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요즘 전기차나 과학 쪽에 관심이 있는 분들이나 주식을 하는 사람들이 혼이 쏙 빠질 정도로 초전도체에 대해 열광하고 있는데, 심지어 미국이 한국의 제9의 '도 (지역)'가 될 것이라는 농담도 나올 정도입니다. 그래서 초전도체가 무엇이고 왜 열광하는지 알아보겠습니다.
초전도체 뜻
쉽게 말해 초전도체란 전기 저항이 없는 물질을 말하는데, 이는 특정 온도와 압력에서만 나타나며 이것을 '초전도전이온도'라고 합니다.
초전도전이 온도에서는 전기 저항이 사라지기 때문에 전기를 손실 없이 전달할 수 있는데, 결국 전기 효율성을 크게 높여주게 됩니다.
일반적으로 전기를 전달할 때는 열이 발생하는데, 이는 에너지 효율성을 낮추는 요인이 되며, 컴퓨터와 스마트폰에서 발생하는 열 역시 그런 현상 중 하나로 만약 초전도체가 상용화된다면, 열이 절대 발생하지 않아 오버클럭을 해도 그 성능을 극한까지 끌어올릴 수 있을 것입니다.
뿐만 아니라 강력한 자기장을 생성하는데 이를 활용하면 자기 부상열차도 실제로 구현이 가능한 것입니다. 초전도체는 초전도전이 온도라는 특정 온도에서만 나타나기 때문에 온도가 너무 높거나 낮으면 그 특성을 유지할 수 없습니다.
그래서 지금까지의 초전도체들은 낮은 온도나 높은 기압이 필요했는데, 이번에 발견된 LK-99는 상온 상압에서 나타나 엄청난 화제가 된 것입니다.
초전도체 활용
초전도체를 활용해서 자기 부상열차와 의료분야에 적용시킬 수 있습니다. 자기 부상열차의 경우 엄청난 자기장을 생성하는 능력을 사용하여 자기 부력을 이용하는 열차를 만들 수 있는 것입니다.
다른 매체와 접촉하지 않는 방식으로 에너지의 효율을 극대화한 열차를 만들 수 있어 우리가 꿈꾸던 미래의 열차를 이용할 수 있게 되는 것이랍니다. 게다가, 의료분야에서는 MRI 기기에 활용되어 보다 정확한 촬영이 가능해지는데, 자기 공명 코일을 활용해서 강한 자기장을 만들어 움직이게 됩니다.
원래라면 전력 손실이 엄청나기 때문에 전기 요금이 비싼 곳에서는 '헉'소리가 날 수 있지만 초전도체가 MRI에 사용된다면 비용적인 부분도 획기적으로 줄어들게 될 것입니다.
게다가 전기 저항이 0이기 때문에 전력손실 없이 그대로 전달이 가능한데, 송전용량이 5배 이상 늘어날 수 있고, 전력 손실은 반이상으로 낮출 수 있답니다.
쉽게 말해, 서울에서 부산까지 변전소 없이 전력 무손실 상태로 송전이 가능해 에너지 효율과 ESG도 달성이 가능하단 말입니다. 그렇게 되면 전 세계적으로 인간의 삶 자체가 달라지게 되며 미국이 우리나라를 함부로 대하지 못하게 되는 상황도 가능하기 때문에 미국이 한국에 쭈그러지는 밈들이 나오는 것입니다.
갑론을박의 이유
이런 엄청난 물질을 두고 대한민국 연구팀이 상온 초전도체를 개발했다는 소식이 있어 관련 주가들이 급등을 하고 난리도 아니었는데, 국제학술지인 네이처에서 국내 연구팀이 개발한 LK-99는 상온상압 초전도체가 아니라고 보도하면서 주가가 한순간에 상한가에서 하한가로 곤두박질치며 오르락내리락하는 중입니다.
그럼 왜 네이처에서는 부정적으로 바라보는 것일까요?
네이처에서는 연구진들이 LK-99가 초전도체의 퍼즐을 풀어낸 것으로 보인다면서도 초전도체가 아니라는 증거를 밝혀냈다고 했습니다. 그러면서도 LK-99가 초전도체의 특성과 비슷한 현상을 보여줬을 뿐이라며, 전기 저항이 급감하는 부분이 황화구리가 보여주는 초전도체에서 나타나는 특성과 비슷해서 자석 위에서 부분적으로 부상한 것을 보여준 거라고 했습니다.
또한, 한국 퀀텀에너지연구소의 연구팀은 지난달 LK-99가 섭씨 127도에서 초전도성을 띄는 상온상압 초전도체라고 주장하는 논문을 공개했는데, 그 후 미국과 중국 그리고 독일의 관련 연구소들을 포함한 해외의 연구진들이 LK-99를 검증하려 했으나 대부분 회의적이었습니다.
논문의 수치가 정확해도 초전도체가 아닐 가능성이 있는데, 이유는 아래와 같습니다.
1) 전기저항이 '0'이어야 하지만 그 특성이 보이지 않음
2) 임계온도예서 보이는 마이스너 (초전도체 내부에서 자기장을 밖으로 밀어내는 것) 반자성 전이 특징도 뚜렷하지 않음
3) 자기 부상 시, 단순하게 반자성 부상을 하는 것이 아니라 자석과 시료를 뒤집어도 자기 부상이 유지되어야 하는데 그 부분도 확인이 되지 않음
일단 검증을 위해 서울대를 포함한 6개 연구실이 LK-99의 샘플제작에 들어갔으며 지난주에 황산납(LK-99의 핵심재료)을 확보하며 제작을 시작할 수 있게 되었다고 합니다.
초전도체가 확실히 의료와 바이오, 각종 에너지와 국방, 환경, 전기 분야에 활용되어 제2의 반도체처럼 미래의 먹거리가 될 수 있는 것은 확실한 부분입니다. 이를 위해 국내 연구진들의 아낌없는 지원도 필요하다는 생각이 드는 요즘입니다.