"LK-99" 세계 최초의 상온 및 상압 초전도체가 될 것인가? (LK-99란?/특징/제조과정/반응)

LK-99란?

LK-99의 탄생과 놀라운 특징들 LK-99은 대한민국의 과학자 이석배와 김지훈이 개발한 세계 최초의 상온 및 상압 조건에서도 초전도체라고 주장된 물질입니다. 이 이름은 이석배와 김지훈의 성에서 따온 'LK'와 그들이 연구를 시작한 '1999년'을 의미하는 '99'로 이루어져 있습니다.

LK-99의 특징

가장 놀라운 특징 중 하나는 상온 및 상압에서 작동한다는 점입니다. 기존의 고온 초전도체는 약 133K(약 -140°C)의 임계온도를 가졌지만, LK-99는 400K(약 127°C) 이상의 임계온도를 가지며 이는 기존 초전도체보다 훨씬 높은 온도입니다. LK-99의 독특한 특성은 화합물 내부 응력이 외부의 고압 조건을 대신할 수 있다는 아이디어에서 비롯되었습니다. 이 아이디어를 바탕으로 표면 구조 처리한 납-인회석 결정구조를 개발하여 상온 및 상압에서 초전도성을 유지할 수 있었습니다.

	구리	기존 초전도체	LK-99 초전도체
사용환경	일상	초저온 (-180℃ 이하) 또는 초고압 (29만 기압)	일상 (1기압, 상온)
사용 비용 (냉각장치)	없음	매우 높음 (액체 헬륨, 액체 질소)	없음
사용 원료	범용 원소	수급 어려움 희토류 원소	범용 원소
전기효율	중간	매우 높음 (구리대비 100000배 이상)	매우 높음 (구리대비 100000배 이상)
개발제품 크기	두꺼움	두꺼움 (냉각장치 영향)	얇음 (높은 전력 밀도)

2023.08.01 - [잡다구리구리] - 초전도체란? 상온/상압 초전도체 가능한가?

초전도체란? 상온/상압 초전도체 가능한가?

연구 과정

1993년 9월

고려대학교 최동식 교수가 기존의 초전도체를 설명하던 BCS 이론을 대체하는 ISB(Inter Atomic Superconducting Band) 이론을 제시했습니다. 하지만 이 이론은 기존 주류 학설과 다른 점이 많아 인정받지 못했습니다. 이를 검증하기 위해 많은 물질들에 대한 연구가 진행되었습니다.

 

1999년

고려대학교의 비전임 교수인 이석배와 대학원생인 김지훈은 신물질 LK-99를 개발했습니다. 그러나 이때는 제조 공정이나 원리가 완벽하게 정립되지는 않았습니다.

 

2008년 7월 1일

이석배는 퀀텀에너지연구소를 설립하고 LK-99의 연구를 다시 시작했습니다.

 

2017년 5월 7일

이론의 바탕인 고려대학교 최동식 교수는 작고했다. 그는 연구를 계속 진행하되, 완벽한 이론이 만들어지기 전까지는 세상에 널리 알리지 말라고 당부했습니다. 그 결과 펀딩이 모였는데, 기세웅 회계사, 프로셀테라퓨틱스 이병규 대표, 화인 윤상억 대표, 방재규, 김경철 등이 펀딩에 참여했습니다. 이때 고려대학교-KIST (KU-KIST) 융합대학원 소속 권영완 교수의 LG디스플레이 연구와 LK-99의 초전도성 연구가 유사성을 보여 공동 연구를 시작했습니다. 회사에서 이석배는 CEO, 권영완은 CTO, 김지훈은 리서치 디렉터로 임명되었습니다.

 

2019년 6월 1일부터 2022년 2월 29일까지 한국연구재단의 펀딩을 받아온 LK-99 연구는 고려대학교의 '창의도전연구기반사업'의 일환으로 진행되었습니다.

 

LK-99 제조방법

1단계: 라나카이트 Pb_2(S0_4)O = PbO + Pb(SO_4)를 제조하기 위해, PbO(산화 남)과 Pb(SO_4)(황산남) 분말을 도기에서 50대 50의 올비율로 균등하게 혼합한 후 가마에서 공기와 함께 725 °C로 24시간 가열한다. 가열 과정에서 본 혼합물은 라나카이트로 합성된다.

