LK-99, 상온·상압 초전도체가 아니었다? 네이처의 반박과 초전도체의 이해

 LK-99이라는 물질이 상온·상압 초전도체라고 주장한 한국 연구팀의 논문이 국제학술지 네이처에 의해 반박되었습니다. 네이처는 LK-99가 초전도체가 아니라 절연체이며, 초전도 유사 현상은 황화구리 같은 불순물 때문이라고 밝혔습니다.

 

이번 포스팅에서는 LK-99의 초전도성을 주장한 연구팀의 논문과 네이처의 반박 기사를 비교하고, 초전도체의 개념과 특성, 그리고 상온·상압 초전도체의 중요성과 난제에 대해 알아보겠습니다.

LK-99 초전도체 아냐

 

목차

 

1. LK-99이란 무엇인가?

2. LK-99의 초전도성을 주장한 연구팀의 논문

3. 네이처의 반박 기사

4. 초전도체의 개념과 특성

5. 상온·상압 초전도체의 중요성과 난제

6. 결론

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1. LK-99이란 무엇인가?

LK-99 초전도체 아냐

 LK-99은 퀀텀에너지연구소라는 국내 기업에서 개발한 새로운 물질입니다. 이 물질은 리튬 (Li), 칼륨 (K), 그리고 99개의 원소로 이루어져 있으며, 이들을 특수한 방법으로 혼합하면 상온·상압에서도 전기 저항이 0이 되는 초전도체가 된다고 주장했습니다. 이 연구팀은 지난 7월 22일 논문 사전공개 사이트인 아카이브 (arXiv)에 LK-99에 관한 논문을 게재했으며, 이후 전 세계 과학계의 관심을 받았습니다.

 

2. LK-99의 초전도성을 주장한 연구팀의 논문

LK-99 초전도체 아냐

 LK-99의 초전도성을 주장한 연구팀은 다음과 같은 실험 결과를 제시했습니다.

- LK-99 샘플은 섭씨 104도에서 전기 저항이 급격하게 감소하며, 저항률은 0으로 수렴한다.

- LK-99 샘플은 자석 위에서 부분적으로 부양하는 현상을 보인다. 이는 외부 자기장을 밀어내는 마이스너 효과로, 초전도체의 특징인 것으로 해석된다.

- LK-99 샘플은 상온·상압에서도 마이스너 효과를 유지한다.

- LK-99 샘플은 공유결합과 금속결합의 중간 형태로, 새로운 결합 방식을 가진다.

- LK-99 샘플은 원자가 전자가 1개인 원소들로 구성되어 있으며, 이들은 공유결합으로 서로 연결된다.

- LK-99 샘플은 99개의 원소들이 공유결합으로 이루어진 3차원 격자 구조를 가진다.

- LK-99 샘플은 전자가 격자 구조에 갇혀 있으며, 이것이 초전도성을 가능하게 한다.

 

 이 연구팀은 LK-99가 상온·상압 초전도체로서 혁신적인 물질이라고 주장했으며, 에너지, 통신, 의료 등 다양한 분야에 응용될 수 있다고 말했습니다.

3. 네이처의 반박 기사

LK-99 초전도체 아냐

 네이처는 LK-99의 초전도성을 주장한 연구팀의 논문에 대해 다음과 같은 반박을 제시했습니다.

 

- LK-99 샘플의 저항이 섭씨 104도에서 급격하게 감소하는 것은 황화구리 (C₂S)라는 불순물 때문이다. 황화구리는 LK-99 제조 과정에서 생기는 물질로, 섭씨 104도에서 상전이가 일어난다. 이 때문에 저항이 변화하는 것으로 보인다.

 

- LK-99 샘플이 자석 위에서 부분적으로 부양하는 현상은 마이스너 효과가 아니라 강자성 때문이다. LK-99 샘플에는 철 (Fe)과 니켈 (Ni) 같은 강자성 물질이 섞여 있으며, 이들은 자석과 상호작용하여 샘플을 공중에 뜨게 한다.

