얼마 전에 LK-99 초전도체 특허 관련 포스팅을 올렸습니다. 세계의 여러 기관에서 초전도성이 있다 없다로 계속 갑론을박이 오가는 가운데, 논문에 공개되지 않은 정보가 특허 명세서에는 있다는 의견을 보고 LK-99 특허 명세서를 보다 자세하게 살펴보려고 합니다.
LK-99 특허 명세서 자세하게 읽기
지난 포스팅에서 국제 특허 출원(PCT 출원)은 WO2023-027536A1 한 건만 있는 줄 알았는데, 그 사이에 다른 한 국제 특허 출원의 공개 공보(WO2023-027537A1)이 새로 공개가 되었습니다.
새로 공개된 문헌은 아래 링크를 통해 원문을 확인할 수 있습니다.
새로 공개된 공개 공보가 논문으로 널리 알려진 LK-99의 화학식을 보다 유사하게 담고 있기 때문에 새로 공개된 공개 공보를 보다 상세하게 분석해 보도록 하겠습니다.
1. 청구항 분석
새롭게 공개된 LK-99 특허의 청구항 1항은 아래와 같습니다.
10-x와 x를 기재한 부분이 아래와 같이 대중에게 널리 알려진 LK-99의 형태와 매우 흡사하다는 것을 알 수 있습니다.
대신 x의 범위를 조금 넓게 기재해 두었네요. 지난 번에 말씀드린 바와 같이 보통 이런 범위들은 논문보다는 넓게 잡습니다. 수치 범위는 추후에 심사 과정에서 보정을 통해 줄이는 것만 가능합니다. 즉, 0.1 내지 2.0은 현재 출원된 특허가 가질 수 있는 최대 범위라고 보시면 됩니다.
2. 실험 분석
이하에 기재된 내용은 현재 공개된 특허 명세서에 기재된 내용으로, 세계의 여러 연구 기관들이 수행하고 있는 것과 같이 실험으로 검증된 사실은 아닙니다. 다만, 명세서에 실험 결과가 상당히 자세하게 서술되어 있는 것은 사실입니다.
논란이 되고 있는 이슈가 기재된 부분을 발췌해서 분석해 보겠습니다.
(1) 제로 저항 특징
초전도 현상의 가장 중요한 특성이 저항이 0이 되는 것입니다.
현재 연구 기관들에서 저항이 0이다 아니다로 많은 주장이 오가고 있는 상황인데, 발명자들은 아래와 같이 주장하고 있다는 것을 알 수 있습니다.
구체적으로, 공개공보에는 저항이 0이 되는 지점을 도시한 그래프를 아래와 같이 도 6, 도 7에 도시하고 있습니다.
중고등학교 물리 시간에 다들 배우셨겠지만, V=IR 인 것을 기억하실 겁니다. R은 전압을 전류로 나눈 값으로 정의되는데요. 위의 그래프들은 인가되는 전류를 변화시키면서 물질에 걸리는 전압을 측정함으로써 저항을 나타내는 그래프입니다.
즉, 전류를 아무리 흘려도 전위차(또는, 전압)이 0이면 저항이 0이 된다고 보는 것이죠.
도 6, 7에서 전압이 0이되는 지점을 실험적으로 나타내고 있습니다. 원래는 컬러로 된 그래프일 것 같은데 PCT 출원의 경우에 컬러 도면의 사용에 제한이 있기 때문에 흑백으로 출원되어서 정확하게 어느 온도에서 저항이 0이 되는것인지는 선출원 명세서를 좀 더 읽어봐야 될 것 같습니다.
다만, 위의 공개공보에는 외부 자기장의 크기가 0G인 경우에 옴의 법칙을 따르지 않고, 공급된 전류에 비해 전압의 변화가 거의 없다는 점, 외부 자기장의 크기에 따라서 최대 전류의 양이 줄어드는 특성을 보이다가, 최대 전류량을 넘어서면 옴의 법칙을 따른다는 점을 기재하고 있습니다.
