네이처 “LK-99 초전도체 아냐… 불순물에 인한 오인”

황화구리 없는 순수 LK-99에선
초전도체 아닌 절연체로 확인돼
獨 막스플랑크연구소 결과 제시
국내 검증위서도 샘플 제작 착수

과학저널 네이처가 상온 초전도체라는 주장이 제기된 LK-99에 대해 초전도체가 아니라고 보도했다. LK-99에서 나타난 초전도 현상은 제조 과정에서 생긴 불순물인 황화구리(Cu₂S) 때문이라는 독일 연구팀의 연구결과를 근거로 제시했다.

16일(현지시간) 네이처에 따르면 파스칼 푸팔 박사가 이끄는 독일 막스플랑크 고체연구소 연구팀은 ‘부유 영역 결정 성장’ 기법으로 황화구리 불순물이 없는 순수한 LK-99 단결정을 만들었다. 국내 퀸텀에너지연구소가 논문에 적은 방법에 따라 LK-99를 제조하면 황화구리 등 수많은 불순물이 포함되는데, 독일 연구팀은 불순물을 제외한 것이다.

독일 막스플랑크 고체연구소가 제작한 황화구리 불순물이 없는 LK-99 단결정은 초전도성을 나타내지 않았다. 네이처 사이트 캡처

독일 연구팀의 LK-99 단결정은 투명한 보라색이다. 실험결과 초전도체가 아니라 저항이 수백만 옴(Ω·저항의 단위)인 절연체로 확인됐다. 절연체는 유리나 대리석 같은 전기 또는 열이 잘 전달되지 않는 물질을 말한다. 외부에서 자기장이 가해지지 않은 상태에서도 스스로 자성을 띠는 성질인 ‘강자성’이나 외부 자기장에 반대되는 방향으로 자성이 나타나는 ‘반자성’이 약하게 있지만 자석 위에 뜰 정도는 아니었다. 푸팔 박사는 “우리는 초전도성의 존재를 배제한다”며 “LK-99에서 볼 수 있는 초전도성은 결정에서 존재하지 않는 황화구리 불순물에 의한 것으로 보인다”고 밝혔다.

LK-99가 섭씨 104도에서 저항이 급감하는 것도 황화구리가 원인으로 지목됐다. 미국 일리노이대 어바나-샴페인 캠퍼스의 화학자인 프라샨트 자인 교수는 104도는 황화구리가 상전이(물질이 온도, 압력 등 외적 조건에 따라 다른 상으로 바뀌는 현상)되는 온도라며 “연구진이 이 사실을 놓쳤다는 게 믿기지 않는다”고 했다.

앞서 미국과 유럽, 중국 등 여러 국가의 연구진이 LK-99를 재현했지만 초전도의 특징인 마이스너 효과가 관측되지 않아 회의론이 커지는 상황이었다.

한편, 한국초전도저온학회 LK-99 검증위원회도 LK-99 샘플 제작에 착수했다. 서울대, 성균관대, 포항공대 등 6개 연구실에서 논문에 나온 레시피에 따라 재현한다. 학회 측은 제작에서 검증까지 20여일이 걸릴 것으로 예상했다.

이진경 기자 ljin@segye.com