발열 없는 스마트폰, 컴퓨터? 상온 초전도체에 대한 모든 것

상온 초전도체란 상온과 대기압 조건에서 전기 저항이 0이 되는 물질을 말합니다. 이러한 물질은 전기 손실이 없는 초고효율 전력망이나 양자 컴퓨터 등에 사용할 수 있어 과학계의 꿈이라고 할 수 있습니다. 하지만 상온 초전도체를 만드는 것은 매우 어려운 일로, 지금까지 수많은 연구자들이 도전했지만 성공적인 사례는 없었습니다.

초전도체가 중요한 이유는 다음과 같습니다:

• 초전도체는 전기 저항이 없기 때문에 전력을 소모하지 않고 많은 전류를 흘려보낼 수 있습니다. 이러한 특성을 이용하여 자기 부상 열차, 자기 공명 영상 장치 등에 활용하고 있습니다.
• 초전도체는 전기 저항이 없기 때문에, 전기 에너지가 자연 발열로 손실되므로, 대용량 전력을 고속, 고효율로 전송할 수 있습니다. 이는 전력 공급망에서 전기 에너지의 손실을 최소화하고, 에너지 효율성을 높여서 환경 친화적인 전력 공급을 가능하게 합니다.
• 초전도체는 자기 감도가 높은 특성을 가지고 있어 자기장을 강하게 감지하고 반응합니다. 이를 이용한 자기장 감지 센서, 초전도자기 공명영상 (MRI) 등의 의료 분야에서도 활용되고 있습니다.
• 초전도체는 양자역학적인 현상이므로, 양자 컴퓨터나 양자 암호화 등의 분야에서도 중요한 역할을 할 수 있습니다. 양자 컴퓨터는 기존의 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 정확하게 복잡한 문제를 해결할 수 있으며, 양자 암호화는 해독이 불가능한 보안 통신을 가능하게 합니다.

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그러나 최근 한국 연구진이 상온 초전도체를 세계 최초로 개발했다는 논문을 발표하면서 큰 화제가 되고 있습니다. 이석배 퀀텀에너지연구소 대표와 오근호 한양대 명예교수가 이끄는 연구진은 지난 22일 논문 사전공개 사이트 ‘아카이브’에 상온과 대기압 조건에서 초전도 현상을 보이는 물질과 관련된 두 개의 논문을 올렸습니다. 저자로는 권영완 고려대 연구교수, 지난해까지 한국전자통신연구원 (ETRI)에 근무했던 김현탁 박사 등이 포함됐습니다.

연구진은 납과 인회석 결정 구조인 ‘LK-99’라는 새로운 물질을 개발했다고 주장했습니다. 이 물질은 납 원자 10개로 이루어진 육각 기둥 모양의 아파타이트 구조를 가지고 있는데, 일부 원자가 구리로 바뀌면서 형태가 비대칭적으로 왜곡되었습니다. 이 왜곡으로 인해 부피가 0.48% 줄어들고, 그 결과로 초전도 현상이 나타났다고 설명했습니다. 연구진은 이 물질의 임계 온도가 섭씨 127도 (400K)라고 밝혔습니다. 즉, 온도가 127도 이하일 때는 초전도 현상이 일어난다는 의미입니다.

이번 연구결과는 국내외 과학계의 주목을 받고 있습니다. 하지만 아직 동료 평가를 거치지 않은 논문이라는 점과 관련 데이터가 부족하다는 점 등으로 인해 의구심과 회의론도 많습니다. 앞서 미국 로체스터대의 랑가 다이어스 교수 연구팀이 상온 초전도체를 개발했다고 발표했지만, 재현성이 없다며 논문이 철회되는 등 논란이 있었기 때문입니다. 따라서 이번 연구결과가 진실인지 아닌지는 다른 연구자들이 실험 결과를 재현하고 검증하는 과정을 거쳐야 확실히 알 수 있습니다.

상온 초전도체 최초 구현에 대해 알려드렸습니다. 이번 연구결과가 사실로 밝혀진다면 과학기술의 역사적인 혁신을 가져올 수 있을 것입니다. 하지만 아직은 신중하게 바라보는 것이 필요합니다.