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3221 검색 결과: 과학

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“커쉐호”, 국가자연과학기금위원회 2019년 서태평양 과학고찰 공유 항해 수행

중국 차세대 원양종합과학탐사선 “커쉐호(科學號)”는 국가자연과학기금위원회 2019년 서태평양 과학고찰 공유 항차를 위해 산둥(山東) 칭다오시(青島市)의 중국과학원 해양연구소 서해안단지 부두에서 출항했다.
중국과학원 해양연구소, 음향학연구소, 중국난하이해양연구소, 심해과학·공정연구소, 광저우(廣州)지구화학연구소 및 중국해양대학, 샤먼(廈門)대학, 화둥(華東)사범대학, 산둥(山東)대학, 중산(中山)대학, 허하이(河海)대학, 톈진(天津)과기대 등 12개 과학연구소 및 대학교의 44명 과학자가 참여한 이번 과학고찰에는 해양물리, 해양생물, 해양화학, 해양지질 등 학과 분야의 40개 항목 국가자연과학기금 프로젝트가 포함된다. 이번 과학고찰은 80일 동안 수행할 예정이다.
이번 서태평양 과학고찰은 최초로 서쪽 경계영역에서 중태평양으로 확장했으며 주요 연구 목표는 서태평양 환류와 웜풀(Warm pool) 지역의 멀티스케일 변화 규칙 및 환경효과 연구이다. 또한 최근년래 성공적으로 구축한 서태평양 실시간 과학 관측망의 20여 개 수중/수면 부표에 대하여 업그레이드 및 유지보수함과 아울러 CTD/LADCP, 난류 탐사기, 생물 채집망, 박스형 채니기, 비디오 그래브버킷 등을 이용한 대규모 관측 및 항해 과정에서의 해류/기상 관측을 수행한다.
서태평양은 중국이 근해에서 대양으로 진입하는 과정에서 반드시 거쳐야 할 해양이며 세계 최대 웜풀, 최대 강도 열대 대류, 최대량 수증기 함량, 가장 풍부한 대륙주변부 물질 진입, 가장 높은 해양생물 다양성, 최대 규모 판 섭입(Plate subduction), 최대 깊이 해구 및 가장 완전한 해구-호상열도-후열도 분지 화산 시스템, 매우 활발한 해저 열수 및 냉천(Cold spring) 활동 등을 보유하고 있기에 지구시스템 과학 및 관련 자원환경 연구를 수행하는 이상적인 해양이다.

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중국과학원, 창어 4호 착륙 위치 정밀 확정

최근, 중국과학원 국가천문대 리춘라이(李春來) 연구팀은 중국우주기술연구원과 공동으로 데이터를 이용해 창어 4호(嫦娥四號)의 착륙 위치를 정밀하게 확정함과 아울러 달착륙 과정을 재현했다. 해당 성과는 달뒷면 제어점 연구 및 고정밀도 달 매핑(Mapping)에 기반을 마련함과 아울러 중국의 향후 심우주 탐사에 기술 지원을 제공했다. 해당 성과는 “Nature Communications”에 온라인으로 게재됐다.
달표면 연착륙은 일반적으로 지상에서 실시간 제어할 수 없기에 탐지기에 탑재된 센서를 이용해 자체로 계측 제어해야 한다. 따라서 탐지기 동력 하강 단계 궤적 재구성, 착륙점 위치 정밀 확정은 중요한 공학적 및 과학적 의미가 있다.
달의 정면에 연착륙할 경우 탐지기의 하강 궤적 및 착륙 위치를 지상 설비를 통해 측정할 수 있다. 하지만 달뒷면에 연착륙할 경우 달에 의한 차단으로 지상 설비를 이용해 측정할 수 없으며 또한 중계위성이 지상에 전송하는 원격측정 데이터의 제한으로 탐지기 착륙점을 정밀하게 확정할 수 없을 뿐만 아니라 하강 궤적을 재구성하기 매우 어렵다.
연구팀은 창어 2호 고해상도 지형 데이터와 창어 4호 착륙 과정 및 달표면 탐사 과정에서 획득한 멀티소스(Multi-source) 이미지 데이터를 결합해 창어 4호의 달뒷면에서 대략적인 장애물 회피 및 정밀 장애물 회피 등 자율항법 착륙 과정을 정밀하게 재구성함과 아울러 탐지기의 정밀 위치결정을 구현했다.
해당 성과는 창어 4호 착륙장치 및 위투 2호(玉兔二號) 월면차로 과학탐사를 수행하는데 배경 정보 및 위치 기준을 제공함과 아울러 중국이 향후 소행성 착륙, 화성 연착륙 등 과학탐사 임무를 수행하는데 기술 지원을 제공할 전망이다.

