초전도 과학과 팬덤, �과학의 의제성

2024. 1. 11

김규태(전기전자공학) / 김지연(과학기술학연구소)

<대중문화 속 과학> 콜로키움 여섯번째 강연

2023년 여름, 갑자기 등장한

초전도체 논문으로 주목

“논문답지 않다”는 평가.

그런데 왜 논문답지 않은 글에 관심을 두나?

과학계와 대중 �모두의 관심으로 눈길

https://www.youtube.com/watch?v=wV0t76cc6ts

https://www.wsj.com/video/why-lk-99-sparked-a-boost-in-the-superconductor-market/E82E07D3-DCA6-4D66-A4ED-8DB2496FDB47.html

어떻게 과학자와 대중 모두의 정동(affection)을 불러일으킬 수 있었던 건가?

https://gall.dcinside.com/mgallery/board/lists?id=thesingularity

https://gall.dcinside.com/mgallery/board/view/?id=lk99_impct_on_stock&no=85876

저자의 정체성

• 저자들은 기존 초전도체 연구자 공동체 내부가 아니라…… 외부에서 온 행위자로 추정할 수 있어; 학술적으로 혹평을 받았다는 점에서 그럼에도 큰 주목을 받고 있다는 점에서

​

• 그렇다면 두 가지 유형... 사기꾼이거나 이방인… 또는 멍청이?

​

​

STS연구자라면……‘내부자’의 설명과 ‘이방인’의 설명을 소환

• 섀핀과 섀퍼((S. Shapin & S. Schaffer), 홉스-보일 논쟁 분석; 내부자의 설명(member＇s accounts)과 이방인의 설명(stranger＇s accounts)을 구분하면 답을 찾는데 도움이 될 것이라고 기대. 특정 문화의 내부자가 되는 것은 그 문화를 이해하는데 큰 이점이 있지만 동시에 심각한 불이익도 있다. ‘자기-증명적 방법(the self-evident method)’에 의존하므로 맹점이 발생.

왜 이런 검토를 해야 하나? 과학의 역사에는 많은 대립적인 논쟁이 있었는데..... 간혹 빛의 이중성, 퍼셉트론 논쟁 처럼 결론이 나기도 …

• 내재적; 정상 과학 내 검토
• 외재적; 다른 과학의 가능성, 세계관의 차이에서 나온 창발인가?

​

• 내부자 관점 토대를 둔 비평은 그들이 사기꾼인가의 문제를 검토하는 역할, 과학의 건강성을 담보
• 이방인 관점은 새로운 관점으로 자격을 부여할 지에 대한 검토

​

내부자의 설명

• 퀀텀 에너지연구소에서 문헌으로 공개한 방법을 충실히 따라 복합산화물을 합성하였으나 초전도성을 보이는 LK-99를 얻어내지 못함
• 전구체 중 라나카이트는 인화구리와는 다르게 순도 높게 합성하는 것이 어려움
• 라나카이트의 순도가 아무리 높더라도 LK-99 주상 이외에 특정해야 할 잔여상들이 너무 많음
• 최종소결온도 925 ℃에서 전구체들의 압착분말이 녹아내려 LK-99 영상에 있는 착분말 형태 유지 불가: 소결조건 재탐색 필요
• 물질구조 및 조성 파악이 되지 않은 상태에서 온도에 따른 전기저항 및 자화도 측정은 무의 미함으로 이에대한 추가 분석을 실시하지 않음

상온 초전도체 LK-99 공개 100일...과학계에 남긴 과제, 국내 전문가들 "학술적 측면 기여는 없어, 초전도체 관심 환기는 환영“ (2023.11.06) https://m.dongascience.com/news.php?idx=62251&sns=kt

이방인의 자격

• 그들은 이방인의 자리에 놓일 자격이 있나?

