에너지/환경

과불소화합물 전체 사슬 전이 규칙 규명

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최근, 중국농업과학원 농산물품질표준·검사기술연구소 쑤샤오어우(蘇曉鷗) 연구팀은 신형 잔류성 유기오염물질-과불소화합물이 고단백질사료 원료에서의 부존 특성 및 "사료-사육동물-인간" 전체 사슬에서의 전이/전환/노출 리스크를 논술했다. 해당 성과는 "Journal of Hazardous Materials"에 게재됐다. 최근년래 과불소화합물 등과 같은 신형 잔류성 유기오염물질의 생산량 및 사용량이 많아짐에 따라 환경으로부터 사료 및 식품 사슬에 유입되어 사료 및 식품 분야에 새로운 안전 리스크를 초래하고 있다. 우수한 성능을 보유하고 있는 과불소화합물은 광범위하게 응용되는 화학품으로서 종류가 다양하고 사용량이 많으며 또한 환경에서 매우 강한 잔류성을 보유하고 있다. 일부분 과불소화합물은 생물농축 능력 및 생물독성을 보유하고 있기에 "스톡홀름협약(Stockholm Convention)"에서 통제하고 있다. 과불소화합물 등 신형 유기오염물질이 "환경/사료-사육동물-가축가금 제품" 생산 사슬에서의 전이/전환 규칙은 확정되지 않았고 또한 부존 분포 특성을 규명하지 못했다. 상기 문제점을 감안해 연구팀은 과불소화합물의 단백질 친화성을 근거로 다양한 단백질 사료 원료의 긴사슬 및 단사슬 과불소화합물의 선택적 친화성 부존을 해석했다. 이를 토대로 연구팀은 전세계 범위 어분(Fish meal) 중 과불소화합물의 오염 수준을 심층적으로 연구했으며 실험 데이터 및 몬테카를로 모델을 결합하여 최초로 과불소화합물이 "사료-사육동물-인간 섭취" 전체 사슬에서의 전이/전환/노출로 인한 건강 리스크 수준을 예측하였다. 아울러 유럽연합에서 제안한 일일섭취허용량(TDI)과 비교함으로써 중국 다양한 지역 주민의 노출 리스크 차이성을 제안했다. 동 연구는 최초로 "사료-사육동물-인체노출" 관점에서 오염물질이 먹이사슬에서의 전이 및 부존 리스크를 해석했으며 실제 생산 관점에서 중국의 다양한 음식습관을 보유한 주민의 과불소화합물에 대한 노출 리스크를 규명함으로써 잔류성 유기오염물질이 동물성 식품 생산사슬에서 전이 예방통제에 지원을 제공했다.

태양광발전 원가 전력망 전력공급 원가보다 저렴

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2019년 8월 12일, 영국 "Nature Energy"에 발표한 최신 연구성과에 의하면 중국 도시의 상업·공업 전력공급에서 태양광발전 시스템에 의한 전력공급이 전력망에 비해 더 저렴한 것으로 나타났다. 이는 향후 중국 상업·공업 분야에서 태양광시스템의 사용을 늘리도록 자극할 전망이다. 태양광발전 가격이 전력망 전력공급 가격에 비하여 높을 경우 태양광시스템 구매에 대한 경제적 자극이 감소된다. 이를 감안해 많은 나라들은 태양광시스템에 보조금을 지불하는 방법을 채택한다. 대규모적 보조금을 제공하지 않는 나라라 할지라도 노동력과 시스템 하드웨어 원가가 비교적 낮을 경우 태양광발전 가격이 전력망 전력공급 가격과 동등한 수준에 도달할 수 있다. 스웨덴왕립공과대학(KTH Royal Institute of Technology) 옌진웨(嚴晉躍) 연구팀은 중국 도시의 태양광시스템 전기비와 총 전력 산출량을 추산함과 아울러 기타 도시의 전력망 전력공급 가격과 비교했다. 또한 전력망 기준계 조건에서 태양광발전 가격을 추산함과 아울러 석탄화력발전 가격과 비교했다. 결과, 중국의 344개 도시 상업·공업 태양광발전 시스템은 전력망 전력공급 원가보다 낮았다. 그 중에서 22% 도시의 그리드 연결(grid-connected) 태양광발전 시스템의 발전 원가도 선탄화력발전 가격에 비하여 낮았다. 전기에너지 주요 원천은 화력발전, 수력발전, 원자력발전 및 풍력발전 등 4가지이다. 이상적인 신에너지는 동시에 2가지 요구를 만족해야 한다. 1) 잠재량이 풍부하고 고갈되지 말아야 한다. 2) 안전하고 청정하며 인류에 대한 위협이 없고 환경을 파괴시키지 말아야 한다. 태양광발전은 새로운 재생 가능한 에너지로서 21세기 전세계 주요 에너지로 자리매김할 전망이다.

