1. 초전도체란 뭘까?
초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 없는 물질을 말한다. 전기 저항이 사라진다는 것은 전류가 흐를 때 전류가 손실되는 현상이 발생하지 않는다는 것이다. 이러한 물질은 전류가 흐를 때 에너지의 손실 없이 전기 전달이 가능하며 저장, 송전이 가능하다. 전자의 운반과정에서 발생하는 열 손실이 거의 없기 때문에 과학적으로나 산업적 응용 분야에서나 중요한 잠재력을 가지고 있다. 초전도체는 특정 온도, 압력 또는 물질의 구조에 따라 서로 다른 유형으로 나뉜다.
2. 초전도체의 발견과 특징.
초전도체는 1911년 영국의 물리학자 헤일슈 존스가 수은을 극저온 상태로 냉각함으로써 수은이 저항이 완전히 사라지는 현상을 발견한 것이 시작이였다. 이렇게 발견된 현상을 초전도성이라고 이름 붙였고 당시의 기술로는 매우 낮은 온도에서만 이러한 현상을 관찰할 수 있었다. 이후 Meissner효과(초전도체가 특정 온도 이하에서 자기장을 내부로 추방하는 것을 발견)의 발견과 BCS이론(초전도체 내의 전기 저항이 완전히 없어지는 원리를 설명), 고온 초전도체(액소기체를 이용한 냉각 기술을 통해 비교적 높은 온도에서도 초전도성을 나타내는 것을 확인)의 발견으로 이어졌다.
초전도 현상의 발견은 과학 연구의 중요한 이정표 중 하나이며 초전도체의 주요 특징으로는 전기 저항이 완전히 사라진다는 것이다. 이는 전류가 흐를 때 전기 에너지의 손실이 없다는 것을 의미한다. 그리고 메이너스 효과라고 초전도체가 특정 자기장을 내부로 쫓아내며 자기장을 통과시키지 않는다는 특징이 있다. 자기장을 내부로 추방하므로, 초전도체 내부에서는 자기장이 거의 없다. 이는 자기 효과가 미미하게 나타나는 저 자기 효과가 나타나는 것을 말한다. 또한 초전도체에서는 일정한 온도 이하에서 전자들이 쿠퍼 페어라고 불리는 쌍을 형성한다. 이 쿠퍼 페어는 전기 전류의 이동과정에서 에너지 손실을 방지하고 전류를 원활하게 전달하는 역할을 한다.
3. 초전도체의 활용.
초전도체는 다양한 분야에서 활용될 수 있는 매우 혁신적인 물질으로 전력 전송의 효율성을 크게 항상 시킬 수 있어 에너지 전송 및 저장에 활용된다. 또한 초전도자성을 가진 물질은 강력한 자기장을 생성하므로, 자기 공명 영상 장치(MRI)에 활용된다. 그 외에 입자 가속기, 열 원자로 및 핵 에너지와 다양한 물리 현상을 연구하거나 신소재 개발에 활용될 수 있으며 환경 친화적인 에너지 전달 및 저장 시스템 개발에도 활용될 수 있다.
4. LK-99에 대하여.
LK-99는 대한민국 퀀텀에너지연구소의 이석배와 김지훈 연구원이 발견한 상온상압에서 초전도성을 갖는 초전도체로 주장되는 물질이다. LK-99이란 이름은 이석배와 김치훈, 두 발견자의 이니셜과 발견년도(1999)에서 따온 것이다. 이 연구팀은 2023년 7월 22일 논문 사전공개 사이트인 '아카이브'에 상온상압에서 초전도성을 갖는 납 기반 물질을 세계 최초로 만들었다고 발표했다. LK-99는 400K(약 127도)에서 초전도 현상을 일으켰다고 논문을 통해 밝혔다. 이 논문은 아직 학계의 검증을 받지 않은 논문으로 철저한 검증이 필요하다. '아카이브'라는 사이트는 동료 평가를 거치지 않은 논문을 빠르게 공개하기 위한 온라인 사이트로 누구나 쉽게 게재할 수 있는 구조다. 또한 한국 연구진의 논문에 데이터의 세부 사항이 부족하다는 지적과 물질 특성상 초전도성이 발현되기 어렵다는 지적도 제기됐다.
지금까지 저온이나 초고압에서만 초전도 현상을 구현할 수 있어 활용이 제한되었던 것과는 달리 쉽게 가공이 가능한 상온상압의 초전도체가 개발되게 되면 무한에 가까운 에너지를 생산할 수 있어 그 어떤 기술보다도 파급력이 클 것으로 전망되고 있다.
+ 8.17 국내 증시를 흔들었던 LK-99 논란이 초전도체가 아니라는 쪽으로 무게가 쏠린다는 기사가 났다. 독일 연구팀이 LK-99는 초전도체가 아니라 단순한 절연체라는 결론을 내렸기 때문이다.