​

• “전후 맥락을 볼 때 이들은 비주류 의견을 가지긴 했어도 오랜 기간 이 문제에 관심을 가져왔다는 점이나 오히려 해당 비주류 의견을 증명하기 위해 LK-99를 개발하고 관련 분야 전문가들과의 협업을 시도하고 있다는 점에서 이 상황을 당분간 지켜 볼 가치는 있음” (https://hackmd.io/@sanxiyn/S1hejVXo3

LK-99 Limitations and Significances�Liu, Jerry Z. Ph.D. Stanford Univ. California, USA�

• LK-99는 한계가 있지만…..상온 초전도체 개발에 있어서 공학적 철학을 바꿨다는 의미가 있다…. 이전에는, 반발력을 극복하고 분자들 사이의 간격을 줄이기 위해 외부 압력을 사용하는 것에 초점이 맞추어져 있었다. LK-99는 대신 분자의 힘을 이용하여 상온 초전도체를 얻는 대안적인 접근법을 보여주었다. 그렇게 함으로써, 그것은 새로운 궤도를 열었을 뿐만 아니라 상온 초전도체 연구의 진보에 있어서 주목할 만한 진보를 기록했다.�분자 압축을 유도하기 위한 다양한 대안적인 방법론의 존재를 인식하는 것이 중요gk다. 초전도체를 합성하기 위한 윤곽화된 원리의 보다 정교한 구현은 바로 지평선에 있다.

https://cs.stanford.edu/people/zjl/lk99.html

​

The interplay between exciton- and phonon-induced superconductivity might explain the phenomena observed in LK-99

• LK-99에서 실온 및 주변 압력 초전도성 및 자기 부상을 암시하는 실험 결과는 전례 없는 관심을 끌었다. 유사한 샘플에 대해 보고된 관찰을 재현하려는 다른 팀의 시도는 지금까지 실패했지만, 사용 가능한 데이터의 앙상블을 설명할 이론적 모델을 구축하는 것은 가치가 있는 것으로 보인다. 

​

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352492823019840

​

[기고] 불순물 유감, 남균 연세대 명예교수(물리학)

“그러나 상온 초전도체 개발을 위한 저자들의 노력이 세상에 대단히 큰 파장을 일으킨 사실은 높이 평가해야 할 일입니다. 상온 초전도체 연구개발의 필요성에 대해 전 세계가 귀를 기울였기 때문입니다. 끝으로 저자들이 개발했다는 상온 초전도체 'LK-99'에 대한 가능성이 완전히 사라진 것은 아닙니다. 저자들이 설명한 흑연보다 5000배 이상이라는 시료의 대단히 큰 반자성 값이 어디에서 어떻게 나왔는지에 대한 의문이 아직 풀리지 않았습니다. 저항이 0이라는 것과 함께 완전 반자성 성질은 초전도체가 갖추어야 할 기본 요소이기 때문입니다.(2023-12-28)” (https://www.mk.co.kr/news/contributors/10908740)

이 연구의 뿌리가 어디냐?

“고 최동식 고려대 교수의 액체 상태방정식 이론을 바탕으로 이 물질을 만들었다며 20년에 걸친 실험과 조정을 거쳐 물질을 개발했다…”

1943년 서울출생. 서울대학교 화학과를 졸업. 미국 Virginia 대학에서 이학박사학위. 고려대학교 화학과 조교수(1972)

문제점과 4가지 장벽 언급

1) 경력장벽 문제: 고체물리쪽에 많은 성과를 올렸다고 자주하고들 있으나 섭섭하게도 통계역학, 열역학, 액체론 전공자들의 참여가 결여되어 있는 실정

2) 짝 장벽 : BCS 이론의 짝(pair) 개념은 너무 터무니없는 오해를 불러왔다. 말은 짝인데 멀리 떨어져 있는 짝으로 다만 운동량이 같은 운동량 공간에서의 짝이라는 부연 설명이 붙어 있다. 저온으로 가면서 물질 속 전자들이 개별 작용과 개별행동에서 벗어나 집단 진동과 집단 떨림을 향하고 있음을 주목한 전도도 설명은 아주 그럴싸한 이론적 접근. BCS가 노벨상을 수상함으로써 다른 접근법의 싹을 자른 셈이 되었다. 쿠퍼짝(쿠퍼쌍)에서 벗어나야만 초전도연구는 새로운 차원으로 들어가게 된다.

​

Superconductivity and Quantum Fluids by Z.M Galasiewicz

“4가지 장벽 중 가장 심각한 것은 준거장벽이다. ………장벽을 넘어가든 뚫고 가든 마음대로이다. 제일 좋은 것은 그 장벽을 인정하지 않는 것이다. 그러면 그것은 이미 존재하지 않게 된다(51).”

3) 전선 장벽: 전기가 흐르는 통로가 어디냐인가라는 문제; 분자궤도 함수이론 전공자들이 생각을 약간 잘못한 것이 아직 통용되고 있다.

