LK-99가 초전도체 개발의 동기부여가 되고 있는 이유만으로도 대단하다.

김 필 수 (김필수 자동차연구소 소장, 대림대 교수)

최근 약 두 달간 가장 국내에서 이슈가 되고 있었던 부분은 아마도 세계 잼버리대회와 LK-99라는 상온·상압 초전도체 진위여부일 것이다. 특히 후자는 세계 역사상 가장 큰 관심으로 세상을 바꿀 수 있는 폭발력 등 차원을 달리한다고 하여 더욱 이슈화되었다. 이 상온 초전도체의 진위 여부를 떠나 오랜만에 전 세계 과학계를 뒤흔드는 요소로 등장하고 있었다는 것이다.

최근 과학계에 글로벌 시장을 뒤흔드는 과학적 진보가 언제 있었든가 할 정도로 진부한 느낌이 컸다. 이러한 분위기를 한순간에 흔들면서 과학계에 LK-99가 몰고 온 후폭풍은 거세었기 때문이다. 물론 최근 글로벌 권위 있는 단체는 물론 국내 관련 학회에서도 부정적인 결과가 도출되고 있어서 안타까운 해프닝으로 끝나는 느낌이 크지만 아직은 완전한 결과는 아니다.

상온·상압 초전도체는 꿈같은 이야기이다. 초전도현상은 이미 100여 년 전에 존재가 확인되었지만 아직도 큰 진전이 없고 상온이나 상압에서의 초전도체는 꿈같은 이야기이었기 때문이다. 초전도 현상은 일반 구리 같은 전도체의 온도를 점차 낮추어 영하 273도가 되었을 때 전기저항이 0으로 변하는 현상이다. 즉 절대온도 0도가 되면 저항이 0으로 변한다.

저항이 0으로 되면 전기전도도는 100이 되는 만큼 손실이 전혀 발생하지 않아 송전선이나 각종 부품에서 발생하는 도전체에서 발생하는 열이 없어지는 만큼 생활 근본이 바뀌는 혁명적인 특성이 있다. 그러나 이러한 낮은 온도를 유지하면서 얻는 전기적 잇점 보다 유지하는데 소요되는 전기에너지가 더욱 큰 만큼 과학계에서는 좀 더 높은 온도에서 작동하는 초전도체를 개발하기 위하여 부단한 노력을 기울여왔다.

물론 현재 영하 200도에서 작동하는 초전도체도 있고 훨씬 높은 온도에서 작동하는 초전도체도 발명하였으나 압력을 크게 높여야 유지되는 등 상온과 상압이라는 특성에서 작동하는 초전도체는 전무하였다. 즉 일상 온도와 대기압 상태에서 특정 물질이 저항이 0이 되는 손실이 없는 완벽한 초전도체는 지금까지 없었다는 뜻이다.

여기에 대한민국의 LK-99라는 물질이 불을 지르면서 전 세계 과학계를 흔들었다는 뜻이다. 노벨과학상 하나 없는 우리나라에서는 이러한 분위기가 그리 나쁘지 않고 더욱이 약 20년 전 황우석박사의 줄기세포의 부정적 논란으로 실추된 우리 과학계에 오랜 만에 관심을 크게 끄는 요소로 작동하고 있었다는 점이다.

상온 및 상압 초전도체가 개발된다면 수백 Km 떨어진 송전선의 손실이 전혀 발생하지 않고 전기전자장치에서 사용하는 각종 전선이나 모터 등의 과열 등에 의한 화재 등도 발생빈도가 크게 떨어지는 것은 물론 의학용 장비 등 세상의 모든 것이 변한다. 크기가 줄어들고 비용은 낮아지며,

내구성은 늘고 고장빈도가 크게 낮아지는 등 전 분야에서 대변혁이 발생한다는 뜻이다. 자동차의 경우는 화재 등 고장빈도가 크게 줄고 부품 크기나 중량도 크게 낮아지면서 전체 무게는 줄고 연비는 상대적으로 늘며, 전기차는 모터의 크기와 무게는 줄면서 출력은 커지고 화재 빈도등 사고도 줄며, 배터리의 열적인 부분도 크게 줄어드는 등 장점을 거론하기조차 어려울 정도로 많다. 이동수단이 이 정도이면 일상생활에서의 변화는 말할 필요가 없을 것이다.

