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세계가 주목한 한국의 초전도체, LK-99

작성일 2024-01-04
   

(퀀텀에너지연구소에서 제시한 상온, 상압 초전도체 LK-99의 모습, Source: 퀀텀에너지연구소)

새로운 기술이 개발되는 것은 참 설레는 일이다. 특히 그 기술이 우리 삶에 미치는 영향이 크면 클수록 대중들의 기대 또한 더 커지게 된다. 그런데 최근, 우리 삶의 전반을 뒤흔들 기술이 발표되면서 과학계 뿐만 아니라 전 세계가 떠들썩 해진 사건이 있었다. 한국의 퀀텀 에너지 연구소에서 상온, 상압 초전도체인 ‘LK-99’을 발견했다고 주장한 것이다. 이에 미국의 이론 물리학자 로렌스 크라우스(Lawrence Krause)는 다음과 같이 언급했다.   “If the reported discovery of a room temperature superconductor is true, it will change everything” (만약 보고된 상온 초전도체가 사실이라면, 그것은 세상 모든 것들을 바꿀 것이다)

(LK-99 발표 이후 연일 상한가를 기록한 국내 주식들, Source: Google)

“세상 모든 것들을 바꾼다”는 표현이 다소 모호하고 비약적으로 보일 수 있으나, 이 말은 전혀 비약이 아니다. 정말로 초전도체는 ‘모든 것’을 바꿀 힘을 지녔다. 그리하여 논문이 공개된 즉시, 전 세계적으로 초전도체를 실험하지 않는 연구소가 없었고, 그만큼 많은 연구 결과가 쏟아졌다. 또한, 국내 초전도 관련 주식들이 무더기로 상한가를 기록하는 등 LK-99의 유명세는 그야말로 하늘을 찔렀다. 도대체 초전도체가 뭐길래, 사람들은 이토록 LK-99에 열광하는 걸까? 이유는 간단하다. 영화에서나 볼 법한 미래 기술이 현실로 다가온 것 같은, 그 느낌 때문이다. 인류가 무한한 에너지원을 가지게 되고, 초능력처럼 물건들이 하늘을 날아다니는 그런 세상을 생각해보라. 아마 모든 전자제품에 초전도체가 사용되어, 어쩌면 우리에게 기술적 한계라는 장벽이 사라질지도 모른다. 말 그대로 우리 삶의 모든 것들이 바뀌게 되는 것이다.   초전도체가 뭐길래?  

(초전도체의 실제 모습, Source: LookAt Sciences)

초전도체(Superconductor)가 무엇인지 정말 간단히 설명하면, ‘전기가 엄청나게 잘 통하는 물질’이라고 말할 수 있다. 전기가 통하는 물질을 전도체(Conductor)라고 하는데, 그 앞에 ‘초(Super)’가 붙어 있으니 이름만으로도 그 뜻을 유추할 수 있다. 물론 우리가 흔히 볼 수 있는 전선들 또한 전기가 아주 잘 통한다. 하지만 초전도체는 차원이 다르다. 일반 전선에 전류를 흘리는 것이 장애물 트랙을 달려가는 것이라면, 초전도체는 텅 빈 레일을 달려가는 초고속 열차이다. 아무리 좋은 전선이라도 저항(장애물)이 있을 수밖에 없는데, 초전도체는 어떠한 저항도, 방해도 없다. 저항이 없다는 것은 다른 말로 적은 전압으로도 큰 전류(초고속 열차)를 흘릴 수 있다는 것이고, 발열과 같은 에너지 손실 또한 없다는 말이다.   단지 에너지 효율 좀 높아진 것이 뭐 그리 대단할까? 싶을 수 있다. 하지만 이것은 정말 큰 차이이다. 우리가 스마트폰을 사용할 때를 생각해보자. 우선 전기 저항이 없다면 에너지 효율이 올라가므로, 지금과는 비교도 안될 정도로 오랫동안 배터리를 사용할 수 있다. 게다가 발열이 없으니 전자기기의 성능 또한 눈에 띄게 늘어날 것이며, 기기의 수명도 아주 길어지게 된다.  

(전기차를 충전하는 모습, Source: Time for Kids)

나아가서, 좀 더 혁신적인 변화도 생각해보자. 그 무대는 전기차 시장이다. 현재 전기차의 가장 큰 문제점은 배터리 충전 시간이다. 내연기관 차량은 주유소에 가서 1~2분이면 완충이 되는 반면, 전기차는 완충까지 5~12시간의 시간이 걸린다. 심지어 충전소에 14시간 이상 주차할 경우는 불법행위에 해당한다. 만약 당신이 전기차를 타보지 않았더라도, 이것이 얼마나 불편할지는 쉽게 상상해볼 수 있다. 하지만 초전도체가 상용화될 경우 이런 걱정은 한시름 덜 수 있다. 초전도체의 특성상 전기 저항이 없으니, 전기차를 충전하는 중에 손실되는 에너지가 없다. 따라서, 일반 전선에 비해 매우 높은 전류를 전송할 수 있기 때문에 매우 빠른 배터리 충전이 가능해지는 것이다. 만약 초전도체가 상용화된다면 주유소처럼 1~2분의 시간은 아니더라도, 간단한 유튜브 영상 하나 정도 시청하면 배터리가 완충되는 시대가 오게 될 것이다.    

