LK-99 초전도체 혁신일지도 모르지만 그렇지 않을 수도 있습니다

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7월 말 한국의 과학자들이 초전도체에 대한 잠재적인 획기적인 발견을 보고하면서, 이들의 주장은 세계 각지의 연구자들이 실험을 복제하기 위해 서두르는 가운데 흥미와 회의의 물결을 일으켰습니다.

실온과 주변 압력에서 작동하는 이러한 초전도체는 재료 과학의 성당 중 하나로, 우리의 에너지 그리드의 효율을 극대화하고 핵융합 에너지 생산을 초고속화하며 양자 초정밀 컴퓨터의 발전 속도를 가속화하거나 초고속 운송 시대를 열 수 있는 발전으로 꿈꾸는 사람들이 제안한 개발입니다.

하지만 현재 LK-99 초전도체의 이야기는 실험실에서 어떤 일이 벌어지고 있는지에 관한 것입니다.

7월 22일, 한국의 물리학자들이 arXiv라는 사전인쇄 연구 저장소에 두 편의 논문을 올렸습니다. 이는 아직 동료 평가와 과학 저널에 발표되지 않은 연구로, 당신의 작업 초고의 첫 번째 초안을 올리는 것과 같습니다. 연구자들은 “수정된 납-압타이트 구조”에 동위 원소인 구리를 더한 첫 번째 실온 초전도체인 LK-99를 만들었다고 주장했습니다.

팀이 제공한 “증거” 중 하나는 초전도 재료의 핵심 특성인 자석 위에 떠다니는 화합물을 보여주는 동영상이었습니다.

이러한 대담한 주장들은 해당 분야의 전문가들에게 거대한 파장을 일으켰습니다.

오스트레일리아 울릉공 대학의 재료 과학자인 Xiaolin Wang는 “화학 약품들은 싸고 만들기 어렵지 않다”며 말했습니다. “이것이 사회에서 핵폭탄과 같은 이유입니다.”

하지만 한국 연구실에서 일어났던 일은 기술과 그것이 우리 삶에서의 역할에 실질적인 영향을 미치는지 여부를 알아내기 위한 매우 초창기의 단계에 불과합니다. 더 많은 데이터가 필요하며 조심해야 할 이유가 있습니다.

초전도체의 작동 원리

실질적인 실온 초전도체는 환호를 받을 만한 큰 일이 될 것입니다. 우리 집에 전력을 공급하는 구리 배선과 같이 전기를 전도하는 데 사용되는 현대 재료는 비효율적입니다. 전자들이 전선을 따라 헤엄치면서 물질의 원자들과 부딪혀 열을 발생시키고 에너지를 손실시킵니다. 이를 전기 저항이라고 하며, 전력이 가정으로 전달되는 동안 최대 10%의 전기가 낭비됩니다. 에너지 손실은 우리의 전자 기기에서도 발생합니다.

하지만 전선과 전력선이 초전도체 재료로 만들어진다면, 이러한 손실을 거의 제로로 만들 수 있을 것입니다. 전자들은 물질을 통해 이동하면서 쌍을 이루며 원자들과 부딪치지 않으므로 자유롭게 흐를 수 있습니다.

초전도체 재료는 이미 세계 곳곳의 다양한 응용 분야에서 사용되고 있습니다. 그러나 이들은 극저온(화씨 영하 459도 정도)이나 극고압(대기 압력의 100,000배 이상)을 필요로 합니다.

한편, 중앙일본철도는 도쿄와 나고야 사이의 승객을 운송할 초전도자기 부상 시스템을 건설하고 있습니다. SCMaglev 열차는 초전도자기 시스템이 작동하기 전에 고무 바퀴를 사용하여 약 93마일 속도로 가속됩니다. 최대 311마일의 속도에 도달할 수 있을 것입니다.

이 과정에는 액체 헬륨으로 마이너스 452도 화씨로 냉각된 초전도 니오브-타이타늄 합금이 필요합니다.

LK-99와 같은 실온 초전도체는 이러한 작업을 훨씬 저렴하게 만들어 주고 헬륨을 축적할 필요가 없게 할 것입니다. (지난 몇 년간 어떤 매체에서는 헬륨 고갈에 대한 우려가 있었지만, 헬륨은 곧 바닥나지 않을 것이며, 그러나 헬륨은 몇몇 국가에서만 생산되기 때문에 공급에 문제가 생기면 가격 폭등을 일으킬 수 있습니다.)

LK-99 결과에 대한 회의

Wang와 기타 초전도 전문가들은 초전도체 실험인 LK-99에 대해 회의적이었으며, 데이터의 일관성을 지적했습니다. 그는 “더 설득력 있는 실험 데이터가 제공될 때까지” 결과를 지나치게 과대 선전해서는 안 된다고 강조했습니다. 지난 주말에는 그의 팀이 Wollongong 대학에서 결과를 복제하기 위해 작업을 시작했지만, 시료 제작에 어려움을 겪고 있습니다.

Argonne 국립 연구소의 물리학자인 Michael Norman은 Science 잡지와의 인터뷰에서 솔직히 이야기했습니다. 그는 한국 팀이 “진짜 아마추어 같다”고 말했습니다.

