이석배, 퀀텀에너지연구소 대표이사, 김지훈, LK-99
이석배
경기고등학교 (졸업)
고려대학교 (학사)
고려대학교 대학원 (화학 / 석사)
고려대학교 대학원 (미세소자학 / 박사)
전 동국대학교 정보통신공학과 겸임교수
전 고려대학교 이과대학 기초과학연구소 연구원
현 퀀텀에너지연구소 대표이사
現 주식회사 퀀텀에너지연구소 소장이자, 고려대학교 학사, 석사, 박사 출신으로, 김지훈과 함께 LK-99 연구에 참여한 과학자이다.
국내외 과학계와 언론 등에서 많은 주목을 받고 있는 과학자이지만 공개된 신상정보가 상대적으로 적은 편이며, 본명과 출신 대학 정도만이 알려진 상황이다.
놀랍게도 그의 고려대 동문 출신들은 아직까지 수면 위로 떠오르지 않았으며 전반적으로 LK-99 샘플 관련 정보가 철저하게 관리되고 있음을 알 수 있다. 고려대 에타에 자신의 교수님이 이석배와 자주 만났다는 유언비어가 떠돌고 있지만 이는 사실이 아니다.
2023년 8월 3일 오후 6시경, 매일경제가 이석배의 아버지와의 인터뷰를 공개했다. 해당 인물은 "(아들이) 20년이 넘는 시간 수천 번 시도해서 개발한 것", "이번 일이 잘 풀려서 그동안 고생한 것에 대한 보상이 됐으면 한다", "현재 업무차 지방에 출장을 간 상태", "(아들은) 좀 더 결과물이 완벽해지면 공개하고자 했지만 함께 연구한 권영완 고려대 연구교수가 (논문을) 먼저 올려버려 난감해진 상황"이라고 말했다.
2023년 8월 3일 오후 9시경, TV조선이 이석배의 지인이라고 주장하는 익명의 인물과의 인터뷰를 공개했다. 해당 인물은 "(이석배 대표가) 주위에서 이러는거 하나도 개의치 말고 그냥 대꾸도 하지 말고 그냥 가만히 계시며 결과만 보라고…"라고 말했다.
LK-99대한민국의 과학자인 이석배와 김지훈 등이 발명한 세계 최초의 상온 및 상압 조건에서도 초전도체라고 주장된 물질. 'LK-99'라는 명칭은 제1발명자 이(Lee)석배와 제2발명자 김(Kim)지훈의 성에서, '99'는 이들이 연구를 시작한 '1999년'에서 각각 따온 것이라고 한다.LK-99가 정말 상온상압 초전도체라면, 인류 역사상 최대의 발명 중 하나이자 게임 체인저가 된다. 노벨물리학상 수상은 기본이다. LK-99가 정말 상온상압 초전도체라도, 대량생산 가능 여부나, 상용화 여부는 별개의 영역이다. 고효율 저비용 대량양산을 해 낼 기술 개발이야말로 국가보안기술이 될 것으로 전망된다. 페니실린 - 초기엔 푸른곰팡이로부터 극소량 추출했으나, 종 개발 및 물탱크 양산법이 도입됐다. 암모니아 - 기술을 만든 프리츠 하버와, 양산법을 만든 카를 보슈가 함께 노벨화학상을 받았다. 알루미늄 - 제련이 어려워 은보다 비쌌으나, 양산법이 만들어지자 가치가 수직하락하고 일상품이 됐다. 기존 초전도체를 대체할 성질들을 가지고 있는지 파악이 필요하다. 이전까지 상용화된 초전도체 물질들도 발견 후 상용화까지 10년 단위의 시간을 잡아먹었다. 고순도 제조가 어렵거나, 제조의 경제성이 낮거나, 가공이 어렵다면 의미가 없을 수 있다. 그래핀 - '꿈의 신소재'로 각광받았으나, 수십년 연구에도 스카치테이프 수작업 결과가 가장 높은 순도일 정도로 생산공정이 엉망이라 여전히 실리콘이 가장 널리 사용되고 있다. 제조-가공이 어렵더라도 대체불가능한 특성을 가지면 고비용이라도 상용화될 수 있다. |
세계 최초로 ‘상온 초전도체’ 개발
상온인 15°C에서 전기저항 없는 초전도현상 실현
초전도(superconductivity)란 금속, 합금, 화합물 등의 전기저항이 어느 온도 이하에서 급격히 0이 되는 현상을 말한다.
전기저항이 제로가 되면 전력 손실이 전혀 없어 전압이 없는 상황에서 전기가 영구적으로 흐르게 된다. 전기를 통조림처럼 저장할 수도 있다. 그런 만큼 초고속 컴퓨터를 제작하는 데 있어 초전도체는 필수적인 소재다.
