'초전도 미스터리' 110년만에 풀리나

ETRI 김현탁 연구팀 이론 제시

김현탁 ETRI 전문위원이 초전도 현상을 설명하는 공식을 설명하고 있다.

국내 연구팀이 특정 온도나 압력에서 저항이 ‘0’이 되는 초전도 현상을 설명하는 이론을 제시했다. 전기저항 없이 전류가 흐르는 초전도 특성을 이용하면 에너지 손실을 대폭 줄일 수 있어 차세대 양자 컴퓨터, 진공 튜브 열차 등 분야에서 활발하게 연구가 이뤄지고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 김현탁 전문위원 연구팀이 초전도 현상을 설명하는 공식을 제안해 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트’에 실렸다고 1일 밝혔다.

초전도 현상이 일어나는 임계온도가 절대온도 30K(0K는 영하 273도) 이하인 물질은 저온 초전도체, 30K 이상의 구리계 물질은 고온 초전도체, 임계온도가 섭씨 15∼25도인 물질은 상온 초전도체로 분류한다.

지난 1911년 네덜란드 과학자 카메를링 오너스가 수은이 3K 온도에서 초전도 특성을 보이는 것을 처음으로 발견한 후 110년이 지났지만 아직도 그 원리는 완전히 밝혀지지 않았다.



1972년 노벨 물리학상을 받은 ‘양자역학을 이용해 절대온도 0도에서 초전도 현상을 설명한 이론(BCS 이론)’도 고온·상온에서의 초전도 원리는 설명하지 못한다.

연구팀은 기존 이론들을 응용하는 한편 초전도 현상이 일어나기 전 금속에서 전자끼리 매우 큰 상호작용이 이뤄지는 것을 관찰해 초전도 현상이 일어나는 임계온도를 설명하는 공식을 만들었다.

저온·고온·상온 등 온도에 상관없이 특정 온도와 압력 조건에 따라 물질의 초전도 현상이 일어나는 임계온도가 달라지는 것을 처음으로 설명해냈다.

김현탁 전문위원은 “새로운 관점에서 시도하다 보니 기존 이론의 벽을 넘어서야 하는 등 어려움이 컸다”고 말했다.