[고체 물리학자 김기덕] 생소한 과학기술 초전도체 이슈 PICK

지난 7월에 국내 연구진이 세계 최초로 상온 상압 초전도체 논물을 발표했습니다. 그런데 이 논문이 현재 진짜냐 가짜냐 과학계는 뜨거운 이슈로 떠오르고 있습니다. 논문이 검증되기만 한다면 21세기 최고의 발견입니다. 세상을 뒤바꿀 물질이면서 만약에 상온 상압 초전도체가 발견된다면 노벨상 하나로는 부족할 것이라 합니다. 세상을 바꿀 중요한 발견이라서 5개 이상은 줘야 합니다. 이 초전도체 분야는 물리학 전공자도 어려워하는 분야라고 합니다. 그러나 지금은 세대 불문 초전도체 관심이 촉발한 LK-99에 대해서 관심이 많습니다. 관련주들도 등락폭이 좀 있기는 있었습니다. 끝에 함께 보면 좋은 글들도 많이 보시면 도움이 됩니다.

초천도체는 뭘까요?

영어로 Superconductor 라고 합니다. 상식적인 물질이 가지고 있는 그런 성질을 뛰어넘는 많은 신기한 성질들을 가지고 있습니다. 뛰어난 전도성 놀라운 속성이 특징이기는 합니다. 신기한 능력 중 하나가 전기저항이 0이라는 겁니다. 전기저항이 많으면 에너지 손실도 많고 열도 많이 난답니다. 초전도체는 전기저항이 0 이니까 에너지 손실률이 0 이 되는 겁니다. 그러면 전기차 산업에도 초전도체가 사용이 될 수 있고 스마트폰까지 우리 일상을 바꿔놓을 겁니다.

마이스너 효과

마이스너 사람과 옥센펠트 사람이 초전도체 특성을 발견을 하였습니다. 마이스너 효과는 초전도체 반자성 특성 때문에 나타나는 현상입니다. 반자성이라는 것은 자석을 갖다 되면 밀려나는 성질을 말합니다. 자석도 같은 극끼리는 밀어내잖아요 그런 현상이 초전도체에도 일어납니다. 그래서 마이스너 효과는 자석에 밀려 뜨는 현상을 말합니다.

그리고 초전도체 단점이 현재는 영화 -150도 이하에서만 초전도성이 발현됩니다. 그리고 우리가 살고 있는 대기압이 1 기압이라고 했을 때 100만 기압이상이 되어야 합니다.

어디서 사용하고 있을까요?

자기 공명영상장치(MRI)에 사용을 하고 있습니다. 영하 260도 이하로 내려주는 냉동기를 사용을 하고 있습니다. 아무리 밖이 덥고 병원이 10도 정도 된다고 해도 MRI 설비 안에는 초전도체 때문에 극저온 상태입니다. 그래서 거기 가면 우리가 추위를 느끼는 게 그런 이유랍니다.

초전도체의 최초발견은 19세기말 물리학계 화두가 저온공학이었습니다. 저온경쟁으로 기체를 액화 연구의 일환이었습니다. 기체 → 액체 → 고체로 가려면 온도를 낮춰야 합니다. 1875년에 독일 과학자 칼폰린데 분이 냉동 사이클 발견, 최초의 냉장고를 발견했습니다. 그리고 카메를링 오너스라는 분이 저온 물리학자인데 초전도 현상을 최초 발견하게 됩니다. 온도를 낮추며 수은의 전기 저항값을 기록했습니다.

이렇게 초전도 현상이 발견되고 약 50년간 물리학계 유명한 분들이 도전을 했지만 실패하였습니다. 그중에는 아인슈타인 닐스보어 베르너하이젠베르크 리처드파인만 정말 세상을 움직였던 분들인데 이분들도 50년 동안 연구를 했지만 실패를 하였습니다. 정말로 아직까지도 계속해서 초전도체에 대한 연구는 끊이질 않고 있지만 정말 발견만 한다면 바로 노벨평화상을 받을 것 같습니다.

우리나라 연구진이 발표한 LK-99는 초전도체가 아니다는 것이 밝혀지게 되었죠. 독일 연구팀에 의하면 제조 과정 중 발생한 불순물이라고 했습니다. 그래서 현재는 LK-99 검증 위원회가 생겨났습니다. 시간이 소요되는 과학적 검증이라서 신중한 접근이 필요합니다. 관련주식들도 이렇게 되니 오르락내리락하는 것입니다. 놀라운 발견뒤에는 언제나 검증 논란이 따라다니게 됩니다. 근데 초전도체 분야는 물리학자라면 한 번쯤 도전해 보고 싶은 분야라고 합니다.

상온 상압 초전도체는 일생생활에 엄청 편리할 것입니다. MRI 성능이 올라가고 검사비용은 내려갈 것입니다. 자동차 열차등에도 사용될 수 있어서 운송 수단이 변화가 가능합니다. 그럼 서울 부산은 1시간 만에 갈 것이며 선박 비행기등 초전도 모터사용이 가능합니다. 만약 상온 상압 초전도체로 양자 컴퓨터를 만든다면 소형화된 양자컴퓨터를 만들 수 있습니다. 그리고 초전도 자석으로 핵융합을 하는데도 분명 도움이 될 겁니다. 그래도 이 시간에도 엄청나게 연구하고 있는 모든 과학자분들 존경하기는 합니다.