[속보] 中 연구진, `韓 개발 상온 초전도체` 관련 "실험실 재현 성공했다"

전세계 연구자들, 국내 연구진이 발표한 LK-99 재현 매달려
미 로렌스버클리국립연구소도 시뮬레이션 통해 "이론적 가능"

중국 화중과기대 연구진이 한국 연구자들이 개발한 상온상압 초전도체를 재현했다며 공개한 동영상.

국내 연구진이 상온상압 초전도체를 개발했다고 발표한 가운데 이를 긍정적으로 뒷받침하는 연구결과들이 나오고 있다. 미국 국립연구소가 이론적 가능성이 있다고 확인하는 결과를 내놓은 데 이어 중국 연구진은 이를 실험실에서 재현하는 데 성공했다고 발표했다. 이에 앞서 이석배 퀀텀에너지연구소 대표와 오근호 한양대 명예교수가 이끄는 연구진은 지난달 22일 논문 사전공개 사이트 '아카이브(arXiv)'에 섭씨 30도의 상온상압에서 초전도성을 갖는 납 기반 물질을 세계 최초로 만들었다고 발표했다.

화중과학기술대학교는 2일 중국 동영상 플랫폼 빌리빌리에 초전도체 LK-99 합성에 성공했다며 관련 영상을 공개했다. 창하이신 화중과기대 재료공학부 교수가 이끄는 연구팀은 LK-99 결정 합성에 성공해 마이스너(반자성) 효과를 검증하는 데 성공했다고 주장했다.

마이스너 효과는 특정 물질이 적절한 온도에서 초전도 상태가 되고 자기장이 완전히 사라지는 현상이다. 독일 물리학자 마이스너와 오센펠트가 1933년 주석과 납으로 된 초전도체 주변의 자기장을 측정하면서 발견했다. 초전도체를 시각적으로 보여줄 때 마이스너 효과가 많이 쓰인다. 초전도체 위에 작은 영구 자석을 놓으면 마이스너 효과 때문에 자석이 밀리는 힘을 받아 공중에 뜨게 된다.

중국 연구진이 공개한 3분50초 분량의 영상에는 현미경을 통해 관찰한 검정색의 작은 점이 보인다. 이 작은 점은 쓰러지거나 일어서는 것을 반복하는데, 이는 N극 또는 S극 등 극성에 무관하게 반자성 현상을 일으키고 있음을 시사한다.

다만 연구팀은 현재 반자성 현상만 재현하는 데 성공했으며 전기저항이 0인지에 대해서는 추가 실험이 필요하다고 밝혔다.

현재 중국에서는 화중과기대 이외에도 베이징항공우주대, 중국과학원 금속연구원 산하 선양재료과학국가연구센터 연구진 등이 LK-99가 진짜 상온상압 초전도체인지를 검증하기 위한 연구를 하고 있다. 이외에도 미국, 인도, 유럽 등 세계 각국의 주요 연구기관들이 재현에 매달리고 있다.

중국 연구진에 앞서 미 로렌스버클리국립연구소 연구진도 'LK-99' 제조방법에 대해 컴퓨터 시뮬레이션을 한 결과 이론적 가능성을 확인했다면서 관련 결과를 1일 아카이브에 공개했다.

로렌스버클리국립연구소는 가장 역사가 긴 미국 국립 연구소로, 물리, 에너지, 양자과학 등을 연구하는 4000명 가량의 연구원을 두고 있다. 물리학상 7명, 화학상 4명 등 노벨과학상 수상자 11명을 배출하고, 세계적으로 권위를 인정받는 기관이다.

시니드 그리핀 로렌스버클리국립연구소 재료과학부문 박사는 LK-99에서 구리 원자가 결정 구조로 침투해 납 원자를 대체함으로써 결정이 변형되고 0.5% 수축하는 현상을 시뮬레이션했다. 그 결과 물질의 전자구조에 변화가 일어나 초전도 현상이 일어날 수 있는 전자의 조건과 위치가 형성될 수 있음을 확인했다.

초전도 현상이 일어나면 전기전도도가 무한대가 되는 동시에 전자들의 에너지 분포가 바뀐다. 미 연구팀은 LK-99에서 전자의 에너지 분포가 '페르미 표면'에 가까운데, 페르미 표면에 가까운 전도 경로가 많을수록 초전도 현상이 일어날 수 있는 온도가 높아짐을 의미한다고 밝혔다.

초전도체는 전기저항이 0인 물질로, 특히 상온상압 초전도체는 현대 재료과학과 응용물리학의 '성배'로 꼽힐 뿐 아니라 개발에 성공하는 즉시 노벨상 보증수표로 꼽힌다. 핵융합, 양자컴퓨터, MRI(자기공명영상), 가속기 등 최신 연구장치에도 초전도체가 핵심으로 쓰인다. 인류의 에너지 고민을 덜어줄 기술로도 꼽힌다.

유기화학자이면서 칼럼니스트인 데릭 로우 박사는 1일 사이언스지에 쓴 글에서 "상온 초전도체는 수용할 수 있는 전류 밀도에 따라, 전자기학이 쓰이는 거의 모든 것을 바꿀 것"이라면서 "LK-99는 실험 준비가 전혀 복잡하지 않고 특별한 재료나 장비를 사용하지 않아 많은 실험실에서 즉시 재현을 시도할 것으로 예상했다. 다만 저자들도 샘플이 다결정이고 이질적이라고 밝혔다. 재현 과정이 쉽지 않고 알려지지 않은 변수가 있더라도 성공 가능성을 높이는 많은 사람이 시도할 것임을 의미한다"고 밝혔다. 중국 화중과학기술대학의 재현 보고에 대해서는 "진짜 재현에 성공한 것이라면 매우 기쁠 것이다. 하지만 이를 기념하기 위해 아직은 휴가를 내지는 않을 것"이라고 밝혔다.안경애기자 naturean@dt.co.kr