기술동향
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중국 차세대 유인우주선시험선 테스트 완료

중국항천과기그룹(CASC) 제5연구원이 개발한 중국 차세대 유인우주선시험선의 테스트 작업이 최근 원창(文昌)위성발사센터에서 완료되어 4월 하순에 창정(长征) 5호 B탑재 로켓에 의해 발사될 예정이다. 중국우주정거장과 후속적인 유인 우주비행 임무를 위해 개발된 차세대 유인우주선시험선은 선저우(神舟) 우주선에 비해 크기가 더 크고 사람뿐만 아니라 화물도 운반할 수 있으며 재사용할 수 있다. 이번 시험선은 귀환 및 재진입(Return and Reentry Spacecraft) 제어, 단열 및 회수 등 일련의 기술을 검증함으로써 향후 우주비행사들의 중국 우주정거장 왕복수송을 위한 기술 기반을 마련할 예정이다. 차세대 유인우주선은 지구 저궤도와 우주 탐사 임무를 병행할 수 있다. 또한 새로운 내열 재료와 내열 구조를 사용하여 내열성이 선저우 비행선의 3~4배에 달한다. 귀환 및 재진입 제어에서도 착륙 지점의 정확도를 보장하고 과부하가 우주비행사의 인내 범위를 초과하지 않도록 보증할 수 있다. 이번 발사에서 보다 안전한 "엄브렐라 +에어백" 착륙 방법과 우주선 재사용 관련 기술을 검증할 예정이다. 차세대 유인우주선은 반환선의 10차 재사용을 목표로 하고 단계적으로 비용을 절감할 계획이다. 창정 5호 B탑재 로켓은 창정 5호를 기반으로 개선한 중국 최초의 1급반 구조(One and a half stage, 로켓부스터 구조) 대형 탑재 로켓으로 중국 유인우주정거장 선실과 같은 중요 우주 발사 임무를 수행한다. 이번 발사는 해당 로켓의 첫 비행이 될 것이다.

중싱 1C 위성 발사 성공

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2015년 12월 10일 0시 46분, 중국항공우주과학기술그룹회사의 중싱1C(中星1C) 위성이 중국 시창(西昌)위성발사센터에서 창정3호(長征三號) 을운반로켓(CZ-3)에 실려 성공적으로 발사되었으며 예정 궤도에 진입하였다. 중싱1C는 중국위성통신그룹유한회사의 통신방송위성으로서 중국항공우주과학기술그룹 제5연구원에서 연구제작하였으며 고질량의 음성, 데이터, 방송 전송 서비스를 제공하게 된다. 해당 위성이 성공적으로 발사로, 중국의 통신 방송 사업에 더욱 좋은 서비스를 제공할 수 있다. 창정3호 을운반로켓은 중국항공우주과학기술그룹 제1연구운에서 연구 제작하였다. 이번 비행은 창정 계열 운반로켓의 220번째 발사인 동시에 창3갑(長三甲) 계열 운반로켓의 69번째 발사이기도 하다.

중국지우취안위성발사센터, 암흑물질 입자탐사용 위성 발사 성공

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2015년 12월 17일, 중국지우취안(酒泉)위성발사센터에서 ‘창장2호D(CZ-2D)’ 운반 로켓으로 암흑 물질 입자 탐사 위성을 성공적으로 발사했다. 암흑 물질 입자 탐사 위성은 우주과학 시범 프로젝트의 첫 우주 관측용 천문 위성이자 현재까지 관측 범위가 가장 넓고 에너지 분해능이 가장 양호한 암흑 물질 입자 탐사 위성이기도 하다. 그 과학적인 목적은 암흑 물질 및 우주선(Cosmic ray) 기원의 연구에서 핵심기술을 파악하고 감마선 천체의 연구에서 중요한 성과를 확보하기 위해서이다. 우주 과학은 항공우주산업의 중요한 구성 부분이자, 혁신 구동 발전 전략을 실행하는 최적의 착륙지점이기도 하다. 현재 항공우주공학기술의 혁신을 주체로 우주응용 및 우주과학을 양 주축으로 한 ‘일체양익(一體兩翼)’의 새로운 발전 전략을 대대적으로 추진하고 있으며 또한 우주과학, 우주기술, 우주응용 연구를 강화하여 협동연구개방의 새로운 과학 연구 혁신 시스템을 구축한 동시에 다중 국제적 협력 혁신 플랫폼의 건설을 강화하여 항공 우주 사업의 전면적이고 과학적이며 조화로운 발전을 추진하고 있다. 현재까지, 국방과학기술공업국에서는 SJ-5호, 지구-우주 탐사 프로그램, 중국-프랑스 천문 관측 위성, 경질 X-선 망원경 등 우주 과학 위성 프로젝트의 연구 제작에 참여하였으며 또한 대량의 민간용 위성에 우주 환경 탐사 시스템을 탐재하여 상관 실험 및 데이터 축적 업무를 수행하였으며 중국 최초로 지구외 천체의 탐사에 성공했다. 우주과학 시범 프로젝트는 중국 전략적 첨단과학기술 프로젝트로써, 우주과학 발전 전략 계획의 연구, 혁신 개념 연구 및 상관 탐사 기술의 사전 연구, 우주과학 위성 핵심 기술 연구, 우주 과학 위성의 연구 제작, 발사 및 운행 등을 전개한다. 암흑 물질 입자 탐사 위성은 국방과학기술공업국에서 발사 허가를 받았고 중국과학원에서 엔지니어링을 수행하였으며 중국과학원 산하 상하이초소형위성공정센터 및 중국항공우주그룹회사 산하 상하이항공우주기술연구원에서 위성 및 운반 로켓을 각각 연구 제작하였다.

