[e외신] 테라 퀀텀, 흑연서 상온 초전도체 발견 공식 발표…"꿈이 현실이 됐다"

HOPG 샘플, 임계 온도 27°C서 초전도 현상 발견 "산업 전반의 혁신적 발전 도울 것"

양자 컴퓨팅 서비스 기업인 테라 퀀텀의 연구진이 세계 최초로 양자 과학 저널 '어드밴스트 퀀텀 테크놀로지'에 흑연의 상온 초전도성 연구 논문을 게재했다. ⓒ 해당 논문 발췌

[프라임경제] 양자 컴퓨팅 서비스 기업인 테라 퀀텀(Terra Quantum)의 연구진이 양자 과학 저널 '어드밴스트 퀀텀 테크놀로지(Advanced Quantum Technologies)'에 흑연의 상온 초전도성 연구 논문 'Global Room-Temperature Superconductivity in Graphite'을 게재했다. 

현지시간으로 25일 퀀텀 인사이더(Quantum Insider)와 영국의 과학전문매체 IFL사이언스(IFLScience) 등에 따르면, 테라 퀀텀 연구진이 이탈리아 페루자 대학 및 스위스 과학기술연구원과 함께 주도한 연구를 통해 '고배향성 열분해 흑연(Highly oriented pyrolytic graphite, 이하 HOPG)'의 실온 초전도성을 발견했다고 공식 발표했다. 

HOPG는 흑연의 결정체가 서로 정렬돼 있어 그 사이의 각도가 극히 작은 합성 흑연 형태다. 

이와 관련해 연구를 주도한 발레리 비노쿠르(Valerii Vinokur) 테라 퀀텀 최고 기술 책임자(박사)는 "동화로만 보던 희망이 현실이 됐다"며 "우리 연구는 인류가 수은에서 초전도성을 처음으로 관찰한 이후 약 100년 동안 기다려온 실험적 발견"이라고 자평했다. 

연구진은 먼저 스카치 테이프를 이용해 HOPG 샘플을 얇게 쪼갰다. 쪼개진 표면에는 평행선으로 촘촘하게 배열된 주름이 발생한다. 이러한 주름의 기하학적 구조로 인해 전자는 초전도 전류가 주름을 따라 흐를 수 있는 구조로 쌍을 이룬다. 해당 주름이 초전도성을 위한 기반이 되는 것이다.

연구팀은 해당 주름에서 쿠퍼쌍(Cooper pair)이 형성된다고 언급했다. 초전도 현상이 일어나는 이유는 온도·압력에 따라 전자 2개가 한 쌍을 이루는 쿠퍼쌍 현상 때문이다. 쿠퍼쌍 현상이 일어나면 내부 전기 저항이 제로가 된다. 

연구진들은 HOPG 샘플의 초전도 현상이 일어나는 임계 온도가 300K(27°C 또는 80°F)라고 주장했다. 또한 해당 물질의 저항과 자화율이 다른 초전도 물질에서 나타나는 그것과 일치했다고 덧붙였다. 

양자 컴퓨팅 서비스 기업인 테라 퀀텀의 연구진이 세계 최초로 양자 과학 저널 '어드밴스트 퀀텀 테크놀로지'에 흑연의 상온 초전도성 연구 논문을 게재했다. ⓒ 해당 논문 발췌

비노쿠르 박사는 IFL사이언스의 열용량 분석 포함 여부 질문에 대해 "초전도성을 확인하는 두 가지 기본 방법은 저항과 자화를 측정하는 것"이라며 "비열 용량의 변화를 측정하는 것은 추가 데이터를 추출하는 데 사용할 수 있는 보다 정교한 방법이지만 이는 초전도성을 확립하는 기본 방법은 아니다"라고 답했다. 

마르쿠스 프플리치(Markus Pflitsch) 테라 퀀텀 CEO는 "이번 발견은 초전도 기술의 눈부신 발전을 향한 문을 열어준다"며 "상온 초전도성은 산업 전반에 걸쳐 혁신적인 발전을 위한 관문이 될 것"이라고 말했다. 

이어 "에너지 손실이 거의 없는 전력망을 상상해 보면 된다. 전력 전송에 대한 우리의 접근 방식에 혁명이 일어날 것"이라며 "의료 분야에서는 전례 없는 진단 정확도를 제공하는 향상된 MRI 기술이 등장할 것이다. 고속 자기부상열차로 교통이 도약할 것이며, 전자제품은 소형화와 전력 효율성의 새로운 시대로 진입할 것"이라고 전망했다.

비노크루 박사는 "현재 10~20밀리켈빈(mK)에서만 작동하는 큐비트(QUBIT)가 실온에서 작동할 수 있기 때문에 신흥 양자 컴퓨팅 분야에 엄청난 이점을 가져올 것"이라고 강조했다.