LK-99 초전도체 돌파구에서 더 겸손한 현실까지
From LK-99 superconductor breakthrough to a more humble reality
7월 말 한국 과학자들이 초전도체에 대한 잠재적인 획기적 발견을 보고하자, 이들의 주장은 전 세계 연구자들이 실험을 복제하기 위해 서두르면서 흥분과 회의론의 파도를 일으켰다.
이러한 초전도체는 룸온도와 일반 대기압에서 전기를 손실 없이 전달하는 것으로, 재료 과학의 신성한 그라빌로 알려져 있다. 꿈꾸는 사람들은 에너지 그리드의 효율을 극대화하고 퓨전 에너지 생산을 고속화할 수 있는 룸온도 초전도체, 양자 컴퓨터의 진척을 가속화할 수 있는 초전도체, 혹은 초고속 운송 시대를 열 수 있는 초전도체 시대를 기대하고 있다.
하지만 첫 보고 이후 몇 주 동안 LK-99 초전도체에 대한 이야기는 실험실에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대해서만 언급되어 왔고, 이는 상당히 빨리 과대광고를 억제하게 만들었다. 복제 및 확인 작업은 회의론자들을 지지하고 LK-99가 무엇인지, 그리고 무엇이 아닌지에 대해 더욱 명확한 답을 제공했다.
7월 22일, 한국의 물리학자들은 arXiv라는 사전인쇄 연구 저장소에 두 개의 논문을 업로드했다. 이는 아직 동료 평가를 받지 않고 과학 저널에 출판되지 않은 종류의 연구물이다. 이는 기본적으로 작업의 초안을 업로드하는 것과 같다. 연구자들은 구리로 도핑된 “수정 용융암페타이트 구조”를 가진 첫 번째 룸온도 초전도체인 LK-99를 생산했다고 주장했다.
팀이 제공한 “증거”의 일부로, 이 화합물이 자석 위에 떠 있는 동영상을 제공했다. 이는 초전도체 재료의 중요한 특성이다.
- 스타필드에 대한 우리의 최악의 불안감 중 일부가 이제 확인될 수 있습...
- 애플은 Vision Pro를 공간 컴퓨터라고 부릅니다 — 그게 무엇인가...
- 애플, 기타 미국 기술 회사들이 인도의 개인용 컴퓨터 수입 제한에 항의...
이러한 대담한 주장은 해당 분야의 전문가들에게 큰 충격을 주었다.
“이 화학 물질은 아주 싼 가격에 만들기 어렵지 않다”고 말한 호주 울릉공 대학의 물질 과학자인 Xiaolin Wang는 말했다. “이것이 커뮤니티에서 핵폭탄과 같은 존재인 이유다.”
하지만 한국 연구실에서 일어난 일은 기술과 그것이 우리 삶에서의 역할에 대한 실용적인 영향을 어떻게 가져올지를 알아내기 위한 매우 첫 번째 단계에 불과했다. 더 많은 데이터가 필요했으며, 시작부터 조심해야 할 이유가 있었다.
초전도체의 작동 원리와 그 발견 장소
정통한 룸온도 초전도체는 주목할 만한 일이다. 우리가 전기를 전달하기 위해 사용하는 현대 재료인 가정에 전력을 공급하는 구리 전선과 같은 것은 비효율적이다. 전자들이 전선을 따라 헤매다가 재료의 원자들과 부딪히면서 열이 발생하고 에너지가 손실된다. 이를 전기 저항이라고 하며, 전기가 가정으로 전달되는 동안 최대 10%의 전기가 낭비된다는 이유로 발생한다. 에너지 손실은 우리의 전자 장치에서도 발생한다.
하지만 전선과 전송선이 초전도체 재료로 만들어진다면, 이러한 손실을 거의 제로로 줄일 수 있다. 전자들은 재료를 통해 이동하는 동안 쌍을 이루고 원자들과 부딪히지 않으므로 자유롭게 흐를 수 있다.
이미 초전도체 재료는 전 세계의 다양한 응용분야에서 사용되고 있다. 예를 들어 MRI 기계에 사용된다. 그러나 이들은 극저온(화씨 마이너스 459도 정도의 영하)이거나 극고압(대기압의 100,000배 이상)이 필요하다.
한편, 중앙일본철도는 도쿄와 나고야 사이의 여객 운송을 위해 초전도자기 부상 시스템을 구축하고 있다. SCMaglev 기차는 초전도자기 시스템이 동작하기 전까지 고무 바퀴를 사용하여 약 93마일의 속도에 도달한다. 이 기차는 최대 311마일의 속도에 도달할 수 있을 것이다.
이 과정에는 액체 헬륨으로 마이너스 452도 화씨로 냉각된 초전도성 니오븀-티타늄 합금이 필요하다.
LK-99와 같은 룸온도 초전도체는 이러한 프로젝트를 훨씬 더 저렴하게 만들고 헬륨을 축적할 필요가 없다. (지난 몇 년간 언론에서 나왔던 일부 우려와 달리, 헬륨은 곧 바닥나지 않을 것이지만, 일부 국가에서만 생산되기 때문에 공급에 문제가 발생하면 가격이 폭등할 수 있다.)
LK-99의 흥분과 회의론
Wang와 기타 초전도 전문가들은 원래의 LK-99 실험에 대해 처음부터 회의적이었으며, 데이터의 불일치를 지적했다. 그는 “보다 설득력 있는 실험 데이터가 제공될 때까지는 결과를 과장해서는 안 된다”고 말했다. 호주 울릉공 대학의 그의 팀은 결과를 복제하기 위해 작업을 시작했지만, 시료 제작에 어려움을 겪었다.
