튬전지의 성능 및 안전성에 영향을 미친다. 현재 세라믹 나노입자 코팅층으로 폴리올레핀 격막의 열안정성 및 전해액에 대한 침윤성을 향상시키고 있지만 나노입자 코팅층은 국부적인 외력 충격 작용에 효과적으로 견디기 어렵기에 충방전 과정에서 배터리 내부에 필연적으로 불균일한 리튬이온 유동이 발생하여 전극의 아래위 부분에 불균일한 리튬 침적을 유발하며 심지어 리튬 덴드라이트(Dendrite) 생성을 초래한다. 상기 문제점을 해결하기 위해 연구팀은 폴리올레핀 격막 표면에 진주층 모방 규치적 구조를 구축했다. 진주모 모방 코팅층은 층간 슬립 작용을 통해 힘을 받는 면적을 확장시킴으로써 격막 내부 공극 구조를 효과적으로 보호하여 배터리 내부의 균일한 리튬이온 유동을 유지한다. 상업용 세라믹 격막을 사용한 소프트 패킹 배터리(Soft-packing battery)에 비하여 진주층 모방 격막을 이용한 소프트 패킹 배터리는 충격을 받을 경우 작은 개로 전압 변화, 양호한 순환 안전성 및 고안전성을 나타낸다. 두 가지 격막으로 조립한 소프트 패킹 배터리에 대한 충격시험을 수행한 결과, 진주모층 모방 격막은 양호한 배터리 보호 작용을 보유하고 있을 뿐만 아니라 많은 안전위험을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 동 연구는 진주층 모방 인성(Toughness) 증가 격막을 제조하는 방법을 제안함과 아울러 이론적 시뮬레이션 및 실험 테스트를 통해 해당 격막이 리튬전지의 내충격 성능을 향상시킬 수 있음을 입증함으로써 리튬전지의 안전성 향상에 새 경로를 개척했다.

중국원자력학회, "2013-2015년도 중국 10대 원자력기술성과" 발표

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2015년 9월, 중국원자력학회는 쓰촨성(四川省) 몐양(綿陽)시에서 “2015년학술총회”를 개최하였고 "2013-2015년도 중국 10대 원자력기술성과"를 발표했다. 중국은 2013년 6월 30일에서 2015년 6월 30일까지 중국원자력학회가 이룬 중대한 성과를 발표했다. 성과에는 핵물리, 원자력발전, 장비기술, 우라늄광산 채굴, 연료요소, 항공의료 등이 포함되었다. 구체적인 연구 성과는 아래와 같다. (1) 100메가전자볼트 양성자회전가속기 완성. (2) CO2+O2를 친환경 원위치 우라늄 채굴기술의 규모화 공정응용 실현. (3) 중국 자체로 연구개발한 3세대 가압수형원자력발전기술인 "화룽(華龍) 1호" 건설시작. (4) 중국 핵연료재처리 방사화학실험시설 건설완료. (5) 세계 최대 단일용량 원자력발전기의 연구제작에 성공. (6) 중국 몐양연구용원자로 및 중성자과학연구플랫폼 건설 완료하여 사용 개시. (7) 세계 최초의 버스트모드로 작동하는 메가헤르츠 반복률 대전류 다중펄스 선형유도가속기 “선룽(神龍) 2호”의 연구제작에 성공. (8) 대형 선진가압수형 원자력발전소 중대 특별프로젝트 CAP1400은 국가에너지국이 조직한 CAP1400시범공정심사평가에 통과. (9) 중국 자체로 설계한 연료요소 CF3 선도부품의 원자로시험 개시. (10) 고온가스냉각원자로 시범공정연료요소의 원자로 내 방사선복사 테스트 완료. 중국원자력학회의 학술위원회는 중국 원자력기술계에서 학과범위가 가장 전면적이고 규모가 가장 크며 영향력이 가장 큰 학술교류플랫폼으로서 2년마다 1회씩 회의 개최한다. 동 학회는 중국의 원자력건설을 적극적으로 추진하기 위해 중국원자력학회, 중국원자력학회 24개 전문분회, 중국 22개 성급원자력학회는 연회에서 제안서를 발표한다.

중국 핵융합공정실험로(CFETR) 개념 설계 완성

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최근, 중국과학기술부 기초연구사(司)는 허페이에서 국가 자기밀폐 핵융합에너지 발전연구 특별 프로젝트인 “핵융합로 총체적 설계 연구” 검토회의를 열고 중국 핵융합 공정 실험로(CFETR) 개념 설계를 평가하였다. 2011년 프로젝트가 가동된 후 3년 동안에 CFETR프로젝트팀은 중국 자기밀폐 핵융합 연구 방면의 핵심역량을 집중시켜 목표가 명확한 국가팀을 형성하였고 국제핵융합실험로(ITER)와 국제 자기밀폐 핵융합로 설계 기술을 받아들이고 습득한 토대에서 혁신을 거듭하여 ITER과 상호 연결·보완할 수 있는 CFETR 설계 방안을 완성하였다. 해당 프로젝트는 광범위한 국제 협력을 이끌어냈다. 미국, 독일, 프랑스, 이탈리아 등 세계 핵융합 선진국은 중국과 밀접한 연계를 맺었고 이미 CFETR 설계에 전면적으로 참여하였다. 러시아도 향후 CFETR 설계에 더 깊이 참여할 것을 밝혔다.

