한국의 퀀텀에너지연구소에서 상온 상압에서 초전도체 LK-99를 세계최초로 구현했다는 소식이다. 진위를 둘러싸고 국내외에서 매우 시끄럽다. 상온 초전도체는 물리학의 난제이다. 논란이 되는 가운데 실증을 실시한 국내외의 어느 연구소도 재현을 못했다.
한국 퀀텀에너지 연구소의 상온 초전도체
지금까지 인류는 상온 상압 초전도체를 실현하지 못했다. 그러나 2023년 7월 한국의 퀀텀에너지 연구소에서 상온 초전도체를 구현했다고 ‘아카이브’에 논문 2편을 공개했다. 아카이브arXiv는 전문 학술지가 아니라 누구나 논문을 올릴 수 있는 인터넷 사이트다.
퀀텀에너지 연구소의 상온 초전도체 논문은 학술지 게재와 동료 검토를 생략했다. 그래서 데이터의 신뢰성에 의구심을 표하며 진위를 둘러싸고 국내국외에서 갑론을박이 이어지고 있다.
퀀텀에너지 연구소는 납과 구리, 인회석을 사용해 새로운 결정구조인 LK-99를 개발했다. LK-99는 400K(= 127도)에서 초전도 현상을 일으켰다고 연구팀이 말한다.
초전도체 전문가들에 의하면 이번 연구 결과를 입증하려면 같은 실험 결과를 재현해야 한다. 이번 논문이 주목받는 이유는 물질 제작의 재료와 제작 과정 등을 구체적으로 공개해서다.
초전도체 제작을 위한 재료 물질 상세한 공개는 학계에서 이례적이다. 논문 저자 김현탁 박사는 현재 미 윌리엄 앤 매리 대학교(College of William & Mary)에서 연구 교수로 재직중이다.
김현탁 박사는 윌리엄 앤 매리 대학교의 물리학 교수(뭄타즈 카질바쉬)와 협업 중이다. 다른 해외 기관에서도 협업 연구 요청이 오는 상황이다.
퀀텀에너지 연구소는 2008년 고려대 이론물리화학연구실 출신들이 설립한 벤처 기업이다. 그들이 주장하는 초전도체 LK-99는 이석배 대표와 김지훈 연구소장의 성에서 각각 따왔고 99는 이 물질을 만든 1999년을 뜻한다.
실증이 되면 물리학계의 난제가 해결되어 노벨 물리학상 감이다. 연구 결과가 맞다면 과학과 기술 측면에서 매우 중요한 발견이고 에너지 효율성 문제를 해결할 수 있다.
한국 상온 초전도체 갑론을박
미국 아르곤 국립연구소의 마이클 노먼은 이번 논문의 실증에 착수했다. 그는 LK-99에 사용된 납과 구리 원자는 비슷한 구조여서 구리 원자를 납 원자로 대체하는 연구팀의 방식은 물질의 전기적 특성에 영향을 주지 않는다고 지적했다. 납과 인회석은 전기가 흐르지 않는 광물이다.
미국 일리노이대 어배너-섐페인 교수는 데이터가 적절하고 제조 기술도 정확하다고 한다. 그러나 데이터가 다소 부실하다고 보고 있다.
한국 학계는 신중한 입장이다. 한국 물리학회 이윤상 이사는 상온 초전도체를 구현했다는 연구 결과는 지금도 많아서 학계에서 논의되고 있다고 말한다. 국내외 연구팀들이 실증에 들어갔으나 재현이 되지 않았다.
국제 학술지 네이처Nature가 2023년 8월 16일 LK-99가 초전도체가 아니라는 결론을 내렸다.
2020년 미국 데이터 조작 상온 초전도체 사건
2020년 미국 로체스터대 연구팀이 상온 15도에서 초전도체를 만들었다고 네이처에 기고했다. 연구팀은 상온 15도에서 구현했으나 상압 조건은 충족했다고 하지 않았다. 나중에 알고 보니 온도조차 데이터를 조작한 것이 2년 뒤 드러났다.
초전도체 역사
초전도체는 특정 온도 이하에서 모든 전기 저항을 잃는 물질이다. 즉, 전기 저항이 0이다. 초전도체로 만든 회로에 전기가 흐르면 에너지가 보존되어 에너지 효율이 100%다.
초전도체는 1911년 네덜란드의 물리학자 오너스(H.K.Onnes)가 처음 발견했다. 당시 극저온 영하 269도에서 초전도체를 구현했다. 초전도체는 현재도 전력망과 자가부상열차에 사용되고 있다. 문제는 영하 200도 이하의 극저온이나 초고압에서만 구현이 가능하다는 것이다.
2022년 네덜란드 델프트 공대에서 일방향 초전도체를 최초로 구현한 바 있다. 이는 일방향 초전도체 양자컴퓨팅의 단서라는 평가를 받고 있다.
(참조 동아사이언스, 동아일보, Independent, newscientist)
상온 상압 초전도체 구현은 물리학의 난제다. 인류에 공헌할 분야라서 연구가 활발히 되고 있으나 그간 상온상압 초전도체를 구현한 확실한 성과는 없었다. 2020년 미국의 상온초전도체 구현 논문은 데이터 조작으로 드러났다.
2023년 7월 한국의 퀀텀에너지 연구소에서 상온 상압 초전도체를 구현했다는 논문을 아카이브에 실었다. 갑론을박이 벌어지고 있다. 실증되면 노벨물리학상 수상은 물론 인류의 에너지 효율 문제를 해결할 수 있다. 그러나 실증을 실시한 국내외의 어느 연구소도 재현을 못했다.