슈퍼수력발전소 우둥더발전소에 사용된 5가지 첨단기술

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중국 최대 수력발전기지인 진사강(金沙江) 유역에 구축예정인 20여 개 수력발전소에서 쓰촨-윈난 접경지역의 진사강 하류에 구축 중인 우둥더(烏東德)수력발전소는 중국 4위, 세계 7위의 1,000만 kW급 슈퍼수력발전소가 될 전망이다. 우둥더수력발전소는 아래 5가지 첨단기술을 사용해 세계에서 가장 스마트한 댐으로 거듭날 예정이다. 1) 댐 전체에 저열 시멘트 콘크리트 도입 우둥더수력발전소 댐은 콘크리트 이중곡률 아치댐으로 댐바닥 해발은 718m, 댐정상 해발은 988m, 최대 댐높이는 270m이지만 댐 밑부분 두께는 51m 밖에 안 된다. 비례 관계에서 우둥더수력발전소는 현재 세계에서 가장 얇은 300m급 아치댐이다. 콘크리트 타설 총량은 약 280만 m³에 달하는데 이 같은 체급의 콘크리트 타설공사에서 온도관리가 매우 중요하다. 온도변화가 크면 콘크리트에 균열이 발생해 댐의 안전을 위협하기에 온도는 수력발전소 구축에서 세계적인 어려움이다. 우둥더수력발전소가 위치한 진사강 건열하곡 지역은 일조가 강해 댐시공플랫폼의 기온은 최고 40여 °C에 달한다. 우둥더수력발전소 댐 전체에 저열 시멘트 콘크리트를 사용하기는 세계 수력발전소 구축사에서 처음이다. 측정한데 의하면 대기온도가 29°C인 시공현장에서 콘크리트 온도는 7.1°C에 그쳤다. 2) 분무기, 온도계/냉각호스 매설 등 냉각기법 적용 시공요구에 따르면 댐 콘크리트 타설온도는 18°C를 초과해서는 안 된다. 해당 요구를 만족시키기 위해 시공 막장에 분무기를 설치해 30~40°C 외부 온도에서도 막장 내 온도를 20~30°C 수준으로 통제 가능하다. 댐의 각 부위 온도를 전방위적으로 감지하기 위해 콘크리트 내에 온도계 및 냉각호스를 매설해 콘크리트 온도에 대한 실시간적 감지가 가능하다. 또한 지능 수냉시스템으로 냉각수 유량을 자동적으로 조절함으로써 콘크리트 냉각과정에 대한 지능화를 실현했다. 3) 댐 기저부 투수 방지용 1만여 개 그라우팅 구멍 암석과 암석, 댐과 산체(mountain body) 간 틈새에 시멘트페이스트를 주입·응고시켜 하나로 융합시키는 것은 마치 뼈에 칼슘을 보충하는 것과 같다. 우둥더수력발전소 댐의 최심부 그라우팅/배수 통로는 댐 밑부분을 가로질러 양쪽 산체에 이른다. 댐 상류에서 하류로의 투수를 방지하기 위해 땅 속에 커튼 그라우팅 구멍을 뚫었는데 최대 깊이는 110m에 달한다. 