현재 고려대 연구원들이 창업한 퀀텀에너지연구소에서 상온 초전도체를 발견했다고 세간의 주목을 받고 있다.
이게 진짜라면 노벨상을 받을 게 아니라
고려대 최동식 교수님이나 대표이사 이석배님의 이름을 딴 상을 만들어야 된다고 온 세상이 난리이다.
이번엔 진짜로 일본이 배아프고 세계가 경악하는 일이 일어날 수 있는 것일까?
사람들이 관심을 가지고 있는 부분들을 낱낱이 정리해보겠다.
초전도체란?
초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 사라지는 현상을 보이는 물질이다.
이러한 물질들은 초전도 상태에 도달하면 전기 전류를 흐르게 할 때 에너지 손실 없이 전류가 계속 유지된다.
초전도 현상을 처음 발견한 사람은 1911년에 영국의 물리학자인 카멜린 온네스(H. K. Onnes)이다.
라이덴(Leyden) 대학교의 연구실에서 연구를 하던 중, 수은(Hg)을 냉각하여 매우 낮은 온도인 절대 영도 (절대 온도 0켈빈 또는 -273.15°C)에 가까운 온도로 냉각하였을 때, 수은의 전기 저항이 사라지는 현상을 발견했다.
마이스너 이펙트
임계온도 이하로 내려가서 초전도체가 되었을 때
자기장선이 초전도체에 의해 밀려나는데 이로 인해 자기장 위에서 초전도체는 둥둥 뜨게 된다.
예전에 초등-중학교 시절 초전도체하면 둥둥 뜬 이미지를 많이 보여줬던 기억이 난다.
아바타의 언옵테늄도 사실은 상온 초전도체라고 하는데 그래서 자연이 둥둥 떠 있는 것을 볼 수 있다.
특정온도에서는 자기장이 밀어낼 뿐만 아니라 플럭스 피닝 퀀텀 락킹의 현상을 통해 자기장이 아예 물체를 고정시켜버린다. 그래서 아바타의 자연은 흔들리지 않고 딱 떠있는 것이다.
저항이 0이여도 마이스너 효과가 없으면 초전도체라고 하지 않고 완전도체라고 한다고 하니
그만큼 초전도체에서 중요한 개념임을 알 수 있다.
전기를 송전할 때에 초전도체의 활용
저항이 없다는 것이 우리에게 얼마나 도움이 되는 것일까?
우리가 사용하는 전기는 모두 발전소에서 생산된다.
하지만 우리는 발전소 바로 옆에 살고 있지 않다.
발전소에서 생산된 전기를 우리가 사는 곳까지 송전하기 때문이다.
하지만 발전소에서 생산된 전기가 모두 우리에게 오지는 않는다.
왜냐하면 전선에서도 전력을 조금씩 소모하기 때문이다.
조금씩 손실되지만 그 양을 합치면 어마어마하다.
미국에서는 몇십조가 매년 낭비된다고 하니 말이다.
조금 더 자세히 설명해보자면,
일반적으로 전력손실을 P[W] = I^2R 로 계산할 수 있다.
P = 손실되는 전력
I = 전선에 흐르는 전류
R = 전선의 저항인데,
식을 보면 알 수 있듯이 전력 손실은 전류의 제곱, 저항에 비례한다.
또한 같은 에너지라면 전압[V]와 전류[I]는 반비례하기 때문에, 전류를 낮추기 위해 우리는 고압의 전기를 송전한다.
(우리가 쓰는 전기는 220V인데 송전되는 전압은 765kV까지 높이기도 한다.)
초전도체를 활용하여 송전한다며
저전압으로 송전할 수 있으니 안전의 위험도 작아지고,
대형의 변압기를 설치할 필요가 없어진다.
초전력 반도체? 손실 없는 배터리 충전?
반도체의 경우도 초전도체의 등장으로 판이 많이 바뀔 수 있는 분야이다.
semi-conductor와 super-conductor 굉장히 연관이 많다.
소모 전력이 적은 반도체를 만드는 것이 반도체 기업들의 비전이다.
또한 전기적 손실이 열로 방출되는 것이기 때문에
저항이 없어 전기손실이 없는 초전도체에서는 온도 상승도 일어나지 않는다.
아무리 돌려도 발열이 없는 스마트폰? 최고다..
주위를 둘러보면 온 세상에 전기에너지가 사용된다.
모든 전기기기들 특히 많은 전기를 사용하는, 전기기기의 끝판왕이라고 할 수 있는 전기차의 경우도 마찬가지다.
상온 초전도체가 상용화되면 전기차 배터리를 충전하는 데에, 배터리에서 전기 에너지를 활용하는데에
손실을 줄이기 위해 무조건 초전도체를 활용할 것이다.
0K 절대온도에서 상온까지 초전도체의 역사
처음에 언급한 것처럼 카멜린 온네스교수가 처음 액체 헬륨을 만드면서 극저온을 만들 수 있게 되었는데
1911년 수은을 가지고 실험하여 269도에서 전기 저항이 0이 되는 것을 발견하였다.
1968년에는 닐 애쉬 크로프트 박사가 수소를 금속으로 만들면 상온에서도 초전도체가 가능함을 이론적으로 설명
(하지만 엄청나게 고압의 압력이 필요했기 때문에 불가능했다.. LK-99는 상온에 상압에서 초전도체라는 것이 중요한 이유)
1986년 (당시 최고의 회사였던..) IBM 연구실에서 란타늄 바륨 구리 산화물로 이뤄진 물질에서 -238도에서 초전도성이 발견되는 것을 확인.