자동차의 수명도 늘고 고장이 낮아져서 유지비도 줄며, 연비는 크게 늘어 가계 부담도 크게 줄어들 것이다. 심지어 전기차 화재의 원인인 배터리의 열적인 특성도 낮아지는 것은 물론이고 심지어 중국에서 전략물자로 악용하고 있는 희토류 물질도 사용을 줄이면서 모터 특성은 낮아지지 않는 모터 개발도 가능하다고 할 수 있다. 지금까지의 과학적 근본이 바뀌고 일상생활에서 사용하는 모든 전기전자기기가 변한다는 뜻이다.

인류가 발생한 이후 가장 큰 과학계의 대변혁을 일으키는 물질이 탄생한다는 뜻이다. 우리가 항상 고대하던 노벨상은 여러 개를 받아도 부족할 정도로 과학계의 혁명이 발생한다는 뜻이다.

필자는 최근에 자동차 시스템과 정책 등 다양한 부분에 종사하고 있으나 근본적으로 전기전자제어가 전공인 만큼 이전에는 초전도체나 부도체 등 다양한 전기적 특성을 지닌 물체와 자성체 등과의 응용 연계성을 많이 연구하여 왔다. 당연히 전기차나 수소차 같은 미래 모빌리티의 연구는 전기전자제어가 기본인 만큼 더욱 관심의 대상이 된다고 할 수 있다. 근본적으로 이에 대한 관심이 클 수밖에 없다.

최근 LK-99에 대한 관심이 크고 글로벌 과학계에서 진행되고 있는 검증에도 관심을 가질 수밖에 없다. 최근의 검증 흐름은 해외에서는 부정적인 시각이 대부분이다. 각종 권위 있는 검증기관에서의 사례가 아주 부정적으로 나오고 있는 것이다. 단순한 강자성체의 하나로 보잘 것 없는 사례라고 언급하기도 하고 상황에 따라 다른 특성을 나타내기도 한다.

대부분은 초전도체는 아니라는 의견이다. 그러나 국내를 비롯한 일각에서는 이 물질이 초전도체의 특성은 아직 확인을 못했지만 구리 등 합성하는 과정에서 초결정체의 발생정도에 따라 초전도체, 강자성체 및 부도체의 다양한 물질로 변할 수 있는 카멜레온 특성을 강조하고 있기도 하다. 제조과정에서 제대로만 제조한다면 얼마든지 초전도체의 특성을 강조할 수 있다고도 언급하고 있다. 물론 상황에 따라 전기저항 0의 구현이나 마이스너 효과도 생각할 수 있을 것이다.

오랜 만에 이러한 글로벌 관심을 이끈 사례가 이번 LK-99가 가져온 부분은 간과할 수 없을 것이다. 분명한 것은 아직은 검증이 덜 되었으나 이 물질이 초전도체의 구현에 희망을 주는 동기부여를 준다는 점이다. 그 중심에 대한민국이 있다는 사실은 더욱 자부심을 느끼게 한다.

이번 기회를 단순한 해프닝으로 볼 수도 있지만 우리도 할 수 있는 자신감을 주는데 기여했으면 한다. 부정적인 평가보다는 긍정적으로 평가하는 자세와 힘을 붇돋아 주기를 바란다. 부정적이지만 신물질은 확실하기 때문이다. 이를 시작으로 앞으로가 더욱 기대가 된다고 할 수 있다. 특히 초전도체의 중요성과 성과는 물론 이 물체가 인류에 기여하는 획기적인 발명이라는 점을 인식시키는데 크게 기여하고 있다.
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