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오늘은 초전도체 lk-99에 대해서 써보도록 하겠습니다. 며칠 전 우리나라 연구진(고려대)에서 상온에서도 초전도체가 발현될 수 있는 물체를 만드는 법을 공개하였습니다.
그래서 더욱 난리 난 사건인데요. 초전도체라는 게 무엇이며 왜 난리 난 것인지 써보도록 하겠습니다.
초전도체
전도체로서, 전기 저항이 0Ω이 되는 초전도 현상과 마이스너 효과가 일어나는 물질을 가리킵니다.
마이스너 효과 없이 초전도 현상만 있는 것은 '완전도체' 내지 바일 금속이라고 합니다. 마이스너 효과가 없으면 자기력을 이용한 기술에는 사용이 어렵다고 합니다.
한마디로 저항이 일어나지 않는 전도체라는 말입니다.
전기저항이 0이면 전자기기를 작동할 때 생기는 발열이 사라져 전력 효율을 극한으로 끌어올릴 수 있게 됩니다.
마이스너 효과
물질이 초전도 상태로 전이되면서 물질의 내부에 침투해 있던 자기장이 외부로 밀려나는 현상을 가리킵니다. 따라서 내부에 외부 자기장을 완벽히 상쇄하는 자기장이 발생하는 것과 같으므로 완전 반자성과 같습니다. 1933년에 발터 마이스너(Walther Meissner)에 의해 발견되었습니다.
그래서 초전도체라고 하면 아래와 같은 사진처럼 공중에 떠있는 사진들이 나옵니다.
lk-99
상온상압 초전도체를 개발했다는 국내 연구진의 논문이 전 세계 과학계를 뒤흔들고 있습니다. 논문의 신뢰성 등을 두고 상당수 전문가들이 여전히 회의적입니다 왜냐하면 생각보다 쉽게 초전도체를 얻을 수 있어서입니다 하지만 한국 연구진이 발표한 만드는 법을 그대로 따라한 미국·중국 등지에서 한국 상온 초전도체 개발 가능성이 있다는 연구 결과들도 잇따르고 있습니다.
2일 학계에 따르면 미국 로렌스버클리국립연구소 연구진은 한국 연구진이 지난달 논문 사전공개사이트 '아카이브'에 발표한 초전도체 'LK-99'에 대한 시뮬레이션 실험을 진행한 결과 상온 초전도체 구현이 이론적으로 가능하다고 밝혔습니다.
lk-99 국내 연구진
국내 연구진 이석배 퀀텀에너지연구소 대표와 오근호 한양대 명예교수가 이끄는 국내 연구진은 지난달 22일 아카이브에 약 30℃ 상온에서 전기저항이 없는 초전도체를 발견해 냈다는 연구결과를 담은 논문을 게시했습니다.
이들 연구진은 구리와 납을 이용해 상온 초전도체를 만들었다고 밝혔서 난리가 났습니다. 20년 동안 1000회가 넘는 실험을 반복한 결과라는 설명 했습니다.
lk-99 만드는 법
연구 방식을 보면 산화납과 황산납을 혼합해 725℃ 온도에서 하루 동안 구워 라나카이트를 제조하고, 라나카이트에 다시 구리와 인 분말을 섞은 뒤 48시간 동안 구워 인화구리를 만들게 됩니다. 이후 라나카이트와 인화구리를 분말 형태로 만든 뒤 진공 상태에서 다시 925℃에서 구워내면 상온 초전도체인 'LK-99'가 탄생하게 된다고 설명했습니다.
연구진은 LK-99 초전도체가 1 기압에서 126℃까지 초전도체 성질을 유지하게 된다고 발표했습니다.
lk-99 제조 실험
이들 연구진이 이 같은 제조 방법이 담긴 논문을 아카이브에 올리면서 전 세계에서는 똑같은 방법으로 초전도체 제조 실험에 나섰습니다.
