#75 인공지능(AI) 초전도체 재료 연구 및 개발에 혁신적인 변화

<AI가 초전도체 재료 연구에 기여하는 주요 관계>

 

    초전도체는 전기 저항이 0이 되는 놀라운 물질로, 에너지 손실 없는 전력

전송부터 강력한 자기장 발생, 초고속 컴퓨팅까지 무궁무진한 가능성을 품고

있습니다. 특히 상온 초전도체는 인류의 오랜 꿈이자 혁신적인 미래를 열 핵심

기술로 주목받고 있죠. 전 세계 기업과 연구소들은 이 꿈의 물질을 현실로 만들기

위해 치열한 연구 개발 경쟁을 벌이고 있습니다.

   전통적인 재료 과학 연구의 한계를 넘어서고자 인공지능(AI)은 초전도체 연구의

혁신적인 촉매제 역할을 하고 있습니다. AI는 방대한 데이터 분석과 시뮬레이션을

통해 신물질을 예측하고, 합성 과정을 최적화하며, 기존 초전도체의 성능을

향상시키는 등 연구 전반에 걸쳐 효율성을 극대화하고 있습니다. 이러한 융합 연구는

초전도체 상용화를 앞당기고 미래 산업에 지대한 영향을 미칠 것으로 기대됩니다.

 

초전도 송전

 

 

<1>..초전도체 연구 및 개발 현황 (기업 및 연구소별)..

  초전도체는 전 세계적으로 혁신적인 기술로 인식되어 다양한 기업과 연구소에서

활발히 연구 및 개발되고 있습니다. 특히 상온 초전도체는 인류의 오랜 꿈의 물질로,

그 파급 효과는 막대할 것으로 기대됩니다.

 

구 분	주  체	주요 진행 상황 및             연구 분야	추진 계획 및           미래 전망	비   고
연구소 및 학계	퀀텀에너지연구소 (한국)	LK-99 상온 초전도체 개발 주장 (2023년) PCPOSOS 후속 물질 연구 및 미국 물리학회 (APS) 발표	상온 초전도체 물질 개발 및 검증 지속 실용화 가능성 탐색	LK-99는 현재까지 초전도체로 공식 인정되지 않음
	국내외 연구기관 (중국과학원, 메릴랜드 대학, 인도 공과대학교 등)	LK-99 재현 실험 및 이론 연구 진행  대부분 완벽한 초전도 현상(마이스너 효과) (확인 불가)	새로운 초전도 물질 탐색 및 기존 물질의 특성 분석	초전도체 연구에 대한 관심 증대 및 중요성 부각
	한양대학교 (한국)	상온상압 초전도체 실용화 2030년경 기대	장기적인 관점에서 상온 초전도체 연구 지속 및 상용화 노력	오근호 명예교수 언급
	연세대학교 (한국)	'전자결정' 상태 발견 (고온 초전도체 특성 이해에 기여)	고온 초전도체 메커니즘 규명 및 성능 향상 연구	전자쌍 묶어주는 힘의 매개 가능성 제시
	고온 초전도 마그넷 원천기술 연구단 (한국)	과학기술정보통신부 주관 (2022년 설립) 27개 기관, 220여 명 연구자 참여	핵융합, MRI 등 응용을 위한 고온 초전도 자석 원천 기술 개발	차세대 에너지 및 의료 분야 핵심 기술
	미국, 일본, 유럽 등 학계	고온 초전도체 선재 및 소자 개발 전력 시스템 적용 연구 활발 (2세대 REBCO계 선재)	임계 전류 향상 및 전력 케이블, 발전기, 모터 등 응용 분야 확장	상용화 단계에 근접한 기술
기업	LS전선 (한국)	고온 초전도 케이블 개발 및 상용화 한국전기연구원과 전력망 적용 실험 진행	전력 송전 효율 극대화 및 국내외 시장 확대	국내 대표적인 초전도 케이블 상용화 기업
	서남 (한국)	전력케이블, 한류기, 핵융합로, 모터 및 발전기용 고온 초전도 선재 제조 및 판매	국내 유일 고온 초전도 선재 제조업체로서 기술력 강화	국내 고온 초전도 선재 시장 선도
	신성델타테크 (한국)	퀀텀에너지연구소에 투자한 엘앤에스 벤처캐피탈 지분 보유	직접적인 초전도체 물질 개발보다는 간접 투자	LK-99 관련주로 주목
	파워로직스 (한국)	앤에스벤처캐피탈을 통한 퀀텀에너지연구소 지분 보유	신성델타테크와 유사한 간접 투자 형태	LK-99 관련주로 주목
	고려제강 (한국)	초전도 선재 연구소 및 공장 운영 (2004년부터) 핵융합 장치용 초전도체 납품 이력	핵융합 및 기타 초전도 응용 분야 시장 확대	장기간 초전도 선재 기술 개발
	AMSC (American Superconductor, 미국)	풍력 발전기 및 전력망용 초전도 케이블 개발	에너지 효율 향상 및 전력 인프라 개선	미국 대표 초전도체 기업
	Nexans (프랑스)	초전도 케이블을 이용한 전력 전송 시스템 개발	전력 인프라 현대화 및 효율성 증대	글로벌 전선 및 케이블 제조업체
	Superconductr Technologies Inc. (STI, 미국)	통신 장비용 초전도체 필터 개발	통신 분야에서의 초전도 기술 적용 확대	통신 시스템 성능 향상
	D-Wave Systems (캐나다)	초전도체를 이용한 양자 컴퓨터 개발	양자 컴퓨팅 기술 선도 및 상용화	양자 컴퓨팅 분 야의 선두 주자
	Siemens (독일)	의료기기(MRI) 등 초전도체 기술 활용 상용화 제품 생산	의료 및 산업 분야에서 초전도체 응용 확장	다양한 산업 분야에 초전도체 기술 적용
	QuantumScape (미국)	배터리 분야에서 초전도체 기술 활용 시도	차세대 고성능 배터리 개발	전기차 및 에너지 저장 분야 혁신 목표

