'꿈의 물질'인 초전도체는 전세계 산업 현장에서 혁명을 불러일으킬 물질입니다. 며칠전 국내 연구팀에서 초전도체를 개발한 뉴스가 연일 화제인데요, 초전도체가 무엇이고, 어떤 영역에서 사용이 되는지, 왜 이렇게 이슈가 되고 있는지 알아보도록 하겠습니다.
초전도체 발견
2023년 7월 22일 대한민국의 한 연구팀에서 '꿈의 물질'이라고 불리는 초전도체를 개발했습니다. 초전도체를 개발한 연구팀은 이석배 퀀텀에너지연구소 대표와 연구진들, 오근호 한양대 명예교수, 권영완 고려대 연구교수, 김현탁 전 한국전자통신연구원 박사가 참여해있습니다. '아카이브'라는 논문 사전공개 사이트를 통해 초전도체 개발 소식을 공개했는데요, '상온상압 초전도체(LK-99) 개발을 위한 고찰' 이라는 이름으로 등재되어있습니다.
해당 논문에는 납과 인회석 결정 구조인 LK-99를 개발했고, 이 물질은 섭씨 127도 이하에서 초전도 현상이 일어난다고 내용이 담겨있습니다.
초전도체란?
초전도체 설명
초전도체는 특정 온도 이하에서 전기적 저항이 0이 되는 물질을 말합니다. 일반적으로 은과 구리 같은 금속성 물질은 온도가 낮아짐에 따라 저항이 점점 감소합니다. 그러나 초전도체의 경우에는 특정 온도 이하로 냉각이 되면 저항이 0으로 되어 완전 도체가 됩니다. 따라서 전류는 에너지 손실 없이 초전도체 물질을 흐르게 됩니다.
초전도체 특징
첫번째 특징은 전기 저항이 0이라는 것입니다. 초전도체는 저항이 없기 때문에 전류가 흐를때 전력 손실이 발생하지 않습니다. 모든 물질은 저항을 가지고 있기 때문에 전류가 흐를때 에너지 손실이 발생하게 됩니다. 하지만 초전도체의 경우 특정 온도 이하에서 초전도 성질이 나오면 저항이 없어 에너지 손실이 없습니다.
두번째 특징은 자석을 부상시킵니다. 초전도체 위에 자석을 올려놓으면 초전도체 물질과 자석이 서로 반발하여 자석이 공기중에 떠있는 것처럼 초전도체 위에 뜹니다.
초전도체 활용
초전도체는 여러 분야에서 활용이 됩니다. 초전도체의 특징을 이용한 것인데요,
첫번째로는 전력 케이블입니다. 전기 저항이 0이 되는 성질을 이용하여 전력 케이블로 사용할 경우 기존 케이블보다 에너지 손실이 적고 더 많은 양의 전력을 공급할 수 있어 경제적이고 도심의 전력사용 문제를 해결할 수 있습니다.
두번째로는 자기부상열차입니다. 초전도체와 자석의 반발하는 성질을 활용하여 열차를 땅 위로 띄워 지면과의 마찰 없이 열차를 운행하는 것인데요, 초전도체의 경우 전력을 한번 공급하면 저항 없는 성질을 유지하여 전력이 계속 흐르도록 하며 열차를 이동시킵니다.
세번째로는 자기공명영상(MRI) 장치입니다. MRI는 초전도체를 이용하여 아주 강한 자기장을 만들어 인체 내부의 자기적 성질을 측정하는 장치입니다. MRI가 초전도 현상을 만들기 위해서 액체헬륨을 사용하고 있는데요, 상온 초전도체가 상용화되면 MRI 검사 비용이 줄어드는것은 물론 기기의 설치 및 보수도 간편해질 것입니다.
상온 초전도체의 장점
국내 연구팀에서 개발한 LK-99 물질은 초전도체의 성질 중 초전도현상을 만드는 임계온도가 상온이라는 것이 장점입니다. 현재 나와있는 초전도체의 물질들은 초전도성을 유지하려면 최소 영하 100도 이하의 극저온, 초고압 상태가 되어야 하지만, LK-99는 보통 온도와 기압의 상온에서도 초전도성을 유지할 수 있는 것인데요, 이는 초전도체의 가장 약점이었던 것을 상쇄시킬 수 있는 획기적인 발견입니다.
상온 초전도체가 상용화된다고 하면, 자기부상열차, 초고속컴퓨터, 전력선, 양자컴퓨터 등 다양한 분야에서 활용이 되며, 이는 경제성이 뛰어날뿐더러 전세계 산업현장에서 아주 높은 관심을 보이는 기술이 될 것입니다.
상온 초전도체 LK-99 논란
이렇게 획기적인 발견에도 불구하고, 아직 학계에서는 논란이 있기도 한데요,
LK-99 개발 논문은 아직 정식 논문이 아닙니다. 그리고 논문의 세부사항이 부족해 물리학자들이 아직 믿을 수 없다는 반응을 보이고 있다고 합니다. 사이언스지에서는 마이클 노먼 미국 아르곤 국립연구소 연구원이 '한국 연구진이 초전도성에 대해 모르고, 데이터 제시 방식도 수상하다'라고 평가했습니다.
하지만, 세계 각국에서 LK-99를 증명하듯이 LK-99 제조 레시피를 토대로 검증을 하고 있는데요, 미국의 로렌스버클리국립연구소에서는 시뮬레이션을 통해 이론적 가능성을 확인했으며, 창하이신 중국 화중과학기술대 재료공학부 교수 연구팀은 LK-99를 재현했다는 동영상을 공개하기도 하며 국내 연구팀의 상온 초전도체 개발에 힘을 실어주고 있습니다.
초전도체 개발 밈 등장
혁신적인 초전도체 개발에 세계 각국에서는 초전도체 밈이 생겨나고 있습니다. chatGPT가 LK-99에 밀리는, 한국의 LK-99가 지구온난화를 해결하는 등 재밌는 밈들이 등장했습니다.
국내 연구팀에서 개발한 상온 초전도체 LK-99와, 초전도체의 특징, 활용 등에 대해서 알아보았습니다. 앞으로 발전가능성이 무궁무진하고, 정부와 산학에서 많은 자본을 투입하여 성공적으로 개발할 수 있는 환경이 만들어지기를 기대합니다.
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