상온초전도체 ‘LK-99’ 한눈에 보기

상온 초전도체 'LK-99'가 무엇인지 궁금하신가요? 이렇게 이슈가 되는 이유부터 LK-99가 꿈의 물질이라고 불리는 이유, 그리고 경제적 효과까지 아주 쉽게 설명해 드리겠습니다.

 

 

상온초전도체 ‘LK-99’ 한눈에 보기

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상온 초전도체 핫이슈

요즘‘LK-99’가 핫이슈예요. 국내 연구팀이 상온·상압에서도 전기저항이 없는 성질을 지닌 물체, 상온 초전도체 ‘LK-99’를 개발했다는 논문을 발표해 전 세계가 충격에 빠졌어요.

 

초전도현상

상온 초전도체를 설명하기에 앞서 알아야 할 개념이 있어요. 초전도라는 개념인데요.

 

초전도는 금속, 합금, 화합물 등의 전기저항이 어느 온도 이하에서 급격히 0이 되는 현상을 말하는 데요. 전기 저항이 없어지면 전력 손실 없이 무한한 에너지를 얻을 수가 있어 전기를 한 번만 투입하면 반영구적으로 사용할 수가 있게 됩니다.

 

초전도현상은 이처럼 막대한 양의 전기 손실을 줄일 수 있는데요.

 

초전도현상이 발견된 때는 1911년인데, 당시 네덜란드 라이덴 대학의 카멜린 온네스 교수는 수은의 전기저항 실험을 하다가 절대온도(영하 273.15°C)에 가까운 영하 268.8℃에서 저항이 사라지는 것을 발견하면서 본격적인 연구가 시작되었다고 해요. 꽤 오래되었죠?

 

상온 초전도현상

 

문제는 이 초전도 현상이 극저온에서만 발생한다는 점이었습니다. 극저온이 쉽게 만들 수 있는 환경도 아니니 상업에 적용하기가 매우 어려운 것이죠.

 

만약 이것이 상온에서 발생한다면 어떻게 될까요?

 

이런 물질이 상온에 존재한다면, 배터리와 모터의 무게·효율이 획기적으로 개선될 수 있고, 환경오염 문제는 물론, 방사능 걱정 없는 에너지인 ‘인공 태양’ 개발도 꿈은 아니라고 해요.

 

한순간에 우리 삶이 바뀔 수 있는 것입니다. 그래서 상온 초전도체는 학계에서 110년간 연구해 온 소재입니다.

 

사실 상온 초전도현상의 발견은 이번이 처음이 아닙니다.

 

2020년 디아스 교수는 두 개의 다이아몬드 사이에 탄소와 수소, 유황을 삽입한 후 레이저로 지구 기압보다 약 260만 배 강한 압력을 가해 15°C에서 초전도현상을 유도하는 데 성공할 수 있었다고 설명하기도 했고요.

이 같은 내용은 세계적인 국제 학술지 ‘네이처’에 게재되면서 큰 파장을 몰고 오기도 했어요.
논문제목은 ‘Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride’ 이니 궁금하신 분들은 찾아보셔도 좋아요

 

 

'LK-99' 꿈의 물질

초전도체에 의해 공중에 떠있는 자석

그럼 이번에 이슈가 되고 있는 LK-99는 무엇이 다르길래 이토록 뜨거운 반응이 연일 이어지는 것일까요?

 

발표된 논문에서는 '임계온도가 400 K 넘는 것으로 측정된, 다시 말해 상압 하에서 상온을 넘어 100도씨를 넘는 초전도 현상을 유지했다'라고 되어 있습니다.

 

이게 굉장히 놀라운 부분인데요. 단순히 어렵게 15도에서의 상온 초전도현상을 발견한 데서 그친 이전의 시도와는 달리 100도에서도 반응하는 상온 초전도현상의 발견은 온도에 상관없이 모든 산업분야에 적용가능한 에너지 혁명으로 이어질 수 있기 때문입니다.

완전하지 않은 LK-99

하지만 'LK-99'는 검증과정이 더 필요합니다.

 

전기차 업계도 이번 이슈를 주목하고 있는데요. 연구 결과가 사실이라면 ‘배터리 혁명’을 기대할 만하니까요. 하지만 논문은 아직 정식 검증 결과를 거치지 않았고, 상온 초전도체 발견 가능성도 희박합니다.

 

즉 상용화하기엔 아직 이르다는 말지요. 다만 미국 국립연구소(LBNL)와 버클리대 로렌스 연구소에서 LK-99가 이론적으로 초전도 성질을 보일 수 있다는 시뮬레이션 결과를 내놓았다는 점은 긍정적인 신호로 작용할 것 같습니다.

 

공개된 'LK-99' 논문(Consideration for the development of room-temperature ambient-pressure superconductor (LK-99))의 내용을 보면 우리나라 연구진이 ‘이게 진리야!’라는 확신을 하고 있다기보다는, ‘많은 실험 하다 보니 이런 결과도 나왔는데, 우리도 놀라워 근데 이유는 몰라’라고 말하는 느낌이 강합니다. 물론 연구 결과가 모두 사실이라고 해도 지금은 결과의 항상성이 유지되지 못하고 있으니 상용화되기까지는 많은 시간이 필요할 거예요.

 

'LK-99' 상용화 시 경제적 효과

 

상온은 정확하게 말하면 영상 20℃에서 ±5℃, 상압은 우리가 일상생활을 하면서 느끼는 수준의 기압을 뜻해요. 상온/상압 초전도체는 경제적으로도 큰 의미가 있어요.

 

지금까지 초전도체는 영하 180도 이하에서만 생성됐는데요. 대표적으로 초전도체를 이용하는 장치가 양자컴퓨터와 MRI인데, 극저온을 유지해야 해서 비용이 엄청나게 비싸요.

 

그래서 극저온을 유지해야 하는 조건만 없다면 상온 초전도체가 갖는 경제적 효과는 어마어마할 것으로 예상되는데요. 당장 멀리 보지 않고 전기차에만 국한해서 적용해 봐도 배터리 문제가 단번에 해결되어 한번 전기자동차를 사면 배터리를 반영구적으로 사용한다거나,

 

그 효율을 극단적으로 높이는 결과를 초래할 텐데 그러면 당장 자동차계에 지각변동이 일어날 거예요. 그리고 기차도 마찬가지입니다.

 

비행기만큼 빠른 기차가 극도로 효율적인 연료를 소모해서 운행되니 더 빠르게 이용하면서도 요금은 낮아질 거예요. 그뿐만이 아니라 굳이 석탄, 석유등의 화석연료를 소비해서 과하게 전기를 생산할 필요가 없으니 환경도 좋아질 테고, 그러면 환경유지 및 정화에 소비되는 비용도 줄일 수가 있어요.

 

비록 완전한 상용화는 아니지만 이런 엄청난 물질이 발견되었다는 점만으로도 세상이 뜨거워지는 건 이런 이유가 아닐까 생각됩니다.