2단계: Cu_3P(인화구리)를 합성하기 위해 Cu(구리) 와 P(인) 분말을 도기에서 각 성분 비율에 따라 혼합한 후 10^-3 토르의 진공 상태인 그램당 20 cm 의 크리스탈 관에 넣어 밀봉한다. 혼합물이 담긴 해당 관을 가마에서 550 ℃로 48시간 가열한다. 해당 과정에서 본 혼합물은 Cu_3P 결정을 생성한다.

3단계: 라나카이트와 Cu_3P 결정을 분쇄하여 분말로 만들고 도기에서 혼합한 뒤 10^-3 토르의 진공 상태인 크리스탈 관에 밀봉한다. 혼합물이 담긴 해당 관을 가마에서 925 ℃로 5~20시간가량 가열한다. 해당 과정에서 혼합물이 반응하여 최종 물질인 Pb_10-x Cu_x (P0_4)_6O (LK-99)로 변형된다. PbSO_$에 존재하던 황 원소는 반응 과정에서 증발하게 된다.

 

 

https://vimeo.com/849894095

7월 26일 오전 4시 31분에, 김현탁 교수는 Sciencecast에서 시료를 시연하고, 해당 연구를 설명하는 영상을 게시하였습니다. 그러나 이 영상에서는 강력한 반자성을 보여야 하는 마이스너 효과를 관찰하지 못했으며, 전문가들은 이것이 단순한 반자성 자화 현상에 불과하다고 주장하고 있습니다. 하지만 김현탁 교수 측은 같은 날 진행된 인터뷰에서, 합성된 물질 중 일부만이 초전도성을 나타내기 때문에 불완전하지만, 여전히 마이스너 현상을 보여준다고 주장하고 있습니다.

 

LK-99 최근 반응 (8월 1일 기준)

[영국 엑시터 대학 물리교수]
동의합니다. 기다리고 있습니다. 지금까지 이 영상이 확인되더라도 초전도가 아닌 반자성만 보일 것이다. 어떤 주장도 하기에는 너무 이르고 신중한 회의론이 필요합니다.

최초의 LK-99 복제 성공 주장 Huazhong University of Science and Technology의 팀이 수행하고 30분 전에 게시했습니다. 이것이 증거인 이유: LK-99 박편은 자기장의 양쪽 방향에 대해 약간 부상합니다. 즉, 단순히 자화된 철 조각이나 유사한 '자성 물질'이 아닙니다. 단순한 자성 플레이크는 강한 자석의 한 극성에 끌리고 다른 극성에 의해 반발됩니다. 반자석은 극성에 관계없이 모든 필드에 저항하고 추방하기 때문에 어느 방향에서든 반발됩니다. 주의 사항 이 비디오에서는 강한 자석의 방향을 확인할 수 있는 방법이 없으며, 이 샘플의 실험 측정값이 아직 게시되지 않았습니다. 반자성은 초전도체의 특성이지만 측정 및 검증된 데이터가 없으면 결과를 암시할 뿐입니다. 테이크 아웃 이 합성이 정말로 성공했다면, 이 재료는 원래 연구팀이 아닌 다른 연구실에서 만들 수 있을 만큼 쉽습니다. 샘플 합성 작업을 하고 있는 것으로 알려진 Argonne National Lab의 결과를 주의 깊게 지켜볼 것입니다. 이는 재료 및 결정 구조에 대한 한국 원저자의 주장을 조사한 두 개의 독립적인 시뮬레이션 연구를 전반적으로 뒷받침하며 두 연구 모두 주장을 뒷받침했습니다. 로렌스 버클리 국립 연구소: arxiv.org/pdf/2307.16892… 선양 국립 연구소: arxiv.org/pdf/2307.16040… 첨부된 비디오는 외부 자기장에 반응하는 샘플의 작은 조각을 보여줍니다. 동영상을 스크롤하여 해당 부분으로 건너뜁니다. 원본 비디오 출처: @altryne