입력 2023.08.15. 오후 5:34 수정 2023.08.15. 오후 7:45

안경아이 기자

료코 에너지 연구소, LK-99 수정 논문을 어카이브(archive)에 공개
"1 차원 BR-BCS 이론"으로 상온초전도 현상 설명

상온·상압초전도체를 개발했다고 주장하는 료코 에너지 연구소의 연구진이, LK-99의 초전도 현상의 원리를 설명하는 내용을 포함시킨 논문을 수정 발표했다.LK-99가 지금까지 가능성만이 제기되고 있던 1 차원초전도체이다는 것이 골자다.육각기둥 구조안에 세로로 연결된 동원자의 사이에 전기가 저항 없게 흐르는 것.

이·소크베, 김·지훈, 김·홀타크, 임·손 욘, 안·스민, 오·굴호씨가 저자로서 참가한 연구진은, 논문 사전 공개 사이트 「어카이브(archive)」에 3번째의 수정 논문을 게재해, LK-99로 상온·상압초전도 현상이 일어나는 이론적 배경을 「1 차원 BR-BCS 이론」으로 설명했다.이 이론은, 극저온으로 일어나는 초전도 현상을 설명하는 주류의 초전도 이론인 「BCS 이론」을 포괄하면서, 극저온이나 초고압을 필요로 하지 않는 조건으로 일어나는 초전도 현상도 설명한다는 것이 연구진의 주장이다.

연구진은, LK-99가 초전도 임계 온도 이상에서는 오믹크(Ohmic) 금속 특성을, 그 아래에서는 상온 및 대기압 조건으로 초전도체의 특성인 마 이스나 효과를 나타낸다고 밝혔다.LK-99의 초전도 임계 온도는 126.85도(400K) 이상으로 제시했다.

연구진은 이 물질이 상온초전도의 가능성을 가지는 요인을 두 개에 분석했다.제일은, 연, 동, 인이 산소와 결합한 어퍼타이트(Apatite-육각 기둥 모양에 원자 배열이 반복해진 형태) 구조의 납의 위치에 동이 들어가, 절연체-금속 전이(insulator-metaltransition)가 일어나, 체적이 수축하는 것.둘째는, 임계 온도로 초전도 응축이 발생해, 동-산소-동을 잇는 1 차원쇠사슬 구조에 변형이 일어나, 반발성 크론 상호작용이 강화되는 것이다.크론 상호작용은, 전기적인 성질을 가지는 두 개의 물질의 사이에 작용하는 힘의 일종이다.

연구팀은, 상온으로 초전도 상전이가 일어나는 메카니즘으로서 「1 차원 BR-BCS 이론」을 제시했다.BR-BCS는, 논문 저자의 한 사람으로 있다 미국 윌리엄·앤드·메리 대학의 김·홀타크 교수가 기존의 BR이론과 BCS 이론을 조합해 2021년에 제시한 상온초전도 이론이다.아직 과학계의 주류 이론은 아니기 때문에, LK-99를 통해서 다시 조명 되어 검증되지 않으면 안 된다고 생각된다.

이번 논문의 이론적 배경을 제시한 김·홀타크 교수는 「LK-99의 납어퍼타이트 구조는 외부 육각형과 내부 육각형으로 구성되어 그 중 내부 육각형은 삼각형 2가 겹친 구조」라고 해, 「이 삼각형의 일부납원자가 동원자로 치환되지만, 이 때, 동은 최외각에 하나의 구멍을 가지는 금속이 된다」라고 설명했다.

삼각형이 층상에 겹겹이 쌓이는 가운데, 삼각형을 구성하는 동이 세로축으로 연결된 1 차원의 금속이 만들어지는 것.LK-99의 융`한〃A임계 온도 이상에서는 금속이며, 그 아래에서는 초전도체가 된다.김 교수는, 원자간환에 의해 납어퍼타이트 결정의 체적이 수축하면서 원자간의 거리가 좁아져, 그 결과, 동원자간에 터널 전류가 발생해, 초전도 현상이 일어난다고 해석했다.연구진은 국제 학술잡지 APL(Applied Physics Letters)에 제출한 논문도 학술지측의 리뷰 리포트를 받은 후, 수정해 낼 예정이다.

료코 에너지 연구소 연구진이 논문에 게재한 LK-99의 내부 구조.그림(a)으로 외측의 육각형 구조안에 있는 작은 육각형 구조가 두 개의 삼각형이 겹치고 있는 구조이다.이 삼각형을 구성하는 납의 일부가 동으로 치환되어 동-산소-동을 세로 방향에 잇는 1 차원초전도 구조가 만들어진다.출전：어카이브(archive)