상온 초전도체는 무엇이길래?

최근 우리나라 과학자들이 만들어냈다고 발표한 '상온 초전도체'의 파장이 전 세계로 퍼져나가고 있습니다. 과학계 뿐만 아니라 증권 등 자본시장에서도 초전도체에 대한 기대가 쏟아지자 초전도체의 정체에 대한 관심으로 떠들썩합니다.
도대체 무엇이길래 이렇게 큰 이슈가 생겼을까요?

초전도체는 특별한 물질로, 매우 낮은 온도에서 전기 저항이 완전히 사라지는 현상을 나타내는 재료입니다. 이런 현상은 "초전도"라고 불리며, 해당 재료가 특정 임계 온도인 초전도 전이 온도를 넘어서면 발생합니다.

초전도체는 수많은 응용 분야에서 사용되며, 그 중에서도 주요한 분야는 자기 공학, 전력 전송, 의료 영상, 과학 실험, 및 양자 컴퓨팅 등입니다. 초전도체는 전기 저항이 없으므로 전력 손실이 없어 효율적인 전기 기기 및 시스템에 사용될 수 있습니다.

전기 저항이 '0'인 물질로, 전기를 흘리면 발열이 없어지며 어떠한 방해도 없이 전자가 이동합니다.
이와 함께 '마이스너(반자성) 효과'입니다.  물질이 초전도성을 띄게 되면 내부에 침투해있던 자기장이 물질 외부로 밀려나게 된다.

결국 초전도체는 자기장으로 둘러쌓이게 되는데, 외부에서 새로운 자기장이 초전도체에 접근하면 이를 밀어내는 성질을 갖게 됩니다. 이러한 성질을 활용한 가장 대표적인 기술이 바로 자기부상열차이며, 다양한 기술로 응용될 수 있습니다.

다만, 초전도체를 사용하는 것은 고온 초전도체와 저온 초전도체로 나뉠 수 있는데, 여기서 저온 초전도체는 매우 낮은 온도인 액체 헬륨 냉각을 필요로 합니다. 이로 인해 기술적인 도전과 비용 문제가 있을 수 있습니다.

초전도체의 성질은 이론적으로는 아직 완전히 이해되지 않은 부분이 있어 연구와 개발이 계속 진행되고 있습니다.

2일 학계에 따르면 이석배 퀀텀에너지연구소 대표와 오근호 한양대 명예교수가 이끄는 국내 연구진은 지난 7월22일 논문 사전공개 사이트 '아카이브'에 상온 초전도체 'LK-99'와 관련한 논문 2편을 게시했습니다.

이들은 당초 절대영도에 가까운 초저온 환경이나, 엄청나게 높은 압력 하에서만 구현됐던 초전도체를 일상생활이 가능한 온도인 30℃와 평상시의 기압 수준에서도 만들어냈다고 발표했는데요.

상온 초전도체성의 경제성이 엄청납니다. 극고온/저온에서만 개발 구현 가능하던 초전도체가 상온에서 구현이 가능하다면 아주 많은 기술이 바뀌어 우리 지구의 삶이 바뀔 수 있을 것입니다.

이미 지금도 자기공명영상(MRI), 초전도 전선 등에서 초전도체가 활용되고 있습니다. 하지만 이들 기기는 초전도성 구현을 위한 냉각에 엄청난 비용을 쏟아부어야 합니다. 건강검진 등에서 MRI 검진 비용이 비싼 것도 냉각용 액체 헬륨이 비싼 이유에서겠죠.

하지만 상온 초전도체가 상용화되면 이같은 냉각 과정을 거칠 필요가 없어 자연히 비용이 낮아집니다. 또한 전기저항이 전혀 없는 초전도체의 특성을 활용해 전선을 설치하면 저항으로 인해 사라져버리는 전기 에너지의 손실까지도 막을 수 있을 것으로 모두 기대하고 있습니다.

물론 이같은 경제적 파급 효과는 아직까지 '이상'에 그치는 수준이며, 국내 연구진의 논문 발표 이후 세계 각국에서는 LK-99 재현을 위한 실험이 계속될 예정입니다.
아행히도  아직까지 완전한 재현 성공은 발표되지 않았으나, 미국, 중국 등지에서는 실현 가능성이 있다는 소식이 들려오기도합니다.

이러한 발견은 미래의 기술 발전과 에너지 효율성 향상을 위해 기대되는 중요한 돌파구입니다. 국내 초전도체 검증과 세계적인 관심을 바탕으로 더 많은 연구와 혁신이 이루어질 수 있기를 기대합니다. 상온 초전도체가 현실로 구현되는 날이 얼마 남지 않았기를 기대합니다.