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세계해양과기대회, “해양 분야 첨단과학·공학기술 10대 난제” 발표

2019년 9월 24일 칭다오에서 열린 “해양기술 혁신, 산업발전 선도” 주제의 2019세계해양과기대회에 중국, 호주, 덴마크 등 20개 국가의 약 100명 해양과기 분야 저명 원사·전문가 외 국제기구 대표, 대학 및 과학연구기관의 전문가·학자, 기업 고위층 관리자 및 기술대표 등 700여 명이 참가한 가운데 대회측은 해양 분야 첨단과학·공학기술 10대 난제를 발표했다.
10대 난제는 각각 1) 해양 멀티스케일 에너지 캐스케이드 및 수송, 2) 심해 대양 및 지구 거주적합성(Livability), 3) 해양관측 및 탐사기술, 4) 해양 및 지구시스템 변화 예측, 5) 해안대 지속가능한 발전, 6) 심해 및 지구 생명기원, 7) 해저 다중 권층 상호작용 및 판 섭입(plate subduction), 8) 심해 전략성 광산자원, 9) 변화 중의 극지해양, 10) 대형 심해 프로젝트 안전보장 등이다.
해양학 연구, 지구 거주적합성, 미래 해양관측, 해양자원 개발, 해양공학 발전, 극지해양 연구, 심해자원 이용 등을 망라한 10대 난제는 국가경제와 국민생활과 연관되는 공학기술 문제인 동시에 인류 생존과 발전에 영향을 미치는 기초연구 문제이기도 하다. 10대 난제 발표는 중국의 해양과기 분야 혁신 발전 및 해양강국 건설에 전략적 지원을 제공할 전망이다.

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중국 과학기술평가표준화기술위원회 설립

최근, 중국 국가표준화관리위원회는 “전국 과학기술평가표준화기술위원회 등 14개 기술위원회를 설립할 데 관한 공고”를 발표했다. 제1기 전국과학기술평가표준화기술위원회(SAC/TC 580, 이하 “과학기술평가표준위원회”로 약칭)는 48명의 위원으로 구성되었고 과기부 부부장 리멍(李萌)이 주임위원직을 맡았다. 과기부는 과학기술평가위원회의 업무를 지도하고 과기부과학기술평가센터가 비서처 역할을 담당한다.
과학기술평가표준위원회는 과학기술 정책 평가, 계획 평가, 프로젝트 평가, 성과 평가, 지역 과학기술 혁신 평가, 기관 및 기지 평가, 인재 평가, 자금 평가 및 과학기술 성적과 영향 평가 등을 포함한 전국과학기술평가표준화 관련 사업을 집중 관리한다. 구체적 업무는 과학기술평가분야 표준화 사업의 정책과 대책을 건의하고 과학기술평가분야 국가표준체계를 제정하며 국가표준의 입안전개, 개정, 심사, 관철, 교육, 보급, 실시, 추적, 기술자문 및 국제화 등 업무를 담당하고 관련 조사연구, 합작과 교류를 전개하며 전국과학기술평가표준화의 발전을 추진한다.
현재 중국이 혁신으로 발전을 이끄는 전략을 실시하고 있는 이때 과학기술평가는 혁신 환경을 구축하고 과학기술체제 개혁을 촉진하며 과학기술 관리 정책을 지원함에 있어서 중요한 역할을 한다. 과학기술평가표준위원회의 설립은 중국 과학기술평가사업 발전의 중요한 이정표로서 중국의 과학기술평가사업은구축의 새로운 시기에 진입했다. 과학기술평가표준위원회는 각계 힘을 모아 과학기술평가표준화 구축을 적극 추진하고 과학기술평가 사업의 고품질 발전을 촉진하여 중국의 과학기술 혁신력을 향상시키고 혁신적인 국가 건설과 세계 과학기술강국 건설을 위해 유력한 보장을 제공할 전망이다.