신형 전기 동력 스포츠급 경항공기 RX1E 생산 허가증 획득

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2015년 12월 3일 선양(瀋陽)대학에서 중국에서 자체 제조한 신형의 전기동력 스포츠급 경항공기-루이샹(銳翔) 2인승 항공기(RX1E) 생산 허가증 수여식을 가졌다. RX1E 전기 동력 항공기는 현재 세계에서 유일하게 모델 설계 자격증(TDA)과 생산 허가증(PC)을 수여 받은 전기 동력 스포츠급 경항공기이다. RX1E 전기동력 항공기는 중국공정원 원사이며 선양항공우주대학 교장인 양펑톈(楊鳳田)이 이끌고, 랴오닝(遼寧)통용항공연구원에서 개발한 자체 지식재산권을 보유한 항공기이다. 해당 항공기는 2012년에 연구하기 시작하여 약 3년 동안의 노력을 거쳐 설계, 제조, 생산, 실험, 시험 비행, 비행 적응 등을 포함한 전부의 작업을 완성하였으며, 또한 중국 내외의 여러 차례되는 항공기 전시회에 참가하여 광범위한 관심과 우수한 평가를 받았고, 이미 28대 항공기 주문 계약을 체결하였다. RX1E 전기동력 항공기는 리튬 전지를 에너지원으로 하고, 희토류 영구자석 동기전동기를 동력으로 하며, 탄소섬유 복합 재료를 구조체로 하고, 30분 충전하면 45~60분 비행할 수 있으며, 순항 속도는 120 Km/h에 달하며 최대 비행 높이는 3,000m이다. 탑승 인원은 2명이며 비행사 훈련, 관광 여행, 비행 체험, 항공 대회 등 비행 활동을 진행할 수 있다. 해당 항공기는 친환경적 무소음, 무오염, 안전하고 편안함, 간단한 조종, 낮은 운행 원가 등 장점을 갖고 있다. 이는 중국이 전기 동력 경항공기 분야에서 국제 선진 수준에 도달하였음을 의미한다. 중국 국민 경제의 발전 및 저공 영역의 개방이 점점 성숙됨에 따라 일반 항공기의 시장 규모는 기하 급수로 증가되고 있고, 현재 중국에서 일반 항공 산업은 “급속한 발전” 추세를 보이고 있다. 루이샹 2인승 전기 동력 항공기의 성공적 개발 그리고 생산 허가증 획득은 중국의 친환경 일반 항공 산업이 세계의 앞자리에 들어섰음을 의미한다. 현재 랴오닝통용항공연구원에서는 이미 순수한 전기 동력 및 전부 복합 재료로 제조한 4인승 일반 항공기를 개발하고 있다.

중국 원격탐사 29호 위성 발사 성공

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2015년11월27일 5시24분, 중국 타이위안(太原) 위성발사센터에서 원격탐사 29호 위성을 탑재한 창정(長征)4호 병(丙) 운반로켓이 성공적으로 발사됐다. 이번의 발사는 창정계열 운반로켓의 219번째 비행이다. 원격탐사 29호 위성은 과학 실험, 국토자원 조사, 농작물 생산량 예측 및 재해 방지 등 분야에서 주로 사용될 예정이다. 이번에 발사한 위성과 운반로켓은 모두 중국항천과기그룹회사(中國航太科技集團公司) 산하의 상하이항천기술연구원(上海航太技術研究院)에서 연구 개발했다.

