한국 연구소가 상온초전도체를 구현했다고 기사가 나면서 크게 이슈가 되었습니다 이 논문 발표와 기사를 통해 세계 과학자들과 기술자, 초전도체가 기업 운영에 중요한 위치를 차지할 기대로 많은 CEO 까지 다양한 곳에서 관심을 보이고 있습니다.
이번에 발표된 논문 저자로는 퀀텀에너지 연구소 연구진과 고려대 연구교수가 포함되어있습니다. 논문이 공개된 건 동료 검증을 통해 나오는 공식 학회지는 아닙니다. 아카이브라고 논문을 올리기 전에 사전으로 출판하는 사이트에 저자가 공개를 했습니다. 논문제목은 : 첫번째 상온 대기압 초전도체 입니다 연구진은 세계 최초로 상온초전도체 개발에 성공했다고 말합니다 그럼 초전도체란 무엇인지 상온초전도체 발견이 중요한 이유에 대해 알려드리겠습니다.
초전도체란
초전도체는 전기 저항이 없는것으로 한번 전류를 흐르면 전류가 영원히 흐를수 있습니다.
이현상을 처음발견한것은 네덜란드 카메를링 오너스가 수은과 액체헬륨을 가지고 극저온 실험을하던중 저항이 사라지는 현상을 발견했고 이때온도가 영하 266.8℃ 입니다 이렇게 초전도현상이 나타나기시작하는 온도를 임계온도라고 합니다 카메를링 오너스는 이발견으로 노벨상을 받습니다 한번발견하기 시작후 초전도 현상이 계속 발견되며 관련 이론도 생겨납니다.이론의 이름은 BCS 이론 입니다.
이 이론은 초전도체의 원리를 설명한 최초의 미시 이론으로 두 개의 전자가 포논과 상호작용에 의해 쿠퍼 쌍을 이루고 이에의한 효과로 초전도 현상을 설명합니다.
미국 일리노이 대학 바딘, 쿠퍼, 슈리퍼도 이것의 발견으로 노벨상은 받습니다 그만큼 초전도체자체가 과학기술에 큰영향을 가지고 있다는 뜻이기도 합니다.
첫 발견 이후 과학자들의 노력으로 임계온도도 점점 높아지기 시작합니다. 여전히 극저온의 낮은 온도이긴 하지만 점점더 높은 온도에서 초전도현상이 관찰됩니다. BCS 이론에서는 초전도 현상을 보일수 있는 가장 높은 온도가 영하 248℃ 였습니다 이론에 따르면 더 높은 온도에서는 나타날수 없지만 1986년에는 더높은 35K 에서 초전도 현상이 발견됩니다. 이걸발견한 분들 또한 노벨상을 받습니다.
그 다음인 1987년에는 97K 초전도체발견으로 또한번 임계온도가 높아지게됩니다. 그런데 97K도 여전히 176℃로 다른 발견과 마찬가지로 상온에서의 동작을 기대할수가 없는 온도 입니다. 그럼 이제 남은 숙제는 상온에서도 동작하는 초전도물체를 발견하는 것입니다.
상온초전도체는 그동안 몇몇의 논문과 연구소에서 발견되었다고 말했지만 연구비획득을 위한 사기, 연구실수, 등 결과적으로 상온초전도체 발견은 불가능한것이라 생각되었습니다.
만약 상온초전도체가 발견된다면
만약 상온 초전도체가 발견된다면 이것은 엄청난 혁명입니다 개발이 되더라도 완전한 상용화까지 시간이 필요하겠지만 상용화가 되면 일상이 완전히 바뀔수 있고 국가의 경쟁력 순위가 바뀔정도 입니다. 이유는 열에너지로 손실되는 에너지가 없어진다는 것인데요 3가지로 나누어 살펴보겠습니다
- 상온초전도체를 통해 반도체 스위칭 속도도 빨라져(스위칭 속도란 반도체 스위칭 속도는 반도체 소자가 전류를 흐르게 하거나 흐르지 않게 하는 속도를 말합니다. 반도체 스위칭 속도가 빠를수록 반도체 소자는 더 빠르게 작동할 수 있습니다.) 이것으로 핸드폰 속도도 지금과 차원이 다른 속도과 될것입니다.
- 다음은 여러분이 알고 있는 자기부상열차 입니다.(현재 우리나라는 자기부상열차를 상용화하여 사용하지 않음) 초전도체는 임계온도 아래에서 자석위에 뜨는 성질도 있는데 초전도체랑 전자석을 이용하면 열차를 땅에서 띄어 지면과 마찰없이 앞으로 갈수가 있습니다. 전자석은 전류의 흐르는 양에 따라 강해지고 약해지고 하는데 전자석에 전류를 많이 흘리면 열차를 띄울수가 있습니다 그런데 전류를 많이 흘리면 저항때문에 열손실이 많이 일어납니다. 만약 상온초전도체가 발견된다면 저항이 없어져 기존의 열손실 없이 쉽게 열차운행이 가능해집니다.