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중국과학원, 그래핀 나노구조의 원자급 정밀 제어 가능 접힘 구현

중국과학원 물리연구소 가오훙쥔(高鴻鈞) 연구팀은 최초로 그래핀 나노구조의 원자급 정밀 제어가 가능한 접힘을 구현함과 아울러 신형 준3차원 그래핀 나노구조를 구축했다. 해당 구조는 2차원 회전 적층 이중층 그래핀 나노구조와 1차원 유사탄소나보튜브 구조로 구성되었다. 연구팀은 주사탐침(Scanning Probe) 조종기술을 통해 1) 그래핀 나노구조의 원자급 정밀 접힘 및 풀림, 2) 동일한 그래핀 구조에서의 임의 방향 반복 접힘, 3) 적층 각도를 정확하게 조절할 수 있는 회전 적층 이중층 그래핀 나노구조, 4) 준1차원 탄소나노튜브 나노구조 구축, 5) 쌍결정 그래핀 나노구조의 제어 가능한 접힘 및 헤테로접합 구축 등을 구현했다. 또한 주사터널링 분광법 및 제1원리 계산법을 응용하여 접힘 그래핀 나노구조의 정확한 원자구성 및 국소 전자상태 구조를 규명함과 아울러 그래핀 “나노 종이접기”를 통해 획득한 준1차원 나노튜브 헤테로접합이 서로 다른 에너지밴드 배열방식을 보유함을 발견했다.
해당 연구는 세계 최초로 원자급 정밀 제어, 수요에 따른 맞춤제작식 그래핀 접힘을 구현하였는데 이는 현재 세계 최소 사이즈의 그래핀 접힘이다. 상기 원자급 정밀 “종이접기”에 기반해 기타 신형 2차원 원자결정재료 및 복잡한 적층구조를 접을 수 있고 나아가 기능성 나노구조 및 양자디바이스(quantum device)를 제조해 그 신비한 물리현상을 밝힐 수 있다. 예를 들면 요술각 회전 적층 이중층 2차원 원자결정재료의 초전도성, 토폴로지 특성, 자성 등의 탐구 그리고 1차원 헤테로접합의 수송 성질 및 응용 등의 연구가 포함된다. 해당 연구는 양자재료 및 양자디바이스(기계) 구축에 중요한 과학·기술적 의미가 있다.

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중국과학원, FAST로 여러 번의 반복적 FRB 포획

