7월 말 한국 과학자들이 초전도체에 대한 잠재적 돌파구를 제시했을 때, 전 세계 연구자들이 서둘러 실험을 재현하면서 그들의 주장은 흥분과 회의의 파도를 불러일으켰습니다.
상온과 일반 기압에서 에너지 손실 없이 전기를 전달하는 초전도체는 재료 과학의 성배와도 같은 존재입니다. 몽상가들은 상온 초전도체가 에너지 그리드의 효율성을 극대화하고 핵융합 에너지 생산을 촉진하며 양자 컴퓨터의 발전 속도를 높이고 초고속 운송 시대를 여는 데 도움이 될 수 있기를 희망합니다.
하지만 첫 보도 이후 몇 주 동안 LK-99 초전도체에 대한 이야기는 주로 실험실에서 벌어지고 있는 일들에 관한 것이었고, 그 과대광고는 금세 현실로 다가왔습니다. 복제 및 확인을 위한 노력은 회의론자들을 뒷받침했고, LK-99가 무엇이고 무엇이 아닌지에 대해 더 명확하게 밝혀졌습니다.
7월 22일, 한국의 물리학자들은 아직 동료 심사를 거치지 않고 과학 저널에 게재되지 않은 논문 두 편을 사전 인쇄 연구 저장소인 아카이브(arXiv)에 업로드했습니다. 논문 초고를 업로드하는 것과 마찬가지입니다. 연구진은 구리가 도핑된 “변형된 납-인회석 구조”를 가진 최초의 상온 초전도체(LK-99라고 명명)를 생산했다고 주장했습니다.
연구팀이 제공한 “증거”의 일부는 초전도 물질의 주요 특징인 자석 위로 공중부양하는 화합물을 보여주는 비디오였습니다.
이 대담한 주장은 이 분야 전문가들에게 큰 반향을 일으켰습니다.
호주 울릉공 대학교의 재료 과학자 샤오린 왕은 “화학 물질은 매우 저렴하고 만들기도 어렵지 않다”고 말했습니다. “이것이 바로 이 화학물질이 지역사회에서 핵폭탄과 같은 존재인 이유입니다.”
하지만 한국의 연구실에서 일어난 일은 그 결과가 우리 삶에서 기술과 그 역할에 실질적인 영향을 미칠 수 있는지 알아내기 위한 첫 단계에 불과했습니다. 더 많은 데이터가 필요했고, 처음부터 신중해야 할 이유가 있었습니다.
초전도체가 작동하는 방식과 초전도체는 어디에서 찾을 수 있나요?
진정한 상온 초전도체가 있다면 팡파르를 울릴 만한 대단한 일이 될 것입니다. 가정에 에너지를 공급하는 구리 배선처럼 우리가 전기를 전도하는 데 사용하는 현대의 재료는 비효율적입니다. 전자가 전선을 따라 흐르면서 물질의 원자와 부딪혀 열이 발생하고 에너지가 손실됩니다. 이를 전기 저항이라고 하는데, 전기가 송전선을 통해 가정으로 이동할 때 최대 10%의 전기가 낭비되는 이유입니다. 전자 기기에서도 에너지 손실이 발생합니다.
하지만 전선과 송전선을 초전도 물질로 만들면 이러한 손실을 거의 없앨 수 있습니다. 전자는 물질을 통과할 때 쌍을 형성하고 원자와 많이 부딪히지 않아 자유롭게 흐를 수 있습니다.
초전도 재료는 이미 존재하며 전 세계적으로 MRI 기계와 같은 다양한 응용 분야에서 사용되고 있습니다. 하지만 초전도 소재는 극저온(영하 459도 정도로 절대 영도에 가까워짐) 또는 극고압(대기압의 10만 배 이상)이 필요합니다.
한편, 도쿄와 나고야를 오가는 승객을 태우기 위해 중일본철도가 초전도 자기부상 시스템을 건설하고 있습니다. 초전도 자기부상 열차는 초전도 자기 시스템이 작동하기 전에 고무 바퀴를 사용하여 시속 약 93마일의 속도까지 올라갑니다. 시속 311마일의 속도까지 도달할 수 있습니다.
이 과정에는 액체 헬륨으로 영하 452도까지 냉각된 초전도 니오븀-티타늄 합금이 필요합니다.
LK-99와 같은 상온 초전도체는 훨씬 더 저렴하고 헬륨을 축적할 필요가 없다는 것을 의미합니다. (지난 몇 년간 언론에서 우려했던 것과는 달리 헬륨이 곧 고갈되지는 않겠지만, 헬륨은 일부 국가에서만 생산되기 때문에 공급에 문제가 생기면 가격이 급등할 수 있습니다).
LK-99 과대광고와 회의론
처음부터 왕과 다른 초전도 전문가들은 데이터의 불일치를 지적하며 원래의 LK-99 실험에 대해 회의적이었습니다. 그는 “더 설득력 있는 실험 데이터가 제공될 때까지” 결과를 과장해서는 안 된다고 말했습니다. 울릉공 대학교의 그의 팀은 결과를 복제하는 작업을 시작했지만 샘플 조작에 어려움을 겪었습니다.
7월 27일자 사이언스지와의 인터뷰에서 아르곤 국립연구소의 물리학자 마이클 노먼은 솔직하게 말했습니다. 그는 한국 팀이 “진짜 아마추어처럼 보인다”고 말했습니다.
