네이처 "LK-99 초전도체 아니다…독일 연구팀이 답 찾아"

▲ 한국 연구진이 상온 상압 초전도체를 개발했다는 논문이 알려지면서 국내뿐 아니라 해외에서도 논란이 커지고 있는 가운데 한국초전도저온학회는 검증위원회를 발족하고 대응에 나섰다. 연합뉴스

독일 슈투트가르트 막스플랑크 고체연구소 연구팀이 한국 연구진이 상온·상압 초전도체라고 발표한 ‘LK-99’가 초전도 유사 현상을 보이는 이유를 규명, LK-99가 초전도체가 아니라는 사실을 밝혀냈다고 과학저널 ‘네이처’(Nature)가 16일(현지시간) 보도했다.

네이처는 파스칼 푸팔 박사가 이끄는 막스플랑크 고체연구소 연구팀이 LK-99의 순수한 단결정 합성에 성공했으며 LK-99 단결정은 초전도체가 아니라 오히려 절연체임을 밝혀냈다고 전했다.

연구팀은 지난 14일 공개한 이 연구에서 한국 연구팀이 제시한 초전도 유사 현상은 LK-99 제조 과정에서 생긴 불순물인 황화구리(C₂S)로 인한 것이라며 “우리는 초전도 존재를 배제한다”고 결론 내렸다.

네이처는 독일 연구팀의 결론은 구리와 납, 인, 산소로 이루어진 LK-99가 사상 최초의 상온·상압 초전도체를 발견한 것이기를 바라는 사람들을 실망시키는 것이라고 전했다.

이 문제를 검증해온 미국 데이비스 캘리포니아대(UC 데이비스)의 응집물질 물리학자 이나 비시크 교수는 “이 시점에서 (LK-99를 둘러싼) 상황이 상당히 결정적으로 해결된 것으로 생각한다”고 말했다.

네이처에 따르면 독일 연구팀은 한국 연구팀과 검증에 나선 외국 연구팀들이 LK-99를 도가니에서 가열해 제조한 것과 달리 ‘부유 영역 결정 성장’(floating zone crystal growth) 기법으로 황(S)의 침투를 방지, 황화구리 불순물이 없는 순수한 LK-99 단결정(single crystals)을 만드는 데 성공했다.

연구팀이 만든 LK-99 단결정은 투명한 보라색으로, 실험 결과 초전도체가 아니라 저항이 수백만 옴(Ω)에 달하는 절연체로 밝혀졌으며 약간의 강자성과 반자성을 나타내지만, 자석 위에서 뜰 정도는 아닌 것으로 드러났다.

푸팔 박사는 LK-99에서 발견된 초전도 유사 현상은 순수한 단결정에는 없는 황화구리 불순물에서 기인한 것으로 보인다며 이 실험 결과는 (고체 특성을 규명하는데) 단결정이 필요한 이유를 정확히 보여준다고 말했다.

네이처는 한국 연구진이 지난달 논문 사전공개 사이트 ‘아카이브’(arxiv.org)를 통해 ‘사상 최초 상온·상압 초전도체 LK-99 발견’을 발표한 뒤 전 세계에서 큰 관심 속에 진행돼온 검증 작업을 소개하고 많은 연구자가 이번 논란의 교훈을 되돌아보고 있다고 전했다.

프린스턴대 고체화학자 레슬리 숩 교수는 “LK-99 이전에도 (초전도 현상과 관련한) 밀도함수이론(DFT)에 대해 주의해야 한다는 강연을 해왔다”면서 “(이번 사건에서) 성급한 계산에 따른 교훈이 분명히 드러났다”고 지적했다.

일부 평론가들은 LK-99 사례가 과학 재현성의 모델이라고 지적하는 반면 다른 평론가들은 큰 화제가 된 퍼즐이 이례적으로 빨리 해결됐다고 말한다고 네이처는 전했다.

UC 데이비스 비시크 교수는 “1986년 산화구리 초전도체가 발견됐을 때 많은 연구자가 그 특성 조사에 뛰어들었지만 거의 40년이 지난 지금도 논쟁은 계속되고 있다”며 “이에 비해 LK-99를 규명하려는 노력은 쉽게 이루어졌고 이런 일은 비교적 드물다”고 말했다.