"꿈의 신물질 상온 초전도체 발견"…한국 연구진 논문에 과학계 들썩 [뉴... > IT/과학기사 | natenews rank

사실 땐 에너지 혁명 전기

美·中 등 검증… 아직은 신중

‘극저온’ 한계 부딪혀 연구 공전

국내 연구진, 20여년 후속 연구

초전도 특성 지닌 ‘LK-99’ 정립

해외 연구진도 재현 실험 잇따라

관련 테마주도 급등… 과열 조짐

“아직 입증 안돼… 투자 유의해야”

국내 학계, 검증위 꾸려 대응 착수

‘첫 상온·상압 초전도체’란 제목을 달고 세상에 나온 22쪽짜리 논문에 과학계가 들썩이고 있다. 국내 연구진이 영하 100∼200도라야 구현됐던 초전도 현상이 상온에서도 나타나는 신물질 LK-99를 발견했다고 발표했기 때문이다. 논문은 “모든 증거와 설명이 LK-99가 최초의 상온 및 상압 초전도체라는 사실로 귀결된다. LK-99는 자석, 모터, 자기부상열차, 전원 케이블, 양자 컴퓨터용 큐비트 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있다. 우리는 이 연구가 인류의 새로운 시대를 여는 새로운 역사적 사건이 될 것이라고 믿는다”로 끝맺는다.

진짜라면 에너지 혁명을 촉발할 수 있는 대발견이기에 미국 로런스버클리국립연구소LBNL와 아르곤국립연구소ANL를 필두로 세계 주요 연구기관과 실험실이 검증에 뛰어들었다. ‘불가능하다’는 회의론이 아직은 대세다. 하지만 유의미한 결과가 나왔다는 소식도 나오면서 국내 증시에선 테마주가 폭등하는 등 ‘꿈의 신물질’을 향한 관심이 계속 뜨거워지고 있다.

퀀텀에너지연구소측이 공개한 LK-99 부상 모습.

2일 과학계에 따르면 ‘LK-99’가 세상에 널리 알려진 건 지난달 22일 논문 사전공개 사이트 ‘아카이브’에 화제의 논문이 올라오면서다. 저자는 이석배 퀀텀에너지연구소 대표와 김지훈 박사, 오근호 한양대 명예교수, 김현탁 미국 윌리엄앤드메리대 교수 등이다. 이들은 상온·상압에서 기능하는 초전도체를 만들었다며 그 방법까지 상세히 공개했다.

전기저항이 0인 물질을 뜻하는 초전도체 상온 구현 주장은 즉각 세계 과학계 이슈가 됐다. 초전도체 개념이 처음 발견된 건 1911년이다. 하지만 절대온도 4K영하 269도에서나 구현되는 한계 때문에 과학계는 임계온도를 끌어올리려 수십년간 노력했으나 큰 성과를 거두지 못했다.

퀀텀에너지연구소 측은 관련 논문에서 “우연한 기회에 실마리를 얻어 수많은 실험으로 구조를 밝혀낸 LK-99 개발 자료를 보고한다”고 설명했다.

◆20여년 연구의 산물, LK-99

‘이석배-김지훈의 99년도 발견’이란 뜻을 담고 있는 LK-99는 고려대 화학과 최동식 명예교수1943∼2017가 1991년 발표한 ‘통계역학적 방법에 의한 초전도ISB이론’에 기반한다. 당시 최 교수는 초전도 현상을 설명하는 기존 이론이 잘못됐다며 본인만의 이론을 내놨다. 하지만 학계에선 “이론의 기반이 취약하다” 등의 이유를 들며 비판적으로 보는 시각이 지배적이었다.

그러나 그의 제자였던 이석배 퀀텀에너지연구소 대표가 동료 연구진과 함께 2008년 퀀텀에너지연구소를 세우는 등 후속 연구를 이어온 것이다. 그 과정에 대해 이 대표와 김 박사는 지난 3월 발표한 논문에서 “지구상에 가장 풍부한 물질 중 4개 원소납, 구리, 황, 인를 선택해 간단한 시스템에서의 새로운 시도를 1999년 처음 진행했다”고 설명했다.
이들은 특정 제조방법을 활용해 실험을 반복하다 어떤 샘플의 자화율물질의 자기화 세기와 자기장 세기의 비율이 26~76도 사이에서 반응하는 것을 발견했다. 하지만 제조방법에 문제가 있어 이 특정 샘플의 구조조차 찾아낼 수 없었고 연구는 답보 상태에 놓였다. 연구는 퀀텀에너지연구소 설립과 2017년 이후 급진전된 것으로 보인다. 이들은 실험을 계속해서 반복하던 중 특정 경우에 어떤 물질이 독특한 자성을 갖는다는 걸 알게 됐고 이후 고려대 권영완 교수 등과 협업해 상온·상압에서 초전도 특성이 나타나는 물질 LK-99에 대한 설명을 정립했다. 지난달 22일 논문 사전공개 사이트 아카이브에 올린 논문이 이에 대한 내용이다. 퀀텀에너지연구소는 2020년 7월부터 지난해 8월까지 초전도체와 관련해 4건의 특허를 신청하기도 했다. 이 중 가장 처음 특허신청을 한 건은 이미 심사가 완료돼 지식재산권이 발생했다.