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.

항저우사범대학, 줄기세포 노화영역에서 중요한 발견

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2016년 4월 7일, 항저우사범대학 쥐전위(鞠振宇) 교수 연구팀은 줄기세포영역 최고잡지인 “Cell Stem Cell”에 온라인판으로 “SIRT6 Controls Hematopoietic Stem Cell Homeostasis through Epigenetic Regulation of Wnt Signaling”(SIRT6이 후성유전제어 Wnt신호전달 경로를 통하여 조혈줄기세포의 안정상태를 유지)라는 제목의 연구논문을 발표하여 장수 유전자 Sirt6가 조혈줄기세포의 안정상태를 유지하는 과정에서의 중요한 작용을 규명하였다. (http://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(16)00111-9) Sirtuin는 생물체에서 광범위하게 존재하는 NAD+의존성 히스톤 탈아세틸화 효소로서 다양한 기질에 작용하여 스트레스반응, 지방산산화, 에너지대사 등 생리과정의 안정적인 상태 조절에 광범위하게 참여한다. Sirtuin 는 년령의 증가에 따라 발현 수준이 점차 낮아지며 생물 유기체와의 노화 및 노화 관련성 질병 등과 연관이 있다. 기존 연구에 의하면 Sirtuin의 과발현은 하등생물의 수명을 연장시킬 수 있으나 줄기세포의 안정상태 유지에서의 구체적인 작용 원리는 밝혀지지 않고 있다. 연구팀은 Sirtuin 패밀리인 SIRT6의 결실이 Wnt 신호전달 경로의 활성을 상향 조절하여 조혈줄기세포로 하여금 세포주기증식에 들어가게 하여 나중에 조혈줄기세포의 고갈을 초래한다는 것을 발견하였다. 반면 Wnt 신호전달 경로 억제제ICG001를 이용하여 Sirt6 유전자제거 조혈줄기세포의 지나친 증식과 고갈을 막을 수 있다. 해당 연구결과는 줄기세포 노화의 지연과 골수부전성 질병의 예방 치료에 대하여 중요한 과학적 의미가 있다. 또한 최초로 SIRT6이 후성 유전학적 측면에서 조혈줄기세포의 발달과 노화과정중의 주요 전달 경로(Wnt신호전달 경로)를 조절할 수 있다는 것을 규명하였다. 이는 SIRT6이 성체줄기세포의 안정한 상태 유지와 노화 제어에 대한 심층 이해 및 줄기세포 노화 관련 질병의 개입에 대한 탐구에 있어서 중요한 의미를 갖고 있으며 줄기세포 노화 관련 질병에 대한 연구와 개입에 새로운 잠재적 타겟과 아이디어를 제공하였으며 장수유전자 Sirt6의 생물학기능연구에 새로운 관점을 제공하였다. 해당 연구는 주요하게 국가자연과학기금 걸출청년기금프로젝트(81525010), 국가자연과학기금 중점국제협력프로젝트(81420108017), 국가자연과학기금 중점프로젝트(81130074)등의 자금지원을 받았다. 쥐전위 교수와 왕후 박사는 본 논문의 공동 교신 저자이다. 그림: Wnt 신호전달 경로는 조혈줄기세포(HSC)의 안정상태 유지에 대하여 아주 중요하다. SIRT6은 히스톤 탈아세틸화를 통하여 Wnt신호전달 경로를 비교적 낮은 수준으로 유지한다. SIRT6 제거후 Wnt 타겟 유전자 촉진제 구역의 히스톤 H3-K56부근 아세틸화 수준이 상승함으로 하여 Wnt 신호전달 경로의 전사를 촉진한다. 이로써 HSC는 세포주기 증식에 들어가게 되며 조혈줄기세포의 안정상태를 유지하게 된다.

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.