(2) 반자성, 강자성 특성
공개공보 도 17,18을 참조하면,
도 17, 18은 각각 각각 실시예 2의 시료에 대한 300K에서 VSM 모드로 SQUID 측정을 통해 강자성 거동을 나타내는 그래프입니다.
청구항 17항에도 기재되어 있듯이, 특허의 종속항 중 하나로 자기장 변화에 따른 자화율이 반자성, 강자성을 나타내는 것을 특징으로 하는 초전도성 세라믹화합물을 청구 대상으로 하고 있습니다.
즉, 다시 말하면, 자기장 변화에 따라 LK-99의 특성이 반자성과 강자성을 오간다는 것은 퀀텀에너지 연구소 측에서 법적 권리로도 보호받고자 하는 특성이라고 보시면 됩니다.
(2) 황화 구리가 불순물인지 여부와 상전이 현상
공개공보 도 12와 도 15를 참조하면,
도 12는 XRD 결과고, 도 15는 디바이(Debye) 온도를 나타내는 그래프입니다.
명세서에는 LK-99가 다결정이고, 주 피크가 납-아타파이트(AP) 구조와 유사한데, Cu2S가 불순물로 나타난 다는 점을 기재하고 있습니다.
또한, LK-99의 열용량특성이 일반적인 초전도체가 보여주는 2차 상전이 특성변화를5K-400K까지 온도영역에서 전혀 보여주지 않고 디바이 모델에 의한 열용량 변화의 법칙도 따르지 않고 있어 세라믹 화합물의 내부 구조적 변화를 반영한 열용량 특성을 보여주는 물질로 상온상압초전도체의 열용량특성을 나타내고 있다고 주장하고 있습니다.
(3) 전류를 흘려줄 경우에 나타나는 자기부양 현상
도 21은 시료에 전류를 공급하지 않은 경우에, 반자성 특성이 매우 작아서 자기 부양 현상이 나타나지 않는 모습을 나타내고, 도 22는 전류를 공급할 경우에 증가된 쿠퍼쌍으로 인한 반자성 특성 강화로 자기 부양 현상이 나타나는 경우를 나타냅니다.
3. 결론
명세서의 발명의 상세한 설명 마지막 부분에는 LK-99가 상온 상압에서 초전도성을 나타내는 것은 구조적 고유성으로 인해 Pb(2)2+이온의 CU2+ 치환에 의해 발생하는 응력을 해소하지 못하고, 원통형 기둥의 계면에 전달했기 때문이라고 기재하고 있습니다.
LK-99의 원통형 기둥 계면의 Pb(1) 원자는 구조적으로 제한된 공간을 차지하고, 원자들이 Cu2+ 이온에 의해 생성된 응력과 변형에 영향을 받고, SQW는 이완 없이 상온, 상업에서 적절한 양의 왜곡에 의해 인산염과의 계면에 생성될 수 있다고 합니다.
결론적으로, CuO 및 Fe 기반 초전도체 시스템은 구조적으로 자유로 인해 이완 과정을 제한할 수 없어서, 구조적 자유를 제한하고, SQW 생성을 달성하기 위한 적절한 온도, 압력이 필요하다는 점 또한 기재하고 있습니다.
문헌에 있는 실험 데이터들이 재현 가능한 데이터인지는 연구 기관들이 진행하고 있는 실험을 통해 확인해야 될 것 같습니다.
특허 공개공보를 통해 내릴 수 있는 결론은 LK-99가 자기 부양 현상을 나타내기 위해서는 단순히, 상온 상압 만으로는 어렵고, 전류를 인가해야 된다는 점, 불순물이 없는 샘플을 이용한 실험 데이터가 부족하다는 점, 외부 자기장 변화에 따라 저항 특성이 변한다는 점을 특성으로 갖는 물질이라고 이해하시면 좋을 것 같습니다.