| 저장대학, 1일 1천년 시뮬레이션하는 시공간 압축 실험실 구축 | ||
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 최근, 저장(浙江)대학 초중력 원심분리 시뮬레이션 및 실험 장치(CHIEF) 프로젝트 실행가능성 연구 보고서가 국가발전·개혁위원회 허가를 받았다. 해당 프로젝트는 항저우(杭州) 위항구(余杭區) 미래과기성(未來科技城)에 위치했으며 구축 시간이 5년이고 부지면적은 약 59,333㎡이며 총투자액은 20억 위안(한화로 약3,326억)을 초과한다. CHIEF는 "시공간 압축" 기능을 보유하고 있기에 "시간 초월"을 구현할 수 있어 1일에 1천년을 시뮬레이션할 수 있을 뿐만 아니라 실험실에서 "고속철 운행"을 구현할 수 있다. CHIEF는 "국가 중대 과학기술 인프라 시설"로서 대형 복잡성 과학연구 장치 또는 시스템을 의미하며 국가 과학기술 발전을 추진할 수 있는 "중요한 장비"이다. CHIEF와 동등한 수준의 장치로는 베이징 전자-양전자충돌기, 상하이광원(光源), 톈옌(天眼) FAST 전파망원경 등이 있다. CHIEF 프로젝트는 “13.5계획" 기간에 10개 국가 중대 과학기술 인프라 시설 프로젝트 중 하나이다. 표준 중력을 초과하는 중력을 초중력이라고 한다. 초중력 환경조건에서 신기한 효과가 발생할 수 있다. 초중력 환경 조건에서 과학자들은 표준 중력 환경 조건에서 완성하기 어려운 아주 많은 실험을 완성할 수 있다. 초중력장은 "비례 축소" 작용을 보유하고 있으며 초중력장에는 또한 "시간 단축" 효과가 존재한다. 과학자들은 해당 특성을 이용하여 실험 시간을 대폭 단축시킬 수 있다. 초중력 원심분리기에 토양 오염물질 전이 실험 장치를 장착하면 오염물질이 지하에서의 대규모, 장기적 이동을 시뮬레이션할 수 있다. 만약 현실에서 오염물질 전이를 연구하려면 수천 년이 소요되지만 초중력장에서 해당 시뮬레이션 실험을 수행하면 1일 시간이 소요된다. 연구팀은 CHIEF 예비연구 단계에 초중력을 이용하여 "고속열차 운행 동력 효과 테스트 시스템" 등 연구를 수행하였다. 해당 시스템의 설계는 고속열차가 중국 동남부 연해의 깊고 두터운 연질토양 지역에서 운행시 지반침하를 통제하기 위한데 있다. 현실에서 해당 실험을 수행하려면 거대한 자금 및 시간이 소요되지만 초중력 환경의 "비례축소", "시간단축" 효과를 이용하면 작은 모형으로 1시간 동안에 현실에서의 고속철 운행을 시뮬레이션하여 각종 방안을 연구·검증할 수 있다. 해당 "실험실에서의 고속철 운행" 프로젝트는 2017년 "중국 대학 10대 과학기술 진전"에 입선되었다. CHIEF의 용량은 1,900g·t에 달할 예정인데 이는 현재 세계 최대 원심분리기 용량 1,200g·t(중력가속도×t)을 훨씬 초과한다. CHIEF는 순간 상태에서 1만 년 시간, 원자급에서 1Km급 공간, 상온에서 고온고압 등 다상(Poly phase) 매질 운동의 실험 환경에 적합하다. 기존에 저장대학은 CHIEF의 "미니 버전(Mini version)" 장치 ZJU400를 건축공학실험실 지하실에 구축하였다. ZJU400의 "팔(Arm)" 길이는 4.5m이며 2개 회전축에 각각 1개 변의 길이가 1m인 큐브형 실험창을 탑재하였는데 실험창의 최대 지지 하중은 3t이다. ZJU400가 일정한 회전속도에 도달한 후 원심력의 작용으로 실험창에 초중력장이 형성된다. ZJU400은 원심가속도가 150배 중력가속도에 도달할 수 있는 원심분리기이다. 향후 구축하게 될 CHIEF의 회전팔 반지름은 9m에 도달하고 실험창은 3m, 최대 지지 하중은 32t에 도달할 예정인데 이는 ZJU400의 최대 지지 하중의 10배에 해당된다. CHIEF를 지하실에 설치하는 목적은 원심분리기 상부에 탑재된 행잉 바스켓(Hanging basket)이 고속 회전하기에 안전성을 확보하기 위한데 있다. 그러나 고속 회전 환경에서 사람이 직접 실험창에서 실험을 조작할 수 없다. 이에 대비해 실험창에 기계팔을 설치하였으며 모든 작동은 중앙제어장치의 통제에 의해 수행된다. 지하실에 많은 센서를 설치하였기에 검출된 신호 및 데이터는 제어실에 전달될 수 있다. CHIEF의 구축은 미니 버전 ZJU400에 존재하는 원심력이 클수록 하중 지지량이 적고 불평형 저항 능력이 낮은 단점을 보완할 수 있다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/1/422270.shtm |
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