메틸알코올에서 저탄소 알켄을 제조하는 신기술 산업화로 매진

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중국은 독자적인 연구로 '메틸알코올에서 저탄소 알켄을 추출 제조하는 새로운 기술(DMTO-Ⅱ)' 개발에 성공하고, 2010년 10월 26일 베이징에서 이를 산업화하는 계약을 체결하였다. 중국 산시석탄업화공그룹(陕西煤业化工集团), 중국과학기술원 다롄화학물리연구소(中科院大连化学物理所), 시노펙 뤄양석유화학공정공사(中石化洛阳石化工程公司)는 산시푸청청정에너지화공유한공사(陕西蒲城清洁能源化工有限公司)와 정식으로 계약을 체결하였다. 산시푸청청정에너지화공유한공사는 중임을 짊어지고 석탄 이용 메틸알코올 연간 생산량을 180만 톤으로, 메틸알코올 이용 알켄 연간 생산량을 67만 톤으로 끌어올릴 예정이다. 선화(神华)기업은 2011년 1월 1일 내몽고 바오타우(包头)에서 60만 톤 규모의 석탄 이용 알켄 제조 산업화시범프로젝트를 정식 가동하고, 상업화 운영에 들어갔다. 이번에 산업화에 성공한 MOTO-Ⅱ기술은 산시석탄업화공그룹과 중국과학원 다롄화학물리연구소 등이 공동 개발한 것으로 대내외적으로 큰 주목을 받고 있으며, 2011년 1월 19일 중국과학원 원사와 중국공정원 원사들에 의해 2010년 중국 10대 과학기술 대표성과로 선정되었다. 류중민(刘中民) 중국과학원 다롄화학물리연구소 부소장은 본지와의 인터뷰에서 "중국과학원 다롄화학물리연구소는 1980년대 초부터 세계 에너지 발전추세를 예의주시하면서 DMTO 연구팀을 구성하고, 30년간 연구개발을 지속적으로 추진해온 결과 오늘과 같은 수준에 이르렀다."고 밝혔다.

중국과학원 자동화연구소, 새로운 나노금 조영제 개발

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최근 중국과학원 자동화연구소 톈제(田捷) 연구팀은 국외 과학자들과 협력하여 새로운 광음향 영상 기술과 광열치료(photothermal therapy) 수단을 이용한 유선종양 진료 연구 분야에서 획기적인 성과를 거두었다. 관련 연구 성과는 ‘Advanced Materials’에 발표되었다. 종양에 대한 초기 진단, 진행단계의 정확한 분류, 영상유도 수술의 정확한 절제 등은 현재 임상에서 환자 치료 효과와 생존 주기를 향상시키는데 있어서 주요한 난제이다. 기존의 영상기술은 민감도, 특이성, 공간 해상도가 비교적 낮을 뿐만 아니라 또 전리방사선 위험 등이 존재한다. 최근 개발된 광음향 영상 기술은 새로운 분자 영상 모델로서 높은 광학적 영상 해상도와 우수한 초음파 이미징 깊이를 결합시켜 생물의학과 임상에서 광범위하게 응용되고 있다. 연구팀은 DNA접지 구조 벡터로 포장된 일종 새로운 나노금 조영제를 개발하였다. 해당 조영제는 효과적인 광음향 영상 탐침으로서 영상 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 종양내부구조에 대한 영상도 구현하여 조영제의 사용량을 크게 감소시킬 수 있다. 또한 종양 영상을 구현하는 동시에 영상 유도 조건에서 종양 광열치료도 구현하여 종양 치료효과를 크게 향상시킬 수 있으며 종양 재발도 억제하여 생존 주기를 효과적으로 연장시킬 수 있다. 광음향 영상은 주로 비전리 방사선을 이용하기에 임상 응용 안전성을 갖고 있다. 이러한 생물 안전성과 양호한 조직 상용성을 가진 조영제는 임상 전환에서 매우 큰 전망을 가진다.

칭화대학교, 누에 유충에 탄소나노튜브를 섭식시켜 다용성 탄소강화 실크 제작

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칭화(清華)대학교 장잉잉(張瑩瑩) 연구팀은 누에 유충에 탄소나노튜브를 섭식시켜 새로운 탄소강화 실크를 제작하였다. 연구팀은 누에 유충에 탄소나노튜브 또는 그래핀(총 무게의 0.2% 차지)을 함유한 수용액을 뿌린 뽕잎을 직접 섭식시킨 후, 누에 유충이 토해낸 실을 수집하였는데 일반 실크보다 더 단단하고 강인하였다. 2016년 10월 10일 ‘Scientific American’ 저널은 이러한 탄소강화 실크는 내구성 보호용 직물, 생물학적 분해가 가능한 의학 삽입물 및 친환경 웨어러블 전자설비에 응용될 수 있다고 보고하였다. 탄소 함유 수용액을 직접 섭식시키는 방법은 누에고치 실크를 직접 처리하는 방법에 비해 더 간단하고 친환경적이며 또한 탄소강화 실크의 외부 파괴 저항 인성을 배로 증가시켰으며 수용 응력도 최소로 50% 높아졌다. 연구팀은 해당 실크를 1,050℃까지 가열시킨 다음 탄소화후 실크 단백질섬유의 전도율과 구조를 한층 더 연구하였다. 라만스펙트럼과 전자현미경 영상 결과, 나노재료를 삽입한 탄소 강화 실크의 결정체 구조는 더 정연하게 배열되었다. 이번 연구에서 사용한 1-2나노미터 단벽탄소나노튜브 재료는 실크 단백질 결정체 구조의 융합에 더 적합하였다. 이번 연구는 고강도 실크 섬유를 대규모적으로 생산하는데 간단한 방법을 제공하였으며 그 우수한 전도율은 내장형 스마트 방직품 및 신경신호를 열독할 수 있는 센서의 응용에 더 적합하다.