1987년 휴스턴 대학의 폴추 교수가 란타늄을 이투륨으로 바꿔서 -183도에서 초전도성이 있음을 확인.
2019년 막스플랑크 연구소의 미하엘 엘리메츠 박사 연구팀에서 -23도에서 초전도성을 가지는 수소화합물을 발견
(170Gpa이라는 높은 압력이 필요함..)
2020년 랑가비아즈 교수도 위의 엘리메츠 박사 연구팀처럼 높은 압력에서 상온 초전도체에 대한 논문을 냈지만 데이터 조작등의 이슈로 논문이 철회되었다고 한다.
LK-99는 진짜 상온 상압 초전도체일까?
이번 퀀텀에너지연구소에서 만든 LK-99는 기존의 접근 방식과 완전히 다르게 복잡한 방법을 통해서 구웠다고 한다.
또한 흔한 재료인 납과 구리를 이용하여 만들었다고 하니 상용화가 되기에도 쉬울 것이다.
로렌스버클리국립연구소 연구진, 시뮬레이션 결과를 공개하면서 이론적 가능성이 있다고 밝혔다.
하지만 공개한 동영상에서 물질이 반자성체로 보이지 않는점,
데이터가 좀 급하게 나온 티가 나서 확신할 수는 없는 상황이다.
어떤 주식이 핫한가?
퀀텀에너지연구소는 비상장이기 때문에 전선과 관련된 주식이 핫한 것 같다.
서남의 경우 연일 상한가를 기록중인데
(하..아빠가 추천해줬었는데 그때 샀으면...)
아무래도 서남은 액체질소를 활용하여 임계온도를 낮춰서 초전도체 송전을 한다는 개념이기 때문에
사실 이번 상온상압 초전도체와는 관련이 없긴하다.
하지만 만약 초전도체가 상용화되면 원래 초전도체를 연구하던 서남이 유리한 고지에 오를 수는 있다고 생각한다.
현재 한국전력, LS전선, LS일렉트릭등의 수주를 받아 케이블, 한류기, 자석응용분야 등을 생산하여 매출이 나오고 있어 LK-99와는 별개로 성장 가능성이 있는 회사이다.
가상화폐는 진짜 이유도 없이 오른다.
이름이 비슷하다는 이유로 Quantum이라는 가상화폐 가격이 급등했다고 하는데...
이런 일은 참 안타깝다.
(내 돈이었으면 안안타까움;; 예전에 퀀텀에 몇 십만원 넣었다가 반값 됨 ㅋ)
최근에는 전선을 ACSR이라고 하는 강심 알루미늄 연선을 사용한다.
강철이 중심에서 견뎌주고, 알루미늄 연선이 감싸고 있는 구조이다.
구리와 은이 알루미늄보다 저항은 작지만,
은은 너무 비싸고 구리는 무거워서 최근에는 많이 안쓴다고 한다.
상온 초전도체가 있다면 알루미늄의 수요가 줄 수있다.
반대로 LK-99의 재료인 납과 구리는 가격이 오를 것이다.
관련 밈 ㅋㅋㅋ
100원에 이순신 1000원에 이황 5000원에 이이 10000원에 세종대왕(이도)가 있으니 10원은 이석배 대표이사를 넣자는 밈도 있다.
글을 마치며..
상온 상압 초전도체가 상용화된다면 전기에너지를 사용하는데에 큰 변화가 있을 것이라는 것에는 이견이 없다.
하지만 논문과 함께 공개한 동영상(모나미로 LK-99를 툭툭 건드리는 동영상)을 살펴보았을 때 아직 확신을 가질 수는 없다고 생각한다.
이 논문의 내용을 검증하기 위해서는 일주일이 걸린다고 말하는 사람도 있고 6개월에서 1년이 걸린다고 하는 사람들도 있던데, 정말 사실로 판명나서 전세계가 놀라는 일이 일어나주었으면 좋겠다.
사실 관련 주식을 사지 못하여 배가 많이 아픈 상황이다. 미국 신용등급이 낮아졌다는 소식이 전해졌지만 초전도체 관련 기업들은 모두 상승세를 제대로 탔다.
특히 서남의 경우 아빠가 초전도체에 관심을 가지면서 눈여겨 봤던 종목이라 사지 못한 것이 참으로 개탄스럽다.
하지만 이번 LK-99가 정말 상온,상압 초전도체라고 한다면
내 주식이 문제가 아니라 정말 한국이 크게 성장하는 계기가 될 것이기 때문에 문제없다.
또한 올해가 또 관측이래 최고의 온도를 찍었다는데
환경문제를 해결하는데에 가장 크게 기여를 할 수 있는 초전도체이기 때문에 더욱 더 관심이 간다.
전기차,배터리 시장이 결국은 환경때문에 주목을 받고 있는 것인데,
아직은 전기를 생산하는 방식의 대부분이 친환경적인 방식이 아니기 때문에 지구온난화를 완화하는데에 크게 도움을 주지는 못하고 있다.
하지만 초전도체는 전력 손실을 줄여 에너지 생산 자체를 줄여주기 때문에 에너지 문제에 크게 도움을 줄 수 있다.
LK-99를 진심으로 응원하며 초전도체가 상용화되어 에너지 문제를 해결하는데에 앞장서 주었으면 좋겠다.