- 상온초전체를 핵융합에 적용하면 초고온 플라즈마를 오랜시간 잡아둘수 있어서 무한에 가까운 에너지를 생산할수 수도 있습니다.
하지만 현재 초전도체가 초 저온에서만 활용이 가능해 일상생활을 하느 상온에서는 활용이 어렵습니다 .
단순히 생각하며 전기를 쓰는 모든곳에 영향을 준다는 이야기입니다. 전력을 송신할때 손실도 극도로줄어들고 속도도 빨라집니다.
영화 아바타에서 나비족 행성의 땅이 공중부향 하고 있는것을 보실수 있습니다. 이것도 나비족 행성이 초전도체 물질로 되어있어 공중에 떠있다는 설정입니다 인간들이 초전도체물체를 채굴하기위해 나비족행성을 찾아가는 이유도 그 때문입니다. 땅 까지 들어올릴수 있다니 이것이 발견되면 영화가 아닌 현실이 되는거 아닐까요?
그럼 지금 이슈가 되고 있는 문제의 논문을 살펴보면 상온 127도 섭씨127도에서 초전도현상을 발견했다고 주장합니다. 납과 인산염 에 들어있는 납 이온을 구리로 치환하고 압력을 가할경우 이런 현상이 나타난다고 합니다
해외학계에서는 논란이 일어났는데 일반적인 반응은 회의적입니다. 마이클 노먼 미국 아르곤국립연구소 연구원은 이논문의 연구자들이 데이터 제시방식이 수상하다고 지적했습니다 실험 데이터를 전문가들이 모두 검증해야한다는 것입니다 신뢰성 의문제기한거죠 다른사람이 실험을 재현했을때 같은 결과가 나와야 논문이 검증된다는 것입니다.
그런데 이 논문의 내용을 회의적이라고만 보지 않는 입장있습니다. 이유는 다음과 같습니다 논문에서 밝힌 제조공정이 너무 단순하기 때문입니다 실험에 쓰이는 장비도 간단하고 제조기간도 4일이라고 합니다 만약 거짓 논문을 통해 투자금을 받으려는 목적이 있다면 제조공정을 복잡하게 해서 따라하기 어렵게 하거나 뜬구름 식으로 제대로 공개하지 않고 시간을 끄는것이 일반적이라고 합니다. 하지만 발표한 논문에서는 정반대로 너무 간단한 제조 과정을 그대로 공개했습니다.
이런저런 의견들이 많지만 이미 연구논문은 검증이 시작됬습니다 미국아르곤 국립연구서도 이미 재현을 위한 작업에 착수했고 빠르면 일주일안에 결과가 나올수있을꺼 같다고 합니다.
그리고 현재 오늘 낮 논문 사전공개 사이트 아카이브에 논문이올라 왔습니다 미국 켈리포니아 버클리국립연구소 소속 연구원 시내드 그리핀이 이 논문 서두에서 상온과 상압에서 초전도성을 띠는 LK99 에 대한 최근 논문은 어떤물체가 고온에서 초전도적 특징을 띠게하는지 관심을 크게 불러일으켰다고 작성했습니다 LK99는 국내연구진들이 납과 구리 인회석을 이용해 만든것으로 알려진 새로운물질 이름입니다.
이어 자신의 계산법으로 컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 해당물질에서 초전도혀상이 일어나는지 알아봤고 계산결과 전자들이 초전도성을 띨수 있는 경로가 있다고 밝혔습니다 이 논문 역시 동료들의 검증을 거치지 않았기 때문에 아직은 면밀한 검토가 필요하지만 공신력있는 기관소속 연구원들이 국내연구진들의 발견을 이론적으로 뒷받침할 가능성이 있는 연구를 발표했다는 소식이 전해지면서 화제가 되고 있습니다.
아직은 다양한 연구소에서 같은 조건으로 검증결과가 나온것이 아니기 때문에 기다려 봐야 할꺼 같습니다.
마지막
저도 뉴스 기사를 통해 접한 초전도체를 알아보며 상온초전도체의 발견은 우리의 생활과 산업 변화에 엄청나게 큰 변화를 가져올것에 큰 기대 됩니다 전자제품 산업에 강한 대한민국에도 또 한번의 큰 발전을 할수있꺼 같습니다 논물발표 후 초전도체와 관련된 주식들이( 동시에 상승하는 것을 보면 많은 분들이 관심을 가지고 있으신거같습니다. 이제 많은 연구소에서 검증이 시작되었으니 관심을 가지고 지켜보면 될꺼 같습니다. 과학기술 발전을 위해 노력하시는 많은 연구원분들 화이팅 입니다!