저항이 '0'인 초전도체｜LK-99

저항이 '0'인 초전도체

 ** 도체 : 전기가 통하는 물체 (=전도체)

      부도체 : 전기가 통하지 않는 물체      반도체 : 전기가 통하기도 하고, 통하지 않기도 하는 물체

 

앞에 '초(超)'가 붙었다는 의미는 '월등하다'라는 뜻이다. 즉 전도도가 좋은 물체를 '초전도체'라고 하는데, 어느 정도냐면 초전도체의 저항은 '0'이다(정확히 말하면 0에 가까운 값이 된다). 즉 도체 내부에서 전류의 흐름을 막는 '저항'이 없다.

'옴의 법칙 (V=IR)'에 따르면, V는 전압, I는 전류, R은 저항이다. I=V/R로 표시할 수도 있는데, 분모에 있는 R값이 '0'이 되니 전류는 '무한대'가 된다고 볼 수 있다. 물론 무한대 전류는 존재하지 않지만 그만큼 전류가 잘 흐르는 물질이다.

초전도체는 저항이 '0'일 뿐 아니라 '마이스너 효과'가 나타난다. 여기서 마이스너 효과란 초전도 현상이 나타날 때 물질 내부에 있는 자기장을 밖으로 밀어내는 현상을 말한다.

 

 

초전도체의 활용과 한계

모든 도체에는 저항이 있다.

발전소에서 만든 전기가 100% 우리에게 오는 것은 아니다. 이동 과정에서 저항에 따른 손실이 발생한다(한국은 3.5%).

만약 초전도체로 전선을 만들 수 있다면, 전력 손실을 최소화할 수 있다.

또한 저항이 있다는 얘기는 전기가 흐르다가 많이 부딪친다는 의미를 뜻한다. 결국  이러면 '열'이 발생되는데, 초전도체를 사용한다면 스마트폰·노트북 등이 뜨거워지는 일은 사라질 수도 있다.

전류가 흐르는 도체는 '자성(자석의 성질)'도 갖고 있다. 전류가 흐르면 자기장이 만들어지는데, 병원에 있는 자기공명영상장치(MRI)가 대표적이다. 자기장을 이용하며 공중에 뜬 상태로 이동하는 '자기부상열차'역시 초전도체를 이용한다.

 

안타깝게도 초전도 현상은 영하 273도, 즉 0K(절대온도)에 가까운 환경에서만 나타난다고 한다. 이유를 설명하자면, 전자는 이동 과정에서 '격자(원자의 배열)'에 부딪친다. 이것이 바로 저항이다.

이 격자는 미세하게 '떨림 운동'을 하는데, 온도가 올라가면 열을 받아서 격자는 더 많이 움직인다. 당연히 전자와 많이 부딪치니까 저항은 커진다.

그런데 0K, 즉 -273도라는 절대온도에 다다르면 격자는 너무 추워서 움직임을 멈춘다. 절대영도에서는 입자들의 운동에너지가 '0'으로 수렴하기 때문이다.

물론 과학자들은 초전도체 현상이 높은 온도에서도 나타날 수 있는 방법을 찾아냈다. 신기하게도 압력을 높이면 높은 온도에서도 초전도현상이 나타났다. 그런데 그 압력이 약 100만 기압에 달한다.

 

 

LK-99 제조 방법과 평가

민간기업인 퀸텀에너지연구소 소속 연구원과 고려대(연구교수), 한양대(명예교수) 등의 연구진은 납(Pb)과 구리(Cu), 황과 인을 중심으로 1999년부터 실험했다고 쓰여 있다.

 

LK-99 논문에 따르면 구리와 인, 황산납(라나카이트) 혼합물을 진공으로 밀봉한 뒤 925도에서 5~20시간 구운 뒤 이를 도가니에 옮겨 725도에서 24시간 다시 구웠다고 한다. 이후 다시 550도에서 48시간 반응시켰더니 LK-99가 만들어졌다고 한다.

 

제작과정을 공개했다는 점, 그리고 초전도체 현상으로 보이는 동영상을 볼 수 있다는 점에서 과학기술계는 "어? 진짜야? 해볼까?"라고 생각하게 된다.

 

 

지적 할 부분

출판 전 논문의 저자인 퀸텀에너지연구소장은 언론 과의 인터뷰에서 "검증받겠다"고 했다. 하지만 퀸텀에너지연구소 홈페이지는 전혀 다른 모습이다. 그동안 트래픽 초과가 이어지던 연구소 홈페이지에 운 좋게, 2일 아침 둘러볼 수 있었는데, 이미 연구진은 LK-9가 '상온 초전도체'라고 정의하고 있었다. 다양한 분야에 활용될 수 있다며 홍보를 하는 것이다. 아직 LK-99는 상온 초전도체라고 보기 어려운 상황인데도 말이다. 

또한 'OUR PARTNER', 즉 협력 기관에는 국내 주요 대기업들이 다수 열거되어 있다. 삼성SDI, LG이노텍, SKC, 포스코 모두 "확인 결과 우리 기업은 퀸텀에너지연구소와 파트너십을 체결하지 않았다"라고 밝혔다. 일부 기업들은 퀸텀에너지연구소에 전화와 e메일을 통해 "왜 우리 이름이 들어 있느냐" 라고 물었는데 아직 답변은 없는 상황이다. 2일 오전 퀸텀에너지연구소는 홈페이지를 닫아버린다.

그리고 지금 LK-99 연구 결과를 재현하는 연구 역시 모두 아카이브에 올라오고 있는 상황이다. 즉, 검증되지 않은 성과를, 역시 검증받지 않은 결과로 평가하려는 일이 반복되고 있는 것이다. 혼란은 가중될 수밖에 없다.

 

 

 

출처 : 미라클레터｜2023.08.04｜631호