LK-99, 여전히 초전도성 발견 X…정부 출연연도 재현 실패

LK-99 검증위 5차 브리핑…대학 이어 표준연 실험 결과도 공개
경희대·부산대 초전도 특성 포착 안돼…표준연도 부도체성만

퀀텀에너지연구소 및 한양대 연구진이 공개한 상온 초전도체 'LK-99'. (사진=김현탁 교수 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]윤현성 기자 = 국내 연구진들이 여전히 'LK-99' 재현 과정에서 뚜렷한 초전도성을 확인하지 못한 것으로 나타났다. 대학 연구기관에 이어 정부 출연연구기관인 한국표준과학연구원(KRISS)까지 재현 실험에 나섰으나 초전도성을 재현하지 못했다.

한국초전도저온학회 LK-99 검증위원회는 14일 5차 서면 브리핑을 통해 국내 연구기관의 LK-99 추가 진행상황을 발표했다.

검증위에 따르면 현재 국내에서 재현실험 중인 연구기관은 ▲경희대 에너지소재양자물성연구실 ▲고려대 초전도 재료 및 응용 연구실 ▲부산대 양자물질연구실 ▲서울대 복합물질상태연구단 ▲성균관대 양자물질 초전도 연구단 ▲성균관대 전자활성에너지소재연구실 ▲포항공대 물리학과 연구팀 ▲한양대학교 고압연구소 등 총 8곳이다. 지난달 31일 4차 브리핑 당시와 변동이 없었다.

검증위에 따르면 경희대 에너지소재양자물성연구실과 부산대 양자물질연구실이 추가 재현실험 결과를 공개했다. 표준연도 검증위와 협의를 거쳐 재현실험 결과를 함께 공개하기로 했다.

경희대 에너지소재양자물성연구실의 LK-99 재현 실험 과정. (사진=초전도저온학회 제공) *재판매 및 DB 금지

경희대 에너지소재양자물성연구실은 LK-99 논문의 제조방법을 적용한 재현시료와 불순물이 적을 것으로 예상되는 다른 방법을 적용한 시료를 합성했다.

LK-99 논문 제조방법으로 얻은 재현시료에서는 LK-99 논문에 보고된 것과 같이 황화구리(Cu2S) 불순물이 많이 포함됐다. 상온에서 전기적으로 부도체이고 약한 상자성 특성을 보였다.

다른 방법으로 합성한 시료에서는 황화구리 불순물이 없는 것으로 나타났고 상온에서 전기적인 부도체 특성을, 낮은 자기장에서 매우 약한 반자성특성이 확인됐다.

부전도 특성이 나타나긴 했으나 뚜렷한 초전도 특성은 드러나지 않았다. 경희대 연구진은 향후 단일 조성의 시료를 합성하고 구리나 산소농도 조절을 시도할 계획이다.

부산대 양자물질연구소의 LK-99 재현 실험 과정. (사진=초전도저온학회 제공) *재판매 및 DB 금지

부산대 양자물질연구소는 LK-99 논문에 제시된 3단계 제조 과정을 거쳐서 불순물이 함유된 샘플과 불순물이 거의 없는 샘플을 성공적으로 합성했다.

하지만 두 샘플 모두에 대한 전기 저항 측정 결과는 전체적으로 초전도 특성이 아니라, 반도체 특성을 보여준 것으로 판단됐다.

추가로 섭씨 영하 약 120~90℃와 영상 90~110℃에서는 불순물의 상전이에 의한 저항 변곡도 관찰됐으며, 이러한 변곡의 원인이 되는 물질을 파악하기 위한 연구가 진행될 예정이다.

부산대 양자물질연구소의 LK-99 재현 실험 과정. (사진=초전도저온학회 제공) *재판매 및 DB 금지

이날 브리핑에서는 대학 연구기관이 아니라 정부 출연연인 표준연의 재현 실험 결과도 처음으로 공개됐다.

표준연에서는 LK-99가 초전도체 또는 신소재로서 의미 있는 물질인지 여부를 확인하고자, 공개된 합성방법을 따라 LK-99 합성실험을 진행했다. 복합산화물을 합성하긴 했으나 초전도성을 보이는 LK-99 재현시료를 얻어내지는 못했다.

표준연 실험 결과를 살펴보면 전구체인 라나카이트의 순도가 높더라도 LK-99 주상 이외에 특정해야 할 잔여상들이 너무 많아 소결조건의 재탐색이 필요한 것으로 나타났다.

물질구조 및 조성 파악이 되지 않은 상태에서 온도에 따른 전기저항 및 자화도 측정은 큰 의미가 없어 이에 대한 추가 분석은 이뤄지지 않았다.

표준연은 8월23일 이후에도 순도 60% 정도의 라나카이트로 LK-99 재현시료를 합성해 LK-99의 주상으로 제기된 'lead-apatite' 상이 잡히는 것을 확인했다. 730~900 ℃ 사이에서 열 시간 정도 소결시킬 경우, 초기 압착분말상태가 유지되면서 강자성을 보이는 물질이 형성됐으나, 상분리 현상이 여전히 나타났다. 전기적으로는 부도체임이 확인됐다.

검증위는 이달 말까지 재현 실험을 진행하고, 외국 논문 및 실험결과와 국내 재현실험연구, 관련 논문 등을 검토해 10월 중 LK-99 검증을 정리해 발표할 계획이다.

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