우선 ‘초전도체(Superconductor)’란, 전기 저항⚡이 0Ω이 되는 초전도 현상과 마이스너 효과라고 하는 반자성 현상🧲이 발생하는 물질을 의미합니다. 

이 초전도 현상은 네덜란드의 물리학자인 헤이커 카메를링 오너스(Heike Kamerlingh Onnes, 1853~1926)가 헬륨을 액화하는 방법을 알아내면서 발견한 현상입니다. 액화되어 온도가 엄청나게 낮아진 헬륨에 넣은 수은에 전류를 흘려보았더니 저항이 0인 것을 발견한 것이죠. 전기 저항이 0이라는 것은 전류가 흐를 때 손실이 전혀 발생하지 않는다는 의미입니다. 즉 아무리 먼 곳에서 전류를 흘려보내더라도 손실되는 에너지가 아예 없다는 뜻이죠.

다만 현재까지 만들어진 초전도체는 온도가 엄청나게 낮거나 압력이 굉장히 높은 특수한 조건에서만 초전도 현상을 보이기 때문에 그 활용이 매우 제한적입니다. 그리고 지금까지는 누구도 일상적인 조건에서도 사용할 수 있는 완벽한 초전도체를 만들지는 못했습니다.

그런데 이번에 우리나라 연구자가 공개하며 화제가 된 논문과 초전도 물질로 추정되는 LK-99가 바로 일상적인 온도와 기압 환경에서도 초전도성을 보이는 상온 상압 초전도체일 가능성이 있어 전 세계가 큰 관심을 보이는 것입니다.

네 맞습니다. 지난 7월 22일, 국내의 한 민간 연구회사인 ‘퀀텀 에너지연구소’가 논문 사전 공개 사이트인 ‘아카이브’에 관련 논문을 올리면서 알려지게 된 것입니다. 연구진은 자신들이 개발한 방법으로 만든 이 LK-99라는 물질이 일상적인 온도와 기압에서도 초전도성을 띨 수 있는 상온 상압 초전도체라고 주장하고 있는데요. 이 물질을 만들어 내기까지 20년이 넘는 시간이 걸렸다고 하면서, 자신들도 우연히 그 방법을 알아내게 된 것이라고 했죠. 그만큼 상온 상압 초전도체를 만들기 위해 시도해보아야 하는 경우의 수가 천문학적인 수준으로 컸고, 자신들도 수없이 많은 실패 끝에 우연히 발명하게 됐다고 합니다. 참고로 이 물질의 이름인 LK-99는 발명자인 이석배 씨와 김지훈 씨의 성에서 각각 한 자씩 가져온 것과 이들이 연구를 시작한 1999년을 의미하는 숫자 99가 합쳐진 것입니다.

상온 상압 초전도체가 실제로 존재하고 그것을 상업적으로 이용할 수 있게 된다면, 우리의 일상 자체가 완전히 바뀌게 될 것인데요. 인류가 불을 발견한 것이나 증기기관과 컴퓨터를 발명한 것 이상으로 인류사를 바꿀 수 있는 초거대 혁명을 불러올 것으로 평가되고 있습니다. 물론 발명에 대한 공로가 있는 사람이 노벨상🥇을 받게 될 것은 말할 것도 없죠.

전기를 사용하는 거의 모든 하드웨어에 비약적인 발전을 가져올 것이고, 하드웨어의 발달은 이전에 효성에프엠에스의 +아카이브에서도 다룬 바 있는 AI와 같은 소프트웨어의 발전에도 엄청난 파급효과를 줄 수 있습니다. 인간의 삶이 완전히 바뀌게 되는 것이죠. 몇 가지 사례를 들면 다음과 같습니다.

• 저항이 없으면 발열도, 전기 손실도 없습니다. 이를 이용해 발열 없는 전자 제품은 물론 엄청난 성능의 제품들도 나오게 될 수 있게 됩니다. 현재 전기자동차🚗가 보급되는 데 큰 걸림돌 중의 하나인 오래 걸리는 충전 시간도 획기적으로 단축⏳️할 수 있게 됩니다. 사실상 전기를 사용하는 모든 기술에 혁신이 일어난다고 보시면 됩니다.