7월 27일에 발표된 Science 잡지의 인터뷰에서 아르곤 국립 연구소의 물리학자인 Michael Norman은 솔직히 말했다. 그는 한국 팀이 “진짜 아마추어 같은 사람들로 보인다”고 말했다.
8월 초까지 LK 초전도성을 따라서 실험한 시도는 대부분 실패했습니다. 다양한 연구소와 개인들에 의한 신규 초전도성 실험의 추세를 모니터링하는 것은 어떤 산업을 위한 낙후 산업이 되었습니다.
트위터로 알려진 소셜 네트워크 X에서 LK-99의 트랜드가 며칠 동안 이어졌습니다. 이것은 공식적으로 Meme 영역으로 넘어가게 되었고, “떠다니는 돌들”에 대해 모두가 이야기하게 되었습니다. 여기에는 많은 사람들이 AI 투자를 홍보하다가 갑자기 초전도체 주식을 지지하기 시작하는 계정들이 많이 늘어난 것을 알 수 있습니다. 미국 초전도체 공동의 주식은 7월 27일 이후 곧바로 2배로 상승했지만, 빠르게 이전 수준으로 돌아왔습니다.
ChatGPT 제작자 OpenAI의 CEO인 Sam Altman도 “lk-99와 관련하여 2년 이상의 경험이 있는 지원자들의 이메일을 좋아합니다”라는 농담을 했습니다.
LK-99에 대한 회의론은 근거가 있습니다. 여러 팀이 여러 해에 걸쳐 상온 초전도체를 발견했다고 주장해왔지만, 대부분의 주장은 과학적 검증을 견딜 수 없었습니다.
예를 들어, 2020년에는 뉴욕 로체스터 대학의 물리학자인 Ranga Dias가 이 같은 상온 초전도체의 증거를 권위있는 자연학 저널인 Nature에 게재했습니다. 하지만 2022년 9월에는 논문의 데이터 처리와 분석 방식에 대한 의문점이 제기되어 이 글은 철회되었습니다. 저자들은 이들의 주장을 강력하게 뒷받침하는 원시 데이터가 있다고 주장하지만, 그들의 실험의 재현은 아직 이루어지지 않았습니다.
LK-99의 여파
그렇다면 LK-99이 당신에게 무슨 의미가 있을까요? 지금 이 순간은 아마도 많은 의미가 없을 것입니다. 당신이 X에서 물리학의 토끼굴에 빠져들고 현장에 휩쓸리지 않는 이상은요. 가까운 미래에도 아마도 많은 의미가 없을 것입니다.
LK-99 실험의 재현은 대부분 실패로 돌아갔습니다. 7월 31일에 arXiv에 게시된 두 개의 연구 그룹에 의한 두 개의 연구는 한국의 연구를 재현하지 못했습니다. 중국의 연구자들은 매우 작은 시료에서 이 물질의 초전도성 행동을 관찰했다고 밝혔다는 바입니다.
그 당시 흥분이 최고조에 이르자, 이론적 연구들은 LK-99의 특성을 설명하기 위해 급히 진행되었습니다.
로렌스 버클리 국립 연구소의 물리학자인 Sinéad Griffin은 초전도체 시뮬레이션을 사용하여 LK-99의 능력에 대한 분석을 제공했습니다. (Griffin의 X 게시물은 Barack Obama가 마이크를 떨어뜨리는 메멘토와 함께 동반되었습니다.) 이 연구는 또한 사전게재물로 arXiv에 게시되었습니다.
Griffin의 연구에 참여한 물리학자들은 마이크 드롭에 대해 빈정거리며 이것이 초전도성에 대한 확실한 증거를 제공하지 않는다고 확신하지 못했습니다. Griffin은 자신의 결과를 X 스레드에서 설명하며 이 연구가 물질의 초전도성을 증명하거나 증거를 제공하지는 않지만, 고온 초전도체와 공통점을 갖는 흥미로운 구조적 및 전자적 특성을 보여준다는 것을 밝혔습니다. (즉, 화씨 마이너스 452도 이상, 그러나 아주, 아주 낮은 온도 이하).
8월 중순에는 Nature 저널에 실린 논문에서 LK-99가 초전도체가 아니라는 점을 증명하는 실험, 즉 초전도체가 아닌 물질을 사용한 일부 부분 부유 실험을 재현하는 증거들이 늘어났다고 언급되었습니다. 캘리포니아 대학 데이비스의 응축물질 실험 연구원 인나 비시크는 “나는 이 시점에서 상당히 결론이 내려진 것 같다”고 밝혔습니다.
LK-99 자체가 그 어떤 것도 아니더라도, 그것은 그 자체로 흥미로운 물질일 수 있으며, 새로운 예상치 못한 방식으로 상온 초전도체를 탐색할 수 있는 가능성을 열어줄 수 있습니다. 만약 언젠가 상온 초전도체로 이어질 수 있다면, 가능성은 정말로 무궁무진해질 수 있습니다.
Adelaide 대학 화학공학 학부의 선임강사인 Giuseppe Tettamanzi는 매우 오랜 시간 동안 과학자들은 전력망의 구리 케이블을 초전도 케이블로 교체하는 것을 고려해왔다고 언급하며, 이는 거대한 에너지 절약을 제공할 수 있는 전환입니다. 그는 양자 컴퓨터와 이동수단의 혜택에 대해서도 언급했습니다.
“여기에서는 한계가 없습니다”라고 그는 말했습니다.
과학의 진행을 지켜보는 것은 흥미로운 일이며, LK-99에 대한 열정은 X 피드에서 꽤 좋은 변화였습니다. 하지만 과학은 시간이 걸리며, 세계적으로 변화를 가져올 가능성에 대해 결론을 내리는 것은 쉽지 않습니다. 그래서 재현된 실험의 중요성은 매우 중요합니다.