 

 

<2>..초전도체 주요 연구 과제..

초전도체 연구는 현재 많은 과제를 안고 있지만, 동시에 미래 기술 발전을 위한

중요한 기회를 제공합니다. 특히 인공지능(AI)의 발달은 이러한 연구 과제 해결에

큰 도움이 될 것으로 기대됩니다.

 

주요  연구       과제분야	세부 연구 과제	연구 목표 및 중요성
1. 상온 초전도체 물질 탐색 및 합성	새로운 물질계 탐색	LK-99와 같은 아파타이트 구조 외, 다양한 원소 조합 및 결정 구조를 가진 상온 초전도 물질 탐색 기존 물질의 새로운 초전도 메커니즘 규명 (예: 와세다대 'Bi2212' 연구)
	안정적인 물질 확보	상온에서 장기간 안정적으로 작동하는 초전도체 개발 (열역학적, 화학적 안정성 확보)
	재현성 확보	특정 연구팀의 초전도 현상이 다른 연구팀에서도 동일하게 재현되는 과학적 신뢰성 확보
	대량 생산 기술 개발	실험실 규모를 넘어 경제적이고 균일한 품질의 초전도체 대량 생산 기술 확립
	초전도 메커니즘 규명	상온 초전도 현상의 물리적 원리를 명확히 규명하여 새로운 초전도체 설계에 기여 (예: 연세대 '전자결정' 연구)
2. AI를 활용한 초전도체 연구 가속화	AI 기반 신물질 예측 및 설계	방대한 재료 데이터와 AI 알고리즘 활용, 초전도 가능성이 높은 물질 조합 및 구조 예측 (예: 구글 딥마인드 GNoME)
	합성 및 공정 최적화	복잡한 합성 조건 시뮬레이션 및 최적화, 효율적인 초전도체 합성 (예: 로렌스 버클리 연구소 '에이랩')
	물성 예측 및 분석	초전도체 전기적, 자기적 특성 및 미세 구조, 결함의 영향 예측 및 분석 (예: 플로리다/테네시 대학 'BETE-NET')
	데이터 기반 초전도 현상 이해	방대한 연구 데이터를 분석하여 숨겨진 패턴이나 물리적 법칙 도출
3. 기존 초전도체 기술의 한계 극복 및 응용 분야 확장	극한 환경 초전도체 연구	더 높은 온도, 특정 자기장/전류 조건에서도 초전도성 유지하는 물질 개발 (예: 고압 초전도체, 키랄 초전도체)
	초전도 선재 성능 향상	초전도 선재의 임계 전류 밀도, 기계적 강도 개선 및 제조 단가 절감
	양자 컴퓨팅 응용 연구	초전도 큐비트의 안정성 및 오류율 개선, 대규모 초전도 양자 컴퓨팅 시스템 구축 (예: UCLA 키랄 초전도체 연구)
	에너지 분야 응용 확대	핵융합 발전, 초전도 전력 저장(SMES), 모터/발전기 등 에너지 효율 극대화 기술 개발
	의료 및 교통 분야 혁신	고성능 MRI, 초전도 자기부상 열차 등 기존 응용 분야 성능 향상 및 새로운 기술 개발

 

 

<3>..결론.. 

   현재 초전도체 연구는 크게 상온 초전도체 탐색과 기존 초전도체 기술 상용화라는

두 축으로 진행됩니다. 퀀텀에너지연구소의 LK-99와 같은 상온 초전도체 연구는

아직 초기 단계로, 안정적인 물질 확보와 재현성, 대량 생산 기술 개발이 시급한

과제입니다. 하지만 AI는 이러한 신물질 탐색과 합성을 가속화하는 핵심 도구로

부상하고 있습니다. 구글 딥마인드의 AI 모델처럼 수백만 개의 새로운 결정 구조를

예측하고, 최적의 합성 조건을 찾아내는 연구가 활발합니다. 동시에 LS전선과 같은

기업들은 고온 초전도 케이블 상용화를 통해 이미 전력 손실 없는 에너지 전송 시대를

열고 있습니다. 의료 분야의 MRI, 핵융합 발전 장치의 초전도 자석 또한 상용화된

기술의 대표적인 예입니다. 앞으로 초전도체는 양자 컴퓨팅, 에너지 저장, 자기부상

열차 등 다양한 분야로 응용이 확대될 것이며, AI와의 시너지는 이 기술 발전의 속도를

더욱 가속화할 것입니다.