연구성과는 무엇일까?
연구성과는 무엇일까?
  • 이한결 기자
  • 승인 2006.02.15 00:00
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세계 최초 초전도 박막과 단결정 제작, 최첨단 실험 주도
▲ MgB2의 결정 모양

이성익 교수는 초전도에 관한 그간의 연구성과를 인정받아 1월에 한국 과학자상을 받았다.

이 교수의 연구성과로 먼저, 국내유일의 고온-고압시료제조장치를 개발한 것을 들 수 있다. 이를 이용하여 물질제조 기법을 다양화 시켰으며, 새로운 초전도체를 많이 제작했다. 세계최초 초전도 박막의 재료인 MgB2도 이 중 하나이다.

MgB2는 2001년 2월 초에 절대온도 39K(영하 234도)에서 초전도 기능을 지닌 새로운 물질을 위한 제조 연구에 착수한 결과로 얻어졌다. 섭씨 850~1000도, 3만 기압 하에서 만들어진 MgB2는 대폭 강화된 초전도성을 가지고 있었다. 기존의 방법대로 온도만을 이용하여 제작한 MgB2의 경우, 연탄재나 모래알처럼 약해서 초전도의 다양한 성질을 측정하기에는 무리가 많았다. 하지만 고온-고압 방법으로 제조된 MgB2는 시료 내에 빈 공간이 없고, 다이아몬드가 생성되는 극한의 환경에서 만들어졌기 때문에 이런 단점을 한 번에 극복했다.

이 교수 연구팀은 고온-고압 기법으로 MgB2를 만든 후, 레이저 박막 제조 장치를 이용하여 MgB2 초전도 박막을 세계최초로 개발하는데 성공한다. 이 MgB2박막은 물성이 매우 뛰어나 초전도성의 절대량이 다른 곳에서 제작된 것보다 10배 이상 높았으며, 절대온도 4K에서 흐를 수 있는 전류는 세계 최고 수준인 것으로 판명이 났다. 이 박막은 1 제곱센티미터에서 4천만 암페어까지 초전도성이 유지되는 것이 관찰됐다. 이러한 공로로 2001년 4월 13일에 Science 지에 실리게 되었고, 이 논문은 현재까지 피인용 횟수가 270회에 이른다. 이같은 결과에 힘입어 이 교수는 2002년에 미국 물리학회에 초청받아 강연을 하기도 했다.

MgB2박막개발 후, MgB2단결정 제조에도 성공을 했다. 박막과 단결정 제작 후, 이 둘을 이용한 최첨단 연구를 수행했다. 지난 4년간 상위 10편의 연구 논문 피인용 횟수의 합이 830편에 이르며, 현재 초전도 분야의 최첨단 연구를 수행하고 있다.

또한 이 교수는 2004년 1월부터, 인터넷으로 자신이 2004년에 강의한 초전도 강의를 내보내고 있다. ‘초전도’ 강의에 사용된 교재는 초전도 분야의 최고 입문서로 꼽히는 미국 하버드대 미챌 틴캄(Michael Tinkham) 교수의 ‘초전도 소개 2판’이다. 이 책은 초전도 요동현상에 관한 수 백여 편의 주요 논문이 정리되어 있는 등 초전도 연구시 꼭 알아야 할 내용을 모두 포함하고 있어 이 분야 최고 서적으로 꼽히고 있다. 하지만 보통은 생략되는 초전도 쿠퍼쌍의 형성에 관한 상세한 계산과정, 초전도 요동현상 등이 포함되어 있어 내용이 쉽지 않다. 이 교수는 이 분야에서 연구한 경험을 바탕으로 자세하고 재미있게 강의를 하였다.

이 교수는 현재까지 Physical Review Letters 15편, Physical Review B 110여 편, Applied Physical Letters 7편 등의 논문을 발표했으며, 이 논문들의 피인용 횟수는 2005년 말까지 총 2800회를 상회하고 있다. 이런 성과로 이 교수는 초전도 공학상(2005년), 이달의 과학기술자상(2002년) 등을 수상 하기도 했다.