고온 초전도체 작동원리 30년만에 첫 관찰

이진호 교수, 美 연구팀과 공동 “자기부상 설비 상용화 앞당길 것”

이진호 기초과학연구원(IBS) 강상관계물질연구단 연구위원(서울대 물리천문학부 교수·47·사진)은 제임스 데이비스 미국 코넬대 교수팀과 공동으로 고온 초전도체의 작동 원리를 30년 만에 처음으로 관찰하는 데 성공했다.

초전도란 금속의 전기저항이 0이 되는 현상을 말한다. 저항이 0이 되면 전원을 공급하지 않아도 전류가 무한히 흐를 수 있다. 초전도체의 전기저항은 영하 273도 내외에서 0이 됐는데 1986년 상대적으로 고온인 영하 186도에서도 전기저항이 0이 되는 초전도체가 발견됐다. 그 후 학계에서는 ‘고온 초전도체’의 작동 원리를 밝히기 위한 연구가 진행됐는데 이번에 그 미스터리가 풀린 것이다.

지금까지 과학자들은 고온 초전도체에 이를 정도로 임계온도가 내려가면 전자 2개가 쌍을 이뤄 마치 하나의 입자인 것처럼 움직일 것으로 예측했다. 하지만 실제 관측하지는 못했다.

이 교수팀은 고온 초전도체인 구리화합물에서 전자쌍 분포를 관찰하기 위해 주사터널링현미경(STM)을 이용했다. 관찰 성공률을 높이기 위해 현미경의 탐침(探針)도 고온 초전도체로 바꿨다. 그 결과 고온 초전도체의 경우 전자쌍이 물결 모양을 이루면서 일정한 밀도 차를 보이며 분포하는 것을 확인했다.

이 교수는 “앞으로 더 높은 임계온도를 갖는 초전도 후보 물질을 찾아 무(無)손실 송전, 자기 부상 설비 개발 등 초전도체 상용화를 앞당길 것”이라고 말했다. 이 연구 결과는 세계적인 과학학술지인 ‘네이처’ 14일자에 실렸다.

송경은 동아사이언스 기자 kyungeun@donga.com