메인 커튼 그라우팅 총공사량은 50만 m이고 그라우팅 구멍 수는 약 1만여 개에 달한다. 이들 전부를 연결시키면 하나의 큰 방수막 같이 물을 댐 상류에 샐 틈 없이 가둘 수 있다. 4) 능동 방호망 설치해 비탈면 붕괴 방지 우둥더수력발전소가 위치한 진사강 하류는 절벽이 깊은 협곡이다. 장기간의 빗물 침식과 햇볕 노출로 인해 산체와 비탈면에 낙석붕괴 위험이 항상 존재한다. 잠재적 위험을 제거하기 위해 시공 초기에 자연노출 측면비탈의 쇄석 및 표층토를 제거한 후 5만여 가닥의 얕은 층 앵커와 4,000여 가닥의 깊은 층 앵커로프를 설치해 산체를 고정시켰다. 앵커로프는 수십 미터 깊이에 박혀 암석과 산체를 하나로 단단히 고정시킨다. 그 다음 200개 축구장 크기에 해당하는 100만 m² 면적의 능동 방호망을 설치해 측면 비탈면 전부를 덮어씌웠다. 인위적 굴삭으로 형성된 측면비탈에 한해 콘크리트를 그라우팅·분사해 암반 전체를 고정시켰고 고도별로 수동 방호망을 설치했다. 방호망을 설치해서부터 중대 위험상황을 여러 차례 성공적으로 제거했다. 이외, 산체에 모니터링센서를 매설하는 등 지질재해 모니터링시스템을 구축함과 아울러 수문기상센터와의 연동을 통해 측면비탈에 발생하는 미세한 변위변형을 조기에 경보할 수 있다. 5) 지하발전소 메인 건물 굴착높이 세계 1위 우둥더수력발전소 댐 정상부 양쪽 산체 간 거리는 300m밖에 안 된다. 공간이 협소한 관계로 270m 높이의 댐구조물을 제외한 대부분 건물구조는 산체와 지하에 은폐돼 있다. 발전소 주요 발전설비인 수력터빈장치가 위치해 있는 메인 건물도 댐 양측 산체에 자리한다. 우둥더 지하발전소 메인 건물의 굴착길이는 333m, 경간은 32.5m, 높이는 89.8m인데 이는 30층 높이의 고층건물에 해당한다. 89.8m 높이는 지하발전소 메인 건물 굴착의 세계 기록을 경신했다. 우둥더수력발전소는 2020년 7월에 저수를 시작해 2021년 12월에 전력을 생산할 예정이다. 완공 후 연간 약 1220만 t의 표준석탄을 절약해 3,050만 t의 이산화탄소와 10.4만 t의 이산화황 배출저감 효과를 거둘 수 있다. 향후 진사강 유역의 우둥더, 바이허탄(白鶴灘), 시뤄두(溪洛渡), 샹자바(向家壩) 등 4개 계단식 발전소의 설치용량은 4,646만 kW 규모에 달할 예정인데 이는 2개 "싼샤프로젝트"에 해당한다. 뿐만 아니라 연간 발전량은 약 1,900억 kW·h에 달해 21세기 대표적인 세계 최대 그린에너지기지로 자리매김할 전망이다.

