'꿈의 물질'이라고도 불리는 초전도체는 인류의 산업 현장에서 역사상 가장 위대한 혁명을 불러일으킬 능력이 있는 물질입니다. 며칠전 국내 고려대 연구팀에서 초전도체를 개발했다는 뉴스가 연일 화제입니다. 과연 이 초전도체가 무엇이고, 어디서 사용이 되고, 왜 이렇게 전세계적으로 이슈가 되고 있는지 자세히 알아보겠습니다.
초전도체 발견
바야흐로 2023년 7월 22일, 대한민국의 한 연구팀에서 드디어 '꿈의 물질'이라는 수식어를 가지고 있는 '초전도체'를 개발했습니다. 이 초전도체를 개발한 한국의 연구팀은 이석배 (퀀텀에너지연구소 대표)와 연구진들, 오근호 (한양대 명예교수), 권영완 (고려대 연구교수), 김현탁 (전 한국전자통신연구원 박사)가 이끌고 있습니다. 'Archive.org'라는 일명 아카이브, 논문 사전공개 사이트를 통해서 꿈의 물질 초전도체 개발 소식을 공개하였는데요, '상온상압 초전도체(LK-99) 개발을 위한 고찰' 의 제목으로 등재돼있습니다.
위 논문에는 납과 인회석 결정 구조를 이루고 있는 LK-99를 개발했고, 이 물질이 섭씨 127도 이하에서 일어나는 초전도 현상에 대한 내용이 담겨있습니다.
초전도체란?
초전도체 설명
초전도체는 전기적 저항이 0이 되는 물질을 의미합니다. 이런 현상은 특정 온도 이하에서 발생하며, 예로 은과 구리 같은 금속성 물질들은 온도가 낮아지면 저항 또한 점점 감소합니다. 초전도체는 특정 온도 이하에서 전기적 저항이 0으로 되며 열 전도율이 100%인 이상적인 물체, 완전 도체가 됩니다. 즉, 전류는 에너지 손실이 전혀 없이 초전도체 물질을 흐르게 됩니다.
초전도체 특징
크게 두가지 특징이 있는데 첫번째는 전기적 저항이 0이라는 것입니다. 위에서 말했 듯이 초전도체는 저항이 없기 때문에 열 전도율이 100%가 되고 전류가 흐를때 전력의 손실이 1도 발생하지 않습니다. 모든 물질은 저항을 가지기에 전류가 흐를때 에너지 손실이 필수적으로 발생합니다. 하지만 초전도체는 특정 온도 이하에서 초전도 성질이 나타나면 저항이 없어지므로 에너지 손실이 없습니다.
두번째 특징은 자석을 부상시킬 수 있다는 것입니다. 초전도체 위에 위치한 자석은 초전도체 물질과 서로 반발하여 공기중에 떠있습니다.
초전도체 활용
초전도체는 현재 여러 분야에서 이점이 되며 다양하게 활용될 가능성이 충분합니다. 위에 설명한 초전도체의 특징을 이용한 것으로 첫번째로는 바로 전력 케이블입니다. 초전도체의 전기 저항이 0이 되는 성질이 전력 케이블에 사용될 경우 기존 케이블보다 훨씬 에너지 손실이 적어지므로 부담없이 더 많은 전력을 공급할 수 있습니다. 이는 경제적으로 엄청난 이점이며 도심의 전력사용에 새로운 패러다임을 제시할 수 있습니다.
두번째는 초전도체의 활용분야로 가장 잘 알려진 자기부상열차입니다. 초전도체와 자석이 서로 반발하는 성질을 이용하여 열차를 땅 위로 띄우는 것입니다. 지면과의 마찰 없이 스무스하게 열차를 운행하는 것인데, 초전도체의 경우 전력이 한번 공급되면 계속 저항 없는 성질을 유지하여 열차를 이동시킵니다.
