퀀텀에너지연구소 상온 상압 초전도체 'LK-99' 세계 최초 개발 / 초전도체 LK-99 제작방법

고려대 내 벤처기업 퀀텀에너지연구소라와 고려대가 세계 최초로 상온 상압에서 초전도 현상을 이루어냈다는 연구결과 소식이 전해지고 있다.

 

 

아직 peer-review가 되지 않은 연구이기 때문에 진위여부를 확인할 수 없다.

만일 상온 상압 초전도체 발견이 사실이라면 이것은 인류 역사를 통틀어 가장 위대한 발견이 아닐 수 없으며 앞으로 인류 역사를 바꿀 수 있는 발견이다.

현대과학의 연구들은 대부분은 공동연구로 이루어지고 있다. 특히 상온 상압 초전도체 연구는 국가 경쟁력을 좌우할 수 있는 엄청난 연구이기 때문에 연구를 하고 있다거나 성과가 나올 것 같다면 정부에서 가장 먼저 그 연구를 추적관찰하고 있었을 텐데 그러지 않았다는 점이 의아할 수밖에 없다.

이번 연구결과는 누구든지 논문을 올릴 수 있는 '아카이브'에 먼저 올라왔다.

인류역사를 바꿀 수 있을 정도의 엄청난 연구결과를 권위 있는 곳보다 먼저 누구나 쉽게 올릴 수 있는 아카이브에 올렸다는 점에서 학자들도 의아해하고 있다.

사실 몇 해전 사상 최초로 상온 초전도체를 구현했다고 밝힌 로체스터 대학의 논문이 철회되었다.

2020년 미국 로체스터 대학의 다이어스 교수가 영상 15도의 상온에서 초전도 현상을 관찰했다는 논문을 게재했었다.
하지만 여러 의혹이 제기되면서 2022년에 논문이 철회되었다.

상온 상압 초전도체 연구결과는 검증을 받지 않았기 때문에 진위여부는 아직 알 수 없지만 아무도 이것을 판단할 수도 없다.


※ 초전도체란?
전기가 통하는데 저항이 거의 없는 물체

 

 

임계온도 25K 이하인 경우 BCS이론으로 초전도 현상을 설명하는 것은 가능하지만 그 이외의 온도에서는 초전도 현상을 완벽하게 설명할 수 있는 이론이 아직 없다. 초전도 현상을 완벽하게 설명하는 이론이 나온다면 이것만으로도 노벨물리학상을 타게 될 것이다.

초전도 현상을 설명할 수는 없지만 우리 실생활에 활용되고 있다. 

 

대표적인 것이 MRI이다. MRI는 고주파 자기장으로 신체에 있는 수소원자핵을 공명 시켜 각 조직에서 나오는 신호의 차이를 측정해 영상화하는 기술이다. 고주파 자기장을 만들 수 있게 하는 것이 바로 초전도 자석이다. 초전도 자석이란 초전도 선으로 감은 코일을 사용하여 만들어진 전자석이다.

 

그리고 자기 부상 열차에도 활용되고 있다. 시속 500km까지 속도를 낼 수 있어서 서울에서 부산까지 40분이면 갈 수 있다.
뿐만 아니라 미래에너지 분야에서는 핵융합 발전에 1억도 이상의 초고온 플라스마를 핵융합로 안에 가두기 위해 자기장을 이용하게 되는데 이때도 활용할 수 있다.

 

이외에도 송전설비, 양자컴퓨터 등 전기가 통하는 모든 산업에 활용될 수 있다.


발전소에서 생산한 전기가 가정까지 오기까지 약 4% 이상이 사라진다. 구리전선의 저항으로 전기가 열로 바뀌기 때문인데 미국은 한해 전력을 송신하는 과정에 전력 손실로 한화로 약 23조 원의 손해를 보고 있다.

 

초전도체를 이용해서 전력을 전송하게 되면 방해되는 요소가 없기 때문에 전력손실이 극도로 적어지게 되고 속도도 엄청 빨라지게 된다. 전 세계로 무손실 전력 전송이 실현된다.