​

4) 준거(criteria) 장벽 ; 과열된 연구결과 생산하자 준거에 미치지 않는 글은 읽지 않기로 합의; ①제로저항과 마이스너 효과가 함께 나타나야 한다 ②항상 재현성있는 결과를 보여주어야 한다 ③분자식이나 구조가 확실히 밝혀져야 한다 ④안전성, 가공성에서 실용성이 있는 것이어야 한다. 이 규칙 때문에 정말 괜찮은 업적이 각광을 받지 못하는 사례가 상당수 발생했다.

토마스 쿤의 패러다임을 알고 있었고 자주 언급함. STS협동과정 신설에 관심

안문석교수; 처음에 (과학기술학협동과정 만들자고) 최동식교수가 우리한테 왔어. 그때 최교수가 똑똑하고 말을 잘했어.

이방인의 자격 검토 진행 중

• 저자들은 왜 분열한 건가? 그 분열이 아카이브 논문 등록으로 외화

​

• 저자들의 경험과학..불안정한 재현 상태일 가능성, 설명 모델이 아직 없음, 저자마다 입장과 설명이 달라

저자들의 내분, 모두 초전도체라는 확신을 표명함. 각자 새로운 동맹 맺기에 진입

이들이 이방인이 맞다면 그래서 새로운 접근모델이라면… 사실상 검증 기준은 존재하지 않아…그럼 무엇으로 검증해야하나?..... 문화적 차원이 작동

참고문헌

• Shapin, S. & S. Schaffer. 1985. Leviathan and the Air-Pump: Hobbes, Boyle, and the Experimental Life, Princeton University Press: Princeton and Oxford.
• A new form of superconductivity discovered (https://technology.inquirer.net/127271/a-new-form-of-superconductivity-discovered )
• Party like it’s LK-99, Nature Physics (https://www.nature.com/articles/s41567-023-02225-x)
• [이슈] (풀영상) 초전도체 재현 소식 없는데…LK-99 연구자 내분 격화/"초전도체라 믿는다" 권영안 교수가 처음 밝힌 입장은?/2023년 12월 12일(화)/KBS https://www.yonsei.ac.kr/sc/intro/pressrel.jsp?mode=view&article_no=226190
• 씨씨에스, 초전도체 직접 샘플제공 금일 검증...제대로된 물질로 검증받겠다(12/15) https://www.sedaily.com/NewsView/29YIS4GO3L
• LK-99 저자 김현탁 "내년 美학회서 새로운 물질로 초전도체 입증" (2023. 12. 29)- https://n.news.naver.com/article/018/0005645816
• 이석배 퀀텀에너지연구소 대표, 연세대서 초전도체 개발 계획 밝힌다(2024. 01. 09)

https://biz.chosun.com/science-chosun/science/2024/01/05/HXN2DMZWGNFJTDZ4SL7VPTAGVE/?utm_source=kakaotalk&utm_medium=shareM&utm_campaign=Mnews

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초전도 과학과 팬덤,�과학의 의제성

김지연, 김규태

(고려대학교 과학기술학 연구소,

전기전자공학부)

과학기술연구소 20주년 맞이 콜로키움

대중문화 속 과학 여섯번째 강연 (‘24.1.11, 17:00)

흐름

• 초전도에 대한 이해
• LK-99에서의 초전도 보기
• LK-99에 대한 제3자의 생각
• LK-99에 대한 검증백서
• 한국초전도저온학회에서 꾸린 국내 8개 초전도 연구그룹의 결과
• 전류-전압특성을 중심으로
• 국외의 어떤 생각
• 조심스런 제 생각
• LK-99에는 어떤 일이?
• 시선과 생각

흐름

• 초전도에 대한 이해
• LK-99에서의 초전도 보기
• LK-99에 대한 제3자의 생각
• LK-99에 대한 검증백서
• 한국초전도저온학회에서 꾸린 국내 8개 초전도 연구그룹의 결과
• 전류-전압특성을 중심으로
• 국외의 어떤 생각
• 조심스런 제 생각
• LK-99에는 어떤 일이?
• 시선과 생각

• 몇 가지 응용
• 교통: 초전도 자기 부상열차
• 의료: MRI 이미징
• 에너지: 전력송배전
• 정보통신: Quantum Computer

사회전반적인

파급효과

Heike Kamerlingh Onnes: Nobel Lecture (nobelprize.org)