8월 초까지 이 레시피를 따라 LK 초전도를 확인하려는 시도는 대부분 실패로 돌아갔습니다. 다양한 연구실과 개인에 의한 새로운 초전도 실험의 급증에 대한 모니터링은 가내수공업에 가까웠습니다.
이전에 트위터로 알려진 소셜 네트워크인 X에서 LK-99는 며칠 동안 유행했습니다. 공식적으로 밈 영역(모두가 “떠다니는 돌”에 대해 이야기하는 영역)으로 넘어가면서 일부 황당한 주장들이 생겨났고, 많은 사람들이 AI 투자를 홍보하는 계정에서 갑자기 초전도체 주식을 지지하는 계정으로 빠르게 변하는 것을 알아차렸습니다. 미국 초전도체 회사의 주가는 7월 27일 직후 두 배로 올랐지만 곧 이전 수준으로 떨어졌습니다.
심지어 ChatGPT 제조업체인 OpenAI의 CEO도 마찬가지였습니다, 샘 알트먼도은 “채용 담당자가 2년 이상의 lk-99 경력을 요구하는 이메일을 좋아한다”고 농담을 던졌습니다.
LK-99에 대한 회의론은 충분한 근거가 있습니다. 수년 동안 많은 팀이 상온 초전도체 발견을 주장해 왔습니다. 이러한 주장의 대부분은 과학적 조사를 견디지 못했습니다.
예를 들어, 2020년에 뉴욕 로체스터 대학의 물리학자 랑가 디아스가 이끄는 연구팀은 상온 초전도체에 대한 증거를 저명한 학술지 Nature에 발표했습니다. 이 논문은 논문의 데이터 처리 및 분석 방식에 대한 의문이 제기된 후 2022년 9월에 철회되었습니다. 저자들은 원시 데이터가 자신들의 주장을 강력하게 뒷받침하지만, 실험의 복제는 이루어지지 않았다고 주장합니다.
LK-99 여파
그렇다면 LK-99는 여러분에게 어떤 의미일까요? 지금 이 순간, X에 대한 물리학적인 토끼굴에 빠져서 순간에 사로잡히고 싶지 않다면 별 의미는 없을 것입니다. 가까운 미래에는 그다지 중요하지 않을 수도 있습니다.
LK-99 실험을 복제하는 것은 대체로 실패한 것으로 판명되었습니다. 7월 31일에 아카이브에 게재된 두 개의 다른 연구 그룹이 수행한 두 개의 연구는 한국의 연구를 복제하지 못했습니다. 중국 연구진은 이 물질의 초전도 거동 중 일부를 아주 작은 샘플에서 관찰했다고 왕은 지적했다.
당시 흥분이 최고조에 달한 상태에서 이론적 연구자들은 LK-99의 특성을 설명하기 위해 서둘러 연구를 진행했습니다.
로렌스 버클리 국립연구소의 물리학자 시네아드 그리핀은 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 LK-99의 능력에 대한 몇 가지 분석을 제공했습니다. (그리핀의 X에 게시한 글 에는 버락 오바마가 마이크를 내려놓는 밈이 첨부되었습니다.) 이 연구는 arXiv에도 사전 인쇄본으로 게시되었습니다.
물리학자 는 그리핀의 연구에 대해 냉소적이었으며, 마이크로 드롭 기준이 초전도에 대한 확실한 증거를 제공한다고 확신하지 못했습니다. 그리핀은 자신의 연구 결과를 다음과 같이 설명했습니다. X 스레드에서에서 이 물질의 초전도성을 증명하거나 증거를 제시하지는 못했지만, 고온 초전도체(즉, 영하 452도보다 훨씬 높지만 상온보다 훨씬 낮은 온도)와 공통된 특징을 가진 흥미로운 구조적 및 전자적 특성을 보여주었다고 말했습니다.
8월 중순, Nature 저널에 실린 기사에서는 LK-99가 초전도체가 아니라는 점점 더 많은 증거를 인용했습니다. 부분 공중부양을 재현한 실험 초전도체가 아닌 물질을 사용했습니다. 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 응집 물질 실험가인 이나 비식(Inna Vishik)의 말을 인용해 “이 시점에서 상황은 꽤 결정적으로 해결된 것 같습니다.”라고 말했습니다.
LK-99 자체가 성배는 아니더라도 그 자체로 흥미로운 물질일 수 있으며, 예상치 못한 새로운 방식으로 상온 초전도체 탐색의 가능성을 열어줍니다. 어떻게든 결국에는 했다면 상온 초전도체로 이어질 수 있는 가능성은 다음과 같습니다. 정말 열립니다.
애들레이드 대학교 화학공학부의 선임 강사인 주세페 테타만지(Giuseppe Tettamanzi)는 오랫동안 과학자들이 전력망의 구리 케이블을 초전도 케이블로 교체하는 것에 대해 생각해 왔다고 말하며, 이는 엄청난 에너지 절감 효과를 제공할 수 있는 스위치라고 설명합니다. 그는 또한 양자 컴퓨터와 운송에 대한 이점도 언급합니다.
“여기에는 하늘이 한계입니다.”라고 그는 말합니다.
과학이 실제로 작동하는 것을 보는 것은 스릴 넘치는 일이며, LK-99에 대한 열정은 적어도 저에게는 X 피드에서 꽤 멋진 변화였습니다. 하지만 과학이 실제로 작동하는 데는 시간이 걸리며, 세상을 바꿀 파급 효과에 대해 섣불리 결론을 내려서는 안 됩니다. 그렇기 때문에 복제자의 작업이 매우 중요합니다.