최근 뉴스나 기사를 보면 상온 초전도체 물질 LK-99에 대한 내용을 많이 보셨을 것입니다. LK-99가 초전도체가 맞다면 노벨상을 받을 수도 있다는 말이 나오기도 합니다. 그렇다면 초전도체란 무엇인지, 초전도체의 활용 분야에는 무엇이 있는지, LK-99란 무엇인지, 이와 관련된 주식은 무엇이 있는지 알아보겠습니다.
초전도체의 정의
우리 주변에 존재하는 물질은 전기의 흐름에 따라서 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 처음으로 "도체(Conductor)"는 전기나 열을 원활하게 전달하는 물질을 의미합니다. 예를 들어 금, 은, 구리, 철과 같은 금속 물질과 흑연이 여기에 해당합니다. 반면에 "부도체(Insulator)"는 전기가 통하지 않는 물질로서 플라스틱, 고무 등이 이 범주에 속합니다.
다음으로 우리나라의 수출 효자 품목이자 삼성 하면 떠오르는 "반도체(Semiconductor)"는 전기 전도성이 도체와 부도체의 중간 정도인 물질을 가리킵니다. 순수한 반도체는 전기가 잘 흐르지 않는 부도체와 유사한 특성을 보이지만, 특정 불순물을 첨가함으로써 전기 전도성을 변화시킬 수 있습니다. 이러한 특성은 도체와의 차이점이 됩니다.
그렇다면 "초전도체(Superconductor)"는 무엇일까요? 세계에서 모든 물질은 일정한 온도에서 전기 저항을 나타냅니다. 전기 저항이 낮을수록 전기가 원활하게 흐르게 되는데, 초전도체는 전기 저항이 실제로 0에 가까운 값으로 수렴하는 물질입니다. 다시 말해서, 초전도체는 전기가 아주 효율적으로 흐를 수 있는 물질로 볼 수 있습니다.
초전도체의 발견은 1911년 네덜란드 레이덴 대학의 물리학 교수인 카멜린 온네스에 의해 이루어졌습니다. 그는 수은을 연구하던 중 영하 268.8℃에서 전기 저항이 갑자기 사라지는 현상을 발견하였고, 이를 "초전도 현상"이라고 명명했습니다.
또한 1993년 독일 과학자 발터 마이스너에 의해 발견된 '마이스너 효과'는 초전도체의 또 다른 중요한 특징 중 하나입니다. 마이스너는 주석과 납으로 만든 초전도체 주변의 자기장을 측정하면서 이 특별한 현상을 발견했는데, 마이스너 효과는 종종 '완전 반자성'으로도 불립니다.
이 효과는 초전도체 내부에서 자기의 방향이 외부 자기장과 반대로 정렬되는 것을 의미합니다. 초전도체가 자기장 안에 위치하면, 그 안에서는 외부 자기장을 효과적으로 차단하기 위해 내부 자기장이 형성됩니다. 이는 외부 자기장과 상쇄되는 방향으로 작용하게 됩니다.
따라서 자석을 초전도체에 가까이 가져가면 자석이 뜨는 현상이 발생합니다. 이러한 마이스너 효과로 인해 초전도체는 자기장을 밀어내는 능력을 갖게 되며, 이는 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있는 중요한 특성 중 하나입니다.
전기 저항은 전자기기에서 발생하는 열 문제의 주요 원인 중 하나입니다. 초전도체를 활용하게 되면 전력 손실 없이 전기를 전달할 수 있으므로, 스마트폰, 컴퓨터 등에서 발생하는 발열 문제를 크게 완화시킬 수 있습니다. 이는 에너지 효율성을 현저히 높여주며 혁신적인 기술 발전을 이끌게 될 것입니다.
초전도체 활용 분야
초전도체는 그 독특한 특성으로 많은 분야에서 혁신적인 응용이 가능한 재료입니다. 그중에서도 몇 가지 주요 활용 분야는 다음과 같습니다.
에너지 저장 및 전송
초전도체는 전기 전도성이 매우 높아 전력 손실을 거의 없앨 수 있습니다. 이로써 전력이 효율적으로 전달되는 것이 가능하며, 전력 선로나 케이블에서의 에너지 손실을 줄여줍니다. 또한 초전도자석을 사용하여 대용량 에너지 저장장치나 초크 등을 개발할 수 있습니다.
자기 공명 이미징 (MRI)
MRI는 의료 진단 분야에서 널리 사용되는 기술로, 초전도자석을 활용하여 강력한 자기장을 생성하여 높은 해상도의 이미지를 얻을 수 있습니다. 이를 통해 조직의 구조 및 기능을 정밀하게 관찰하고 진단할 수 있습니다.
자기열유핵융합 (Magnetic Confinement Fusion)
핵융합은 미래의 깨끗하고 지속 가능한 에너지원으로 각광받고 있습니다. 초전도체는 핵융합 반응을 관리하고 제어하는 자기장을 생성하는데 활용됩니다. 이를 통해 높은 온도와 압력을 유지하며 핵융합 반응을 일으킬 수 있습니다.