Superdiamagnetism - Wikipedia

1

Superconductivity - Wikipedia

Superconductivity (sharif.edu)

전기전자재료 2023년 1학기 7주차 수업자료

2

초전도 현상

• 초전도체의 종류
• 1종 초전도체
• 임계자계 이상에서 급격히 정상화
• 2종 초전도체
• 두 종류의 임계 자계

3: (a) Variation of magnetisation M with respect to the applied... | Download Scientific Diagram (researchgate.net)

Characteristic T-H-J three axes plot of the superconducting... | Download Scientific Diagram (researchgate.net)

전기전자재료 2023년 1학기 7주차 수업자료

3

Superconductivity - Wikipedia

4

5

흐름

• 초전도에 대한 이해
• LK-99에서의 초전도 보기
• LK-99에 대한 제3자의 생각
• LK-99에 대한 검증백서
• 한국초전도저온학회에서 꾸린 국내 8개 초전도 연구그룹의 결과
• 전류-전압특성을 중심으로
• 국외의 어떤 생각
• 조심스런 제 생각
• LK-99에는 어떤 일이?
• 시선과 생각

LK-99 만든 이석배 "개발물질 초전도체 맞다…검증받을 것" (msn.com): 2024-01-09

6

https://doi.org/10.6111/JKCGCT.2023.33.2.061

이석배, 김지훈, 임성연, 안수민, 권영완, 오근호, 상온상압 초전도체(LK-99) 개발을 위한 고찰, 한국결정성장학회지, 33(2), 61-70 (2023): 2023.3.31(제출) 2023.4.18 (게재허가), 2023.4.30 (게재)

7

이석배, 김지훈, 임성연, 안수민, 권영완, 오근호, 상온상압 초전도체(LK-99) 개발을 위한 고찰, 한국결정성장학회지, 33(2), 61-70 (2023): 2023.3.31(제출) 2023.4.18 (게재허가), 2023.4.30 (게재)

8

Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim, Young-Wan Kwon, The FIrst Room-Temperature Ambient-Pressure Supercondcutor, arxiv > cond-mat

Submitted on 22 Jul 2023

[2307.12008] The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor (arxiv.org)

https://doi.org/10.6111/JKCGCT.2023.33.2.061

이석배, 김지훈, 임성연, 안수민, 권영완, 오근호, 상온상압 초전도체(LK-99) 개발을 위한 고찰, 한국결정성장학회지, 33(2), 61-70 (2023): 2023.3.31(제출) 2023.4.18 (게재허가), 2023.4.30 (게재)

9

LK-99 만든 이석배 "개발물질 초전도체 맞다…검증받을 것" | 연합뉴스 (yna.co.kr)

10

흐름

• 초전도에 대한 이해
• LK-99에서의 초전도 보기
• LK-99에 대한 제3자의 생각
• LK-99에 대한 검증백서
• 한국초전도저온학회에서 꾸린 국내 8개 초전도 연구그룹의 결과
• 전류-전압특성을 중심으로
• 국외의 어떤 생각
• 조심스런 제 생각
• LK-99에는 어떤 일이?
• 시선과 생각

한국표준과학연구원 소재융합측정연구소

성균관대학교 전자활성에너지연구실

LK-99 검증백서 (2023.12.13)

부산대학교 양자물질연구실

13

경희대학교 에너지소재양자물성 연구실

서울대학교 첨단복합물질상태연구단

한양대학교 고압물리연구소

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성균관대학교 양자물질초전도 연구실

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포항공과대학교

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LK-99 검증백서 (2023.12.13) 과정&결론

LK-99 검증백서 (2023.12.13) 과정&결론

LK-99 검증백서 (2023.12.13) 과정&결론

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Superionic Phase Transition of Copper(I) Sulfide and Its Implication for Purported Superconductivity of LK-99 | The Journal of Physical Chemistry C (acs.org)

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Superionic Phase Transition of Copper(I) Sulfide and Its Implication for Purported Superconductivity of LK-99 | The Journal of Physical Chemistry C (acs.org)

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흐름

• 초전도에 대한 이해
• LK-99에서의 초전도 보기
• LK-99에 대한 제3자의 생각
• LK-99에 대한 검증백서
• 한국초전도저온학회에서 꾸린 국내 8개 초전도 연구그룹의 결과
• 전류-전압특성을 중심으로
• 국외의 어떤 생각
• 조심스런 제 생각
• LK-99에는 어떤 일이?
• 시선과 생각

Superconductivity - Wikipedia

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요약

• 균일 가정 ⇔ 큰 불균일성
• Cu_2-δS (chalcocite: 구리 추출하는 광물) 불순물 존재한다는 것은 공통
• 초전도체 ⇔ 절연체
• 상전이는 구조, Density Wave 등 다양한 원인 존재
• 100mA ⇔ 1μA
• 검증위원회 결과 중에는 심지어 음의 저항을 보여주는 경우도 종종 발견
• 전압이 걸린 방향과 전자가 흘러가는 방향이 반대?