시창 위성발사센터, 통신기술 시험위성 1호 발사에 성공

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2015년 9월 12일 23시 42분, 중국 시창(西昌) 위성발사센터에서 창정3호을(長征三號乙) 운반로켓을 이용하여 통신기술 시험위성 1호를 발사하는데 성공하였다. 해당 위성은 중국 통신기술 시험위성 시리즈 첫 위성으로, Ka 주파수 채널의 광대역 통신기술 시험에 응용될 예정이다. 이번 발사 임무를 수행한 창정3호을 운반로켓은 중국 운반로켓기술연구원에서 연구 개발한 것이다. 이는 중국 창정 시리즈 운반로켓의 208번째 발사이다. 위성 통신에 사용되고 있는 주파수 채널은 L, S, C, Ku, Ka 등이다. 현재 적도 상공에 있는 제한된 지구 동기위성 궤도는 이미 각 나라에 의해 거의 채워져 있으므로 C, Ku 주파수 채널의 위성 궤도는 아주 빠듯한 상태에 있다. 또한C, Ku 주파수 채널도 대량으로 사용되고 있으며 주파수 범위도 상대적으로 제한되어 있다. Ka 주파수 채널의 주파수 범위는 C보다 수십배 크므로 현대 군사와 민용 통신에서 광범위한 응용 전망을 갖고 있다.

지우취안 위성발사센터, 가오펀9호위성 발사에 성공

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2015년 9월 14일 12시 42분, 중국 지우취안(酒泉)위성발사센터에서 창정2호정(長征二號丁) 운반로켓을 이용하여 지우펀9호(高分九號)위성을 우주에 발사하는데 성공하였다. 가오펀9호위성과 창정2호정 운반로켓은 각각 중국항천과학기술그룹회사(中國航天科技集團公司) 산하의 우주공간기술연구원, 상하이(上海)항천기술연구원에서 연구 제작한 것이다. 이는 창정 시리즈 운반로켓의 209번째 비행이다. 가오펀9호위성은 중국 고해상도 지상관측시스템 관련 과학기술 중대프로젝트 과제인 광학 원격탐사 위성으로, 지상 픽셀 해상도가 최대로 서브미터급까지 달하며, 국토 조사, 도시 규획, 토지권리 확인, 도로망 설계, 농작물 생산량 예측과 재해 방지 및 저감 등 분야에 응용되고 있다. 해당 위성은 “일대일로(一帶一路)” 등 국가중대전략의 시행과 국방 현대화 건설에 정보 보장을 제공하게 된다.

베이징대 생명과학분야, 동물의 방향식별 원인을 발견

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최근, 베이징(北京)대학교 생명과학대학 막생물학국가중점실험실 연구원 셰찬(謝燦) 연구팀은 초파리 유전체에 대한 실험을 통하여 한가지 단백질 복합체가 자기장에서 방향을 결정할 수 있다는 것을 발견하였으며, 또한 여러 동물 종에서 해당 단백질 유전자를 찾았다. 연구팀은 이 유전자를 자기감응 단백질(MagR)이라고 명명하였다. 관련 논문은 2015년 11월 17일 ‘Nature’ 출판그룹의 학술지 ‘Nature Materials’에 온라인으로 발표되었다. 자연계의 많은 동물 종은 모두 지구 자기장을 감지할 수 있는 능력을 갖고 있다. 그들은 자기장의 방향, 강도 혹은 기울기를 감지할 수 있고, 또한 해당 정보를 네비게이션 정보로 이용한다. 비록 기존의 많은 생물화학적 모델로 동물의 자기장 감지 능력을 해석할 수 있었지만 해당 능력에 숨겨져 있는 잠재적 생물학적 메커니즘을 규명하지 못하였다. 셰찬 연구팀은 가상의 생물학적 표준으로 초파리 유전체를 선별하여 중합체와 유사한 단백질-자기감응 단백질을 발견하였다. 해당 단백질은 광민감성 크립토크롬 단백질(Cry)의 조성 부분과 결합되어 자발적으로 외부 자기장과 매핑된다. 연구팀은 또한 생물화학 및 생물물리학적 방법을 통하여 광민감성 크립토크롬 단백질이 결실된 초파리는 자기장 감응 능력이 없다는 것을 발견하였다. 이는 광민감성 크립토크롬 단백질은 초파리가 자기감응 능력을 생성하는 필요한 조건이라는 것을 나타낸다. 하지만 이론적으로 광민감성 크립토크롬 단백질만으로는 “나침판” 작용을 형성할 수 없다. 그러므로 연구팀은 자기감응 단백질과 광민감성 크립토크롬 단백질이 서로 결합되어야 만이 동물이 지자기장을 감지할 수 있는 능력을 갖게 된다고 인정하였다. 연구팀은 자기감응 단백질과 광민감성 크립토크롬 단백질 복합체(MagR/Cry)는 비둘기, 나비, 쥐, 고래 및 인체내에서 안정하게 존재한다는 것을 발견하였다. 해당 단백질 복합체의 자기장 감지 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았지만 나침판과도 같은 단백질 복합체의 발견은 자기감응 단백질이 향후 자기장을 이용하여 생물 과정을 조절하는 면에서 광범위한 응용 전망이 있을 것으로 보인다.