문제는 초전도현상이 극히 낮은 온도가 아니면 불가능하다는 것이다. 때문에 과학자들은 더 높은 온도에서 초전도가 되는 물질을 찾아내기 위한 경쟁을 벌이고 있었다. 그리고 최근 마침내 상온(15°C)에서 초전도가 되는 물질을 발견했다.
1911년 최초로 초전도현상이 발견된 이후 100여 년 만에 과학자들이 상온(15°C)에서 초전도가 되는 상온 초전도체를 발견하는데 성공했다.
“상온 초전도체라는 벽 마침내 무너져”
과학자들이 마침내 상온에서 초전도현상이 가능한 최초의 상온 초전도체(room-temperature superconductor)를 찾아냈다고 보도했다.
지난 1911년 네덜란드 라이덴 대학의 카멜린 온네스(Heike Kamerlingh-Onnes) 교수가 초전도현상을 발견한 후 109년 만의 일이다. 상온 초전도체를 발견한 곳은 미국 뉴욕에 소재한 로체스터 대학이다.
연구를 이끈 물리학자인 랭거 디아스(Ranga Dias) 교수는 ‘새로 발견한 초전도체가 15°C 이하에서 초전도현상이 가능하다고 말했다.
디아스 교수는 두 개의 다이아몬드 사이에 탄소와 수소, 유황을 삽입한 후 레이저로 지구 기압보다 약 260만 배 강한 압력을 가해 15°C에서 초전도현상을 유도하는데 성공할 수 있었다고 설명했다.
처음에는 스스로도 이 사실이 믿어지지 않았다고 말했다. 그러나 100여 년 동안 고대해온 상온 초전도체가 마침내 그 모습을 드러냈다며, 후속 연구를 통해 또 다른 초전도체와 함께 그에 따른 자기적 특성을 연구할 계획이라고 밝혔다.
상온 초전도체 개발은 산업적으로도 큰 의미를 지니고 있다. 향후 전기저항이 없는 전선을 개발할 경우 그동안 전기저항으로 소실됐던 막대한 양의 전기에너지를 보존할 수 있다.
그런 만큼 세계적으로 전기에너지 생산량을 대폭 줄여나갈 수 있다. MRI(자기공명영상장치)서부터 입자가속기, 양자컴퓨터 등에 이르기까지 다른 첨단 기술 발전에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.
논문은 14일 세계적인 국제 학술지 ‘네이처’에 게재됐다. 제목은 ‘Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride’이다.
막대한 양의 전기 손실 줄일 수 있어
초전도현상이 발견된 때는 1911년이다.
당시 네덜란드 라이덴 대학의 카멜린 온네스 교수는 수은의 전기저항 실험을 하다가 절대온도(영하 273.15°C)에 가까운 영하 268.8℃에서 저항이 사라지는 것을 발견했다.
이후 실험 물리학자들은 더 높은 온도에서 초전도현상이 일어나는 물질을 찾아내기 위해 많은 노력을 기울여왔다. 그리고 100여 년이 지난 최근 수 년 간 상온 초전도체에 접근한 획기적인 연구 결과들이 발표되고 있었다.
상온 초전도체를 목표로 한 최근 연구 결과들을 보면 강한 압력이 가해진 수소화합물에 초점을 맞추고 있다.
지난 2015년 12월 독일 막스플랑크 화학연구소의 물리학자 미하일 에레메츠(Mikhail Eremets) 연구팀은 황이 결합된 수소화합물에 강한 압력을 가해 영하 70°C에서 초전도현상을 유발하는 초전도체를 만들어냈다.
그리고 4년이 지난 2019년 5월 독일 막스플랑크 화학연구소의 미하일 에레메츠 연구팀을 포함한 두 그룹은 란타넘(lanthanum)이 결합된 수소화합물에 강한 압력을 가해 각각 영하 23°C와 영하 13°C에서 초전도현상을 유발하는데 성공했다.
기존에 가장 높은 온도에서 초전도 현상을 보인 고온 초전도체가 영하 135°C에서 가능했던 점을 감안하면 상온 초전도에 근접한 획기적인 연구 결과였다. 그리고 1년여 만에 디아스 교수 연구팀이 상온(15°C) 초전도체를 찾아냈다.
뉴욕 소재 버펄로 대학의 이론화학자 에바 주렉(Eva Zurek) 교수는 “최근 수 년 간 연구 성과에 비추어 상온 초전도체 개발은 예고된 것이었다.”고 말했다.