◆“가능성 있어” vs “재현했지만 실패”

‘상온 초전도체를 발견했다’는 소식에 세계 주요 연구기관은 이를 재현하고자 애쓰고 있다. 연구진이 제조방법을 논문을 통해 구체적으로 적어둔 터라, 각국 연구진은 자신들의 실험 결과를 속속 발표하고 있다. 재현에 실패했다는 곳도 있고, 가능성을 봤다는 곳도 있다.

가장 눈길을 끄는 연구 결과는 미국 에너지부 산하 로런스버클리국립연구소 시네이드 그리핀 연구원이 내놓은 내용이다. 그리핀은 지난달 31일현지시간 아카이브에 올린 논문에서 LK-99 구조를 시뮬레이션해본 결과 초전도성을 가질 가능성이 있다고 설명했다. 그리핀은 LK-99를 2개의 구조로 나눠 설명했는데 하나의 구조에선 초전도성을 위해 갖춰야 할 특성이 발견됐다고 했고, 다른 하나의 구조에선 에너지 전환율이 낮긴 했지만 초전도성이 요구하는 특성이 발견되지 않았다고 설명했다. 그리핀 연구원은 “이 같은 결과는 적당한 초전도체 샘플을 얻기 위해서는 합성 과정에서 어려움이 있을 것이라는 걸 시사한다”고 밝혔다.

중국 화중과학기술대학교 연구진도 제조방법대로 LK-99를 합성해본 결과 반자성 효과가 나타나는 걸 확인했다고 전날 밝혔다. 반자성 효과는 초전도체 물질이 갖춰야 할 여러 성질 중 하나다. 다만 중국 연구진이 합성한 물질이 전기저항도 0인지는 확인되지 않았다. 인도 국립 물리연구소 연구진은 지난달 31일현지시간 본인들의 실험 결과 LK-99가 상온에서 초전도성을 나타내지 않았다고 발표했다.
초전도체 관련 연구를 진행해 온 포스텍포항공대 이길호 교수물리학는 “구현되기 전까지는 알 수 없기 때문에 신중론에 가까운 입장”이라며 “독립된 다른 연구소에서 시료를 제작해 데이터를 얻어야 검증이 될 것”이라고 설명했다.

한국초전도저온학회는 이날 “현재 상황을 과학적 측면에서 판단하고 결과를 명확히 판단하기 위해 상온초전도 검증위원회를 구성, 대응하고자 한다”고 밝혔다. 검증위원회는 두 편의 논문을 통해 발표된 데이터와 공개된 영상으로는 LK-99가 상온초전도체라 할 수 없다고 현재 상황을 정리했다. 또 퀀텀에너지연구소에서 시편물질 샘플을 제공하면 상온 초전도체 검증을 위한 측정을 하겠다고 밝혔다. 학회는 검증위 외에도 성균관대 양자물질 초전도 연구단, 고려대 초전도 재료 및 응용 연구실, 서울대 복합물질상태연구단 등에서 LK-99 재현을 위한 연구를 진행 중이라고 밝혔다.

국내 증시에선 ‘초전도체’ 테마주가 가격제한폭까지 오르는 과열양상을 띠었다. 신성델타테크, 파워로직스, 서남, 덕성 등 4개 종목은 이틀 연속 상한가를 기록했다. 한국거래소는 이들 4개 종목 중 서남을 제외한 3종목에 대해서는 3일 하루 동안 투자주의종목으로 지정했다. 전날 투자경고종목에 지정된 서남에 대해서는 “추가 상승할 경우 매매거래가 정지될 수 있다”며 주의를 당부했다. 서남은 5거래일간 세 배 가까이 상승했다.

이희진·안승진 기자



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