미 로렌스버클리국립연구소 연구진, 시뮬레이션 결과 공개

국내 연구진이 상온상압 초전도체를 개발했다는 논문이 공개돼 화제인 가운데 논문에 제시된 방법이 이론적 가능성이 있다는 미 국립 연구기관의 시뮬레이션 결과가 발표돼 주목된다. 초전도체는 전기저항이 0인 물질로, 전기와 관련된 기존 물리적 한계를 뛰어넘는 상태다. 특히 상온상압 초전도체는 현대 재료과학과 응용물리학의 “성배”로 꼽힐 뿐 아니라 개발에 성공하는 즉시 노벨상 보증수표로 꼽힌다. 핵융합, 양자컴퓨터, MRI(자기공명영상), 가속기 등 최신 연구장치에도 초전도체가 핵심으로 쓰인다.

미 로렌스버클리국립연구소 연구진은 고려대 연구진이 최근 논문 사전공개 사이트 “아카이브(arXiv)”에 발표한 초전도체 “LK-99” 제조방법에 대해 컴퓨터 시뮬레이션을 한 결과 이론적 가능성을 확인했다면서 관련 결과를 1일 아카이브에 공개했다.

이에 앞서 이석배 퀀텀에너지연구소 대표와 오근호 한양대 명예교수가 이끄는 연구진은 지난달 22일 “아카이브”에 섭씨 30도의 상온상압에서 초전도성을 갖는 납 기반 물질을 세계 최초로 만들었다고 발표했다. 지금까지 극저온이나 초고압에서나 가능했던 초전도 현상을 상온상압에서 구현하면 에너지, 의료, 연구개발 등에서 초전도 기술의 쓰임새가 획기적으로 늘어남을 의미한다.

세계 과학계는 지금까지 상온상압 초전도체 개발에 매달려 왔지만 몇번의 발표가 사실이 아닌 것으로 판명나면서 회의감이 커진 상황이다. 이 가운데 고려대 연구진이 연구 결과를 다른 동료 과학자들의 심사를 거치지 않고 아카이브에 공개해 신뢰성을 두고 논란이 벌어졌다. 현재 전세계 연구소들이 LK-99 검증연구에 나선 상황으로, 이번 로렌스버클리국립연구소 같은 시뮬레이션 결과는 1차적인 검증단계다. 다른 연구팀이 실제로 LK-99를 똑같이 만들 수 있다면 과학계의 검증을 통과하는 셈이다. 이에 앞서 마이클 노먼 미국 아르곤국립연구소 연구원은 사이언스에 “전 세계 물리학자들이 한국 연구진이 논문에서 주장한 것들을 검증하고 있다. 논문의 진위가 일주일 안에 드러날 것”이라고 밝혔다.

시니드 그리핀 로렌스버클리국립연구소 재료과학부문 박사는 LK-99에서 구리 원자가 결정 구조로 침투해 납 원자를 대체함으로써 결정이 변형되고 0.5% 수축하는 현상을 시뮬레이션했다. 그 결과 물질의 전자구조에 변화가 일어나 초전도 현상이 일어날 수 있는 전자의 조건과 위치가 형성될 수 있음을 확인했다.

초전도 현상이 일어나면 전기전도도가 무한대가 되는 동시에 전자들의 에너지 분포가 바뀐다. 미 연구팀은 LK-99에서 전자의 에너지 분포가 “페르미 표면”에 가까운데, 페르미 표면에 가까운 전도 경로가 많을수록 초전도 현상이 일어날 수 있는 온도가 높아짐을 의미한다고 밝혔다.

한편 이석배 퀀텀에너지연구소 대표는 이번 연구결과가 아카이브에 공개된 것은 권영완 고려대 연구교수가 임의로 한 것으로, 권 연구교수는 회사 CTO(최고기술책임자)로 있다가 몇달전 그만둔 상태라고 밝혔다. 또 연구결과를 정리해 정식 학술지에 보낸 상황으로 동료 평가를 통해 검증받을 계획이라고 했다.

미 로렌스버클리국립연구소 연구진의 시뮬레이션 결과를 소개하는 트위터 메시지.

미 로렌스버클리국립연구소 연구진이 아카이브에 공개한 초전도체 시뮬레이션 결과. <자료:아카이브>