초전도체, 전기 100% 흡수...에너지 혁명
현재 초전도체는 영하 269도 이하에서 가능
◆…사진=미국 에너지부 캡처
지난달 22일 퀀텀에너지연구소가 온라인 논문 사이트 '아카이브'에 상온·상압 초전도체라고 주장하는 물질 'LK-99′를 개발했다는 내용의 논문을 발표했다. 이후 전세계에서 'LK-99'가 정말 초전도체인지 검증에 나선 가운데 일부 해외 연구기관에서 긍정적인 검토 결과가 나오자 과학계는 물론 일반인들까지 관심을 보이고 있다.
김대호 세한대 특임교수는 3일 YTN 라디오 '생생경제'에서 이와 관련해 "이번 한국인 과학자 두 사람의 초전도체 개발이 사실이라면 이것은 세계 과학 경제사를 뒤집는 그야말로 혁명적인 변화"라고 평가했다.
김 교수는 "지금도 초전도체가 있다. 현재 초전도체는 영하 269도 이하에서 가능하다"며 "그런데 이번에 한국 과학자 두 사람이 개발한 초전도체는 상온에서 구현할 수 있다는 것이다. 그렇게 된다면 상상할 수 없는 엄청난 일이 벌어지고 이것은 에너지 혁명에다가 경제에 패러다임, 판도가 바뀔 수 있다"고 설명했다.
이어 "앞서 미국 로체스터 대학의 교수들이 바로 상온에서의 초전도체를 개발했다고 해서 엄청나게 크게 보도가 된 적이 있다. 로체스터 대학의 조사 결과 때문에 뉴욕 증시가 난리가 났었다"며 "당시 두 학자는 상온에서 초전도체가 100% 전도되는 것이 가능하도록 대기압 1만배 정도의 압력을 높이는 고압 압력을 이용했다. 결국 현실적으로 불가능해 상용화는 안됐다"고 언급했다.
그러면서 그는 "그래서 경제학자들은 실증적으로 분석되지 않은 것에 대해서는 조심하자는 입장"이라며 "물론 언젠가는 기술 개발이 될 수 있겠지만 아직 상용화하기에는 의문표가 조금 붙는다"고 밝혔다.
한편 김상욱 경희대 물리학 교수는 2일 자신의 페이스북에 초전도체에 대해 간단하게 정리한 글을 올려 소개했다.
◆…사진=김상욱 경희대 물리학 교수 페이스북
◇ 초전도체란?
모든 금속은 저항을 갖는다. 온도가 낮아지면 대개 저항도 작아지는데, 온도를 아무리 낮춰도 저항이 0이 되지는 않는다. 하지만 초전도체는 특정 온도(전이온도라 부른다)에서 저항이 갑자기 0으로 떨어진다. 전이온도 이하에서는 저항이 계속 0이다. 1950년대 초전도현상에 대한 이론이 완성되었고, 이를 BCS이론(노벨물리학상)이라 부른다. 참고로 초전도체는 완전반자성체다. 어려운 용어인데, 그래서 자석 위에 올려놓으면 초전도체가 공중으로 떠오른다.
BCS이론에 따르면 초전도 전이온도는 25K(섭씨 -248도)를 넘지 못한다. 하지만 1986년 전이온도가 35K인 물질이 발견되었고(노벨물리학상) 이를 고온 초전도체라 한다. 이후 새로운 물질에 대한 연구가 진행되어 전이온도는 133K(섭씨 -140도)까지 높아졌다. 하지만 상온(섭씨 20도)에 비하면 여전히 낮은 온도다. 고온 초전도현상에 대해서는 아직 이론이 없다. 이 이론을 만드는 사람에게는 노벨상이 주어질 거다.
◇ 상온·상압 초전도체란?
이번에 이슈가 된 초전도체는 상온·상압에서 초전도현상을 보인다고 보고되었다. 상온도 놀랍지만 상압(지구 표면의 대기압=1기압)도 중요하다. 최근 초고압(대략 200만 기압)에서 상온 초전도 현상이 보고되고 있기 때문이다. 상용화되려면 상온 뿐 아니라 상압도 중요한 조건이다.
◇ LK-99는 어떤 물질인가?
현재 전세계 많은 연구 그룹이 논문을 따라 샘플을 만들고 측정중이다. 현재까지 결론이 나오지 않은 그룹이 훨씬 많다. 몇몇 그룹이 중간 결과를 발표했지만 아직 결론을 내리기에 부족한 상황이다.
◇ 전망
만약 상온상압 초전도체가 손쉽게 얻어진다면 전력 수송이나 전기회로에서 저항이 0인 조건을 구현할 수 있다. 송전전력 손실(현재 발전소에서 가정까지 송전할 때 대략 10% 정도 손실이 있다고 한다.)을 줄이는 것도 중요하지만, 회로에서 발생하는 열을 줄일 수 있어 반도체소자나 전자공학에서도 획기적 전기가 마련될 수 있다. 더구나 현재 양자컴퓨터는 주로 초전도체를 이용하여 연구되고 있는데 저온장치가 필요 없다면 연구에 속도가 붙을 것이다.