 

- LK-99 샘플은 순수한 단결정으로 만들었을 때 절연체로 나타났다. 독일 막스플랑크 고체연구소의 연구팀은 LK-99의 단결정을 합성하고 검사한 결과, 수백만 옴의 저항을 가지는 절연체임을 확인했다. 이들은 LK-99에서 발견된 초전도 유사 현상은 결정에 없던 황화구리 불순물에서 기인한 것이라고 결론 내렸다.

 

- LK-99 샘플의 결합 방식과 구조에 대한 설명은 부적절하고 모호하다. 네이처는 연구팀이 제시한 공유결합과 금속결합의 중간 형태라는 개념이 무엇을 의미하는지 명확하지 않다고 지적했다. 또한 연구팀이 제시한 3차원 격자 구조도 실제로 관찰되지 않았으며, 전자가 격자 구조에 갇혀 있다는 주장도 근거가 없다고 비판했다.

 

네이처는 LK-99가 초전도체가 아니라는 증거를 찾았고 실제 특성을 명확하게 밝혀냈다고 말했습니다. 네이처는 퀀텀에너지연구소와 연구팀에 설명을 요구했으나 답변을 듣지 못했다고 밝혔습니다.

4. 초전도체의 개념과 특성

LK-99 초전도체 아냐

 초전도체란 일정 온도 이하에서 전기 저항이 0이 되는 물질을 말합니다. 이러한 물질은 외부 자기장을 밀어내는 마이스너 효과를 보이며, 전류를 무손실로 전달할 수 있습니다. 초전도체는 전자가 쿠퍼 쌍이라는 특수한 상태로 결합되어 발생하는 현상으로, 이 쿠퍼 쌍은 원자의 진동에 영향을 받지 않고 자유롭게 흐를 수 있습니다. 초전도체는 에너지 효율, 초고속 컴퓨팅, 초강력 자석 등 다양한 응용 분야에서 혁신적인 기술을 가능하게 합니다.

5. 상온·상압 초전도체의 중요성과 난제

LK-99 초전도체 아냐

 상온·상압 초전도체란 섭씨 0도 이상의 온도와 대기압에서도 초전도성을 유지하는 물질을 말합니다. 이러한 물질은 복잡하고 비싼 냉각 장치가 필요 없으므로, 초전도 기술의 대중화와 확산에 큰 도움이 될 것입니다. 상온·상압 초전도체는 에너지 저장, 스마트 그리드, 자기 부상 열차, 인공지능 등 많은 분야에서 혁명을 일으킬 수 있습니다.

 

 하지만 상온·상압 초전도체는 아직 발견되지 않은 꿈의 물질입니다. 현재까지 알려진 가장 높은 온도에서 초전도성을 보인 물질은 섭씨 -23도에서 작동하는 수소 황화물 (H₃S)입니다. 상온·상압 초전도체를 만들기 위해서는 쿠퍼 쌍이 어떻게 형성되고 유지되는지에 대한 근본적인 이해가 필요합니다. 그러나 현재까지 쿠퍼 쌍의 기작에 대한 완벽한 이론은 없으며, 실험적으로 확인하기도 어렵습니다. 따라서 상온·상압 초전도체는 과학계의 가장 큰 난제 중 하나로 남아 있습니다.

6. 결론

LK-99 초전도체 아냐

 LK-99이라는 물질이 상온·상압 초전도체라고 주장한 연구팀의 논문은 네이처에 의해 반박되었습니다. 네이처는 LK-99가 절연체이며, 초전도 유사 현상은 황화구리 같은 불순물 때문이라고 밝혔습니다. LK-99의 결합 방식과 구조에 대한 설명도 부적절하고 모호하다고 비판했습니다. LK-99가 상온·상압 초전도체가 아니라는 것은 많은 사람들에게 실망스러운 소식일 것입니다. 하지만 상온·상압 초전도체는 여전히 과학계의 꿈이며, 그 꿈을 이루기 위해 노력하는 연구자들이 있습니다. 언젠가는 상온·상압 초전도체를 발견할 수 있을 것이라고 희망합니다.