로렌스버클리국립연구소 연구진은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 LK-99 제조 과정에서 물질의 전자 구조에 어떤 현상이 발생하는지를 확인했습니다.
로렌스버클리 연구진
로렌스버클리 연구진에 따르면 LK-99는 구리 원자가 결정구조로 침투해 납 원자를 대체함으로써 결정이 약간 변형되고, 그 과정에서 물질이 0.5%가량 수축하는 것으로 파악됐다고 밝혔습니다. 이처럼 변형된 구조가 전기저항 0이라는 특성을 가능케 할 수 있다는 분석입니다.
미국 로렌스버클리국립연구소 연구진은 컴퓨터 시뮬레이션 결과 국내 연구진이 만든 'LK-99'가 상온에서 초전도 현상을 보이는 것이 이론적으로 가능하다고 밝혔습니다.
초전도 온도
전기저항이 0인 '초전도' 현상이 일어나려면 전자들이 특정 조건 등에 맞는 전도 경로를 따라야 합니다. 이에 대해 로렌스버클리 연구진은 시뮬레이션 결과 LK-99의 전자 에너지 상태가 '페르미 표면'에 가깝다고 전했습니다. 페르미 표면에 더 가까운 전도 경로가 많을수록 초전도 현상이 일어날 수 있는 임계 온도가 더 높아집니다.
현재까지 초전도체는 절대영도(영하 273℃) 수준의 극저온에서만 구현된 만큼 임계 온도가 높아진다는 것은 상온 초전도 현상의 가능성을 보여주는 것으로 풀이됩니다.
다만 로렌스버클리 연구진은 페르미 표면에 가까운 전도 경로가 구리 원자 결정의 아주 미세한 위치에서만 형성되기 때문에 LK-99 합성 난도가 높을 것이라고 내다봤습니다.
다른 연구소
미국의 연구진이 시뮬레이션을 통해 상온 초전도체의 가능성을 제시했다면 중국에서는 아예 LK-99 구현에 성공했다는 주장이 나왔습니다.
중국 화중과학기술대학교 연구팀은 지난 1일 중국 내 동영상 플랫폼을 통해 LK-99를 합성해 냈다고 밝혔다. LK-99와 같은 성질을 갖는 물질을 만들어내며 초전도체의 특징인 '마이스너(반자성) 효과'까지 검증했다는 주장하고 있습니다.
다만 화중과학기술대의 합성 물질은 마이스너 효과를 보이는 데는 성공했으나 초전도체의 핵심 특성인 전기저항 0을 구현했는지는 추가 실험이 필요한 것으로 알려졌습니다.
학계에서는 중국 연구진의 실험 또한 여타 다른 실험실에서도 진행할 수 있을 정도로 충분히 쉽기 때문에 기대감을 완전히 접지 않고 있는 상황입니다.
글을 마치며
이외에도 현재 미국 아르곤 국립연구소, 중국 선양재료과학국가연구센터 등이 LK-99의 재현을 위한 실험을 진행 중입니다.
초전도체는 인류의 생활수준을 한 차원 더 끌어올릴 '꿈의 기술'로 평가받고 있습니다. 전기저항이 0인 특성을 활용하면 전력이 손실되지 않는 전력망을 구축하는 것은 물론, 최신 기술인 핵융합, 양자컴퓨터, 자기 부상열차 등의 개발에도 혁신을 가져올 수 있습니다.
그만큼 엄청난 발견이며 노벨상을 뛰어넘는 희대의 발견입니다. 그런데 왜 퀀텀에너지 국내 연구진은 왜 만드는 법을 공개한 것일까요? 그것은 의문입니다.
만약 이 초전도체의 발견이 사실이고 많은 발전을 이룬다면 자기 부상 자동차나 영화에서나 보는 것들을 실현시킬 수 있게 되는 것입니다. 우리의 삶도 급격히 변하게 될 것입니다.
lk-99는 정말일까요?
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