초전도체 원리 파헤친다

국내 연구진이 자성과 초전도성을 동시에 갖는 새로운 단결정 물질을 만들어냈다. 이 물질을 이용해 자성과 초전도성간의 원리를 밝혀내면 초전도 분야의 오랜 꿈인 '상온초전도체' 개발로 이어질 수 있을 전망이다.

광주과학기술원(GIST)은 조병기 교수(신소재공학과ㆍ사진)와 성낙헌 박사과정생 연구팀이 삼성종합기술원 김광석 박사와의 공동연구를 통해 자성과 초전도성을 함께 갖는 물질을 설계해 만들어냈다고 2일 밝혔다.

초전도성은 저항 없이 전류가 흐르고 외부 자기장을 배척하는 성질로, 전기 저항이 없어 미래 에너지 소재로 주목받고 있다. 의료장비인 자기공명영상(MRI) 재료로도 사용되며, 차세대 초전도자기부상열차에도 쓰일 것으로 전망된다. 지금까지 자성을 띠는 물질은 초전도성이 없는 것으로 알려져 왔지만 최근 두가지 성질을 동시에 갖는 물질들이 우연하게 발견되면서 자성과 초전도성간 상관관계를 밝히기 위한 연구가 활발해지고 있다. 특히 현재 극저온에서만 나타나는 초전도성을 상온에서 얻는 상온초전도체를 개발하려면 관련 연구가 필수적인 상황이다.

연구팀은 '235 구조 계열 물질'(원소 비율이 2:3:5로 이뤄진 물질)에 다양한 원소를 치환하면 초전도성이나 자성을 갖는 물질들을 만들 수 있다는 점에 착안해 백금-게르마늄(Pt-Ge) 계열 물질을 섭씨 1500도의 고온에서 녹인 후 천천히 식혀 단결정 형태로 성장시키는 데 성공했다. 이렇게 만든 결정이 자성과 초전도성을 동시에 갖는 것으로 확인했다. 이 연구결과는 물리학 분야 권위지인 '피지컬리뷰B' 12월호에 게재됐다.

조병기 교수는 "후속연구를 통해 초전도체의 원리를 파악하면 냉각이 필요 없는 상온초전도체 개발로 이어질 수 있을 것"이라고 밝혔다.

연구팀은 한국원자력연구원의 연구용 원자로 '하나로'에서 만들어지는 중성자를 이용해 이 물질의 자성 구조를 밝히는 후속연구를 진행할 계획이다.

안경애기자 naturean@