LK

Nov 25, 2023

전문가들은 상온 초전도체에 대한 특별한 주장에 대해 계속 반발하고 있습니다. 하지만 실패하더라도 재료 연구를 위한 새로운 길을 열 수 있습니다.

7월 말 한국 과학자들이 초전도체의 잠재적인 돌파구를 보고했을 때, 전 세계 연구자들이 그 실험을 재현하기 위해 서두르자 그들의 주장은 흥분과 회의의 파도를 불러일으켰습니다.

실온과 보통의 기압에서 에너지 손실 없이 전기를 전달하는 초전도체는 재료과학의 성배입니다. 몽상가들은 에너지 그리드의 효율성을 극대화하고 핵융합 에너지 생산을 과급할 수 있는 실온 초전도체를 희망합니다. 양자 컴퓨터의 진행 속도를 높입니다. 또는 초고속 운송 시대를 여는 데 도움을 줄 수 있습니다.

그러나 첫 번째 보고서 이후 몇 주 동안 LK-99 초전도체에 대한 이야기는 실험실에서 일어나는 일에 관한 것이었으며, 이는 꽤 빨리 과대 광고를 현실화했습니다. 복제와 확인을 위한 노력은 회의론자들을 뒷받침했으며 LK-99가 무엇인지, 무엇이 아닌지에 대해 더 많은 명확성을 제공했습니다.

7월 22일, 한국의 물리학자들은 인쇄 전 연구 저장소인 arXiv에 두 편의 논문을 업로드했습니다. 이 논문은 아직 동료 심사를 거치지 않고 과학 저널에 게재되지 않은 종류입니다. 이는 기본적으로 작업의 첫 번째 초안을 업로드하는 것과 같습니다. 연구진은 구리가 도핑되고 LK-99라고 불리는 "수정된 납-인회석 구조"를 갖춘 최초의 실온 초전도체를 생산했다고 주장했습니다.

팀이 제공한 "증거"의 일부는 초전도 물질의 주요 특성인 자석 위로 공중에 떠 있는 화합물을 보여주는 비디오였습니다.

대담한 주장은 해당 분야 전문가들 사이에서 엄청난 반향을 불러일으켰습니다.

호주 울런공 대학의 재료과학자인 Xiaolin Wang은 "화학물질은 매우 저렴하고 만들기도 어렵지 않습니다"라고 말했습니다. "이것이 지역 사회에서 핵폭탄과 같은 이유입니다."

그러나 한국의 그 연구실에서 일어난 일은 그 결과가 기술과 우리 삶에서의 역할에 실질적인 영향을 미칠 수 있는지 알아내는 첫 번째 단계에 불과했습니다. 더 많은 데이터가 필요했고, 처음부터 조심해야 할 이유가 있었습니다.

진정한 실온 초전도체는 팡파르를 불러일으킬 만한 큰 일이 될 것입니다. 집에 에너지를 공급하는 구리 배선과 같이 우리가 전기를 전도하는 데 사용하는 현대 재료는 비효율적입니다. 전자가 와이어 아래로 떨어지면서 물질의 원자와 충돌하여 열을 발생시키고 에너지를 잃습니다. 이를 전기 저항이라고 하며, 송전선을 통해 집으로 이동하는 동안 최대 10%의 전기가 낭비되는 이유입니다. 에너지 손실은 전자 장치에서도 발생합니다.

그러나 전선과 송전선을 초전도성 물질로 만든다면 이러한 손실을 사실상 상쇄할 수 있습니다. 전자는 물질을 통과하면서 쌍을 형성하고 원자와 많이 부딪치지 않아 원자가 자유롭게 흐를 수 있습니다.

초전도 물질은 이미 전 세계적으로 MRI 장비 등 다양한 응용 분야에 존재하며 사용되고 있습니다. 그러나 이를 위해서는 극도로 낮은 온도(화씨 영하 459도에서 절대 영도에 접근) 또는 극도로 높은 압력(대기압의 100,000배 이상)이 필요합니다.

한편, 일본 중부철도는 도쿄와 나고야 간 승객을 수송하기 위해 초전도 자기 부상 시스템을 구축하고 있습니다. SCMaglev 열차는 초전도 자기 시스템이 작동하기 전에 고무 바퀴를 사용하여 시속 약 93마일의 속도에 도달합니다. 시속 311마일의 속도에 도달할 수 있어야 합니다.

이 공정에는 액체 헬륨을 사용하여 화씨 영하 452도까지 냉각되는 초전도 니오븀-티타늄 합금이 필요합니다.

LK-99와 같은 상온 초전도체는 훨씬 더 저렴한 노력을 가능하게 하며 헬륨을 축적할 필요가 없음을 의미합니다. (지난 몇 년간 언론의 일부 우려와는 달리 헬륨은 조만간 고갈되지는 않지만 소수의 국가에서만 생산되므로 공급 문제로 인해 엄청난 가격 급등이 발생할 수 있습니다.)