‘LK-99’ 검증위 “4개 기관 재현 실험 결과 초전도성 확인 못해”

포항공대 물리학과 연구팀이 제작한 LK-99 단결정의 모습이다. 이달 11일 공개한 독일 막스플랑크연구소의 LK-99 단결정 시료와 동일하게 보라빛을 띠고 있다. 초전도저온학회 LK-99 검증위원회 제공

‘LK-99’에 대한 국내 연구진의 재현 실험 결과가 나왔다. 포스텍, 서울대, 한양대, 부산대 4개 대학 연구진이 각각 재현 실험을 진행했지만 LK-99의 초전도성을 확인하지는 못했다.
국내 초전도저온학회 LK-99 검증위원회는 31일 4차 브리핑 자료에서 이 같은 사실을 밝혔다. LK-99는 국내 기업 퀀텀에너지연구소가 개발했다고 주장하는 상온·상압 초전도체다.

브리핑 자료에 따르면 포항공대는 이달 11일 독일 막스플랑크연구소가 발표한 LK-99 재현 방식과 유사하게 LK-99의 단결정을 제작해 온도에 따른 저항값을 확인했다. 불순물을 제거하고 순수한 LK-99 결정만을 가지고 실험 결과를 측정했다는 의미다.

그 결과 부도체에서 예상되는 값과 유사한 높은 저항값(10GΩ)이 나왔다. 검증위는 “막스플랑크 연구소에서 발표한 것과 일치하는 결과”라고 설명했다. 막스플랑크연구소 연구진 역시 LK-99가 초전도체가 아닌 부도체가 가깝다는 의견을 내놓은 바 있다.

최경달 초전도저온학회 학회장은 “논문에 등장하는 LK-99 제조법에 따르면 불순물이 들어갈 수밖에 없다는 것이 국내 연구진들의 공통된 의견이었다”며 “이에 따라 국내 연구진도 불순물을 제거한 단결정으로 제작해 검증한 것”이라고 했다.

나머지 3곳은 퀀텀에너지연구소가 논문에 밝힌 제조법을 토대로 LK-99의 시료를 제작했다.

서울대 복합물질상태연구단은 X선 회절법으로 제작한 LK-99의 구조를 확인한 결과 논문의 LK-99와는 다소 다른 결정 구조가 나타났다고 밝혔다. 연구진은 “해외 연구진의 연구 결과와 비교해볼 때 불순물인 황화구리가 약 5% 정도 포함된 것 같다”고 했다.

그 결과 저항값은 마치 반도체와 유사하게 온도가 낮아질수록 증가하는 보였으며, 자화율(자석 근처에서 자성을 띠는 정도)의 경우 초전도체처럼 반자성(마이스너 효과)을 보이긴 했으나, 그 크기가 흑연의 100분의 1 수준으로 작았다.

한양대와 부산대는 유사한 전기저항 결과를 보였다. 특정 온도에서 크게 저항이 변하는 것을 확인했지만, 이후 저항이 0이 아닌 값으로 수렴했다.

한양대 고압연구소의 경우 섭씨 영하 73도~영하 13도 구간에서 저항률(단위 길이당 전기저항)이 급격하게 떨어졌지만, 영하 263도에서 0이 아닌 일정한 값으로 수렴하는 모습을 보였다. 결국 저항이 0이 되는 순간을 포착하지는 못했다는 의미다.

자화율 역시 영하 23도에서 약간 감소하는 모습을 보였지만 특이한 점은 발견되지 않았다. 초전도체는 임계 온도 이전에는 0보다 큰 값이다가 임계 온도 이하에서는 –1과 0 사이의 값을 가져야 한다. 이는 임계 온도 이하에서 반자성 특성을 띤다는 의미다.
한양대 연구진의 시료에서도 반자성이 나타나기는 했지만 값이 매우 작은 데다 초전도체와는 전혀 다른 변화 양상을 보였다.

부산대 양자물질연구실 역시 일부 구간(영하 123도~영하 93도)에서 저항의 급격한 변화가 관측됐지만 이후 특정 값(50Ω)으로 수렴했다. 연구진은 초전도성에 의한 저항 감소가 아닌 것으로 판단했다.

다만 부산대 연구진은 시료를 2개로 나눠 측정했는데, 시료의 저항 변화 크기나 온도에 따른 변화율이 다르게 나왔다. 연구진은 “시료가 균질하지 못해 발생한 것으로 보인다”며 “추가적인 측정 및 분석을 진행 중”이라고 했다.

LK-99 검증위는 향후 LK-99 재현 시료에서 초전도성으로 보이는 측정 결과가 나올 경우 최소 2곳 이상의 기관에서 교차 검증을 진행할 예정이라고 밝혔다. 최 학회장은 “측정 장비의 정밀함이나 노하우에 따라서도 결과 값이 달라질 수 있기 때문에 여러 곳에서 교차 검증을 하는 것이 중요하다”고 했다.