중국과학원 미생물연구소, 아르테미시닌 과산화물 교결합 합성메커니즘 규명

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중국 투유유(屠呦呦) 교수는 아르테미시닌(artemisinin)을 발견하여 2015년 노벨 생리의학상을 수여받았다. 지난 2013년 4월 10일, 미국 캘리포니아대학교 버클리캠퍼스의 Jay Keasling 교수는 Amyris 회사와 함께 합성생물학적 기술로 재조합 효모에서 아르테미시닌 합성 전구체 아테미신산(Artemisinic acid)을 생성할 수 있다는 성과를 “Nature” 잡지 온라인판에 발표하였으며 이는 효모로 아르테미시닌을 생산하는데 획기적이고 혁명적 진전을 가져왔다. 해당 과산화물 교결합(peroxide bridge bond)을 가진 TIAs(terpenoid indole alkaloids)는 항감염, 항종양 및 항부정맥 약물을 포함한 다양한 생물활성을 보유하고 있다. 그중 가장 대표적인 아르테미시닌은 항말라리아 약물(antimalaria drugs)(artemisinin-based combination therapies,ACTs)로써 임상에서 약 40년간 응용되어 왔다. 아르테미시닌의 생물활성은 과산화물 교결합과 갈라놓을 수 없지만 아테미신산을 촉매하여 아르테미시닌을 형성하는 고리내 과산화물 교결합 합성효소는 찾지 못하여 세계적 난제로 되었다. 중국과학원 미생물연구소 장리신(张立新) 연구원이 수석 과학자로 담당하고 있는 973프로젝트 “미생물 합성계의 적합성 연구”에서는 해당 반응을 촉진하는 고리내 과산화물 브릿지 합성효소의 구성 요소는 개똥숙(Artemisia annua L.) 공생 진균에서 얻어졌을 가능성이 있다고 과감하게 추측하였으며 자체적으로 구축한 해양 미생물 천연 생성물 저장고에서 과산화물 교결합을 함유한 TIAs 및 관련 촉매 효소를 발견하였다. 연구팀은 973 해외팀 미국 보스턴대학교 류핑화(劉平華) 교수팀, 텍사스대학교 오스틴캠퍼스의 장옌(張燕) 교수팀과의 밀접한 협력을 통하여 몇 그루의 누룩곰팡이와 푸른곰팡이에서 항감염 등 다양한 생물 활성을 보유한 TIAs 진균 독소 Verruculogen을 분리하였다. 해당 화합물의 과산화물 교결합은 알파케토글루타르산(α-ketoglutaric acid)에 의존하는 단핵 비헴 효소(mononuclear non-heme enzyme) FtmOx1에 의해 촉매 합성되었다. 이상의 연구 결과는 2015년11월 3일 “Nature” 잡지 온라인판에 발표되었다. 해당 연구에서는 최초로 FtmOx1의 결정체구조 및 FtmOx1이 알파케토글루타르산과 기질 fumitremorgen B와의 공동 결정 구조에 대하여 보고하였으며 자세한 효소 실험 결과를 통하여 FtmOx1 기능을 검증하였다. 알파케토글루타르산과 두가지 산소 원자가 철 중심에서 결합된 후 타이로신 잔기(tyrosyl residues) (Y224)가 촉매 중심을 차단하여 직접적으로 기질에 접촉할 수 없게 하였다. 그러나 기타 대부분의 알파케토글루타르산의 단핵 비헴 효소 활성 중심은 기질에 직접 작용할 수 있으며 이 또한 FtmOx1 촉매의 독특한 부분이다. Y224가 알라닌(Alanine), 페닐알라닌(Phenylalanine)으로 돌연변이된 후, FtmOx1의 주요 촉매 생성물은 더 이상 과산화물 브릿지가 아니었으며 이는 Y224 잔기가 고리 내 과산화물 브릿지 촉매 과정에서의 중요한 작용을 한층 더 말해주었다. 또한, 신속 반응동역학과 냉동 담금질 전자스핀 공명스펙트럼(Electron spin-resonance spectra) 실험 결과를 통하여 FtmOx1 반응에 유리기 중간체가 있다는 것을 입증하였다. 고리내 과산화물 교결합의 새로운 생물 합성 메커니즘을 서술하는것은 아테미신산을 촉매하여 아르테미시닌을 형성하는 고리 내 과산화물 교결합 합성효소를 발전시키는데 큰 발걸음을 내디뎠다.