세계 첫 1,000t급 CO2 자원화 이용 "만능 용제" DMF 합성 파일럿 장치 구축

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최근, 금속유기화학국가중점실험실 딩쿠이링(丁奎嶺) 연구팀은 촉매에 의한 이산화탄소(CO2)전환의 혁신적인 새 기법-CO2로부터 "만능 용제" N,N-다이메틸폼아마이드(DMF)를 제조하는 새 경로를 개발했다. 2019년 8월 6일, "CO2 자원화 이용 DMF 합성 플랜트 기술, 공법 및 장비" 프로젝트는 전문가위원회의 과학기술 성과 평가에 통과됐다. 해당 기술은 세계 선진 수준에 도달했다. 해당 프로젝트는 세계 최초의 CO2 원료로부터 DMF를 합성하는 산업화 공정이다. 연구팀은 CO2 온실가스 자원화 이용 문제를 오래 동안 연구했다. 또한 다년간 촉매에 의한 수소화 분야 연구 경험을 기반으로 신형 유기금속촉매를 개발해 온화한 조건에서 CO2를 "탄소 자원"으로 사용함과 아울러 화학적 전환을 거쳐 메탄올, DMF 등 화공 원료를 제조함으로써 CO2 자원화 이용에 "녹색화학"적 해결 방법을 제공했다. 아울러 "석탄가스" 일산화탄소(CO)를 원료로 하는 전통적인 방법을 개변시켰다. 해당 새 공법은 CO2, 수소 및 디메틸아민을 원료로 한다. 연구팀은 촉매로 CO2를 전환시켜 DMF를 합성하는 새 촉매 시스템, 새 플랜트 기술, 새 장비를 개발했으며 1,000t/년의 파일럿 장치를 구축했다. 해당 파일럿 장치는 이미 1,200여 시간 안정하게 작동했다. 72시간 테스트 결과, 해당 장치는 작동이 안정적이고 제품 순도는 99.5% 이상이며 선택성은 99.97% 이상이고 단일 라운드 전환율은 59% 이상이며 제품 1t 당 촉매 소모는 0.65g 이하, 디메틸아민은 640.42Kg, 수소는 320.1표준입방미터, CO2는 331.7표준입방미터이다. 해당 프로젝트의 촉매반응 시스템 및 촉매 시스템은 독창성을 보유하고 있다. 연구팀은 촉매반응 메커니즘 연구 및 촉매 분자 설계를 통해 균일촉매의 선택성, 활성 및 안정성 최적화 제어 어려움을 해결했으며 CO를 원료로 하는 전통적인 공법을 개변시켰다. 해당 핵심 기술은 국제특허를 출원함과 아울러 미국, 유럽, 일본 시장에 진입했다. 해당 프로젝트의 반응기 설계 및 핵심 장비는 창의성을 보유하고 있다. 연구팀은 해당 촉매반응의 "2-쾌속 1-느림(兩快一慢)" 과정 및 캐스케이드(Cascade) 특성에 근거하여 제트(Jet) 및 버블링(Bubbling) 결합형 반응기 설계 아이디어를 제안하여 신형 균일촉매 반응기 핵심 설비를 개발했고 2개 발열반응 특성에 근거하여 고정밀 온도 제어시스템을 개발했으며 경량물질 제거, 탈수, 정제, 안전제어 등 유닛 및 시스템을 통합함으로써 공법 및 장치의 유연성 제어, 안전하고 안정한 작동을 달성했다. 해당 기술 공법은 합리하고 고효율적일 뿐만 아니라 반응조건이 온화하고 친환경적이다. 또한 에너지 효율의 전환율은 53.8%에 달한다. 1t 제품을 생산하는데 종합 에너지소모는 0.3064t 표준석탄(Standard coal), 폐가스 배출은 6.67표준입방미터이며 고체폐기물/폐수 무배출을 달성할 수 있다. 1,000t급 파일럿 장치 구축은 CO2 자원화 이용에 새 경로를 개척했으며 기존의 CO를 원료로 하는 산업화 기술에 비하여 원료 원가를 절감시켰을 뿐만 아니라 원료가 풍부하고 "3가지 폐기물"의 배출을 대폭 감소시켰다. 새 공법은 CO2 및 수소를 원료로 이용하기에 과잉 수소 및 CO2 업체 및 기업의 경제적 효익을 뚜렷하게 높일 수 있다. 향후 해당 신기술의 산업화 시범 장치 구축을 가속화할 전망이다.

다롄화학물리연구소, 스크린 인쇄 기술로 신형 고유연성 평면전지 "인쇄"