난징공업대학교, 세계 최고 효율의 페로브스카이트 LED 소자 개발

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최근, 난징(南京)공업대학교 황웨이(黃維) 원사, 왕젠푸(王建浦) 교수가 이끄는 연구팀은 다중 양자우물(Multiple quantum well, MQW) 구조를 보유한 페로브스카이트(perovskite) LED를 설계하고 제조하였는데 그 소자의 효율과 안정성은 국제 동기 재료의 성능을 훨씬 초과하였으며, 페로브스카이트 재료 및 그 발광 영역에서의 연구에 새로운 방향을 제시하였다. 연구팀이 개발한 LED 소자 외부 양자 효율은 11.7%에 달하였는데 이는 현재 페로브스카이트 LED 효율의 세계 최고기록이다. 해당 연구 성과는 2016년9월 26일에 국제 최고급학술저널인 ‘Nature Photonics’에 게재되었다. 현재 OLED 소자는 효율이 낮고 안정성이 부족하며 제조 원가가 높은 등 문제점이 존재하여 OLED 확장 응용 범위를 제한하고 있다. 고효율 페로브스카이트 LED 공법은 더 간편하고 에너지 소모가 낮으며 재료 친화성이 강한 특성으로 말미암아 향후 산업화를 실현하면 광범위한 시장전망을 갖게 된다. 연구팀이 개발한 고효율 페로브스카이트 LED는 유기․무기 복합화 페로브스카이트 재료를 함유하고 있으므로 유기․무기 반도체 재료의 장점을 동시에 보유하고 있다. 첫째, 일반적으로 무기 LED 발광튜브는 포인트식 발광에 속하여 디스플레이 장치로 될 수 없고 OLED만이 디스플레이 장치로 될 수 있다. 그러나 페로브스카이트 LED는 기존의 무기 LED와 달리 디스플레이 장치로 될 수 있으며 화면 색채가 더 다채롭다. 둘째, 페로브스카이트 LED는 조명에 사용할 때에도 그 장점이 뚜렷하다. 기존의 LED 실내조명을 점상발광으로부터 표면발광으로 개선하여 실내 광선이 눈을 자극하지 않아 자연광에 더 근접함으로써 편안함을 증가시켰다. 기존의 무기 LED는 소면적 제조가 가능하지만 해당 성과를 이용할 경우 천장판 크기와 유사한 큰 면적으로 제조할 수 있어 기존의 무기 발광재료에 비해 결함밀도가 낮고 발광효율이 높으며 색채 순도가 양호한 등 장점을 갖는다.

중국공정원, 단층 그래핀 상온 삽입 박리 제조기술 감정 통과

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최근에 중국공정원 쑨진량(孫晉良) 원사를 비롯한 9명 전문가가 ‘단층 그래핀 상온 삽입 박리 제조기술’에 대한 감정을 통과하였다. 이 제조기술을 통하여 그래핀 생산 원가가 국외 동종제품의 1/10로 감소될 전망이다. 가장 얇은 2차원 나노재료인 그래핀은 단일 탄소원자로 배열되었고 그래핀 10만층 조각의 중첩 두께는 머리카락 한가락의 두께밖에 되지 않는다. 2010년, 영국의 과학자는 테이프를 연필심에 붙이는 방법으로 그래핀을 발견하였다. 그러나 이 기계적 박리법으로 제조한 그래핀의 재료 두께를 확정할 수 없으므로 그래핀 제조기술은 그래핀 산업에서 걸림돌로 되었다. ‘단층 그래핀 상온 삽입 박리 제조기술’은 난퉁(南通)웨이야(維亞)그래핀과학기술유한회사와 상하이그래핀신소재과학기술유한회사가 공동으로 개발하였다. 전문가가 감정한 결과, 해당 기술은 상온 조건에서 그래핀을 제조할 수 있으며 단층 그래핀 함량은 99%에 달할 수 있다. 또한 공법 효율은 기존보다 3배 향상되었으며 원가는 기존의 1/10로 감소되었다. 해당 회사는 2017년에 그래핀 100만톤을 생산할 전망이다. 그래핀 제조기술의 획기적인 성과는 그래핀 산업에 핵심적 도움을 주었다. 그래핀 핵심기술은 이미 획기적인 성과를 거두었고 2106년 시장 규모는 몇십억에 달하였으며 해당 신소재는 향후 에너지 저장, 전자, 광전자소자, 특수섬유 분야에서 큰 역할을 발휘할 것이며, 2018년에 그래핀 산업이 대폭발하고 2020년에 1,000억 규모로 성장할 것으로 전망하였다. 2016년 상하이에 그래핀 산업기술 기능형 플랫폼이 설립되었으며 10월에 생산 시험라인이 건설될 계획이다. 그래핀 제조기술의 획기적인 성과는 상하이 그래핀 산업발전의 돌파구가 될 것이다.