고에너지의 입자가속기를 돌려 새로운 입자를 발견할 수도 있고 양자역학과 상대성이론을 결합시키기 위한 실험에 필요한 자석에도 이용될 수 있다. 뿐만 아니라 반도체 스위칭 속도도 상상을 초월할 정도로 빨라지며 저항이 거의 없기 때문에 발생하는 열도 거의 없다.

 

고려대 내 벤처기업 퀀텀에너지연구소라와 고려대가 세계 최초로 상온 상압 초전도체는 LK-99로 불린다.

99년도에 우연히 초전도체를 발견했는데 이석배 교수와 김지훈 대학원생이 99년도 발견했다고 해서 LK-99라는 이름이 되었다. 하지만 어떤 원리인지는 몰랐으며 2018년도에 펀딩을 받아 다시 연구하여 20년만에 제작방법을 찾아낸 것이다. 초전도 현상이 왜 생기는지 이론은 아직 모른다고 한다. 초전도체를 만드는 방법은 알지만 그 이론은 아직 모른다는 것이다.

 

놀랍게도 초전도체를 만드는 방법을 공유했다.


◈ 상온 상압 초전도체 LK-99 제작방법

1STEP. 황석반광석 Pb2(SO4)O 합성
산화납(PbO)과 황산납(PbSO4)의 분말을 각각 50%의 비율로 녹통에서 섞어서, 공기가 있는 환경에서, 725도의 오븐에서 24시간 동안 가열하면, 혼합물이 화학반응을 일으켜 황석반광석이 생성된다.

2STEP. 인화구리결정 Cu3P 합성
구리(Cu)와 인(P) 분말을 비율에 따라 녹통에서 섞은 다음, 분말을 각 그램당 20cm의 밀폐관에 밀폐시킨다. 진공도는 10의 -3승 torr이다. 밀폐관을 550도씨의 오븐에서 48시간 동안 가열하면 마침내 인화구리 결정이 생성된다. 

3STEP. 상온 상압 초전도체 생성 Pb(10-x)Cux(PO4)6O
황석반광석과 인화구리결정을 분쇄하여 분말로 만들고 녹통에서 섞은 다음 밀폐관에 넣는다. 진공도는 10의 -3승 torr이다. 밀폐관을 925도씨의 오븐에서 5~20시간 동안 가열하면 상온 상압 초전도체인 구리도핑된 납인회석 "Pb(10-x)Cux(PO4)6O"이 생성된다.

 

아직 과학적인 검증이 이루어지지 않았기 때문에 학회에서 신중한 입장이다.

논문 전체의 완성도가 떨어진다고 평가하는 교수가 있는가 하면 회사 가치를 높여 투자를 받으려는 행위로 보인다고 말하는 사람도 있다.

무엇보다 만드는 방법이 단순하고 그 과정을 공개했기 때문에 진위여부는 곧 밝혀질 것으로 보인다.

하지만 어찌 되었든 이 연구가 사실이라면 노벨상도 확실하고 우리나라 국가 경쟁력은 최고에 달하게 된다.
어쩌면 인류를 구원할지도 모른다는 생각이 들기도 한다. 

 

이것이 사실로 밝혀지더라도 현실에 적용되기까지는 또 수십 년이 걸릴지도 모른다. 경제성이 타당해야 하기 때문이다.

서울과 부산을 단 몇 분 안에 갈 수 있다면 지금도 가능하다. 전투기를 타면 된다. 하지만 이것은 우리 실생활에 적용하기 힘들다. 수지타산이 안 맞기 때문이다. 이에 더해 안정성과 안전성도 매우 중요하다. LK-99에는 납이 들어가기 때문이다. 납은 우리 인체에 나쁜 영향을 준다. 실제 사례를 살펴보면 반도체 접합 소재는 납을 썼는데 요즘은 거의 Sn-Ag-Cu를 사용한다. 그리고 이것이 계속 유지되는지도 확인해야 한다. 몇 시간 며칠 몇 달을 유지하다가 되지 않으면 산업에 사용할 수 없다.