최근 중국과학원 국가천문대는 FAST를 사용해 빠른 전파 폭발(Fast Radio Burst, FRB)의 여러 번 반복적인 폭발을 최초로 탐측했다. 현재 FAST가 포획한 펄스 수효는 전세계적으로 가장 많다. 이번에 탐측한 “우주 깊은 곳의 신비한 전파신호”는 지구로부터 30억 광년 떨어진 곳에서 왔다. 연구팀은 이미 항공기·위성 등의 교란 요인을 배제하였고 후속 교차검증을 진행 중이다.
근년에 새로 발견된 천체인 FRB 기원에 대해 국제과학계는 지금까지 합리적인 해석을 내놓지 못하고 있다. 2007년에 최초로 FRB를 발견하여서부터 현재까지 전세계적으로 발표된 FRB는 100개도 안 된다. 일반적 상황에서 FRB는 한 번 출현한 후로 종적을 감춘다. 2015년에 미국은 아레시보(Arecibo) 망원경으로 빠른 전파 폭발 FRB121102의 반복적 폭발을 최초로 탐측했다. 관련 데이터 분석에 근거하면 해당 신호원은 지구로부터 약 30억 광년 떨어진 왜소은하(dwarf galaxy) 속에 위치한다.
FAST는 이번에 실시간적 탐측단말을 사용해 빠른 전파 폭발 FRB121102을 탐측했다. 19빔 수신기에 설치된 FRB단말은 앞서 1개월 넘게 가동되었다. 2019년 8월 30일 오전에 FAST는 FRB121102에서 유래한 펄스를 실시간적으로 탐측했다. FAST 프로젝트팀은 그 즉시로 작업계획을 조정하여 FRB121102에 대한 후속 관측에 진력하였다. 그 후 연속 몇 일 동안 FAST는 FRB121102에서 유래한 펄스를 매일 수십 개씩 탐측했는데 특히 2019년 9월 3일에만 20여개를 탐측했다. FAST는 누계로 대량의 높은 신호대잡음비 펄스를 포획했다. 현재 FAST가 탐측한 펄스 수효는 전세계적으로 가장 많다. 관련 데이터에 대한 교차검증 및 심층적 처리는 아직도 진행 중이다.
현재 전세계적으로 탐측된 FRB는 매우 적다. 세계 최대 단일 구경 전파망원경 FAST의 19빔 수신기는 1.05~1.45GHz 주파수대를 포함하며 민감도가 매우 높아 반복 폭발 탐색에 적합하다. 탐측 샘플의 증가는 FRB 기원 및 물리적 메커니즘 연구에 중요한 촉진역할을 할 전망이다. FRB121102가 폭발 활성기에 있는데 비추어 FAST 프로젝트팀은 스케줄을 조정해 후속 관측을 추진할 계획이다. 이외 국제 기타 망원경설비의 참여도 기대된다.
중국과학원 국가천문대가 개발을 담당한 FRB 실시간 탐측단말은 고효율적 실시간 펄스 포획능력을 보유하기에 대부분 관측임무와 병행하여 진행할 수 있다. 향후 실시간 탐측단말은 새 FRB 발견, FRB 위치결정 정확도 향상, 전파 폭발에서 기인한 고정밀도 흡수선(absorption line) 실시간적 포획 등 면에서 중요한 역할을 할 전망이다.

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중국과학원, 전기가수분해 수소제조 기술연구 진전 취득

최근, 중국과학원 다롄화학물리연구소 기초국가중점실험실·태양에너지연구소 리찬(李灿) 연구팀이 개발한 차세대 전기가수분해 촉매가 쑤저우 징리 수소생산설비유한회사 및 커크렐-징리(쑤저우)수소에너지기술유한회사에서 제조한 규모화 알칼리성 전기가수분해 수소제조 파일럿 테스트 데모 엔지니어링 설비에서 안정적인 운행을 실현했다. 정격 작동조건에서의 장시간 운행 검증 결과, 전기가수분해 수소제조 전류 밀도가 4000A/m2로 안정적일 경우, 단위 수소제조 에너지소모는 4.1kWh/m3H2이하이고 에너지효율값은 86% 이상이며 전류밀도가 3000A/m2로 안정적일 경우, 단위 수소제조에너지소모는 4.0kWh/m3H2이하이고 에너지효율값은 88% 이상이다. 이는 현재 알려진 규모화 전기가수분해 수소제조의 최대효율이다.
태양에너지 등 재생에너지를 이용한 물분해에 의한 수소제조는 친환경 수소경제를 달성하는 유일한 방법이며 또한 미래 수소원료 전지의 수소에너지원 발전 방향이다. 태양에너지 등 재생에너지를 화학에너지로 전환하여 저장하는 핵심 단계는 가수분해(광가수분해와 전기가수분해)과정이다. 그중, 전기가수분해 수소제조 기술은 비교적 성숙되었고 이미 산업화 응용되었다. 그러나, 전기가수분해 수소제조 에너지 전환효율은 오랫동안 50-70% 사이에 머물고 있으며 전기가수분해 코스트가 고가로 행진하는 주요 원인이다. 해당 프로젝트의 진전은 수소에너지 분야의 발전과 수소에너지 경제 실현을 위하여 중요한 과학적 및 실제적 의의가 있다.
차세대 전기촉매는 1000M3/시간의 전기가수분해 수소제조 장비에 설치될 계획이다. 또한 란저우(兰州)신구 1000톤급 태양광연료 산업화 시범 엔지니어링 프로젝트에 응용되어 대규모 산업 전기가수분해 수소제조 설비의 에너지소모를 15% 이상 낮추어 전기가수분해 수소제조 산업의 에너지효율을 향상시킬 예정이다. 또한 생산원가를 대폭 낮추어 대규모 전기가수분해 산업화 달성을 추진할 전망이다.

