LK-99의 등장으로 상온 초전도체 관련 주가가 요동치고 있다. 사람들은 초전도체가 바꿀 장밋빛 미래를 꿈꾸며, <아바타>의 세상이 도래할지도 모른단 기대감에 부풀어 있는 거 같다.

LK-99 연구진 김현탁 윌리엄앤드메리대 교수가 공개한 상온·상압 초전도체

초전도체가 도대체 뭘까? 간단히 말하면 일정 온도 이하에서 전기저항이 0에 가까워지는 ‘초전도 현상’을 일으키는 물질을 의미한다. 전기저항이 없다는 건 에너지 손실 없이 전력을 보낼 수 있다는 뜻이며, 저항이 없기에 발열에 대한 걱정을 덜 수 있다는 의미기도 하다(덤으로 반자성을 띠게 된다). 우리가 쓰는 컴퓨터에 냉각팬을 더 이상 달지 않거나 아주 작게 만들어도 된다는 거다.

초전도체란 건 이미 이 세상에 있다. 문제는 초전도 현상이 필요한 조건이다. 보통 영하 100도 이하의 조건을 만들어 줘야 한다. 이전까지 초전도 현상이 구현된 가장 높은 온도가 영하 23도였다. 냉각팬 없는 컴퓨터를 만들기 위해선 배보다 배꼽이 더 큰 상황이었던 것이다.

만약 상온에서 초전도 현상을 구현할 수 있다면, 세상은 완전 뒤바뀌게 될 것이다. 발열이나 저항 걱정 없이 각종 전자기기를 만들 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 전자기기나 전기 관련 제품들의 효율을 획기적으로 끌어올릴 수 있게 된다. 당장 자기부상열차만 봐도 그 건설비가 극단적으로 줄어들 수 있다.

원래 자기부상열차란 게 열차와 선로의 반발하는 자기력으로 열차를 공중으로 띄워 운행하는 건데, 열차와 선로에 자석을 까는 게 경제적으로 문제였다(열차의 나라 일본에서는 주오 신칸센이라고 자기부상열차를 준비 중이다. 역시나 돈 잡아먹는 귀신이다). 그런데, 만약 상온 초전도체가 현실화된다면... 초전도체로 전자석을 만들면 그냥 띄우면 된다. 굳이 자석을 깔 필요가 없다는 거다.

초전도체의 특징 중 하나인 물질에서 모든 자기장을 방출하는 마이스너 효과.

이로 인해 초전도체가 자석 위에서 공중 부양할 수 있다.

<출처 - 로체스터대>

이 대목에서 생각해 봐야 하는 게 이 기술이 군사적으로 어떻게 활용될까 하는 고민이다.

초전도 전쟁

LK-99의 이야기가 나오자마자 이 기술을 어떻게 활용해야 할까에 대한 수많은 이야기가 나왔다(반쯤은 재미 삼아 던지는 것들이지만).

“레일건을 만들 수 있을 거야!”

“레이저 무기가 이제 확산될 거야!”

등등의 이야기가 나오기 시작했다. 이미 레일건이나 레이저 무기는 현실에 존재하고, 실전 배치가 됐기도 했다. 다만... 영화 속의 그것처럼 뭔가 스마트하고, SF적이지 않고... 그래, 좀 무식해 보이고, 없어 보이게 생겼다. 그러나 상온 초전도체가 상용화되면 이 무기들이 일상으로 다가온다.

제너럴아토믹사의 레일건

“이제 화학 에너지 무기의 시대는 지나갔다! 이제 지향성 에너지 무기의 시대가 열릴 것이다!”

이런 앞서가는 이야기가 나올 정도다.

항공모함의 캐터펄트를 상온 초전도체로 교체하면, 효율이 높아질 거란 말부터 해군은 더 이상 프로펠러를 쓰지 않아도 된다는 주장(대신 워터제트를 장착한다는), 전차가 이제 호버링(항공기 등이 일정한 고도를 유지한 채 움직이지 않는 상태)해서 날아가고, 주포는 레일건을 장착할 거란 주장까지 저마다의 장밋빛 미래를 그려내고 있다.