초전도 자석
초전도체는 강력한 자기장을 생성하는데 매우 유용합니다. 초전도 자석은 입자 가속기, 자기 열유 핵융합 장치, 자기 부력열차 등에서 사용됩니다. 높은 자기장을 필요로 하는 다양한 응용에 활용됩니다.
전자기기 및 컴퓨팅
초전도체의 저 전기 저항은 전자기기에서 발생하는 열 문제를 해결하는데 도움이 됩니다. 또한 양자 비트 (qubit)와 같은 양자 컴퓨팅 기술에서 활용될 수 있어 미래 컴퓨팅 분야에도 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
열 감지 및 냉각
초전도체는 높은 감도로 열을 감지하거나, 낮은 온도에서 물체를 냉각하는 데 사용될 수 있습니다. 이를 통해 감지 장치의 정확도를 높이거나, 고성능 전자 장치의 발열을 효과적으로 제어할 수 있습니다.
이 외에도 초전도체는 항공우주 분야, 초정밀 측정기기, 초전도 케이블 및 송전선, 의학 및 생명과학 연구 등 다양한 분야에서 활용 가능한 재료입니다. 이러한 응용들은 초전도체의 고유한 특성을 최대한 활용하여 혁신적인 기술과 설루션을 개발하는 데 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다.
LK-99
LK-99는 퀀텀에너지연구소 소장이자 고려대학교 박사 출신인 이석배 박사와 같은 대학 화학 분야 박사인 김지훈 박사 연구팀이 최초로 개발한 물질로 상온, 상압에서도 활용이 가능한 초전도체라고 주장하는 물질입니다.
LK-99라는 명칭도 제1발명자 이(Lee) 석배와 제2발명자 김(Kim) 지훈의 성 알파벳 첫 글자와 이들이 연구를 시작한 1999년의 99를 따와 합쳐 만든 것입니다.
LK-99가 전 세계 과학자들의 이목을 끌게 된 이유는 지금까지의 초전도체 물질의 초전도 현상은 영하 200도 미만의 매우 낮은 온도와 100만 기압 이상의 초고압 상황에서만 나타나는 현상으로 제한되어 있었습니다. 다시 말해, 초전도체의 작동은 상온 및 상압 조건에서는 불가능했습니다.
이에 따라 학계는 초전도체의 실용화를 위해서 상온과 상압에서 작동 가능한 조건을 창출하는 연구에 집중해 왔습니다..
이번에 퀀텀에 너 연구소가 아카이브에 공개한 논문에 따르면 LK-99는 상온, 상압에서 작동하는 초전도체로, 초전도 현상이 나타나는 임계온도가 126.85℃(400K)까지 유지되었다고 발표하였습니다.
이런 이유로 퀀텀에너지연구소가 개발한 LK-99에 전세계 과학자뿐만 아니라 산업계의 관심이 집중되는 것입니다.
하지만, 현재 LK-99에 대한 검증 작업은 진행 중이며, 전 세계의 연구진들이 꿈의 초전도체라 불리는 LK-99의 실제 성능과 가능성을 검증하기 위해 노력하고 있는 상황입니다.
이에 따라 연구자들 간의 의견 충돌과 검증 과정이 계속되고 있는데, LK-99가 초전도체로 입증이 된다면 초전도체 분야의 발전과 응용 가능성이 더욱 확장될 것입니다.
관련주
LK-99 개발 소식에 초전도체 관련주들이 며칠간 급상승하였습니다. 하지만, 부정적인 기사가 나오며 관련주들이 일제히 급락했는데, 과연 초전도체 관련주로 어떤 회사가 있는지 알아보겠습니다.
서남
서남은 2004년 설립되어 2020년 코스닥 시장에 상장했으며, 독자기술로 생산한 전력케이블, 한류기, Fusion Reactor, 모터 및 발전기용 고온 초전도 선재 제조 및 판매 사업을 영위하고 있습니다.
주력기술은 2세대 고온 초전도 선재 제조 기술 및 이를 이용한 고자장고 자장 자석 제조기술로 초 고 자장 자석 설계 및 극저온 환경 설계기술을 보유하고 있어 현재 초전도체 대장주로 부각되고 있습니다.
덕성
덕성이 영위하고 있는 사업은 합성피혁 부문, 합성수지 부문, 재료사업 부문으로 분류되며 합성피혁 부문은 스포츠용품과 가구, 자동차 내장재 등을 만드는 데 쓰이는 합성피혁을 만들어 판매하고 있습니다.
주로 합성수지 부문은 합성피혁 주원료를, 재료 사업 부문은 전자재료 등을 생산 및 판매하는데, 과거에 초전도체 연구 프로젝트를 추진한 이력이 있어 관련주로 부각되고 있습니다.
신성델타테크
신성델타테크는 1987년 11월에 설립되었으며, 2004년 8월 코스닥 시장에 주식을 상장하였습니다.
HA(생활가전), BA(2차 전지), SVC(물류서비스) 3개의 사업부문을 운영하고 있으며, LK-99를 개발한 퀀텀에너지연구소의 주식을 약 9% 소유하고 있는 엘앤에스벤처캐피털의 지분을 50% 이상 소유하고 있어 초전도체 관련주로 분류되었습니다.