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중국과학원, 보하이 갈조 대발생 유래종 규명

최근, 중국과학원 해양연구소 탕잉중(唐贏中) 연구팀은 보하이(渤海) 갈조(Brown water) 유발종에 대한 역사추적 및 생물지리학적 연구를 통해 갈조는 “외래 침입종에 의하여 유발되었다”는 가설을 뒤집었다. 해당 성과는 “Molecular Ecology”에 온라인으로 게재됐다.
갈조는 수산양식 및 생태계에 막대한 파괴를 초래하는 유해조류이다. 하지만 그 형성 원인에 대한 관점은 일치하지 않다. 해당 연구는 2009년 후 중국 보하이 해역 패류 양식업 및 생태계에 막대한 손실을 초래한 갈조에 초점을 맞추었으며 또한 최초로 갈조 유발종 유레오코커스 아노파게페렌스(Aureococcusanophagefferens)의 생활사 중에 휴면체 단계가 존재함과 아울러 해양 퇴적물에서 장기간 생존함을 입증했다.
갈조는 주로 2~3종 미세조류에 의해 유발된다. 그 중에서 갈조를 가장 흔히 유발하고 유발 규모가 가장 크며 또한 갈조 대발생에 가장 관심사로 떠오르고 있는 조류는 유레오코커스 아노파게페렌스이다. 중국은 미국, 남아프리카 다음으로 3번째 갈조 대발생 국가이다. 2009년 후 친황다오(秦皇島) 해역에서 여러 차례 발생한 갈조는 당지 수산양식업에 막대한 경제적 손실을 초래함과 아울러 생태계에 중대한 파괴성 영향을 초래했다.
연구팀은 유레오코커스 아노파게페렌스는 보하이 해역에서 적어도 1,500년 동안 생존했으며 또한 중국 남쪽의 남사군도로부터 북쪽의 베이다이허(北戴河), 단둥(丹東) 및 중국 4대 해역의 연안 양식 지역에 이르는 수심 3,450m 외해(Open sea)에 광범위하게 분포되어 있음을 발견했다. 해당 결과는 유레오코커스 아노파게페렌스가 북반구에서의 분포 기록을 남쪽으로 적어도 1,700Km 확장시켰다. 이로써 보하이 갈조는 외래 침입종에 의하여 유발된다는 가설을 뒤집었다.
유레오코커스 아노파게페렌스는 전세계 많은 해양에 광범위하게 분포된 종으로서 휴면체 생성은 해당 종의 전세계 분포 및 갈조 연별 재발생을 초래하는 주요 원인으로 추정된다. 해당 결과는 갈조 유발종 유레오코커스 아노파게페렌스의 “종의 유래” 및 전세계 지리적 본포 패턴을 인식하는데 도움을 줄 뿐만 아니라 갈조 대발생 원인을 심층적으로 연구하는데 중요한 과학적 근거를 제공했다.