세번째로는 너무나도 비싼 자기공명영상(MRI) 장치입니다. MRI의 경우 초전도체를 활용하여 아주 강한 자기장을 만들고 이를 이용하여 인체 내부의 자기적 성질을 측정하여 검사하는 장치입니다. MRI는 현재 초전도 현상을 만들어내기 위해서 액체헬륨을 이용하고 있지만, 상온 초전도체가 상용화된다면 MRI 검사 비용이 극적으로 줄어드는것은 물론 기기의 구조 또한 현재와 비교하여 훨씬 간편해질 것입니다.
상온 초전도체의 장점
초전도체는 임계온도 이하에서 초전도현상을 만들어냅니다. 국내 연구팀이 개발한 초전도체 LK-99 물질은 이런 임계온도가 상온이라는 것이 너무나도 큰 장점입니다. 현재 세계에 발표돼있는 초전도체의 물질들은 모두 초전도성을 유지하기 위해서는 최소 영하 100도 이하의 엄청난 극저온, 초고압 상태가 되어야 하고 이런 상태는 일상생활에서 보기 힘들 뿐더러 만들어내기도 쉽지 않습니다. 그러나 LK-99는 우리의 일상생활에서 겪을 수 있는 상온상압에서도 초전도성을 유지할 수 있다는 것입니다. 이는 초전도체의 가장 큰 약점, 지금까지 빛을 발하지 못했던 것을 모두 상쇄시킬 수 있는 대단히 획기적인 발견입니다.
상온 초전도체 연구가 잘 마무리 되고 상용화까지 된다고 하면, 자기부상열차, 저렴한 MRI, 초고속 슈퍼 컴퓨터, 전력 손실이 없는 전력선, 양자컴퓨터 등 다양한 분야에서 엄청나게 활용이 되며, 이는 경제성에 한 획을 긋을 것이며 전세계 산업현장을 뒤집어버리는 기술이 될 것입니다.
국내 연구팀이 발견한 상온 초전도체 LK-99 논란
그러나 아직 학계에서는 논란이 존재 합니다, LK-99 논문은 아직 정식적인 논문이 아닙니다. 그리고 논문의 세부사항 또한 부족해서 물리학자들의 신뢰를 받지 못하고 아직은 믿기 어렵다는 반응이 사그라들지 않습니다. 세계적으로 유명한 논문 잡지인 사이언스지에서는 마이클 노먼 미국 아르곤 국립연구소 연구원 또한 이를 신뢰하지 못하고 '한국 연구진이 초전도성에 대한 이해가 부족하고, 데이터 제시 방식도 부족한 점이 많다'라고 평가했습니다.
하지만 이런 반대여론이 있듯이 세계 각국에서 LK-99를 긍정적으로 바라보는 여론도 많습니다. 미국의 로렌스버클리국립연구소에서는 LK-99를 검증하고자 시뮬레이션을 제작했고 이론적 가능성이 존재함을 확인했으며, 창하이신 중국 화중과학기술대 재료공학부 연구팀 또한 상온상압 초전도체 LK-99를 그대로 재현했다는 동영상을 공개하기도 했습니다. 이렇듯 국내 연구팀의 상온상압 초전도체 발견 주장에 힘을 실어주고 있습니다.
초전도체 개발 밈 등장
전세계를 뒤집을 상온상압 초전도체 개발에 대한민국은 물론 세계 각국에서 상온상압 초전도체에 관한 밈이 생겨났습니다. 현재 세계를 뒤바꾸고 있는 chatGPT가 초전도체 LK-99에 밀리는, 한국의 이 무한한 에너지를 지닌 LK-99가 지구온난화를 간단히 해결하는 등 재밌는 밈들이 탄생했습니다.
국내 연구팀이 내놓은 상온상압 초전도체 LK-99와, 초전도체란 무엇이고 어떤 특징을 가지고 있는지, 어떻게 활용되는지 등에 대해서 간단하게 알아보았습니다. 앞으로 세계를 발칵 뒤집어놓고, 발전가능성이 무궁무진하고, 전세계적인 이목이 집중돼있어 정부와 회사에서 많은 자본을 투자하여 이 혁신적인 물질이 성공적으로 개발될 수 있기를 기대합니다.