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최근 중국과학원 다롄화학물리연구소 우중솨이(吳忠帥) 연구팀은 저원가 규모화 스크린 인쇄(Screen Printing) 기술을 개발해 상업응용 전망이 밝고 유연성·안전성이 높은 장수명 2차 수계(water system) 평면화 초소형 망간-아연 전지를 제조했다. 해당 성과는 "National Science Review"에 게재되었다. 차세대 소형화 웨어러블 전자제품의 발전은 이에 상응하는 신개념의 고안전성 및 장수명 초소형 에너지저장장치, 특히 평면화 초소형 전지에 대한 수요를 자극하고 있다. 평면화 초소형 전지는 고도로 집적된 일체화 특성을 보유하기에 기존 샌드위치 구조 전지의 부피가 크고 기계적 유연성이 떨어지며 굽힘 상태에서 계면이 쉽게 분리되는 등 결함을 극복하여 신형 웨어러블 전자장치 출력원으로 자리매김하고 있다. 연구팀은 간단하고 효율이 높은 저원가 규모화 스크린 인쇄 기술을 개발해 기계적 유연성이 양호하고 안전성이 높은 장수명 신개념 수계 평면화 초소형 망간-아연 전지를 성공적으로 제조했다. 먼저 이산화망간, 아연 분말, 그래핀을 기능성 재료로 하여 망간-아연 전지의 양극·음극 및 그래핀 집전체(current collector) 요변성(Thixotropy) 잉크를 각각 배합한 다음 다단계 스크린 인쇄 방법을 사용해 평면화 초소형 망간-아연 전지의 저원가 규모화 제조를 달성했다. 신형 망간-아연 전지는 친환경적이고 안전성이 높을 뿐만 아니라 초장수명 작동을 구현했다. 이외, 인쇄 기저의 다양성은 응용 장면별 수요를 충족시킬 수 있다.

중국과기대, 신형 촉매에 의한 이산화탄소의 고선택적 에너지 전환 달성

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최근, 중국과기대 허페이(合肥)미세규모물질과학국가연구센터 쑨융푸(孫永福)/셰이(謝毅) 연구팀은 바이메탈 활성부위 초박형 나노시트 촉매를 설계함과 아울러 해당 촉매가 이산화탄소 광환원 생성물에 대한 높은 선택성을 달성했다. 해당 연구성과는 "Nature Energy"에 게재됐다. 이산화탄소 과도 배출은 온실효과를 초래하며 인류의 지속가능한 발전에 영향을 미치는 주요 문제이다. 식물의 광합성 작용에서 영감을 받고 과학자들은 인공 광합성 작용을 이용하여 자연환경 조건에서 촉매로 이산화탄소를 탄화수소 연료로 전환시키는 방법을 설계했다. 이는 대기 중의 이산화탄소 농도를 감소시키는데 도움이 될 뿐만 아니라 고부가가치 탄소 기반 연료를 획득할 수 있다. 하지만 이산화탄소 환원 생성물 종류의 다양성, 환원 생성물의 환원전위가 비슷한 등 문제점으로 환원 생성물의 선택성을 효과적으로 제어할 수 없다. 따라서 이산화탄소의 메탄으로 고선택성 환원은 큰 어려움으로 되고 있다. 프로젝트팀은 바이메탈 활성부위 초박형 나노시트를 설계하여 이산화탄소 환원 생성물의 선택성을 정밀 제어했다. 기존에 제조한 결함상태 CuIn5S8 초박형 나노시트를 사례로 이론적 시뮬레이션 및 원위치 적외선 분광 테스트 결과, 다음과 같은 과정이 입증됐다. 1) 저배위(Low coordination) 구리 및 인듐 위치는 이산화탄소 분자와 작용하여 고안정성 구리-탄소-산소-인듐 중간체를 생성하고 해당 중간체가 동시에 분열되어 자유상태의 일산화탄소 분자를 형성할 경우 매우 높은 반응에너지 장벽을 극복해야 한다. 2) 상대적으로 해당 중간체의 탄소 원자에 수소를 첨가하여 수산기 중간체를 형성하는 반응은 발열반응이고 또한 자발적으로 진행될 수 있기에 약 100%에 달하는 메탄 선택성을 획득할 수 있다. 광촉매 테스트 결과, 황 함유 결함 CuIn5S8 초박형 나노시트는 가시광선 조건에서 이산화탄소를 메탄으로 환원시키는 선택성은 약 100%에 달함과 아울러 비교적 높은 생성률을 달성할 수 있음이 입증됐다.

