상온 초전도체에 대한 개인적 견해

상온 초전도체. 7월 말부터 전세계의 관심을 온몸에 받으며 그로부터 한 달이 지난 지금까지도 여전히 진위여부를 두고 치열한 연구가 진행중인 흥미로운 주제이다. 오늘은 이러한 상온 초전도체는 무엇이며, 앞으로의 전망과 필자의 개인적 견해를 말해보고자 한다.

초전도체란 무엇인가?

초전도체, 영문으론 Superconductor. 전도체의 한 종류로, 특정 조건을 만족할 때 전기 저항이 \(0\) \(Ω\)이 되는 초전도 현상과 마이스너 효과가 일어나는 물질이다.

마이스너 효과란 무엇일까?

물질이 해당 물질의 임계온도(보통 $T_0$라고 쓴다.)를 넘어서 내부에 침투해있던 자기장이 외부로 밀려나는 현상이다. 한국어로는 완전 반자성과 같은 뜻이다. 내부에서 생기는 자기장이 외부의 자기장을 완벽하게 상쇄할 수 있다는 것 때문에, 물질을 자석 아래에 둔 경우 그 물체가 공중부양하는 것도 볼 수 있다. 고등학교 통합과학(고1), 물리I(고2) 교과에서 잠시나마 다룬다.

여태 상온 초전도체가 없었던 이유?

당연하겠지만 찾지 못해서 이다. 현재까지 알려진 모든 초전도체는 극단적으로 낮은 온도 또는 극단적으로 높은 기압이라는 특수한 환경을 만족해야만 초전도 및 마이스너 효과가 나타났었다. 이 세상에는 아주 많은 원소가 존재하고, 그 원소들을 조합한 화합물은 셀 수 없이 많다. 그것들을 모두 확인할 수 없어서 여태 찾지 못했던 것이다.

상온 초전도체가 불러올 파장

만약 이번에 화제가 되고 있는 LK-99가 진정 상온 상압 초전도체라면 과학계, 특히 물리학계는 완전히 전복될 것이다. 상온 초전도체는 기술 발전의 핵심이 될 것이고, 곧 이를 이용한 여러 제품들이 생산될 것이다. 예를 들어, 현재 병원에서 사용하고 있는 MRI 장비에는 초전도체가 탑재되어 있다. 아주 강력한 자기장을 만들어야 하기 때문이다. MRI 촬영 비용이 비싼 이유가 액체 헬륨을 이용해 장비 속 초전도체를 초전도 상태로 만들어야 하기 때문인데, 만약 상온 초전도체가 상용화된다면 MRI 비용을 획기적으로 낮출 수 있을 것이다. 또 하나의 예시로 전선이 있다. 고등학교 과학 시간에 배웠다시피, 구리보다 금이 전기 전도성이 뛰어나다. 하지만 금을 전선으로 사용하지 않는 이유는 이미 예상했겠지만 돈이 엄청 깨지기 때문이다. 하지만 초전도체를 사용한다면, 전기 저항이 \(0\) \(Ω\)이 되는 초전도체의 특성을 이용하여 발전소부터 일반 가정까지 무손실로 전기를 보낼 수 있다. 이는 열에너지로 낭비되는 전기 에너지를 줄여주고, 더 나아가 전기 사용료 자체를 낮추게 되는 결과를 가져올 것이다.

LK-99가 논란에 휩싸인 이유

LK-99가 진위여부 논란이 있는 이유는 여러가지인데, 가장 큰 이유는 재현이 안되기 때문이다. 시뮬레이션 상으로는 LK-99가 초전도 현상을 띈다고 추정하지만, 현실에서는 아예 초전도 현상이 일어나지 않거나 그 정도가 약하다는 것이 이유이다. 재현한 결과(수치)가 논문의 내용(수치)과 다르거나 아예 재현이 안된 사례도 있다. 두번째는 완전 반자성을 띄지 못한다는 것.

영상에서 보이는 것 처럼, LK-99 가 완전히 자석 위에 뜨지 못하는 것을 볼 수 있다. 그리고 측정된 전기 저항이 \(0\) \(Ω\)이 아니라는 것도 문제이다.

상온 초전도체의 전망

개인적으로 LK-99가 진짜 상온 초전도체였으면 한다. 우리나라가 만든 것이 아니라 어느 나라가 만들었던 상관 없다. 상온 초전도체가 가져다줄 인류의 미래가 기대되기 때문이다. 상온 초전도체가 개발된다면 우리의 삶을 완전히 바뀌놓을 것이다. 전자기기의 발열과 크기는 획기적으로 줄어들 것이며 우리 삶에 긍정적인 효과들을 가져올 것이다. 이런 상온 초전도체의 발전을 응원하며 이만 글을 마친다.