중국 나노식각기술 연구 진전

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중국과학원 광전기술연구소 마이크로식각기술 및 마이크로광학실험실은 마이크로구조의 경계에 기반한 LSP 초고해상도 식각기술을 개발하였다. 이 기술은 마이크로나노구조의 경계를 마스크패턴(mask patterns)으로 삼아 표면플라즈마를 효과적으로 여기시켰고, 보통 I-line, G-line 광원으로 특정치수 30nm 미만의 초고해상도 리소그래피를 획득하였다. 일반 마이크로식각공법은 가능한 한 짧은 노출파장을 채택하여 100nm 심지어 수십 nm 수준의 리소그래피 해상도를 획득하는 것이 목적이다. 하지만 노출파장이 단축됨에 따라 식각장비 전체의 원가도 급격히 상승하고 있는 추세이다. 현재 시판되는 주류설비인 193리소그래피의 판매가격은 수천만달러를 호가한다. 장비가 지나치게 비싼 관계로 단파장 광원식각기술의 응용이 크게 제약받고 있다. 표면플라즈마 광학기술의 개발은 마이크로식각기술의 발전에 새로운 선택 기회를 제공하였다. 표면플라즈마의 단파장을 이용하여 마스크 패턴과 매개변수의 합리적인 설계를 통한 초고해상도의 나노식각기술이 형성될 전망이다. 이러한 배경가운데 연구원은 마이크로구조 경계 기반의 LSP 초고해상도 식각기술을 개발한 것이다. 이론연구 결과, 이 기술로 특정치수가 1/10 노출파장보다 작은 나노구조를 획득하였고, 또한 365nm 광원을 이용한 실험으로 회절한계를 넘어선 리소그래피 해상도를 획득할 수 있다. 이는 중국에서 급성장하고 있는 정보산업기술 및 나노기술에 중요한 기반이 될 것이다.