세계 첫 4원계 무코발트 재료 배터리 개발

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최근, 창청(長城)자동차 산하 펑차오(蜂巢)에너지과학기술유한회사는 세계 최초로 무코발트(Cobalt free), 4원계 재료를 개발함과 아울러 20억 유로(EURO)를 투입해 유럽에 공장을 구축함으로써 2025년에 이르러 전세계적으로 약 120GWh의 배터리 생산능력을 달성할 전망이다. 해당 무코발트 재료 기반 배터리 코어(Battery core) 제품의 재료 성능은 기존의 NCM811재료와 동등한 수준이지만 원가는 NCM811재료에 비해 5%~15%로 절감됐다. 무코발트 배터리는 2020년 제3분기에 규모화 생산에 들어갈 예정이다. 다른 1개 종류의 4원계 배터리는 더욱 양호한 내열성, 소량 가스 발생량, 고안전성 등 특성을 보유하고 있으며 2020년 제4분기에 4원계 재료 배터리 코어의 표준운영절차(SOP)를 달성할 전망이다. 기존의 3원계 시스템의 리튬이온 동력 배터리에서 양극재 원가 점유 비율이 30%~45%에 달한다. 그중 코발트 원가 점유 비율이 높다. 예를 들어 523 시스템의 코발트 원가 점유 비율은 20%에 달한다. 코발트의 희소성으로 인한 가격 변동은 배터리 코어 원가에 직접적인 영향 준다. 연구팀은 무코발트화의 2가지 핵심 기술을 파악했다. 1) 홀전자의 전자스핀이 없는 특정 원소를 도핑하여 전자의 초교환(Superexchange) 현상을 감소시킴과 아울러 Li/Ni 무질서 배열을 감소시킴으로써 전기적 성능을 향상시켰다. 2) M-O 결합에너지가 큰 원소를 도핑하여 결정체 충방전 과정에서의 체적 변화를 감소시킴으로써 안정한 구조를 형성하여 사이클 수명 및 안전성을 향상시켰다.

8,882m의 아시아 육상 최대 깊이 탐사정 시추완결

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2019년 7월 19일, 타리무(塔裏木)유전에 위치한 중국석유(CNPC) 중점 리스크 탐사정(Exploration Well) 룬탄(輪探) 1호정이 8,882m 깊이에 도달한 후 시추완결(well completion) 단계에 진입했다. 룬탄 1호정은 아시아 육상 최대 깊이 시추정 기록, 8,877m의 아시아 육상 최대 검층깊이 기록, 8,641—8,649.5m 구간의 아시아 육상 최대 깊이 코어 샘플링 기록 등을 갱신했다. 타리무분지 타베이(塔北)융기 룬난(輪南)저융기(Low Uplift)의 캄브리아계 암염층하부(subsalt) 대지변두리(platform margin) 해안사구(Dunes beach)대에 위치한 룬탄 1호정은 CNPC시부(西部)시추공정유한회사가 2018년 6월에 시추를 시작했다. 시추팀은 지질자료 부족, 울트라딥(ultra deep), 초고압, 초고온, 황함유 등 시추 어려움을 감안해 공정지질 통합화 및 정밀 지질층리 연구를 견지함과 아울러 시추정 구조, 드릴공구 인장강도, 수력학 등 면에서 최적화 논증을 진행했다. 시추정 구조를 "4차 오픈 4차 완결"로 최적화 설계했고 "5차 오픈 5차 완결"을 예비로 준비했다. 웰보어(wellbore)의 완전성을 보장하기 위해 스몰 커플링 고강도 드릴로드 및 매칭용 고무 스태빌라이저를 맞춤제작했고 드릴공구 인장강도를 높였으며 케이싱 파이프 마모를 줄였다. 또한 현장 실제상황에 근거해 목표층 굴진용 최적 시추액 배합 및 성능을 실험을 통해 획득했다. 아울러 시멘트페이스트 시스템 고온성능 평가시험을 수행하고 초고온 시멘팅 안전시공을 확보함으로써 목표층 시멘팅을 위해 충분한 기술축적을 이루었다. 룬탄 1호정의 성공적 시추는 타리무유전의 울트라딥웰 시추기술이 또다시 세계 선진수준에 도달했음을 의미한다. 뿐만 아니라 룬난 하부캄브리아계(Lower Cambrian) 백운암 저류층-덮개층 조합(reservoir-seal assemblage)의 유효성 및 석유가스 부존 가능성(Hydrocarbon Potential) 탐구, 캄브리아계 암염층하부 해안사구체(Dunes beach body) 백운암의 새 유형 발견, 룬난 석유가스탐사의 새 영역 개척, 심부 층서 탐사 진척 촉진, 석유가스 탐사매장량/생산량 증대를 위한 대체지역 확보에 중요한 의미가 있다.

