상온 초전도체 'LK-99' 과학계 새 역사 쓸까

<한국 연구진이 상온 상압 초전도체를 개발했다는 논문이 알려지면서 국내뿐 아니라 해외에서도 논란이 커지고 있는 가운데 한국초전도저온학회는 검증위원회를 발족하고 대응에 나섰다. 출처=연합뉴스>

물질에 전기가 흐를때는 항상 전기저항이 발생하면서 에너지 손실과 저항 간 마찰로 인한 열이 발생한다. 전기에너지 전달을 위한 구리선 등 도체 역시 전기저항이 발생하기 때문에 고출력 기기를 만드는 데 있어 전기저항은 커다란 장애가 된다.

이 때문에 전기저항이 '제로(0)'인 물질을 일상환경에서 구현하기 위한 연구는 과학계의 오랜 숙제로 간주돼 왔다. 이것이 바로 '초전도체'다. 전기저항이 0이 되는 완전도체 특성과 동시에 주변 자기장을 밀쳐내는 완전 반자성 특성을 동시에 갖는 이른바 '꿈의 물질'이다.

이런 가운데 최근 국내 연구진이 상온과 상압 환경에서 이같은 전기저항이 사라지는 '초전도체' 개발에 성공했다고 밝히면서 전 세계 과학계 관심이 집중되고 있다. 아울러 과학계가 풀지못한 해묵은 난제로 간주돼왔다는 점에서 연구의 진위여부를 놓고 갑론을박이 뜨겁다.

초전도체 발견은 이번이 처음은 아니다. 다만 일상과 동떨어진 초저온 환경에서만 제성능을 낼 수 있는 조건이 뒤따랐다.

1911년 네덜란드 물리학자 헤이커 오너스가 영하 269℃에서 수은의 전기저항이 0이 되는 현상을 발견한 것이 그 시작이었다.

이후 연구부터는 최초 극저온보다 조금씩 높은 온도에서 초전도 현상 발견에 성공하기 시작한다. 1986년 스위스 물리학자 카를 알렉산더 뮐러 등 연구팀은 영하 238℃에서 초전도 현상을 발견하면서 '고온 초전도체'라는 명칭이 처음 등장했다.

2000년대에 들어서는 초전도체 구현 온도가 더욱 높아졌다. 2015년 독일의 미하일 에레메츠 박사는 영하 70℃에서 초전도 현상을 발견했고, 이어 2019년 영하 23℃까지 온도를 높였다. 다만 높아진 온도만큼 엄청난 압력을 가해야 하는 탓에 실제 활용에 어려움이 따랐다.

이번에 국내 연구진이 개발에 성공했다고 밝힌 초전도체는 정상적인 온도 및 압력환경에서 작용하는 상온 초전도체다. 이 발견이 사실이라면 이 같은 오래된 연구 역사의 마침표가 될 수 있다는 점에서 더욱 큰 주목을 받고 있다.

고려대 출신 연구진이 설립한 퀸텀에너지연구소 연구진이 개발했다고 밝힌 'LK-99' 물질은 논문을 통해 30℃ 상온에서도 전기저항이 0인 초전도체 성질을 유지한다고 설명된다. 연구진은 또 이 초전도체가 1기압에서 126℃까지 초전도체 성질을 유지한다고 주장하고 있다.

이러한 상온 초전도체 개발 소식이 전해지자 전세계 과학계에 이목이 쏠렸다. 개발이 사실이라면 노벨물리학상감이라는 이야기도 나온다.

이유는 활용도에 있다. 상온 초전도체가 곧바로 응용단계에 접어든다면 전력을 이용하는 모든 기기나 설비 출력을 전기저항 없이 획기적으로 높일 수 있다.

또 전기저항 마찰로 인한 발열을 최소화해 양자컴퓨터 등 고발열 장치 성능 확보에도 큰 도움이 된다.

자기장을 밀어내는 반자성 효과를 활용한 자기부상열차도 그 성능이 대폭 확대되며, 자기장을 만들어 인체 내부를 관찰하는 자기공명영상장치(MRI)도 초전도 전자석의 임계온도 상승에 따라 비용절감이 가능해진다.

다만 국내 연구진이 개발한 상온 초전도체를 두고 주목과 동시에 논란에 가까운 갑론을박이 이어지고 있다.

연구진이 논문을 발표한 아카이브는 검증된 논문을 공개하는 공식 학술지가 아닌, 검증 전 공개 가능한 개념으로 이 때문에 연구성과에 대한 입증 개념보다는 검증 요청에 가까운 연구 결과라는 평이 지배적이다.

가장 최근들어 상온 초전도체 현상을 발견했던 연구결과가 데이터 조작에 불과했다는 사례도 논란의 이유 중 하나다. 미국 로체스터대 랭거 디아스 교수는 국제학술지 네이처를 통해 영상 15℃ 환경에서 초전도 현상을 발견했다는 내용을 발표했으나 재현 불가능 지적 및 데이터 조작 사실이 드러나 논문을 철회한 바 있다.

이에 따라 국내에서는 학계가 대거 참여해 LK-99에 대한 검증을 이어가고 있다. LK-99 재현 작업을 거쳐 완성된 시료를 검증 기관이 검증하는 방식으로 상온 초전도체 발견에 대한 높은 관심도를 반영하듯 세계 각국에서도 동일하게 진행되고 있다.

이런 가운데 일부에서는 LK-99 분석 결과 초전도체가 아니라는 잠정 결론까지 속속들이 나오고 있어 국내 연구진의 이번 성과가 과학계 새로운 역사가 될지, 아니면 단순한 연구 오류결과에 따른 해프닝으로 끝날 지에 전세계 학계의 관심이 쏠리고 있다.

[과학핫이슈]상온 초전도체 'LK-99' 과학계 새 역사 쓸까 - 전자신문 (etnews.com)

[과학핫이슈]상온 초전도체 'LK-99' 과학계 새 역사 쓸까