최초로 구현된 양자 엔진

서울대 물리천문학부 연구팀이 세계 최초로 구현

엔진온도 15만도, 엔진 효율 98% 달성

[객원 에디터 3기/정동혁 기자] 안경원 서울대학교 물리천문학부 연구팀이 세계 최초로 양자 엔진 구현에 성공했다. 과학기술정보통신부에 따르면 이번 연구는 국제학술지인 네이처 포토닉스에도 기재되었다. 

연구팀이 구현한 초방사 엔진은 양자역학적으로 질서정연하게 구성 및 행동하는 원자들이 집단적으로 빛을 방출하는 현상인 초방사 현상을 이용한 엔진이다. 초방사 양자 엔진은 강하게 방출되는 빛의 압력을 이용하여 작동한다. 이를 작동시키기 위해서는 초방사 현사를 통제할 수 있는 기술이 필요했다. 지금까지는 제어가 불가능했기에 양자엔진은 이론적으로 설계만 되어있는 엔진이었다. 하지만 연구진들은 양자중첩상태의 원자를 아주 작은 구멍이 나있는 나노 구멍 격자에 통과시킨 후 상태 제어용 레이저를 이용하여 초방사 상태를 제어할 수 있었다. 

실험이 성공적으로 마무리되며 연구진은 초방사 엔진이 잘 작동하며 엄청난 효율을 낼 수 있다는 것을 확인하였다. 아주 작은 원자들의 세계인 양자역학 에서는 현실에서 적용되는 다양한 법칙들이 성립하지 않는다. 따라서, 엔진효율이 98%라는 엄청난 수치까지 도달할 수 있었다. 이는 자동차 엔진의 일반적인 효율인 38~43%보다 훨씬 높은 수치이다. 기존의 열역학 법칙을 넘어서는 고효율의 엔진이 존재할 수 있다는 가능성을 보여주었기에 향후 고성능 엔진 개발에 기여할 수 있을 것으로 예상된다. 앞으로 더욱 효율이 높은 열기관이 개발되어 발전 에너지를 더욱 효율적으로 사용할 수 있기를 기대한다.