국내 연구팀이 상온에서 완벽하게 전기를 전도하는 상온 초전도체 'LK-99'를 개발하는 데 성공했다고 밝히면서 뜨거운 관심을 받고 있습니다. 이에 대해 학계에서는 회의적인 입장이 우세하지만, 최근 LK-99의 타당성을 뒷받침하는 논문이 공개되면서 이목을 끌고 있습니다.
지난달 31일(현지시간) 미국 로렌스버클리 국립연구소(LBNL)는 논문 사전공개 사이트인 아카이브(arXiv)에 LK-99의 구조를 시뮬레이션한 결과를 게재했는데요. LBNL은 미 에너지부의 슈퍼컴퓨터를 사용해 LK-99의 전자의 구조 변화를 시뮬레이션하고 LK-99의 원자 배열에 따른 전자의 조건과 위치를 분석했습니다.
시네이드 그리핀 LBNL 연구원은 "시뮬레이션 결과 LK-99에서 고온 초전도체에서 나타나는 '페르미 표면 현상'과 비슷한 수준의 전자 에너지 상태가 확인됐다"라며 "기존 초전도체들보다 높은 온도에서 초전도성이 나타날 것으로 보인다"라고 밝혔습니다. 이론적으로 LK-99 가능하다는 것을 증명한 것입니다.
덧붙여 그리핀 연구원은 "대량의 초전도 샘플을 얻기 위해 물질 합성 문제가 여전히 과제로 남아있지만, 새 물질이 높은 초전도성을 보일 가능성이 있는 흥미로운 이론적 징후를 보여줬다"라고 설명했습니다.
다만 학계에서는 LK-99를 검증하기 위해서는 시뮬레이션이 아닌 실제 실험 결과가 필요하다는 지적이 제기되고 있습니다. 시뮬레이션 결과로는 초전도체의 임계 온도를 계산하는 것이 사실상 불가능하기 때문입니다. 김창영 서울대 물리·천문학부 교수는 "지금까지 시뮬레이션으로 새로운 초전도체의 임계 온도를 맞춘 사례는 없다"라며 "시뮬레이션은 실험 결과를 보충하는 용도로 사용할 수 있지만, 단독으로 계산했을 때는 신뢰성이 낮다"라고 말했습니다.
한편, 국내 민간연구소인 퀀텀에너지연구소와 한양대 연구진이 개발한 LK-99는 지난달 22일 아카이브에 게재된 초전도체 논문을 통해 처음 공개됐는데요. 이에 대해 이석배 퀀텀에너지연구소 대표는 언론과의 인터뷰에서 "다른 저자들의 허락 없이 권영완 연구교수가 임의로 아카이브에 올린 것으로, 현재 아카이브에 게시글 삭제 요청을 해둔 상황이다"라며 "권영완 교수는 4개월 전 이사직을 내려놓고 현재는 회사와 관련이 없다"라고 전했습니다.
초전도체는 전기 저항이 없는 물질로, 전력 손실 없이 전기를 전달할 수 있습니다. 온도가 낮아짐에 따라 저항이 점차 감소하는 일반 금속 도체와 달리, 초전도체는 임계 온도 이하에서 저항이 0으로 떨어지는 특성을 갖고 있습니다. 이로 인해 외부 전원 없이도 초전도 와이어 루프를 통해 전류가 무한정 흐를 수 있습니다.
LK-99는 상온 및 상압 조건에서도 초전도성을 나타낸다고 주장되는 물질로, 국내 민간연구소인 퀀텀에너지연구소와 한양대 연구진 등에 의해 개발됐습니다. 'LK-99'라는 명칭은 발명자 이(Lee)석배와 김(Kim)지훈의 성과 그들의 연구가 시작된 '1999년'에서 각각 따왔습니다.
초전도체가 성공적으로 상용화될 경우 근대 산업 혁명의 상징인 증기기관의 발명을 뛰어넘는 '인류 역사 이래 최대의 발명'이자 게임 체인저가 될 것으로 예상되고 있습니다. 현대 과학 기술과 산업의 양상과 판도를 완전히 뒤집으면서 인류에게 혁신적인 영향을 미칠 것으로 보입니다.
◆기술 및 사회에 대한 잠재적 영향 : 상온 및 대기압 초전도체가 상용화될 경우 컴퓨터와 가전 제품 분야의 제품 디자인에 혁명을 일으킬 수 있습니다. 고속 컴퓨팅, 고주파 및 고속 전송, 소형화의 주요 기술 발전은 저항이 없는 초전도 상태의 특성에 의해 크게 향상될 수 있습니다.
◆방열 시스템 및 첨단 재료 제거 : 상온 초전도체의 가장 중요한 장점 중 하나는 전자 장치에서 방열 시스템이 제거된다는 것입니다. 광섬유 및 고차 CCL(커패시턴스 결합 논리)은 기존 배선을 대체하여 효율성을 개선하고 제조 비용을 낮출 수 있습니다. 이러한 발전으로 아이폰과 같은 모바일 장치가 양자 컴퓨터와 유사한 이점을 갖게 되어 전체 기술 환경에 혁명을 일으킬 수 있습니다.
◆첨단 제조 공정의 문턱 낮추기 : 초전도체의 출현으로 첨단 제조 공정의 문턱은 크게 낮아질 것입니다. 제품 개발은 더 이상 저항 관련 제한 사항에 의해 제한되지 않으며 다양한 산업 분야에서 보다 정교하고 효율적인 기술을 생성할 수 있습니다.
◆에너지 및 제조 비용 절감 : 상온 초전도체를 실제로 적용하면 에너지 및 제조 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 이 혁신적인 기술은 전자 제품의 배터리 수명을 향상시키고 에너지 문제를 해결하며 핵융합 기술의 연구 개발을 촉진하여 미래를 위한 보다 깨끗하고 지속 가능한 에너지 솔루션을 제공할 수 있습니다.