• 또 초전도체의 다른 특징인 반자성은 자성을 가진 물체를 공중에 띄우는 특성이 있는데요. 이를 활용한다면 상온에서도 공중 부양하는 자기부상열차 등을 만들어 교통수단에 혁신을 가져올 수 있죠. 초전도체의 반자성은 자성체와 일정 거리 이상으로 가까워지지 않고 반대로 멀어지지도 않으려는 성질이 있는데요. 이를 이용하면 공중에 떠가며 마찰을 최소화할 수 있는 굉장히 빠른 교통수단을 만들어낼 수도 있게 됩니다. 이론적으로라면 서울에서 부산까지 5분도 채 걸리지 않는 것이 가능해지죠.

• 이밖에 초전도체 내에서의 전자의 움직임이 양자의 움직임과 비슷하여, 이를 이용한 핵융합 기술이나, 플라스마를 다루는 기술, 양자 컴퓨터 등 각종 첨단 미래 기술 발전에도 속도가 붙게 될 것입니다.

• 🙆‍♂️ 진짜다! 혹은 진짜인 것 같다.
  논문의 저자 연구진은 이달 안에 국제 학술지에 정식으로 논문을 내겠다고 하며 진짜임을 주장하고 있습니다. 그리고 외부의 일부 재현에서 상온 상압 초전도체라고 볼 수 있는 특성이 나타나기도 했죠.

• 🙅 진짜가 아니다!
  진짜일 리 없다는 반응도 많아요. 우선 이들의 논문이 아직 학계의 검증을 받은 건 아니에요. 중국 베이항대, 인도 국립 물리연구소, 미국 국립아르곤연구소 등은 LK-99를 초전도체로 볼 수 없다는 실험 결과를 발표했어요. 우리나라의 한국초전도저온학회도 지난 8월 3일 LK-99가 상온 초전도체가 아니라고 결론 내기도 했죠.

• 🤷‍♂️🤷 진짜가 아니더라도, 이건 뭔가 특별한데?

  한편, 진짜와 가짜 여부와 상관없이, LK-99가 여태 본 적 없는 물질인 것은 확실하고 그 성질이 특이해 효용 면에서 기존의 초전도체를 능가하는 물질이 될 수도 있다는 의견도 있습니다.

이를 판단하기 위해서는 논문의 저자들이 낸 관련 특허의 내용을 살펴봐야 합니다.

설명에 앞서, ‘특허’의 내용은 LK-99가 진짜 초전도임을 주장하는 데 있는 것이 아니라, 특허 출원서의 내용에 있는 공정과 실험의 결과를 바탕으로 해서, 특정 범위에 있는 물질들을 개발하는 기술이 특허 출원자들의 것임을 증명하는 것이 그 목적이기 때문에 특허와 논문의 결이 조금 다르다는 것을 이해하셔야 합니다.  

현재 LK-99 연구진이 출원한 특허는 우리나라에 등록 특허 1개, 공개 특허 3개가 있습니다. 통상 심사 기간이 1년에서 1년 반 정도가 걸리기 때문에 아직은 등록된 것은 아니지만, 출원이 되어 있다는 것을 확인할 수 있고요. 그리고 미국이나 중국과 같이 특정 국가를 지정해서 해당 국가에 특허를 출원하지는 않았지만, 2년 반 동안은 특정 국가를 지정하지 않아도 되는 PCT 출원을 해두어서 일단은 국제적으로도 보호를 받을 수 있을 것으로 보입니다.

그리고 특허를 요청하는 내용이 담긴 청구항을 보면, 꽤 광범위한 내용을 포함하고 있는데요. 구성성분에 관한 내용과 제조 공법까지 특허 청구 내용에 포함되어 있으므로 유사한 사례가 이 특허를 피해서 새로운 특허를 받아 내기도 어려울 것으로 보인다는 평가입니다.

게다가 세부 내용이 약간 다른, 비슷한 내용의 특허를 동시에 출원해두어서 보호의 범위를 더 넓게 했음을 확인할 수 있습니다. 다만 이 글이 작성되고 있는 2023년 8월 09일 기준, 아직 해당 특허가 등록이 된 것은 아닙니다. 그리고 LK-99가 초전도체가 아니라면, 특허가 정식으로 등록됐다가도 나중에 취소될 수도 있고요. LK-99에 대한 검증이 아직 끝난 것이 아니니 차분하게 좀 더 지켜봐야겠습니다.

자 오늘은 세간을 뜨겁게 달구고 있는 상온 상압 초전도체에 대해서 알아보았는데요. 어떠셨나요? 미래가 성큼 코앞에 다가와 있다는 느낌이 드는데요. 지금도 세상이 빠르게 변하고 있는데, 상온 상압 초전도체가 현실화하면 세상이 얼마나 더 빠르게 변할지 한 편으로는 두렵기도 하실텐데요.

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