(현재 제작 중인 핵융합 원자로 ‘ITER’ Source: Nature)

자 그렇다면 조금만 더 미래로, 그리고 조금만 더 혁신적으로 생각해보자. 이번에는 ‘인공태양’이다. 꿈의 에너지라고도 불리는 ‘인공태양’을 제작하는 기술은, 다른 말로 ‘핵융합 발전’이라고도 불린다. 현재 핵융합 발전은 친환경적이며, 거의 무한한 에너지를 생산할 수 있다는 점에서 미래의 가장 촉망받는 에너지이다. 그런데, 이 핵융합 발전의 상용화에 가장 큰 난항을 겪는 것이 바로 인공태양을 한 장소에 가둬두는 기술이다. 실제 태양은 지구의 30만 배 질량을 가지고 있어, 상상을 초월하는 중력으로 그 형태를 유지하고 있다. 하지만 인공 태양은 그 정도 규모로 만들 수 없기 때문에 이를 가둬둘 다른 방법이 필요하다. 그 중에서 가장 대표적인 것이 ‘자기장 가둠’인데, 말 그대로 강력한 자기장 속에 인공태양을 가둬두는 기술이다. 그런데, 문제는 여기서 발생한다. 강력한 자기장을 형성하기 위해서는 강력한 전류가 필요한데, 이것이 기술적으로 어려운 상황이다. 하지만 만약 초전도체가 상용화된다면, 이와 같은 문제점 또한 해결되어 무한한 꿈의 에너지도 더 이상 꿈이 아니게 되는 것이다.     ┃LK-99, 논란의 중심에 서다 사실 초전도체는 ‘LK-99’ 이전에도 존재했었다. 하지만 상용화할 수 있는 초전도체는 LK-99이 최초이다. 그 이유는 바로 초전도체의 ‘임계 온도’ 때문이다. 과거의 초전도체는 극도로 낮은 온도(영하 200℃ 이하)에서만 초전도성을 보여주었으나, LK-99은 100℃가 넘는 뜨거운 온도에서도 정상적으로 작동한다. 이를 우리 일상에 비유하면, 북극 깊은 곳 극한의 추위 속에서도 작동하기 어렵던 초전도체가, 우리 집과 같은 온도는 물론 펄펄 끓는 물에서도 정상 작동하는 것이다. 상용화의 실마리가 드디어 생긴 것이다. 이것이 바로 LK-99의 가능성이다.  

(퀀텀에너지연구소에서 제시한 LK-99의 저항 그래프, Source: Arxiv에 게시된 논문)

하지만 아직 좋아하기는 이르다. LK-99이 혁신적인 물질인 것은 맞지만, 이것은 어디까지나 성공했을 때의 이야기이다. 현재 한국의 퀀텀 에너지 연구소에서는 LK-99이 확실하게 초전도체라고 주장하고 있으나, 아직 명확한 근거나 결과를 제시하지는 못하고 있다. 본인들이 제작한 동영상, 도표, 그래프 등을 제시할 뿐 대중들 앞에서 초전도체를 선보이지는 못한다는 말이다. 이와 관련하여 국내, 국외를 막론하고 많은 공방이 오가고 있지만 결과가 금방 나오기는 힘들 것으로 전망되고 있다.   특히 세계적인 학술지인 ‘Nature’와 ‘Science’에서 몇몇 기자들이 부정적인 견해를 제시했으니 앞으로의 연구가 더욱 순탄치 않을 것으로 예상된다.   논란의 중심에 선 LK-99의 이야기는 우리에게 한 가지 교훈을 알려준다. 그것은 바로, 새로운 기술의 발견에는 항상 논란과 의문이 따르므로, 그만큼 정확하고 신중한 검증이 필요하다는 것이다. 그래서 한편으로는 이번 LK-99의 발표가 좀 더 정확한 절차를 거친 후 세상으로 나왔으면 이같은 혼란은 덜하지 않았을까? 하는 아쉬움이 드는 것도 사실이다.   현 시점에서 우리가 중요하게 생각해야 할 것은, 이 기술의 성공 여부가 아니다. 우리가 해야할 것은 이 기술로 인해 우리의 삶과 사회, 그리고 미래가 어떻게 변할지에 대해 그저 깊게 고민하고 상상하는 것이다. 기술의 발전이 항상 순탄치만은 않다. 당연히 실패할 때도 있을 것이다. 만약 이럴 때마다 우리가 일희일비하고, 혼란을 가중한다면 과학의 발전에도 큰 걸림돌이 될 수 있다. 물론 이번 초전도체 이슈는 우리에게 크게 설레는 일이지만, 아직 연구가 진행 중인 상황이라면 과학자들을 믿고 기다리는 자세를 가져보는 것은 어떨까?    

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