선전한하이유전자생물회사, 중국 첫 단분자 시퀀서 프로토타입 발표

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2015년 10월 27일 난팡과기대학(南方科技大學)에서 개최된 “유전체 시퀀싱 기술 진전에 관한 국제 세미나”에서 선전시한하이유전자생물과기유한회사(深圳市瀚海基因生物科技有限公司)가 자체적으로 연구 개발한 단분자 시퀀서 “GenoCare” 프로토타입 제품을 발표하였다. “GenoCare”는 세계 첫 임상 응용을 위한 단분자 시퀀서이자, 아시아 최초의 자주적 지식재산권을 갖춘 중국산 첫 프로토타입 -- 제3세대 시퀀서이다. 기존 임상에 응용되고 있는 제2세대 유전자 시퀀싱 설비에 비해, “GenoCare” 단분자 시퀀서는 환자의 DNA 복제수를 몇 천배로 증폭하는 등 시퀀싱 비용을 증가시키고 환자 유전자의 오리지널 정보를 변화시키는 샘플 전처리 절차를 진행할 필요가 없을 뿐만 아니라, 환자의 가장 원초적인 DNA 혹은 RNA 분자 서열을 직접 해독할 수 있고 임상 유전자 시퀀싱 비용, 속도와 품질을 크게 개선할 수 있다. 이날 “GenoCare” 발표와 동시에, 해당 프로토타입으로 측정한 첫 데이터도 “bioRxiv.org”에 견본 인쇄 간행물 형태로 정식 발표되었다. 해당 간행물에서는 주요하게 해당 프로토타입의 시퀀싱 원리 및 해당 기기로 검출한 3개 발암 유전자(EGFR,KRAS,BRAF)와 임상 돌연변이의 시퀀싱 품질 지표를 소개하였다. 데이터에 의하면, 해당 3개 유전자의 평균 시퀀싱 깊이가 1X에 달할 때, 95%의 정확도, 시퀀싱 깊이가 5X에 달할 때, 100%의 정확도를 나타낸다. 초기 GenoCare 프로젝트에 참여한 선전부유보건원, 선전인민병원 및 난팡과기대학 난팡병원 등 세 병원은 해당 기기를 통하여, 환자 혈액에서 발견된 바이러스 DNA 및 순환하는 종양 DNA 분자를 평가함으로써 환자 맞춤형 B형 간염 항바이러스 약물과 암 치료기법을 선택하는데 도움을 주었다. 중국의 수백만 B형 간염 환자에 대한 약제내성에 대한 이번 3세대 유전자 시퀀싱 기술을 적용하여 임상 유전자 돌연변이 검출 도구로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 동시에 많은 질환과 관련되는 중요한 유전자의 발현 혹은 복제 수의 변이에 대한 절대적 정량을 허락하였다. 2016년 하반년에 프로토타입의 연구 개발이 완성되고 더 많은 기관이 제3세대 시퀀싱의 시용에 참여할 것으로 예상된다.