물리연구소, 철베이스 고온초전도체 연구진전

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1982년에 동산화물 고온초전도체를 발견한데 이어 2008년에 철베이스 초전도체(임계온도 55K)를 발견함에 따라 고온초전도성의 새로운 연구방향이 열렸다. 그중에서도 고온초전도성의 생성메커니즘을 파악하는 것이 철베이스 초전도체의 핵심 연구문제이다. 재료의 초전도성을 이해하려면 우선 재료의 전자구조부터 연구해야 한다. 각분해 광전자분광기술은 재료의 전자구조를 측정하는 가장 직접적이고도 유력한 실험수단이다. 중국과학원 물리연구소/북경응집체물리 국가지정실험실(준비중) 초전도 국가지정중점실험실의 저우싱쟝(周興江)연구팀은 기타 과제팀과 협력하여 자체 개발한 고해상도 각분해 광전자분광시스템을 이용해 철베이스 전도체의 전자구조 및 초전도 에너지갭의 대칭성 연구에서 획기적인 진전을 이룩했다. 철베이스 초전도체를 발견한지 얼마 안된 시점에서 연구팀은 가장 먼저 철베이스 초전도체의 에너지밴드구조와 페르미면 연구에 착수했다. 각분해 광전자분광법으로 (Sr,K)Fe2As2 초전도체에 대한 측정을 통해 [Haiyun Liu et al., Phys. Rev. B 78, 184514(2008)] 철베이스 초전도체의 에너지밴드구조가 재규격화(Renormalization) 효과를 지닌다는 것을 최초로 보도하였다. 즉 실험으로 측정한 에너지밴드폭은 에너지밴드 계산결과와 비교해보면 2~3배정도 좁았다. 연구팀은 M점 부근에 나타난 기이한 페르미면 토폴로지모양을 관찰하였고 2개의 Dirac cone-like구조와 유사한 strong spots가 존재한다는 것을 발견하였다. 이 측정결과는 단순히 에너지밴드를 계산하는 방법으로는 해석할 수 없다. 초전도성은 2개의 전자가 쿠퍼 쌍(cooper electronic pair)을 형성하여 실현하는 것으로, 초전도 에너지갭의 대칭성은 초전도 미시적 메커니즘을 구축하는데에 중요한 역할을 한다. 저우싱쟝연구팀은 가장 먼저 철베이스 초전도체의 에너지갭구조를 보도하였다. 연구팀은 최적의 도핑(Ba0.6K0.4) Fe2As2초전도체의 전자구조와 에너지갭의 측정[Lin Zhao et al., Chin. Phys. Lett. 25, 4402(2008)]을 통해, 초전도 에너지갭이 페르미면에서 기본적으로 등방성을 나타낸다는 것을 발견하였으며, 노드(초전도 에너지갭이 제로인 점)는 측정하지 못했다. 또한 초전도에너지갭은 페르미면과 관련되는데, 페르미면에 따라 나타난 초전도체 에너지갭의 크기도 부동하다. 측정결과, 철베이스 초전도체의 초전도에너지갭은 등방성의 s파와 일치하며 철베이스 초전도체의 초전도 대칭성 확정에 중요한 정보를 제공하였다. 철베이스 초전도체 모체는 반강자성체 금속이며, 초전도성은 모체에 캐리어(전자 혹은 홀)를 도핑하거나 혹은 외부 압력을 가하여 반강자성을 억제하는 방법으로 실현한다. 따라서 반강자성 모체에서 초전도체로의 전환, 반강자성체와 초전도체와의 관계를 연구하는 것은 초전도체메커니즘을 이해하는데에 중요한 의의를 지닌다. 저우싱쟝연구팀은 기타 연구팀과 협력하여 철베이스 초전도체 122시리즈 모체 BaFe2As2에 대한 연구를 수행하였다[Guodong Liu et al., Phys. Rev. B 80, 134519 (2009)]. 연구팀은 자석전환/구조전환 전후 BaFe2As2의 전자구조가 단순한 에너지갭의 중첩(folding)으로 나타나는 것이 아니라 치열한 전자구조의 재조합(reorganization)으로 나타나며, 자석질서배열에서 에너지갭이 열리는 것은 발견하지 못하였다. 이를 토대로 연구팀은 BaFe2As2의 자석전환은 일반 스핀밀도파의 형성과는 뚜렷이 구별된다는 논점을 제출하였다. 철베이스 초전도체 1111시리즈 모체 CeFeAsO의 연구를 통해[Haiyun Liu et al., Phys. Rev. Lett. 105, 027001 (2010)], 최초로 brillouin zone 중심에 하나의 큰 홀모양의 페르미면이 존재한다는 것을 최초로 발견하였다. 하지만 기존의 에너지밴드구조계산에는 페르미면의 존재를 예언한적 없는데, 철베이스 초전도 1111체계에 가능하게 표면상태가 존재한다는 것을 뜻한다. 그밖에 철베이스 초전도체 모체에서도 처음으로 분산에 비틀림(Kink)이 생기는 것을 관찰하였다. 2010년 철베이스 초전도체 AxFe2-ySe2(A=K,Tl,Cs,Rb,등)의 발견으로 철베이스 초전도체 연구의 새로운 붐을 일으켰고 또한 기타 철베이스 초전도체계열의 현존의 중요한 관념에 대해서도 도전장을 내걸었다. 기타 철베이스 초전도체는 brillouin zone 중심에 보편적으로 홀모양의 페르미면이 존재한다는 것이 과거의 관점이었다. 전자의 이러한 점 부근의 홀모양 페르미면과 M점 부근의 전자모양 페르미면간의 분산 및 페르미면간의 nesting구조는 철베이스 초전도체가운데 s+- 초전도 페어링을 형성한 원인으로 간주되었다. AxFe2-ySe2의 발견으로 기존 관점의 정확성에 질의를 제기한 것이다. 이는 초전도체 임계온도가 30K이상에 도달하였지만 에너지밴드구조를 계산해보면 오히려 brillouin zone 중심에 더 이상 홀모양의 페르미면이 없기에, 페르미면의 nesting 및 전자의 홀모양 페르미면과 전자모양 페르미면간의 분산도 존재하지 않는다. 새로운 철베이스 초전도체의 전자구조와 초전도 에너지갭에 대한 연구는 철베이스 초전도체의 초전도메커니즘을 완전히 이해하는데에 중요한 정보를 제공하였다. 저우싱쟝연구팀은 AxFe2-ySe2초전도체의 각분해 광전자분광연구를 통해 임계온고가 32K인 Tl0.58Rb0.42Fe1.72Se2의 초전도체에서 brillouin zone의 Γ점에는 홀모양의 페르미면이 확실히 존재하지 않음을 발견하였다. 더욱 중요한 것은 Γ점을 둘러싼 2개의 전자모양의 페르미면을 처음으로 관찰하였는데, 이는 에너지밴드이론예측 및 일부 실험측정으로 얻은 페르미면과는 완전히 달랐으며, AxFe2-ySe2의 전자구조를 완전히 인식하는데 중요한 실험근거를 제공하였다. 초전도에너지갭 측정결과 Γ점을 둘러싼 바깥층 전자모양 페르미면 및 M점을 둘러싼 전자모양 페르미면은 모두 에너지갭의 노드가 존재하지 않으며 등방성에 까까운 초전도 에너지갭을 지니는 것으로 초전도 페어링 대칭성은 S파에 치우침을 나타내었다. 이 결과는 철베이스 고온초전도체 메커니즘의 구축을 위해 중요한 정보를 제공하였다. 관련 문장은 최신호 Physical Review Letters[Daixiang Mou et al., Phys. Rev. Lett. 106, 107001 (2011)]에 발표되었고, ‘편집추천’논문으로 선정되었다. 연구팀은 또 K0.68Fe1.79Se2와 Tl0.45K0.34Fe1.84Se2초전도체의 고해상도 광전자분광에 대한 연구[Lin Zhao et al., Phys. Rev. B 83, 140508(R) (2011)]가운데 위의 초전도체가 Tl0.58Rb0.42Fe1.72Se2와 페르미면 토폴로지구조가 유사하다는 것을 발견하였다. 즉 brillouin zone 중심의 Γ점에 2개의 전자모양의 페르미면이 존재함을 의미한다. 이는 AxFe2-ySe2체계의 프리미면 측정상의 차이를 통일시켰을 뿐 아니라, AxFe2-ySe2계열중 전자구조의 공통성도 구축하였다.

