요즘 전 세계적으로 화제인 고려대 초전도체가 무엇이며, 고려대 초전도체에 대한 사건을 간단하게 정리해 보겠습니다.
▶ 초전도체란?
초전도체는 초전도 현상이 나타나는 물질을 말합니다.
초전도 현상은 어느 특정한 온도에서 전기저항을 받지 않는 현상을 일컫는데 즉, 초전도체는 전기저항을 0으로 만들 수 있는 물체입니다.
저항이 0이라는 것은 에너지 손실이 없다는 것과 동일합니다. 이론적으로, 한 번 전류를 흘려보내면 100년, 1000년까지도 흐를 수 있다는 이야기와 같습니다.
▶ 고려대 초전도체에 대한 사건 간단 정리
고려대 초전도체 사건은 상온, 상압 초전도체 LK-99에 대한 논문이 공개되면서 사건의 시작이 되었습니다.
LK-99는 이석배 박사와 김지훈 박사 등의 연구팀에 의해 개발된 혁신적인 물질입니다. LK-99는 아주 높은 초전도성을 갖고 있으며, 과거 제시된 BCS 이론과는 다른 ISB 이론에 기반하여 연구되었습니다.
※ BCS 이론 존 바딘과 리언 쿠퍼, 존 로버트 슈리퍼의 이름 앞자리를 딴 BCS 이론은 초전도 현상의 이론을 양자역학 관점에서 설명한 이론입니다. 저온에서의 초전도체의 성질은 설명이 가능하지만, 고온에서의 초전도체를 설명하기엔 부족한 이론입니다. (본문 ▶ 자세히) ※ ISB 이론 (Inter-atomic Superconducting Band) 1993년 고려대학교 故최동식 명예교수가 제시한 이론입니다. 현재 전 세계적으로 초전도체의 임계온도는 섭씨 영하 150도 정도로 매우 낮은 온도지만, ISB 이론은 상온(섭씨 20도) 이상에서 초전도체를 만들 수 있다는 이론입니다.
연구의 시작은 1999년부터 시작했으며, 이석배 박사가 퀀텀에너지 연구소를 설립하면서 연구를 이어 나갔습니다. 하지만, 이론 창시자였던 고려대학교 故최동식 교수의 사망으로 연구는 난관에 봉착했지만, 여러 기업과 개개인의 투자로 연구를 지속할 수 있었습니다.
2023년 7월 22일 고려대학교 연구팀에서 상온, 상압에서 구현할 수 있는 초전도체의 연구 결과에 대한 논문을 아카이브(arXiv)에 공개하면서 학술계 및 온라인 커뮤니티가 뜨겁게 반응하고 있습니다.
과거 상온, 고압에서 초전도체를 구현할 수 있다는 논문은 여러 자료를 통해 나왔지만, 대기압 100만 배 압력에서 상온 초전도체 구현 등 재현 불가능한 논문이 대다수로 철회되었습니다.
하지만, 이번 고려대 초전도체의 경우는 실험에 대한 결과와 현실 가능성에 초점을 두고 많은 관심이 쏟아지고 있습니다.
초전도체의 중요성
현재 초전도 현상을 구현하기 위해선, 극저온이나 초고압에서만 가능한 수준입니다.
하지만, 상온에서 초전도체를 구현할 수 있다는 것은 학계에서뿐만 아니라 국가적으로도 큰 이슈입니다.
왜나하면 현대 문명의 판도가 180도 바뀌게 되는 혁신이기 때문입니다.
앞서 이야기했듯, 보통 전류를 흘려보내면 에너지 손실로 이어지고 열이 발생하게 됩니다. 지금까지는 10의 전류를 흘려보냈다면 3 정도는 열 손실로 저항을 받게 되고 7 정도만 전류로 흘려보냅니다.
일상적으로 TV나 선풍기를 하루 종일 작동할 경우, 열이 뜨겁게 오르는 경우를 경험했습니다. 특히 반도체 공정에서는 이런 열 발생을 억제하고 효율성을 높이는데, 상상을 초월하는 투자로 냉각시스템을 도입하는 것도 그 이유입니다. 또한, 전력 발전소에서 가구까지 전기가 오면서 저항으로 없어지는 손실을 금액으로 환산하면 미국에서만 1년에 약 22조 원, 우리나라도 1년에 약 2조 가까이 발생합니다.
그런 상황에 만약 초전도체가 공식적으로 인정이 된다면, 현대 문명이 180도 바뀌게 되는 혁신의 시대에 살게 되는 것입니다. 그렇기 때문에 이번 고려대 초전도체 논문은 전 세계적으로 주목할 수밖에 없는 화젯거리입니다.
새로운 물질 LK-99 개발
LK-99는 고려대학교 故최동식 명예교수의 이론으로 탄생한 물체입니다. 우리나라 퀀텀에너지 연구소의 이석배, 김지훈 연구원이 발견한 상온, 상압에서 초전도성을 갖는 초전도체입니다.
이런 초전도체는 전류를 흘려보내면서 에너지 손실 없이 수백, 수천만 년 동안 흐를 수 있고, 이 전류를 이용하면 엄청난 세기의 자력을 생성할 수 있어 무거운 물체를 허공으로 들어 올릴 수 있습니다. 마치 영화 ‘아바타’에서 나왔던 공중에 떠 있는 섬처럼 말입니다.
흔히 우리가 공상과학영화(science fiction)에서 봤던 장면을 현실에서 구현이 가능한 기술이기 때문에 LK-99의 개발이 하루빨리 증명하여 현실로 반영이 되었으면 좋겠습니다.
현재까지의 결론
현재까지는 세부 데이터가 부족하다는 지적과 물질 특성상 초전도 현상이 발생하기 어렵다는 말이 나오고 있습니다. 하지만, 잇따라 중국 화중과학기술대학교 연구진도 LK-99 물질에 대한 연구를 거듭하여 LK-99 결정의 합성에 성공했다고 밝혔습니다. (기사 내용 ▶ 바로가기)
아직까진 LK-99 초전도체에 대한 긍정적인 의견과 부정적인 의견이 공존할 뿐, 확실한 결과가 나온 것은 아닙니다. 이미 너무나 큰 화제가 된 이상, 학계의 반응을 조금 더 지켜봐야 할 것입니다.
▶ 글을 마치며
과거 다른 국가에서 재현 불가능하다는 이유로 초전도체에 대한 논문이 철회된 기억이 많아, 이번 우리나라의 LK-99에 대한 시선도 좀 더 객관적으로 바라보는 것이 아닐까 하는 생각이 듭니다.
결과가 어떻게 나든 초전도체 분야에 있어 고려대학교 故최동식 교수의 끝없는 연구와 노력을 담았다는 것과 그 연구에 있어 추종하는 많은 사람이 일궈낸 결과물이란 건 분명한 사실이지 않을까 생각합니다. 더 나아가서 한국이란 나라에서 초전도체에 대해 새로운 연구를 했단 사실만으로도 충분한 자부심이 느껴집니다.
초전도체에 대한 연구가 계속되어 전 세계적으로 인류문명 발전에 기여하여 우리가 그 혜택을 누릴 수 있는 날이 하루빨리 왔으면 좋겠습니다.
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