상하이교통대,전세계 알테미시닌 공급을 위한 산업화

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2015년10월 27일, 상하이(上海)교통대학교 탕커쉬안(唐克軒) 교수가 이끄는 연구팀은 대사공학 전략으로 알테미시닌(Artemisinin) 함량이 높은 청호(개똥쑥)의 배양 및 청호의 산업화 연구 영역에서 획기적인 성과를 이루었다고 밝혔다. 이는 알테미시닌 업종의 기존 모드를 뒤엎고 전 세계적으로 알테미시닌의 가격이 낮고, 공급이 불안정한 등 문제를 해결할 수 있을 것으로 보인다. 현재, 중국의 알테미시닌 산업은 역사상 가장 저조한 상태에 있다. 알테미시닌의 가격은 1,200위안(한화 약21만 원)/kg으써 기업 생산 원가보다 훨씬 낮았으며 청호 마른 잎사귀의 가격 또한 사상 최저 가격인 5위안(한화 약 891원)/kg으로 떨어져 농민들에게 심각한 타격을 입혔다. 알테미시닌 유형의 약물은 매년 수억명의 말라리아(malaria) 환자를 치료하는데 가장 중요한 약물이다. 그러나 이러한 가격 저하로 인하여 몇년 후에는 원료 공급이 부족한 문제에 부딪치게 될 것이다. 다른 한면으로 낮은 알테미시닌 함량의 원료 품종과 비교적 분산된 재배 규모 또한 알테미시닌 원료 업종의 시장 질서를 불안정해지게 하였다. 그러므로 가격이 낮고 생산량이 높은 청호 원료 기지를 구축하는 것이 현재로써 가장 급선무이다. 10여년간의 연구를 통하여 탕커쉬안 연구팀은 함량이 1%~1.5%인 교잡종(제1대 청호 제품)과 함량이 1.5%~2%인 대사공학 청호(제2대 청호 제품)를 얻었으며 최근에 출시된 제3대 항제초제 청호 제품은 폐기된 알칼리성 토양을 이용하여 청호를 규모화, 기지화 재배할 수 있게 하였으며 알테미시닌의 생산 원가를 1,000위안(한화 약 18만 원)/kg으로 낮추어 알테미시닌 원료 공급 문제를 근본적으로 해결하였다. 또한, 연구팀은 파괴와 차단 등 기술을 핵심으로 하는 식물 대사공학 기술 플랫폼을 구축하고 알테미시닌 합성 경로에서의 핵심 효소를 과발현시키거나 RNA 간섭 기술로 알테미시닌 합성의 경쟁성 지로를 억제시켜 알테미시닌 함량이 크게 높아진 청호를 얻었다. 연구팀은 국제적으로 가장 먼저 알테미시닌 함량이 높은 청호의 “중간시험” 증서와 “환경방출(environmental release)” 증서를 발급 받았으며 “환경방출” 등 안전성 평가와 청호 제품의 생물학적 기능 평가를 완성하였다. 동물 시험 결과, 개량 청호와 비개량 청호 및 그 제품은 화학성분, 형질, 약리, 독성 등 면에서 모두 차이가 없었으며 이를 통하여 개량 청호 및 해당 제품이 안전하다는 것을 알 수 있다. 탕커쉬안 교수 연구팀은 상하이 충밍섬(崇明島)과 산둥(山東) 둥잉(東營)의 빈하이(濱海) 알칼리성 토양에서 제1대 청호 제품을 시험 재배하였으며 청호 생산량과 알테미시닌 함럄이 청호 주요 재배지역과 비슷하고 한 이랑 당 청호의 줄기와 잎사귀 무게는 150kg에 달하였고 알테미시닌 함량도 1%에 도달하였다. 또한, 기계화 수확을 진행하여 비교적 좋은 효과를 얻었다. 청호를 종합적으로 이용하고 환경을 보호하기 위하여 연구팀은 청호 잎사귀를 수확한 후 나머지 줄기를 기능성 우드 플라스틱(Wood-Plastic)으로 가공하여 폐기된 대를 소각함으로써 발생되는 환경 오염 문제를 해결하였다. 또한, 알테미시닌 약물의 강혈지 기능을 새롭게 발견하였으며 알테미시닌의 응용 영역을 넓히는데 토대를 마련하였다.

중국, 첫 전구간 무선으로 “슈퍼 커패시터” 노면전차 운행

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2016년 8월 1일, 완성차 기술로부터 부품에 이르기까지 모두 자율화를 구현한 중국 첫 슈퍼 커패시터 에너지 저장 100% 저상기술 현대 노면전차가 최초로 출시되었다. 전통적인 노면전차 외관에 비하면, 해당 도시 “녹색기차” 위 부분에 전차선없이 노면에 의해 운행한다. 전차의 동력은 9,500패럿 슈퍼 커패시터가 공급하며 승강장내에서 30초 쾌속 충전이 가능할 뿐만 아니라 한번 충전하면 3~5km 운행할 수 있다. 또한 전차 제동 과정에서 85%이상의 제동 에너지를 회수하고 슈퍼 커패시터에 피드백하여 에너지 순환 이용을 구현한다. 100% 저상 유궤도전차는 열차 바닥면과 레일면이 떨어져 있는 높이가 320mm에서 400mm 사이이며 바닥면이 기본적으로 동일한 수평면에 위치하여 있는 전기견인 철도 차량이다. 바닥면이 낮아 승객에게 승하차시에 편리함을 주며 승강장이 없어 선로 투자를 줄일 수 있다. 해당 전차는 속도가 빠르고 수송량이 크며 편성이 편리하고 안전, 시기적절, 에너지 절약, 환경보호 등 특징을 갖고 있다. 2012년, 중국공정원 원사 류유메이(劉友梅)가 이끄는 중처주지(中車株機)회사는 세계 최초로 슈퍼 커패시터 에너지 저장을 철도 차량의 견인 주동력원에 활용하였으며 국제 협력으로 도입한 100% 저상 현대 유궤도전차 기술을 결합하여 세계 최초의 슈퍼 커패시터 에너지 저장형 100% 저상 현대 노면전차를 개발하였다. 해당 전차는 바닥면 높이가 350mm이며 차문과 접근한 바닥면의 높이는 불과 320mm밖에 안된다. 해당 4모듈 전시차량은 단일 경첩 대차 설계와 슈퍼커패시터 에너지 공급 조합을 이용하였다. 향후, 연구팀은 다중 경첩 대차 설계, 12,000패럿 슈퍼커패시터와 축전지 조합으로 전력을 공급하는 알루미늄 합금 차체 5모듈 노면전차를 개발하여 내년 3월에 전시차량을 출시할 예정이다.

