파워로직스, 주가 급등…초전도체 비밀 풀 '전자결정' 韓 연구진 발견

김준형 기자

2024-10-18 03:36:06

파워로직스, 주가 급등…초전도체 비밀 풀 '전자결정' 韓 연구진 발견
[빅데이터뉴스 김준형 기자]
파워로직스 주가가 시간외 매매에서 강세를 보였다.

18일 한국거래소에 따르면 전일 시간외 매매에서 파워로직스 주가는 종가보다 0.94% 오른 5380원에 거래를 마쳤다. 파워로직스의 시간외 거래량은 6638주이다.

이는 국내 연구진이 액체와 고체 두 가지 성질을 동시에 갖는 전자 결정(結晶)을 실험으로 확인했다는 소식이 전해졌기 때문으로 풀이된다. 전자 결정은 물리학계의 대표적 난제인 고온 초전도체와 초유체의 비밀을 푸는 길이 될 것으로 기대된다.

김근수 연세대 물리학과 교수는 17일 국제 학술지 ‘네이처’에 “액체와 고체의 특징을 동시에 갖는 전자 결정 조각을 세계 최초로 발견했다”고 밝혔다.
전자 결정은 전자들이 규칙적인 배열을 만들어 움직일 수 없는 상태를 말한다. 전자는 원자핵과 함께 물질을 구성하는 가장 작은 단위인 원자를 이룬다. 전자는 음(-) 전하를 가진 입자로, 전자를 잃은 원소와 만나 화합물을 만들고, 전자가 자유롭게 움직이면 전류가 발생한다.

김 교수는 “물질의 특성을 이해하려면 여러 전자의 상호작용에 대한 연구가 반드시 필요하다”며 “전자 사이의 상호작용은 이전까지 예상하지 못했던 새로운 현상을 만들어내기도 한다”고 설명했다.

물질의 특성을 연구하는 물리학자들은 오랜 기간 전자의 움직임과 상태에 대해 관심을 가져왔다. 1963년 노벨 물리학상을 수상한 유진 위그너는 전자의 새로운 상태로 전자 결정을 제안했다. 하지만 전자 결정은 이론적으로만 존재했을 뿐 2021년에서야 처음 발견됐다.
연세대 연구진은 흑린에 알칼리 금속인 나트륨과 칼륨, 루비듐, 세슘 등 4종을 각각 도핑한 물질에서 전자 결정 조각을 찾았다. 김 교수는 “흑린은 인으로 만들어진 2차원 물질이어서 매우 안정적”이라며 “물리학적 현상을 단순한 형태로 보여주는 일종의 모델 물질로 사용되고 있다”고 설명했다.

도핑은 의도적으로 불순물을 넣는 과정을 말한다. 물질이 기존에 나타나는 특징과 다른 새로운 현상을 만들 수 있어 반도체의 전기적 성질을 조절하는 데 주로 활용된다. 이번에 반도체처럼 안정된 흑린에 불순물을 넣어 전자 결정을 만든 것이다.

연구진은 미국 로렌스버클리국립연구소가 운영하는 방사광가속기 ALS로 도핑한 흑린을 분석했다. 방사광가속기는 전자를 빛에 가까운 속도로 가속해 강한 빛을 내는 장비다. 방사광가속기가 만든 빛은 흑린에 충돌한 후 특정 에너지와 각도를 갖고 튕겨져 나오는데, 이를 분석하면 전자의 상태를 정밀하게 측정할 수 있다.

연구진은 일반적인 고체 물질에서 나타나는 규칙적인 전자의 에너지 분포와 함께 일부 불규칙한 패턴을 포착했다. 이 같은 패턴은 전자 결정이 미세한 조각으로 존재할 때 나타난다.
김 교수는 “흑린에 존재하는 전자들이 완전히 규칙적으로 배열돼 있으면 고체, 완전히 불규칙하면 기체로 볼 수 있다”며 “이번 흑린은 전자가 부분적으로 규칙적으로 배열된 전자 결정을 이루면서도 전체적으로는 불규칙한 두 가지 특징을 모두 갖고 있다”고 말했다.

이번 연구 결과는 고온 초전도체, 초유체 같은 물리학계 난제 해결의 단서도 될 수 있을 것으로 기대를 모은다. 초전도체는 전류가 아무런 저항 없이 흐르는 현상이다. 일반적인 초전도체는 영하 270도 이하의 극저온에서만 특성을 나타낸다. 고온 초전도체는 이보다 높은 영하 230~250도의 온도에서도 초전도를 나타낸다.

물리학자들은 아직도 고온 초전도체가 상대적으로 높은 온도에서 초전도성을 나타내는 이유를 모른다. 고온 초전도체는 전자 2개가 모여 만든 쿠퍼쌍이 집단 행동을 하면서 초전도성을 나타내는 것으로 알려졌으나, 전자를 묶는 힘의 정체가 무엇인지는 아직 밝혀지지 않았다.

김 교수는 “이번에 발견한 전자 결정은 국소적으로 전자들이 일정한 배열을 이루는 현상으로, 전자와 전자를 묶어주는 힘과 연관될 수 있다”며 “고온 초전도체의 원리를 설명하는 데 이번 발견이 활용될 수 있을 것이라고 기대하고 있다”고 말했다.