합비물질과학연구원 바이메탈 나노수지상결정 성장메커니즘 규명

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구리(Cu)와 은(Ag+)이온과의 치환반응을 이용한 나노 은(Ag)의 수지상결정(dendrite) 성장에 관한 연구는 많이 추진되었으나 마이크로나노스케일의 수지상결정성장과정이나 메커니즘에 대해서는 아직 깊은 탐구가 이루어지지 못하고 있다. 최근 중국과학원 합비(合肥)물질과학연구원 지능연구소와 합비마이크로스케일물질과학 국가지정실험실이 이 영역의 공동연구에서 진전을 이룩하였다. 연구성과는 2011년 4월 1일 나노재료분야의 국제학술지 Small(2011, 7(7), 858-863)의 표지논문으로 선정되었다. 지능연구소 생체모방기능성소재·센서부품연구센터의 류진화이(劉錦淮)연구원과 황싱지우(黄行九)연구원은 합비마이크로스케일물질과학 국가지정실험실의 위수훙(兪書宏)교수 연구팀과 협력하여 다양한 구조분석을 통해 구리나노클러스터와 은이온과의 반응과정에 얻은 나노 수지상결정의 생성물가운데 은(Ag)원소가 줄기인 것을 제외하고 구리원소가 균일하게 분포되어 있는 것을 발견하였다. 과제팀은 나노구조기반의 갈바니 전지(Galvanic cell)부식반응에 의한 바이메탈 수지상결정 성장메커니즘을 제출하였다. 메커니즘의 주요내용은 은나노구조가 생성되는 동시에 은과 구리사이에 나노 갈바니전지구조가 형성되는데, 은나노구조 표면에 집결된 전자는 은이온을 환원시킬 뿐만 아니라 일부 구리이온도 환원시킨다. 이는 나노구조의 갈바니전지부식반응원리를 깊이 이해하는데 중요한 과학적 의의를 지닌다. 연구팀은 또 이러한 바이메탈 수지상결정구조의 표면증강라만분광(surface enhanced raman scattering)효과가 순수한 은나노구조의 라만분광효과보다 뚜렷이 우수한 것을 발견하였는데, 이는 고활성 표면 증강라만 베이스를 발전시키는데 새로운 구상을 제공하였다.

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.