재료 과학
파이롤리틱 그래파이트 – 상온·상압 초전도체?
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수십 년 동안, 과학자들이 각자의 분야에서 ‘성배’라고 불리는 몇 안 되는 성과들을 달성하기 위해 노력해 왔습니다. 청정 에너지 생산 분야에서는 핵융합이 바로 그 성배이며, 이는 태양을 움직이는 동일한 과정으로 유해 배출 없이 거의 무한에 가까운 에너지를 제공할 수 있습니다. 재료 과학 분야에서는 상온·상압(RT-AP) 초전도체가 그 성배입니다.
이러한 발전이 이루어지면 전력을 거의 손실 없이 전달할 수 있게 되어 전력망이 혁신되고 전자·컴퓨팅 분야에서도 큰 도약을 이룰 수 있습니다. 이러한 이유로 2023년 중반, RT-AP 초전도체라고 주장된 물질 LK-99가 발견되었다는 소식이 전 세계를 들썩이게 했습니다. 이후 추가 조사에서 실제로는 그렇지 않다는 것이 밝혀졌지만, 과학자들은 진정한 초전도체를 찾는 데서 포기하지 않았습니다.
이와 관련해, 스위스 기반 Terra Quantum과 협력한 연구진이 최근 논문을 Advanced Quantum Technologies에 발표하며 진전을 보였다고 밝혔습니다.
“우리는 상압에서 전 세계적인 상온 초전도 현상을 최초로 관찰했다는 것을 보고합니다.”
해당 물질은 파이롤리틱 그래파이트(Pyrolytic Graphite)라고 알려져 있습니다.
파이롤리틱 그래파이트가 최초의 RT-AP 초전도체일까?
논문 ‘그래파이트에서의 전 세계적인 상온 초전도성‘에서 연구팀은 ‘고도로 정렬된 파이롤리틱 그래파이트(HOPG)를 절단하고, 밀집된 평행 선 결함 배열을 가진 시료‘에서 상온 초전도성을 관찰했다고 주장했습니다.
연구는 멀티터미널 및 자화 측정을 모두 기록했으며, 각각 300 K를 초과하는 온도에서 초전도 특성을 보였습니다.
이 물질의 행동 원리는 아직 완전히 이해되지 않았지만, 연구팀은 다음과 같은 이론을 제시했습니다.
“우리가 발견한 기본 원리는 적층된 물질 내 선형 결함이 강한 변형 구배 변동을 일으켜 전자를 국소적으로 짝지어 응축액체 방울을 형성하게 하며, 이 방울들은 평면 내에서 JJA와 유사한 구조를 이룹니다. 전 세계적인 초전도성은 이러한 초전도 방울들을 연결하는 터널링 링크에 의해 확립됩니다. 방울이 충분히 작다면 비교적 높은 임계 초전도 온도를 기대할 수 있습니다.”
흥미롭게도, 논문이 파이롤리틱 그래파이트에 대한 관찰에 초점을 맞추었지만, 연구팀은 이 이론이 다른 물질에도 적용될 수 있다고 언급하며, “…우리 연구에서 탐구한 아이디어와 개념은 그래파이트에만 국한되지 않습니다. 우리의 이론 모델은 매우 일반적이며, 더 많은 상온 초전도체를 찾을 수 있는 방향을 제시합니다.”라고 밝혔습니다.
초전도체에 대한 남아있는 의구심
상온·상압 초전도체를 발견했다는 주장에는 무거운 회의론이 뒤따르는 경우가 많습니다. 이는 발견 자체의 규모뿐 아니라, 과거에 여러 차례 ‘거짓 시작’이라 불리는 사례들—주장이 제기되었다가 과학 공동체에 의해 곧바로 반증된 사례들—이 있기 때문입니다. 비범한 주장은 비범한 증거를 필요로 하며, 현재까지는 두 요소가 일치하지 않았습니다.
파이롤리틱 그래파이트에 대한 주장은 Terra Quantum이 충분히 자금이 뒷받침되는 기업이며, 그 명성이 추가 조사를 정당화할 만큼 충분히 크기 때문에 강하게 고려될 것입니다.
