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작성자 :     뉴턴 2세(기독교인) 작성일 :     2008-07-20 (10:30:21)
이메일 :      조회수 :     3757
홈페이지 :      아이피 :     ***.***.***.***
글제목 :     " 36년 전 노벨 물리학상 이론(BCS 이론), 틀렸습니다. " by 김용진 교수
 
[2008년 7월11일(금요일) 중앙일보의 박방주 과학전문기자, 먼저 신문을 봤고 인터넷 포탈사이트 네이버에서도 봤음)] “ 슈리퍼 박사님, 며칠 뒤 열릴 학술대회에서 박사님이 1972년 노벨물리학상을 수상한 초전도체 이론이 틀렸다고 제가 발표할 예정입니다. 그러니 제 발표를 듣지 마시고 미리 학술대회장을 빠져 나가시는 게 건강에 좋을 듯 합니다. 제가 발표할 논문을 첨부합니다. ” 2005년 봄. 캘리포니아주 로스앤젤레스에서 열린 미국 물리학회 학술대회를 앞두고 미국 푸에르토리코 대학 물리학과 김용진(49세·사진) 교수가 슈리퍼 박사에게 보낸 e-메일 내용이었다.

김 교수는 70대 중반의 노 학자가 학술대회장에서 충격을 받을까봐 그의 연구 성과 발표에 앞서 미리 슈리퍼에게 귀띔해준 것이다.(참고로 슈리퍼 교수는 2001년에 " 이상한 양자수의 신비 " 라는 제목으로 과학강연을 한국에서 했죠. 2001년에 양자역학탄생 100주년을 기념해서 여러 노벨 과학상 수상자들이 한국에 와서 대학등에서 과학강연을 했음,클리칭상수를 발견한 클리칭등등,그런데 김교수는 모를 가능성이 있는데 한국의 강대현이 BCS 이론이 틀렸다는 논문을 썼는데 반송reject되었다고 자신의 웹사이트에서 밝혔죠. 반송되었으므로 한국 물리학회이었겠죠.)

슈리퍼 박사는 자신의 발표가 끝난 직후 있을 김 교수의 발표를 듣지 않은 채 또 한 차례 예정된 자신의 발표를 취소하고 황급히 학술대회장을 빠져나갔다.

김 교수가 이번에는 기존 초전도체를 설명하는 세부 이론이 크게 틀렸다는 논문을 세계 최정상 응용물리학술지인 ' 저널 오브 어플라이드 피직스 ' 2008년 6월호에 발표했다. 초전도체를 보여주는 겉포장은 맞지만 그 안을 들여다 볼 수 있는 이론이 맞지 않는다는 것이다. 노벨 물리학상의 텃밭으로 알려진 초전도체 학계의 관심이 김 교수의 연구 성과에 쏠리는 이유다.

지금까지 초전도체 학문은 초전도체를 첫 발견한 네덜란드의 물리학자 오네스가 1913년 노벨물리학상을 받은 것을 포함, 모두 여섯 차례나 노벨상이 주어졌다. 김 교수는 최근 자신이 개발한 초전도체 연구 성과에 대해 특허를 출원하기 위해 내한했다.

그는 1989년 서울 대학교에서 박사학위를 받은 뒤 미국으로 건너가 지금까지 20년 가까이 초전도체를 연구해 오고 있다.

◇노벨상 수상 이론 바로잡아= 로버트 슈리퍼 박사와 존 바딘, 레온 쿠퍼 박사는 1957년 초전도 현상을 수식으로 설명했다. 이들 3 명의 이름 첫 글자를 딴 BCS 이론은 초전도체를 설명하는 대표적 이론이다. 그 공로로 3 명은 1972년 노벨물리학상을 수상했다. 그러나 이 이론을 조지프슨(조셉슨) 소자 등 초전도체에 적용했을 경우 대부분 맞지 않는다는 사실을 김용진 교수가 처음으로 알아냈다.