성균관대학교

양자물질초전도

연구실

40

개인적 의문점&생각

• 전류-전압곡선
• 정상상태 그래프가 거의 연속
• 이어보면 온도가 다름에도 같은 값
• 너무 급격한 변화
• Mechanical switching 연상
• 보통은 약간이라도 broadening: 불균일성, 온도에 의한 분포 넓어짐
• 4단자에서의 비대칭성
• 너무 높은 전류
• 검증위는 1μA, 0.1μA 수준
• 검증위의 소재에서의 큰 평균 저항과 차이
• 검증위와 같이 연구그룹에서도 음의 저항을 본 적이 있을지?

​

①

②

③

④

⑥

41

김규태, 박사학위 논문, “저차원 나노구조체의 전하수송특성: 도핑된 폴리아세틸렌 섬유, 탄소나노튜브, 바나듐 옥사이드 섬유, (2000.2)

김규태, 박사학위 논문, “저차원 나노구조체의 전하수송특성: 도핑된 폴리아세틸렌 섬유, 탄소나노튜브, 바나듐 옥사이드 섬유, (2000.2)

43

김규태, 박사학위 논문, “저차원 나노구조체의 전하수송특성: 도핑된 폴리아세틸렌 섬유, 탄소나노튜브, 바나듐 옥사이드 섬유, (2000.2)

44

김규태, 박사학위 논문, “저차원 나노구조체의 전하수송특성: 도핑된 폴리아세틸렌 섬유, 탄소나노튜브, 바나듐 옥사이드 섬유, (2000.2)

45

여러 상의 재료가 섞여 있는 경우 비저항

From Principles of Electronic Materials and Devices, Fourth Edition, S.O. Kasap (© McGraw-Hill Education, 2018)

152~157

물성전자공학 2023년 2학기 6주차 수업자료

46

47

절연성

전도성 (H₂S)

전극 외형

실질적 접점

음의 저항 + 아주 작은 저항

온도에 따른 복잡한 저항패턴

접촉저항이 기본적으로 큼

V

등전위선

전도성 특성

전도성 특성 + 절연성의

온도의존성

복잡한 온도의존성

온도변화율에 따라 미세한 균열

- 보다 복잡한 등가회로와 스위칭

48

정확도와 정밀도의 개념 | Data Study (alecompany.github.io)

49

기초통계(1종 오류, 2종 오류 등) : 네이버 블로그 (naver.com)

통계적 가설 검정 - 1종 오류가 더 위험한 이유 (tistory.com)

Data Science and Machine Learning : Confusion Matrix (manisha-sirsat.blogspot.com)

50

통계적 가설 검정 - 1종 오류가 더 위험한 이유 (tistory.com)

실제로는 상온초전도체가 아님에도 모든 시스템을 상온초전도체가 가능하다고 결론을 내리고 상황 대처

실제로는 상온초전도체인데 연구자가 상온초전도체가 아니라고 생각해서 모두가 현재 상태 그대로 살아감

51

시선과 생각

• 안타까움과 우려
• 차별과 역차별
• 과학에서의 기득권
• 객관성과 편견
• 과학에서의 팬덤
• 과학과 기술
• 과학기술의 신화
• 대중문화 속 과학
• 과학기술자의 신념&언어

​

52

시선과 생각

A Superconductor Scandal? Scientists Question a Nobel Prize–Worthy Claim | Scientific American

• 안타까움과 우려
• 차별과 역차별
• 과학에서의 기득권
• 객관성과 편견
• 과학에서의 팬덤
• 과학과 기술
• 과학기술의 신화
• 대중문화 속 과학
• 과학기술자의 신념&언어

​

53

Double Layer�Depletion Layer

Schottky Diode

Schottky Junction

초전도체�액전체?