초전도 현상을 이전보다 고온에서 성공, 온도 기록 경신하다

금속이나 화합물을 매우 낮은 온도로 냉각하면 전기저항이 없어지는 현상이 '초전도'입니다. 이러한 특징을 가진 물질을 초전도체라고 합니다. 오래 전부터 중요한 기술로 여겨져왔고 지금도 미래기술로 관심을 받고 있습니다. 전기 송전할 때에 에너지 손실이 생기지 않는 등 다양한 장점이 있기 때문입니다. 그렇지만 아직까지 제대로 실용화되지 못하고 있습니다. 왜냐하면 극저온 상태에서만 이런 현상이 나타나기 때문입니다. 상온에서는 아직 불가능합니다.

초전도 현상을 이전보다 고온에서 성공

그렇기에 오래 전부터 초전도 현상을 조금 더 고온에서 발생시키는 것을 많은 과학자들이 연구해 왔습니다. 전세계에서 고온 초전도 물질의 연구가 진행되고 있습니다. 그런데 독일 연구진이 203K(영하 70도)라는 고온 환경에서 초전도 상태를 발생하는데 성공했습니다. 관련 논문은 네이쳐와 arXiv에 게재되었습니다. 연구진은 arXiv에서 논문을 발표한 이후에 데이터를 모아서 최종적으로 2015년 10월 Nature에 논문을 게재하였습니다.

이들 막스플랑크 연구소와 마인츠 대학교의 공동 연구진은  영하 70도에서 황화수소가 초전도성을 나타내는 것을 발견했습니다. 논문은 arXiv에 게재되자마자 물리학회에 충격을 주었습니다. 다만 고온에서 발생한 초전도 효과에 대해서는 지금까지 다양한 논문이 나왔지만 이후에 연구의 잘못이 있음을 알게된 경우가 많았었습니다. 그래서 이들의 연구에 대해서도 신중한 판단이 필요했었습니다.

초전도 온도 기록 경신하다

교신저자 Eremets와 연구진은 황화수소를 다이아몬드가 안에서 고정하고 있는 공간(diamond anvil cell, DAC)에 넣고 200만 기압의 초고압 환경으로 냉각하였습니다. 그러면 203K(영하 70도)에서 전기저항이 영이 되었습니다. 초전도체의 특징인 전도체 내부의 자속밀도가 제로가 되는 '마이스너 효과'를 확인했습니다.

지금까지 황화수소는 40K(영하 233도)라는 극저온 환경에서 초전도성을 가진다고 알려져 있었습니다. 이번에 그 온도가 대폭 향상된 것입니다. 그리고 구리, 철과 같은 금속물질도 포함하고 있지 않습니다. 이번 연구를 계기로 금속화학물 이외에 메커니즘이 거의 밝혀지지 않은 다른 초전도체에 대한 연구도 활발해지리라 예상됩니다.