고온 초전도체는 냉각에 필요한 에너지를 크게 줄이고, 활용 분야를 넓힐 수 있어 주목 받고 있다. 고온 초전도체 중 상온 초전도체는 일상 생활을 하는 온도(약 25도)에서 작동하는 경우다. 만약 상온 초전도체 개발이 성공한다면 작은 에너지로도 강한 자기장을 만들어 자기공명영상(MRI) 장치를 소형화하거나, 에너지 손실이 없는 송전망 구축이 가능해진다. 김 교수는 이어 “고온 초전도체가 초전도성을 나타내는 임계 온도를 높일 수도 있을 것”이라고 말했다.

또 다른 난제인 초유체는 점성과 표면장력이 전혀 없이는 자유럽게 흐르는 물질로, 고온 초전도체와 마찬가지로 그 원리를 완전히 알지 못한 상태다. 초유체의 가장 큰 특징은 에너지와 전자의 운동량 사이의 상관 관계가 불규칙하게 나타나는 것이다. 연구진이 전자 결정에서 관측한 것과 비슷한 패턴이 나타난다는 의미다. 김 교수는 “전자 결정이라는 개념이 초유체의 원리를 이해하는 데 단초를 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

이 소식에 모비스와 신성델타테크, 서원, 서남 등 초전도체 관련주들이 주목받고 있다. 신성델타테크는 지난 2012년 L&S벤처캐피탈을 통해 퀀텀에너지연구소에 5억원을 투자, 초전도체 개발 업체인 퀀텀에너지연구소 지분 16.67%를 확보한 바 있다. L&S벤처캐피탈의 최대주주는 지분 52.52%를 보유한 신성델타테크다. 이후 퀀텀에너지연구소의 제3자배정 유상증자에 참여한 신성델타테크는 올해 1월 19일 9590주를 40억원에 취득 완료했다.

파워로직스 역시 퀀텀에너지연구소의 지분을 보유한 L&S벤쳐캐피탈의 대주주이다.

한울소재과학은 앞서 DV-QKD 기반 양자키 분배장치와 양자암호 키 관리 시스템, 양자암호 기반 IP 보안장비(Q-IPSec) 상용 시스템 개발에 성공했다고 밝힌 바 있어 초전도체 관련주로 분류됐다.

씨씨에스는 지난해 말 대표이사가 바뀌면서 초전도체를 신사업으로 추진하고 있다. 현재 최대주주인 그린비티에스와 퀀텀포트는 모두 상온 상압 초전도체 연구개발 업체로 권영완 교수가 대표를 맡고 있다.

다보링크와 아센시오는 씨씨에스의 새로운 최대주주인 그린비티에스와 특수관계인 퀀텀포트에 자금을 지원했다. 아센디오와 다보링크 등으로부터 차입한 자금을 토대로 그린비티에스와 퀀텀포트는 80억원 규모의 씨씨에스 유상증자에 참여, 씨씨에스 최대주주에 올랐다.

아센디오와 다보링크는 비상장사 CB인수를 통해 사실상 씨씨에스에 자금을 투자한 것이다.

모비스는 KEN TECH와 핵융합 발전의 필수 소재인 초전도체에 대한 시험설비 제어시스템을 개발하는 데 착수했다는 소식이 전해졌다. 모비스는 앞서 "KENTECH의 초전도체 시험설비 구축 사업단과 관련 기술 개발을 위해 전략적 제휴를 체결했다"고 밝혔다.

비츠로테크는 지분 100%를 보유한 종속회사 비츠로넥스텍이 고려대학교와 함께 과학벨트 기능지구 공동연구법인 사업을 위해 ‘㈜코넥스알’이라는 공동연구법인을 설립해 ‘초전도 선형 가속기용 325MHz 고출력 커플러’를 개발한 바 있다.

신성에스티는 신성델타테크 자회사이다. 신성에스티의 주력 제품은 부스바(Busbar)와 모듈 케이스(Module case)다. 부스바는 배터리 팩에서 전기선 역할을 하는 핵심 부품으로 모듈과 팩 사이 전류를 연결하는 전도체다.

서원은 신동업계 정상의 기업으로 주요제품은 황동빌레트, 인고트 및 동합금 제품을 제조한다. 과거 국내에서 개발됐다고 주장한 초전도체가 구리(동) 물질을 이용한 것으로 알려지면서 초전도체 관련주로 엮였다. 덕성은 과거 초전도체 사업 프로젝트에 참여했던 사실이 부각되면서 관련주로 꼽힌다.

덕성은 초전도체사업 프로젝트를 오랜 기간 추진해왔고 초전도마그네트를 상용 개발에 착수했던 이력이 있다.

서남은 싱귤래리티와의 협업이 부각됐다. 지난 2021년 설립된 싱귤래리티는 2022년과 2023년에 각각 엔젤 라운드와 프리-A 라운드 자금 조달을 진행했다. 국내 기업 중 고온초전도 선재 양산 기업 서남과 파트너십을 맺고 있다.

서남과 싱귤래리티는 기술 협력뿐 아니라 제품의 단가·성능 협의를 진행 중이며, 정규공급사에 포함되기 위한 작업을 하고 있다.

김준형 빅데이터뉴스 기자 kjh@thebigdata.co.kr
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