여기에 숟가락을 하나 얹어보자면... LK-99에 관한 뉴스를 접했을 때 내 머릿속을 스쳐 지나간 2가지가 있었으니, 하나가 잠수함이고 나머지 하나가 파워드 슈트(Powered Suit)다.

미증유 잠수함

한국은 디젤 잠수함을 운영하고 있다. 원자력 잠수함을 운영하면 좋겠지만, 역시나...‘핵’이란 게 정치적으로 민감하기 때문에 디젤 잠수함에 만족하고 있다(원자력 잠수함 운영을 여기저기 타전해 보고는 있고, 준비는 하고 있지만). 세계 각국은 이 디젤 잠수함의 성능을 높이기 위해 수많은 연구개발을 하는 중이다.

3000톤급 디젤잠수함, 도산안창호함.

<출처 - 대우조선해양>

대표적으로 AIP(Air Independent Propulsion : 공기 불필요 추진 시스템) 같은 게 있다. 외부의 산소 공급 없이 추진동력을 제공하는 방법을 고민했던 게 디젤 잠수함을 운영하는 국가들의 ‘숙명’이었다. 조금이라도 더 작전 기간을 늘리기 위한 고민들이었다.

그런데 상온 초전도체가 등장하면, 당장 배터리의 성능이 올라갈 것이고(저항이 0에 가까울 테니까), 덤으로 모터의 성능도 훨씬 더 올라갈 거다. 이 모든 게 의미하는 건, 디젤 잠수함이 지금보다 더 오래 작전할 수 있고, 더 빨리 움직일 수 있게 된다는 거다.

물론, 핵잠수함의 속도를 어디까지 쫓아갈 수 있을지는 미지수이지만, 순간 최고 속력에 있어서만은 어느 정도는 쫓아갈 수 있지 않을까란 기대를 해본다. 모든 국가가 보유한 디젤 잠수함의 순간 최고 속력 증가, 그리고 작전 시간의 비약적인 증가는 그 안에서 버텨야 하는 인간을 무지하게 괴롭게(...) 하겠지만 당연히 전쟁의 양상이 바뀔 거다.   

이병 아이언맨 등장?

잠수함과 함께 고민해 봤던 게 파워드 슈트다.

모든 전자기기의 고민이 바로 ‘발열’과 ‘에너지’다. 우리가 SF 영화에서 일상적으로 봤던 파워드 슈트의 경우, 이걸 움직이는 동력원에 대해 고민하게 된다. 동력원이 뭐가 됐든, 그 발열을 잡기 위해서는 냉각을 위한 장치가 들어가야 한다. 그러다 보면 사이즈가 커질 수밖에 없다. 영화 <엣지 오브 투모로우>의 강화복을 보면, 강화 외골격 형태로 보이지만, 그 격렬한 움직임을 보면 어지간한 동력원으로는 이걸 감당하기 어렵다.

<출처 - 영화 엣지오브투모로우>

이런 작은 파워드 슈트에 동력원을 집어넣는 거도 일이지만, 그 동력원을 냉각시키는 것도 일이다. 결국 생각해 낼 수 있는 건 ‘밧데리’다. 충전식으로 밧데리를 넣는 거다. 게다가 상온 초전도체의 경우에는 강력한 모터를 만들 수 있기에 파워드 슈트의 구동에도 엄청난 도움이 된다. 덤으로 호버링도 손쉽게 가능하다(반자성을 활용해서 뜬다면). 즉, 전투의 양상이 완전히 달라질 거다. 병사들이 어마어마하게 강해지는 건 물론, 마구 날아다니니 말이다. 

뭐, LK-99가 진짜 상온 초전도체라면 하고, 해본 상상일 뿐이다.