홍콩중문대학, 무릎굽힘으로 발전 가능한 웨어러블 장치 개발

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최근, 중국 홍콩중문대학 기계·자동화공학부 랴오웨이신(廖維新) 연구팀은 보행시 무릎 굽힘으로 생성되는 운동에너지를 통해 발전할 수 있는 웨어러블 장치를 개발해 웨어러블 건강 모니터의 전력 공급에 이용될 전망이다. 해당 연구성과는 "Applied Physics Letter"에 게재됐다. 연구팀은 압전 섬유재료 및 커넥팅 로드를 이용해 엔진 크랭크 구조와 유사한 장치를 설계했다. 해당 장치의 무게는 307g밖에 안되며 다리에 착용한 후 보행시 무릎 자연 굽힘 과정에서 생성되는 운동에너지를 "포획"해 전기에너지로 전환시킨다. 해당 장치를 착용한 후 4Km/h의 속도로 보행시 장치 출력은 1.6μW에 달한다. 해당 장치를 착용한 경우와 착용하지 않은 경우 피시험자의를 보행시 호흡 상황을 비교한 결과, 해당 장치를 착용한 후 보행시 추가적 힘이 필요하지 않았다. 인간의 보행 빈도가 매우 낮기에 진동 과정에서 에너지 수집 효율이 비교적 낮다. 하지만 이번에 개발한 무릎 굽힘 과정에서 생성된 운동에너지를 이용한 발전은 상기 문제점을 극복했다. 새로운 인체 운동에너지 수집 기술은 웨어러블 장치 개발을 추진하여 웨어러블 건강 모니터 등의 "자가 전력 공급"을 달성함으로써 사용자가 경상적으로 충전해야 하는 번거로움에서 벗어날 수 있다.

농촌 습식 폐기물 쾌속 퇴비화 기술 개발

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최근 중국과학원 청두생물연구소 리둥(李東) 연구팀이 2년 연구 끝에 개발한 농촌 생활유기폐기물 현장 쾌속 분해 퇴비화 플랜트 기술이 청두시 솽류구(雙流區)에서 시범응용에 들어갔다. 해당 기술은 음식물폐기물, 짚, 동물배설물 등을 높이 1m, 용적이 220L인 퇴비통에 넣고 전용 분해균을 뿌려 쾌속 부식화 발효를 시키는데 30일 후 폐기물은 토양과 흡사한 갈색 유기질로 분해된다. 퇴비통에서 꺼내 2차 부식화를 거치면 최종적으로 "검은 황금"—유기비료로 변신한다. 현재 중국의 농촌 생활폐기물 처리방식은 주로 간이매립과 야외소각이다. 농촌 생활폐기물은 분포가 광범위하고 규모가 작으며 구성성분이 복잡하다. 연구팀은 습식 폐기물을 농업용 유기비료로 전환시키는 기술을 자체적으로 개발했다. 동 기술은 쾌속 부식화 및 악취제어 통합 퇴비기, 친환경 가정용 퇴비통, 퇴비 분해균 등을 포함한다. 부식화 폐기물 퇴비화 과정에서 분해균은 퇴비주기를 단축시키고 영양분 손실을 줄이는 역할을 한다. 연구팀은 단백질분해균, 유지분해균 등 퇴비 기능성 미생물을 선별한 다음 생물학적 길항 테스트 등 실험을 거친 후 이들을 조합해 유기폐기물 종류별 전용 분해균 제품을 개발했다. 통합화 퇴비설비는 20㎡ 부지면적에서 매일 500kg의 습식 폐기물을 처리할 수 있다. 가정용 퇴비통은 매일 3kg의 습성 쓰레기를 투척할 수 있으며 쓰레기 한 층에 분해균 한층을 뿌리면 된다. 분해과정에서 자가발열 온도는 70℃에 달해 병원균, 회충란 등을 효과적으로 사멸시킬 수 있다. 퇴비설비와 분해균을 배합하여 사용하면 원래 60~90일이 소요되던 분해주기를 15~30일로 단축시킬 수 있다.