이전의 Twitter로 알려진 웹사이트인 X를 통해 LK-99는 며칠 동안 트렌드로 떠오르고 있습니다. 이제 Meme Territory로 정식으로 진입했습니다. 사람들은 “떠다니는 돌”에 대해 이야기하고 있으며, 많은 사람들이 AI 투자를 홍보하던 계정에서 갑자기 초전도체 주식을 지원하도록 변모하고 있다는 것을 알아챘습니다. 예를 들어, 미국 초전도체협회의 주식은 7월 27일 이후로 두 배로 늘었습니다.

ChatGPT 메이커인 OpenAI의 CEO인 Sam Altman도 “2년 이상의 lk-99 경험”을 요구하는 채용 담당자로부터 온 이메일을 재미있게 받았다고 농담하며 참여했다.

LK-99에 대한 회의론은 타당하다. 많은 팀들이 지난 몇 년 동안 상온에서의 초전도체를 발견했다고 주장했다. 이러한 주장 중 대부분은 과학적 검증을 견뎌내지 못했다.

예를 들어, 뉴욕 로체스터 대학교의 물리학자인 Ranga Dias가 이끄는 팀이 2020년에 세계적인 저널인 자연에 상온 초전도체에 대한 증거를 발표했다. 이 논문은 2022년 9월에 데이터 처리와 분석 방식에 대한 의문이 제기된 후 철회되었다. 저자들은 원 데이터가 그들의 주장을 강력하게 지지한다고 주장하지만, 그들의 실험의 재현은 이루어지지 않았다.

LK-99의 다음은?

LK-99가 당신에게 무슨 의미를 가지는지는 지금 이 순간에는 크게 의미가 없을 것이다. 당신이 물리학의 토끼굴로 떨어지고 현실에서 멈추고 싶다면 말이다. 가까운 미래에도 크게 의미가 없을 것이다.

LK-99 실험을 재현하는 초기 단계에 여전히 있지만, 상황은 좋지 않아 보인다. 월요일에 arXiv에 게시된 두 개의 연구 그룹에 의한 두 개의 연구는 한국의 연구를 재현하지 못했다. 중국 연구자들은 굉장히 작은 샘플에서 그 재료의 초전도 특성 중 일부를 관찰했다고 Wang은 언급했다.

과학은 일반적으로 느린 과정이다. 한국 팀의 작업을 확인하는 것이 일주일이 걸릴 것으로 예상되었지만, 이미 흥분이 최고조에 이르렀기 때문에 이론적인 연구가 LK-99의 특성을 설명하기 위해 서두르게 되었다.

로렌스 버클리 국립 연구소의 물리학자인 Sinéad Griffin은 초전도체 시뮬레이션을 사용하여 LK-99의 능력에 대한 분석을 제공했다. (Griffin의 X 게시물은 Barack Obama가 마이크를 떨어뜨리는 미메와 함께 게시되었다.) 이 연구는 또한 사전 인쇄물로 arXiv에 게시되었다.

Griffin의 작업에 대한 의견을 내린 물리학자들은 마이크 드롭에 대해 동정적이지 않았으며 초전도성에 대한 단단한 증거를 제공하지 않았다고 생각했다. Griffin 자신은 X 쓰레드에서 자신의 결과를 명확히하며, 그것은 그 재료에서 초전도성을 증명하거나 증거를 제공하지 않지만, 고온 초전도체와 공통점이 있는 흥미로운 구조적 및 전자적 특성을 보여준다고 말했다. (즉, 마이너스 452 화씨 이상, 하지만 상온 아래로 매우 매우 매우 낮음).

LK-99가 신뢰할 수 있는 초전도 재료로 입증된다 하더라도, 과학을 기술로 번역하는 것은 더욱 느린 과정이 될 수 있다. 이 물질을 신뢰성 있게 생산하는 것은 여러 해가 걸릴 수 있으며, Griffin의 이론적인 연구 결과도 이 물질을 합성하는 것이 어려울 수 있다는 것을 보여준다.

LK-99는 그리고 싶은 꿈이 아니지만, 그 자체로 흥미로운 물질일 수 있으며, 새롭고 예상치 못한 방식으로 상온 초전도체를 탐색하는 가능성을 열 수 있다. 만약 그것이 상온 초전도체로 이어진다면, 그 가능성은 정말로 열릴 것이다.

Adelaide 대학교 화학 공학 학부의 고위 강사인 Giuseppe Tettamanzi는 과학자들이 아주 오랫동안 전력망의 구리 케이블을 초전도 케이블로 교체하는 것에 대해 생각해 왔다고 언급한다. 이러한 전환은 거대한 에너지 절약을 제공할 수 있다. 그는 양자 컴퓨터와 교통에 대한 혜택도 언급한다.

“여기서는 가능성이 무한하다,” 그는 말했다.

과학을 보는 것은 흥미롭고, LK-99에 대한 열정은 X 피드에서는 꽤 좋은 변화다. 하지만, 과학은 시간이 걸리며, 잠재적인 초전도체 재료의 세계를 바꿀 수 있는 결과에 대해 결론을 세우면 안 된다. 그래서 이제는 재현자들이 작업에 착수할 때까지 기다려야 한다.