허페이공업대학교, 실시간 중금속 기준초과 확인검출기

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최근 허페이공업대학교 생물의학공학대학 취하오(瞿昊)박사는 유액 중합효소연쇄반응과 형광유도세포선별 두가지 기술을 이용하여 금속이온을 특정 타겟으로 하는 핵산리간드 고효율 선별의 혁신적 방법을 성공적으로 연구개발하였다. 이 방법으로 선별한 핵산리간드는 금속이온에 대해 높은 친화력과 특이성을 나타내여 성능이 우수한 금속 이온 친화성물질을 제공하였으며 따라서 중금속 기준초과에 대한 신속한 실시간 검출을 구현하였다. 해당 논문은 최근 국제 나노재료영역의 최고학술지 ‘ACS Nano’에 발표되었다. 기존의 금속이온 검출 방법은 스펙트럼 등 대형기기 설비를 사용하였는데 이는 원가가 비싸고 시간 소모가 많아 널리 보급시키기 어려웠다. 대형 기기에 대한 의존성을 버리고 금속이온에 대한 신속한 실시간 검출을 구현하는 핵심은 특이적으로 식별하고 또 특수한 금속이온을 결합할 수 있는 ‘친화성물질’을 찾는 것이다. 그러나 금속이온은 생물체내에서 면역반응을 일으키지 못하므로 금속이온과 특이적으로 결합할 수 있는 ‘표준’ 친화성물질-단클론항체를 생산하는데 매우 큰 어려움이 존재한다. 지수 농축에 의한 리간드 시스템 진화 기술 등 기존의 선별 방법을 이용할 경우 여전히 타겟에 대한 화학 표기 또는 수식이 필요하며 이러한 수요는 금속이온과 소분자 타겟에 대해 매우 어려워 그 구조와 성질을 쉽게 변화시킬 수 있다. 해당 선별방법은 타겟에 대해 임의적으로 표기하고 또는 수식할 필요가 없으며 동시에 선별 주기가 짧고 금속이온과 소분자 타겟에 대한 핵산리간드 선별에 매우 적합하다. 취하오 박사는 이 방법으로 3-4차례 선별을 진행하여 2가 수은 이온에 적용되는 핵산리간드를 획득하였는데 그 결합강도는 기존의 핵산리간드에 비해 30배 향상되었다. 또한, 최초로 2가 구리이온에 적용되는 핵산리간드를 획득하였다. 이러한 선별방법은 모든 금속이온과 소분자 타겟에 적용될 수 있으며 기타 이온과 소분자 타겟에 대한 핵산리간드의 선별작업에 매우 효과적인 플랫폼을 제공할 전망이다. 해당 성과는 바이오센서 분야에서 성능이 우수한 친화성 물질이 부족한 문제를 해결하였으며 금속 오염관리에 응용될 뿐만 아니라 또 바이오기술, 의료보건 등 분야에서도 광범위한 응용전망을 갖고 있다.

안타이허위안신소재과학기술유한회사, 중성자 흡수재료의 국산화 대량생산 구현

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최근, 안타이허위안(安泰核原)신소재과학기술유한회사는 년간 생산이 300톤에 달하는 중성자 흡수재료를 생산할 수 있는 능력을 구비함으로써 중국에서 자체개발한 선진적 가압수형 원자로 중대전문프로젝트 CAP1400 시범공정의 최초 중성자 흡수판 납품업체로 되었다. 이는 중국이 중성자 흡수재료를 대량적으로 생산할 수 있는 능력을 구비하였다는 것을 입증하며 또 국외 기술 의존을 낮추어 중국 원자력 발전 추진에 중요한 의미를 갖게 하였다. 원자력 발전 산업의 부단한 발전과 더불어 원자력 발전소의 사용후핵연료 저장조(Spent fuel storage pool)는 한계에 도달하게 되어, 대량적 사용후핵연료 저장그리드와 사용후핵연료 저장 및 수송 용기가 급히 필요하다. 기존의 원자력 프로젝트 건설 과정에서 B4C-Al(알루미늄기 탄화붕소) 중성자 흡수재료 시장은 장기간 국외에 의뢰하였다. 안타이허위안회사는 중성자 흡수재료 제품의 국산화를 실현하여 수입품을 대체할 수 있게 하였으며, 제품을 모두 원자력 발전소 사용후핵연료 관리의 기술규범과 요구에 따라 진행하여 연구개발하였다. 이 회사는 엄격한 공정용 제품기술 조건에 따라 생산하고 검험하였으며, 유일하게 기술조건 요구에 전부 부합되는 기업이다. 이 회사에서 생산한 함량이 10%부터 35%인 알루미늄기 탄화 붕소 중성자 흡수재료는 판재, 막대기재료, 관재 및 각종 이형재료를 포함하며 완벽한 재료 시스템을 형성하여 원자력 발전과 원자력 공정용 중성자 흡수재료 수요를 만족시켰고 반응장치 등 대형시설과 군용 중성자 차단재료 등 분야에 널리 보급되었다. 해당 중성자 흡수재료는 분말야금 열정압공법으로 개발하였으며 자체 지식재산권을 보유한 4개 특허를 획득하였다. 중성자 흡수재료는 타이하이(台海)그룹이 주관, 주 펌프 케이싱, 구동 로드 등 주요 제품에 외에 또 한번 중국 원자력 업종에 제공한 중요한 재료이다.