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허페이물질과학연구원, “광열지능농약” 개발

최근 중국과학원 허페이물질과학연구원 우정옌(吳正岩) 연구팀은 자동 감광발열 및 농약방출 “지능”적 촉진이 가능한 광열방출조절형 농약을 성공적으로 개발해 효율을 평균 30% 향상시키고 원가를 20% 이상 저감했다. 해당 성과는 “ACS Sustainable Chemistry & Engineering”에 게재되었다.
재래식 농약은 방출/수요에 대한 정밀 매칭이 어려워 이용률이 낮고 원가가 높을 뿐더러 쉽게 오염을 초래한다. 중국은 농약 생산·사용 대국이지만 농약 유효 이용률은 40%도 안 된다. 최근 중국은 농업 친환경 전환 추진을 목표로 2020년에 이르러 전중국 주요 농작물에 대한 화학비료 농약의 사용량을 줄일 예정이다. 농약 이용률을 높이면서도 사용량을 줄이는 것이 농업·환경 분야에서 시급히 해결해야 할 중요한 기술문제로 되었다.
연구팀은 새 방법을 사용해 아타풀자이트(attapulgite), 바이오카본, 탄산수소암모늄 및 농약 글라이포세이트(glyphosate)를 원료로 하는 신형 광열방출조절형 농약을 제조했다. 해당 농약은 자동으로 빛을 감수해 열을 발생할 수 있고 또한 근적외선 및 그로 인해 발생된 열효과를 통해 농약 방출을 “지능”적으로 조절함으로써 농약의 수요에 따른 공급을 구현한다.
추산 결과, 해당 “광열지능농약”은 이용률을 20%~40% 향상시키고 원가를 20% 이상 저감할 수 있을 뿐만 아니라 환경오염을 줄일 수 있다.

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작물과학연구소, 벼 도열병 내성 칼슘 통로 단백질 조절의 분자 메커니즘 규명

최근 중국농업과학원 작물과학연구소 완젠민(萬建民) 연구팀은 벼 선천성 면역의 새 유전자 OsCNGC9를 복제함과 아울러 동 유전자가 벼 유묘기 도열병 내성에 영향을 미치는 분자 메커니즘을 심층적으로 연구했다. 해당 성과는 “Cell Research”에 온라인으로 게재되었다.
연구팀은 병원균 식별에서부터 칼슘이온 통로 활성화에 이르기까지의 면역신호 전달경로를 구축함으로써 식물모드 트리거드 면역반응 중 결실 관련 주요 부분을 보충하였을 뿐만 아니라 OsCNGC9 유전자를 이용한 벼 내병성 유전적 개량에 이론적 기반을 마련했다.
도열병은 벼의 수확량 및 품질을 심각하게 위협하는 세계적으로 가장 파괴적인 벼 병해이다. 식물은 주로 자가 면역계에 의존해 외계 병원체의 침입을 저항한다. 하지만 벼에서 매개성 모드 트리거드 면역반응(PTI) 과정을 담당하는 칼슘이온 통로는 지금까지 밝혀지지 않았다.
연구팀은 유묘기 도열병 내성 감소의 벼 돌연변이체를 연구재료로 하고 지도기반 클로닝(map-based cloning) 방법을 통해 인코딩 고리모양 뉴클레오티드(cyclic nucleotide) 이온 통로 단백질의 OsCNGC9 유전자를 획득했다. OsCNGC9는 벼 유묘기 도열병 내성을 양성조절(positive regulation)하는 작용을 보유하고 있으며 또한 칼슘이온 통로 단백질인 것으로 보충 감정되었다. 벼 PTI 과정에서 OsCNGC9 유전자는 PAMP에 의해 유도되는 세포외 칼슘이온의 내부 유동, 활성산소 발생 및 PTI 관련 유전자 발현을 적극적으로 조절한다. 심층 연구를 통해 벼 PTI 관련 수용체 유사 키나아제 OsRLCK185는 OsCNGC9 유전자와 상호작용할 수 있고 또한 OsCNGC9 인산화를 통해 통로 활성을 변화시킴을 발견했다. 뿐만 아니라 OsCNGC9 유전자를 과발현시켜 벼 PTI 반응 및 유묘기 도열병 내성을 뚜렷하게 향상시킨다. 이는 OsCNGC9 유전자가 벼 내병성 유전적 개량에 잠재적 응용가치가 있음을 보여준다.