BCS 이론은 조셉슨 소자에서 나타나는 초전류가 물질의 종류와 온도에 상관없이 어떤 크기를 갖는 것으로 해석했다. 그러나 김 교수는 물질에 따라 초전류의 크기는 다르며, 큰 저항을 갖는 물질의 경우는 BCS로 계산한 결과에 비해 10분의 1~1만분의 1밖에 나타나지 않는 것도 수두룩하다는 것을 이론과 실험으로 규명했다. BCS 이론의 경우 저항값이 작은 것에만 맞고, 저항이 큰 물질에서는 결과가 대부분 틀렸다.

이 때문에 지금까지 자기공명단층촬영장치(MRI)와 인간의 뇌, 심장에서 나오는 자기장을 측정하는 뇌자도·심자도 등에는 저항이 적고, 초전도 현상이 나타나는 온도가 극저온인 니오비움(Nb) 계열의 소형 초전도체만 주로 쓸 수밖에 없었다. 저항이 크고, 고온에서 초전도현상이 일어나는 물질의 경우 계산식과 실제 값이 전혀 맞지 않기 때문이다. 이 때문에 성능이 좋은 초전도 물질이 있어도 MRI 등에 쓰기 어려웠다는 게 김 교수의 설명이다. 이론이 뒷받침되지 않으니 고도로 정밀해야 하는 기기에 적용할 수 없었던 것이다.

김 교수는 2003년 러시아 과학자와 미국 과학자 3 명이 초전도체로 노벨상을 타는 데도 자신의 연구 성과가 영향을 미쳤다고 설명했다. 그는 러시아 과학자들이 1959년 초전도체를 해석할 수 있는 이론을 발표(GLAG)한 것을 연구한 결과, 그 이론이 틀렸다는 것을 1990년 초 포스닥 시절 증명했다. 이 때문에 GLAG 이론을 만든 세 사람 중 수식을 만든 고르코프 박사만 빠진 채 2003년 나머지 두 사람이 미국 과학자와 함께 노벨상을 수상했다. 김 교수가 그 이론이 틀렸다고 하지 않았다면 고르코프도 노벨상을 받았을 것이라는 것이다.

김 교수는 “ 포스닥 시절 자신이 노벨상 수상 이론을 바로잡은 초전도체 연구 성과를 지도 교수가 몰래 혼자 차지하려다 수식을 틀리게 쓰는 바람에 그 교수가 공개적으로 학술지에 사과한 일도 있었다. ”고 털어놨다.

◇초전도 수퍼컴퓨터 개발에도 결정적 역할= 김 교수의 연구 성과는 안보용으로 미국·일본·유럽 등 열강이 개발에 나서고 있는 초전도 수퍼컴퓨터뿐 아니라 MRI 등에 결정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다. 초전도 수퍼컴퓨터는 초당 1000조번의 수학 연산을 할 수 있는 것으로 핵폭발 등의 가상실험을 원활하게 하기 위해서는 꼭 개발해야 할 과제다. 그러나 기존 반도체로 이 컴퓨터를 개발할 경우 5만~10만 개의 2~3.5 GHz 프로세서가 필요하다. 그러나 초전도체로 만들면 몇 천 개로도 가능한 것으로 과학자들은 예측하고 있다. 50~100 GHz짜리를 만들 수 있기 때문이다.

김 교수는 “ 자신이 개발한 초전도체 기술을 이용할 경우 자성 강도를 세 배 정도 높게 할 수 있으며, 연간 3조원 시장 규모인 MRI용 니오비움-티타늄 초전도체를 대체할 수 있다. ”고 말했다.

박방주 과학전문기자

◇초전도체= 섭씨 영하 140~ 269도 정도가 되면 전기저항R이 없어진다. 자석 위에 올려 놓으면 공중으로 떠오르기도 하는 물질(유명한 마이스너 효과). 2개의 초전도체 사이에 전기가 통하지 않는 얇은 막을 끼워 놓으면 전압을 가하지 않아도 2개의 초전도체 간에 전류가 흐르는 ' 조지프슨(조셉슨) 효과 ' 라는 기이한 현상이 나타나기도 한다. 조셉슨 효과를 응용한 스퀴드(SQUID)센서는 MRI(핵자기 영상촬영장치)의 핵심 소자이기도 하다.
 
 
 
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