국가 제1해양연구소, 초민감도 수체 방사성 모니터링 기기 개발

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국가해양국 제1해양연구소 둥전팡(董振芳) 연구팀은 세계에서 가장 우수한 동일 유형 기기에 비해 해양 방사성 측정 민감도가 100배 높은 수체 방사성 쾌속 모니터링 기기 개발에 성공하였다. 해당 기기는 바다에 투척하여 예인하는 방식으로 작동되며 측정 데이터를 실시간으로 모선에 전송한다. 뿐만 아니라 한 명의 인력으로 조작이 가능하다. 일본 후쿠시마 원전 방사능 누출 사고 이후 서태평양과 중국 연해의 방사성 물질 측정 업무량은 크게 늘었다. 기존의 방법은 목표 해역에 도착하여 대량의 해수를 수집한 다음 해수 샘플을 큰 통에 옮겨 지상 실험실로 운반한 후 농축시켜 측정한다. 연구팀이 개발한 쾌속 모니터링 기기는 기존에 고비용과 결과 획득에 시간이 걸리는 것을 해결하였다.

소주나노기술·나노생체모방연구소 GaN기질 핵감지기 부품 시제품 개발

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광전자분야에 광범위하게 응용되고 있는 GaN기질 재료는 제3세대 반도체 물질에 속하는데, 그중 레이저(LD), 발광다이오드(LED), 고전자 이동도 트랜지스터(HEMT) 등을 꼽을 수 있다. 또한 GaN기질 재료의 탁월한 방사선 차단성과 높은 화학안정성이 각광받으면서 핵감지분야의 기초·응용연구에도 응용되기 시작하였다. 일반 GaN기질재료는 백그라운드 캐리어농도(concentration of background carriers)가 높고 전위밀도가 높아 이러한 재료로 만든 핵감지기는 전류가 많이 누설되지만 Fe를 도핑한 셀프서포팅(self-supporting) GaN기질재료는 높은 저항과 높은 결정품질로 감지기의 전기누설을 크게 줄일 수 있어 응용전망이 밝다. 최근 중국과학원 소주나노기술·나노생체모방연구소 나노가공플랫폼의 루민(陸敏) 연구팀은 연구소 지주회사인 소주워이나과기유한공사(蘇州維納科技有限公司)가 제공한 Fe를 도핑한 셀프서포팅 GaN기질 단결정 웨이퍼로, 거듭되는 부품의 모의설계연구와 감지기 마이크로가공공법 모색 끝에 Fe를 도핑한 셀프서포팅 GaN기질의 x선 감지기 부품 시제품을 제작하였다. 이 감지기는 수직구조, 상하전극 방식을 채택하였으며, 빛을 차단하지 않은 환경에서 바이어스전압(bias voltage)이 200V일 때 x선을 조사하면 광전류가 신속히 상승하며, 암전류(dark current)보다 180정도 높다. 또한 스틸 육각너트(steel hex nut)의 x선 스캐닝 그레이스케일(gray scale) 이미지를 얻었다. 이 연구는 물리분야 학술지 Physica Status Solidi: Rapid Research Letters에 발표되었다.(Phys. Status Solidi RRL 5, No. 5–6, 187–189 (2011) / DOI 10.1002/pssr.201105163) 원고심사원은 Fe를 도핑한 GaN기질 재료의 핵방사 감지영역에서의 잠재된 응용을 발굴하는데 학술적 의의가 깊은 연구라고 평가하였다. 셀프서포팅 GaN기질의 x선 탐지기에 대한 실험보도는 국제적으로 첫 사례인 것으로 알려졌다.

중국과학자 새로운 탄소구조 설계

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중국과학자가 세계 화학계가 주목할만한 연구결과를 발표했다. 최근 중국과학원 대학원의 수강(蕭剛)교수와 그가 지도하는 성센레이(胜獻雷)박사는 새로운 탄소구조를 설계하고, 이 구조를 T-카본(T-carbon)이라 명명하였다. 이 연구결과는 "Physical Review Letters" 학술지에 발표되었고, Science News, PhysOrg.com에 의해 헤드라인 뉴스로 보도되었다. 지구상의 생명을 구성하는 가장 기본적인 원소인 탄소는 결합능력이 매우 강하여 기타 원소와 무기화합물 혹은 유기화합물을 형성한다. 자연계가 생물 다양성을 나타내는 것도 바로 이러한 이유 때문이다. 탄소는 자연계에서 일반적으로 흑연, 다이아몬드와 비정질탄소의 3가지 형태로 존재한다. 1980년대이후 과학자들은 탄소풀러린, 탄소나노튜브와 그래핀과 같은 탄소의 새로운 동소체를 합성해내었다. 이러한 합성탄소는 화학, 물리, 재료, 정보과학분야는 물론이고 공업분야에서도 광범위하게 응용되기 시작하였다. 과학자들이 새로운 유도체를 지속적으로 합성해내면서 신규 기능소자와 관련 제품도 개발되고 있다. 다른 한편으로 화학합성기술의 발전에 힘입어 복잡한 탄소동소체를 획득할 수 있게 되면서 탄소의 새로운 동소체를 탐구하는 단계에 들어섰다. 연구팀은 입방구조의 다이아몬드를 구성하는 매개 탄소원자 대신에 하나의 정사면체구조의 탄소원자를 대체해넣으면 삼차원의 새로운 탄소 입방결정구조를 형성할 수 있다는 이론을 제기하였다. 밀도범함수이론(density functional theory) 연구에 따르면 이 구조는 기하, 에너지 및 동력학적으로 모두 안정적이다. 기타 동소체에 비해 T-carbon은 특정방향에서의 원자간 간격이 큰 편이며 원자부피는 다이아몬드의 2배이상, 흑연의 1.5배이며, 체적탄성률은 다이아몬드의 36%, 흑연의 57%이다. T-carbon원자간 간격이 비교적 크기에 에너지축적재료로 매우 이상적이다. 전문가들은 T-carbon의 독특한 성능이 실험을 통해 검증된다면 광촉매, 흡착, 수소저장, 항공우주재료 등에서 광범위하게 응용될 것으로 전망하였다. T-carbon은 우주먼지나 외계행성에서 관찰될 가능성이 있다.