아울러 주렉 교수는 “고대해왔던 상온 초전도체를 찾아낼 수 있을지에 대해서는 확신을 갖지 못하고 있었으나 디아스 교수 연구팀을 통해 그 꿈이 실현됐다.”며, “마침내 상온 초전도체라는 벽이 깨어졌다.”고 기뻐했다.
앞으로 상온 초전도체가 상용화를 위해 넘어야 할 과제들이 산적해 있다.
상온 초전도체' 구현 한국 연구팀 논문…학계 '회의적'
한국 연구진이 공개한 상온 초전도체 논문을 두고 학계에서 논란이 되고 있다. 특정 온도 이하에서만 전기저항을 잃는 초전도체가 상온에서 작동할 수 있다는 것을 입증한다면 물리학계를 뒤흔들 만한 발견이 된다.
상온 초전도체를 구현했다고 주장하는 이번 논문은 동료검토(피어리뷰)와 학술지 게재를 생략해 학계에선 회의적인 시각을 보이고 있다. 논문에서 제시한 데이터의 신뢰성에 의구심을 표하는 의견도 나온다.
27일(현지시간) 국제학술지 사이언스에 따르면 이석배 퀀텀에너지연구소 대표 연구팀이 지난 22일 논문 사전 출판사이트 '아카이브'에 공개한 상온 초전도체와 관련한 논문 2편이 학계를 달구고 있다. 연구팀은 이 논문을 통해 "세계 최초로 상온 초전도체를 만드는 데 성공했다"고 밝혔다.
초전도체는 전기저항이 '0'의 상태인 물질이다. 양자컴퓨터와 핵융합발전에 핵심적인 물질이며 물리학적으론 입자가 질량을 갖게 되는 메커니즘의 단서다.
1911년 처음 발견됐을 당시 절대 온도 4K(약 영하 269도)에서 일어난 초전도현상은 그동안 영하인 초저온 환경에서만 구현돼왔다. 2020년 랑가 디아스 미국 로체스터대 교수 연구팀은 국제학술지 '네이처'에 15도에서 초전도성을 보이는 물질을 만드는 데 성공했다는 연구 결과를 발표했다.
당시에도 연구팀이 제시한 초전도 물질은 아주 높은 압력에서만 초전도 현상을 간접적으로 확인할 수 있다는 한계가 있었다. 이후 연구팀이 논문의 데이터를 조작했다는 사실이 밝혀지면서 2022년 네이처는 해당 논문을 철회했다.
이번에 한국 연구팀이 발표한 논문에 따르면 이들은 납을 이용해 상온에서 작동하는 초전도 물질을 구현했다. 납과 구리, 인회석(육방정계의 결정형을 가진 인산염 광물)을 사용해 새로운 결정구조인 'LK-99'를 개발했다는 것이다. LK-99는 400K(약 127도)에서 초전도 현상을 일으켰다는 것이 연구팀의 설명이다.
해외 학계에선 이번 연구 결과를 두고 비판적인 의견이 나오고 있다. 마이클 노먼 미국 아르곤국립연구소 연구원은 "이 논문의 연구자들이 데이터를 제시한 방식의 일부는 수상하다"고 말했다. LK-99에 사용된 납과 구리 원자는 비슷한 구조를 갖고 있어 구리 원자를 납 원자로 대체하는 연구팀의 방식은 물질의 전기적 특성에 영향을 미치지 않을 것이라는 지적이다. 노먼 연구원은 해당 실험 결과를 재현하기 위한 작업에 착수했다고 전했다.
실험 결과의 데이터 신뢰성에 문제를 제기하는 시각은 또 있다. 나댜 매이슨 미국 일리노이대 어배너-섐페인 교수는 "연구팀은 적절한 데이터를 취하고 정확한 제조 기술을 제시했다"고 말하면서도 "데이터는 다소 부실한 것으로 보인다"고 지적했다.
전문가들은 이번 연구 결과가 입증되기 위해선 같은 실험 결과가 재현돼야 한다고 말한다. 노먼 연구원은 "납과 인회석은 쉽게 합성할 수 있는 물질로 실험을 재현하는 것은 그렇게 어렵지 않을 것"이라고 설명했다. 그는 "실험 결과가 사실이라면 우리는 빠르면 1주일 안에 결과를 도출할 수 있을 것"이라고 자신했다.
한국 학계는 신중한 입장을 보였다. 이윤상 한국물리학회 이사는 "상온 초전도체를 구현했다는 많은 연구 결과들은 지금도 학계에서 논의되고 있다"며 "이번에 발표된 한국 연구팀의 논문은 동료검토를 거치지 않은 만큼 조심스러운 접근이 필요할 것으로 보인다"고 말했다.