LK-99의 등장과 과학계의 반응

2023년 7월, 한국 연구진이 상온·상압 초전도체 물질 'LK-99'를 개발했다고 주장하는 논문이 온라인 논문 사전 공개 사이트 '아카이브'에 게시되면서 전 세계 과학계의 이목이 집중되었습니다. 초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라지는 물질로, 에너지 손실 없는 전력 전송, 강력한 자기장 생성 등 혁신적인 기술 구현이 가능하여 '꿈의 물질'로 불립니다.

이러한 LK-99의 주장은 과학계의 오랜 난제였던 상온 초전도체 구현 가능성을 제시하며 큰 반향을 일으켰습니다. 그러나 동료 검토(peer review) 과정을 거치지 않은 논문이었고, 재현 실험을 통해 LK-99의 초전도성을 입증하려는 시도가 이어졌으나, 대부분의 연구진은 초전도 특성을 확인하지 못하거나 다른 현상으로 설명했습니다.

과학계의 검증 과정과 회의적인 결론

많은 연구 기관과 과학자들이 LK-99의 재현 실험에 나섰습니다. 초기에는 이론적 가능성을 시사하는 결과도 있었으나, 점차 황화구리(Cu2S)의 상전이 현상으로 인한 전기 저항 급감이나 강자성으로 인한 부분 부상일 가능성이 높다는 결론이 제기되었습니다. 특히, 독일 막스플랑크 연구소는 순수한 LK-99 결정 구조를 합성한 결과, 초전도체가 아닌 절연체임을 확인했다고 발표했습니다. 미국 메릴랜드대 응집물질이론센터(CMTC) 또한 LK-99에서 나타난 현상이 초전도성이 아닌 자기 불안성 또는 강자성 때문일 가능성이 크다고 분석했습니다.

과학계는 LK-99가 상온·상압 초전도체가 아니라는 잠정 결론을 내리고 있으며, 연구의 투명성 부족과 성급한 주장으로 인해 과학계에 혼란을 야기했다는 비판도 제기되었습니다.

상온 초전도체 연구의 현재와 미래

LK-99 논란은 일단락되었지만, 상온 초전도체에 대한 연구는 계속되고 있습니다. 과학자들은 상온 초전도체가 실현될 경우 에너지, 기술 등 사회 전반에 걸쳐 엄청난 혁명을 가져올 '과학의 성배'로 여기고 있으며, 랑가 디아스 교수의 연구처럼 과거에도 상온 초전도체 주장이 있었으나 데이터 조작으로 논문이 철회되는 등 여러 논란이 있었습니다.

현재 다양한 연구 기관과 기업들이 초전도체 기술 개발에 매진하고 있습니다.

고온 초전도체 기술: 액체 질소(77K, -196℃)의 끓는점 이상에서 초전도 현상이 나타나는 고온 초전도체는 기존의 극저온 초전도체보다 냉각 비용과 에너지 소모를 크게 줄일 수 있어 자기부상열차, MRI, 핵융합 발전, 양자컴퓨팅 등 다양한 분야에 응용될 가능성이 높습니다. 특히, 초전도 케이블은 전력 손실을 획기적으로 줄여 차세대 전력 인프라로 주목받고 있습니다.
상온 초전도체 연구: 일부 연구에서는 상온에 가까운 온도에서 초전도 현상을 확인했다는 주장이 계속 나오고 있으며, 니켈 기반 산화물 또는 Cd 계열 물질 등을 이용한 연구가 진행 중입니다. 중국 연구진은 25℃에서 초전도체를 합성했다고 발표하기도 했습니다.
퀀텀에너지연구소의 특허: LK-99 물질과 유사한 구조의 세라믹 화합물에 대한 특허를 한국 특허청에 등록하였으며, 이는 상용화 가능성에 대한 기대를 다시 높이고 있습니다.

초전도체 기술의 상용화 과제

상온 초전도체가 실현된다면 사회·경제적으로 막대한 파급 효과가 예상되지만, 아직 상용화를 위해서는 해결해야 할 과제가 많습니다.

기술적 난제: 재현성 확보, 고순도 샘플 제작, 전기 저항 측정의 어려움, 재료의 취성 및 가공의 어려움 등이 있습니다.
경제적 과제: 초전도 케이블 등은 기존 설비보다 가격이 높으며, 대량 생산 기술 개발과 비용 절감이 필요합니다.
제도적 과제: 초전도 케이블의 경우, 관련 규정 미비로 실제 전력망 확산에 어려움을 겪고 있습니다.

초전도체 상용화는 아직 갈 길이 멀지만, 관련 연구 개발은 다양한 분야에서 꾸준히 진행되고 있으며, 미래 사회의 혁신을 이끌 핵심 기술로 주목받고 있습니다.