2010년도 중국 100대 우수 특허제품 발표

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‘제11회 세계지적재산권의 날’을 맞이하여 국가지적재산권국은 4월 26일 북경에서 행사를 가졌다. 행사현장에서 수행인원들은 전시판, 동영상 시연 등으로 특허전자심사시스템, 특허검색 및 지원시스템, 중국 외장디자인 특허지능검색시스템 등을 선보였다. 이날, 2010년도 100대 우수 특허제품 선정결과를 발표했고, 지적재산권국이 자체 개발한 특허검색 및 지원지능시스템도 정식 가동했다. 행사현장에서 국가지적재산권 티엔리푸(田力普)국장은 특허를 출원한 발명자들에게 특허증서를 수여했다. 국가지적재산권 바오훙(鲍红)부국장은 2010년도에 1만명당 발명특허 보유량을 3.3건으로 끌어올렸고, 이는 향후 경제와 사회의 발전을 종합적으로 심사하는 지표체계의 중요한 구성부분일 될 것이라고 밝혔다.

"중국에서의 2011년 국제화학의 해" 개막

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2011년은 ‘국제 순수·응용화학 연맹(IUPAC)’ 설립 100주년이 되는 해이며, 유명한 여성과학자 퀴리부인이 노벨화학상을 수상한지 100주년이 되는 해이다. 이를 계기로 화학이 인류문명과 사회진보에 대한 중대한 기여를 기념하기 위해 제63회 UN총회는 2011년을 ‘국제화학의 해(International Year of Chemistry 2011, IYC 2011)’로 결정했다. 중국은 IUPAC회원국으로, 올해초부터 중국 화학계는 국제화학의 해를 기념하기 위한 다양한 행사를 벌이고 있다. 4월 9일 ‘중국에서의 국제화학의 해’행사가 인민대회당에서 개최된 것도 행사의 일환에 속한다. 중공중앙정치국위원겸 국무위원인 류옌둥(劉延東), 전국인민대표 상임위원회 선임 부위원장인 꾸슈렌(顧秀蓮), 중국과학원 원장 바이춘리(白春禮), 중국과협 상무부주석 덩난(鄧楠) 등이 행사에 참석했다. 중국은 건국이후 화학학과와 관련 산업이 빠르게 발전하였으며, 높은 수준의 연구진을 많이 육성했고 인공합성 소 인슐린 등의 중요한 연구성과를 올렸으며, 완벽한 산업체계를 구축하여 국가과학기술과 산업경쟁력을 높이는데 중요한 기여를 하였다. 화학연구분야의 원천혁신능력을 높이고 기초연구와 응용연구와의 상호 연계를 강화하여 중국의 물질과학연구의 전반적인 수준을 높일 것을 류옌둥이 강조했다. ‘중국에서의 국제화학의 해’행사를 통해 과학문화보급을 강화하고 과학정신을 고취하여 국민들이 화학을 보다 많이 알게 하고 더욱 많은 과학지식을 이해하도록 하는 것이 이번 행사의 취지이다. 바이춘리 원장은 화학분야는 백년간 눈부신 발전을 거듭하였고, 물질과학, 생명과학 등 기타 학과분야의 발전도 이끌었으며 인류사회의 지속가능한 발전을 뒷받침하였다고 밝혔다. 몇세대에 걸친 과학자들의 노력 끝에 중국은 화학연구대국으로 발전하였고 화학은 이미 중국의 우위학과분야로 자리매김하였다. ‘중국에서의 국제화학의 해’행사의 주제는 ‘화학 - 우리의 생활, 우리의 미래’이며 이 주제를 중심으로 범전국적으로 다양한 형태의 기념행사를 벌이게 된다. 이번 행사는 중국과학원, 중국과학협회 등 기관의 후원을 받았고, 중국석유화학공업연합회, 중국화학회, 중국화공학회와 국제화학품제조상협회 등의 공동 주최로 진행되었다.