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초전도체란 무엇인가?
초전도체란 저온에서 전기 저항이 0이 되는 물질을 말합니다. 즉, 전기가 아무리 오래 흘러도 에너지 손실이 없는 것입니다. 이런 특성 때문에 초전도체는 다양한 응용 분야가 있습니다. 예를 들어, 자기부상열차, MRI, 초전도 발전기 등이 있습니다.
하지만 초전도 현상은 그동안 극저온이나 고압의 극한 환경에서만 발견됐습니다. 초전도 현상은 1911년 절대온도 0도에 가까운 영하 270도의 저온 환경에서 처음 관찰됐습니다.
이후 수많은 연구진이 상온에서 초전도현상을 발견하기 위해 연구를 했지만 번번이 실패하다가 미국 로체스터대의 랑가 다이어스 교수 연구진이 2020년 국제학술지 ‘네이처’에 상온 초전도 현상을 발견했다는 연구 결과를 발표하면서 큰 기대를 모았습니다. 하지만 이들 연구 성과는 이후 실험 자료를 임의로 수정한 정황이 발견되면서 네이처가 논문을 철회한 적이 있습니다.
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한국 연구진의 상온 초전도체 발견 주장
그런 가운데 국내 연구진이 갑자기 상온에서 초전도성을 가지는 물질을 찾았다는 논문을 발표한 것입니다. 이석배 퀀텀에너지연구소 대표와 오근호 한양대 명예교수가 이끄는 연구진은 지난 22일 논문 사전공개 사이트인 ‘아카이브’에 상온 초전도체 관련 논문 2편을 공개했습니다. 연구진은 납을 이용해 상온에서도 초전도성을 가지는 물질을 만들었다고 주장했습니다. 그 물질은 바로'LK-99'라는 이름을 붙였습니다. 연구진은 LK-99가 섭씨 126.85도 (400K)에서 초전도 현상을 일으켰다고 주장했습니다.
연구진은 이렇게 만들어진 납-아파타이트 구조가 비대칭적인 형태를 보였다고 설명했습니다. 아파타이트 구조는 육각 기둥의 모양으로 원자가 배열이 반복된 형태입니다. 아파타이트 구조는 납 원자 10개로만 만들어지면 대칭 구조를 갖는데, 일부 원자가 구리로 바뀌면서 형태가 일그러진 것입니다. 그 결과 부피가 0.48%가 줄며 수축이 일어났고, 그 결과로 초전도 현상이 나타났다고 연구진은 설명했습니다.
과학계의 반응과 검증 과정
이번에 발표된 연구 성과가 사실이라면 과학기술의 일대 혁신을 가져올 수 있는 발견에 해당합니다. 상온 초전도체 기술이 상용화되면 되면 전기 손실 없는 초고효율 전력망 구축과 손바닥만 한 양자 컴퓨터 등을 실현에 옮길 수 있습니다. 하지만 이와 관련해 해외 학계는 회의적인 반응을 보였습니다. 이번 논문이 동료 검토 (피어 리뷰)를 거친 것도 아니고 저명한 학술지에 소개된 것도 아니기 때문입니다. 이들 연구진이 사용한 아카이브는 누구나 쉽게 사용할 수 있는 구조의 사이트입니다.
국제 학술지 사이언스 에 따르면 마이클 노먼 미국 아르곤국립연구소 연구원은 "한국 연구진은 초전도성에 대해 잘 알지 못하는 아마추어로 보인다"며 "이들이 데이터를 제시한 일부 방식은 수상하다"라고 비판했습니다. 노면 연구원은 "전 세계 물리학자들이 한국 연구진이 논문에서 주장한 것들을 검증하고 있다"며 "이 논문의 진위는 일주일 안에 드러날 것"이라고 덧붙였습니다.
한국 학계는 신중한 입장을 보이고 있습니다. 원병묵 성균관대 신소재공학부 교수는 “과학자의 관점에서 봤을 때 논문 전체의 완성도가 떨어져 연구의 진위가 우려되는 것은 사실”이라고 말했습니다. 그는 “상온 초전도체가 가능하다면 과학의 역사를 바꿀 수 있는 발견이지만, 그만큼 증명하기 어렵고 검증하기도 어렵다”고 덧붙였습니다.
상온 초전도체의 미래와 가능성
상온 초전도체가 실제로 존재한다면, 인류의 삶에 어떤 변화를 가져올 수 있을까요? 상온 초전도체는 전기 에너지의 손실을 없애고, 전력망의 효율을 극대화할 수 있습니다. 또한, 초전도체는 강한 자기장을 만들 수 있기 때문에, 자기부상열차나 MRI 등의 기술을 개선할 수 있습니다. 더 나아가, 초전도체는 양자 컴퓨터의 핵심 부품인 양자 비트를 만들 수 있습니다. 양자 컴퓨터는 기존의 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 정확하게 복잡한 문제를 해결할 수 있습니다.
하지만 상온 초전도체는 아직까지 과학적으로 입증되지 않은 꿈에 불과합니다. 상온 초전도체를 만들기 위해서는 물질의 원자 구조와 전자 상태를 정밀하게 제어해야 합니다. 그러나 현재의 과학 기술로는 이를 실현하기가 매우 어렵습니다. 상온 초전도체를 발견하기 위해서는 더 많은 연구와 실험이 필요합니다.
이번 글에서는 상온 초전도체에 대해 알아보았습니다. 상온 초전도체는 저온에서만 발생하는 초전도 현상을 상온에서도 일으킬 수 있는 물질을 말합니다. 상온 초전도체는 전기 에너지의 손실을 없애고, 다양한 응용 분야에 혁신을 가져올 수 있는 기술입니다. 하지만 상온 초전도체는 아직까지 과학적으로 입증되지 않은 꿈에 불과하다 판단이 됩니다.