원자 진동 아닌 자기모멘트 진동 때문, 네이처지 게재 고온 및 상온 초전도체 물질 개발의 체계적 연구 기대 고온초전도체의 원인을 밝힐 수 있는 실마리가 국내연구진에 의해 밝혀졌다. 전남대 물리학과 방윤규 교수와 미국 로스알라모스국립연구소 공동연구팀은 플루토늄이 포함된 화합물(PuCoGa5)이 영하 섭씨 250도에서 초전도 현상을 보이는 원인을 이론적으로 규명했다. 방윤규 교수 연구진은 전자가 두개씩 쌍을 이루도록 하는 힘이 원자의 자석 성질에서 온다는 것을 밝혀내고, 고온 초전도체의 전자쌍을 묶는 힘이 원자의 진동이 아니라 자기모멘트의 진동 때문이란 것임을 설명했다. 고온초전도체 원인규명으로 물질개발 활성화 기대 금속에서 전류가 흐르는 것은 전자가 자유롭게 이동할 수 있기 때문인데, 전자들이 움직이며 충돌하게 되면 전류의 손실을 가져오게 된다. 그러나 초전도 현상은 전자가 움직이면서 충돌하지 않고 쌍을 이뤄 나란히 움직이므로 아무리 먼 곳이라도 전류의 손실 없이 보낼 수 있다. 이러한 장점 때문에 꿈의 물질이라 불리며 전 세계적으로 많은 연구가 이뤄졌다. 많은 연구 끝에 영하 270도 극저온에서 초전도 현상을 보이는 원인은 밝혀냈지만, 상대적으로 고온인 섭씨 영하 130도 등에서 초전도 현상이 일어나는 원인은 배일에 가려져 있었다. 그러나 방윤규 교수는 오랜 연구 끝에 이러한 원인을 밝혀내고, 초전도 현상 원인 규명에 새로운 전기를 마련했다. 방운규 교수는 “핵폭탄 연료인 플루토늄은 비핵화선언으로 우리나라 반입이 안되며, 임의로 만들 수도 없기 때문에 미국을 오가며 연구를 해야 하는 어려움이 있었다”며 “플루토늄에 코발트와 갈륨을 섞어 고온 초전도체 특성을 가지고 있는 합금을 만들었다”라고 말했다. 이러한 내용은 세계적 과학저널인 네이처지에 ‘플루토늄 화합물의 비일반적 초전도 현상’이란 제목으로 게재되기도 했다. 또한 자기부상열차나 MRI 등 초전도체를 이용한 신기술이 상용화에 급물살을 타고 있는 시점과 일치해 이번 연구결과를 바탕으로 고온 초전도 물질의 개발도 활발히 이루어질 것으로 내다봤다. 일부에서는 상온에서 초전도 현상이 이뤄지는 물질 개발도 도전할 수 있게 됐다고 말하고 있다. 방윤규 교수는 “이번 고온초전도 현상의 원인 규명은 초전도 물질 개발에 있어 보다 체계적인 연구가 이뤄지도록 하는데 도움을 주는 역할을 하게 될 것이다”며 “앞으로 초전도 물질 개발에 도움이 될 수 있는 원인 규명 연구에 더욱 힘쓸 것이다”라고 밝혔다. 류호성 기자 초전도물질 발견연도와 그 임계온도 네이처지에 발표된 플루토늄 화합물(PuCoGa5)