초전도체 : 특정 온도 이하에서 모든 전기 저항을 상실하는 꿈의 물질

1. 서론

초전도체는 초저온으로 냉각될 때 특별한 특성을 나타내는 물질을 말한다. 제로 전기 저항 및 자기장 방출과 같은 특성을 가진 초전도체는  다양한 분야에서 획기적인 응용 분야로 이어졌다. 이 글에서는 초전도체의 특성, 다양한 유형 및 용도를 조사하여 초전도체에 대해서 수박 겉핥기식이라도 알고 넘어가는 시간을 가져보도록 하겠다.

 

 

 

2. 초전도체의 특징

특정 온도 이하에서 전기 저항이 0이 되는 물질이라 전기를 매우 효과적으로 전달할 수 있는데, 초전도체는 다음과 같은 특징들이 있다.

 

①제로 전기 저항 : 초전도체의 가장 큰 특징 중 하나는 절대 저항이 0인 상태에서 전기를 전도하는 능력이 있다는 것이다. 임계 온도 이하로 냉각되면 초전도체는 중단 없는 전류 흐름을 허용하여 전기 응용 및 전력 전송에 현존하는 물질 중 가장 효율적이다.

 

②임계 온도 : 임계 온도는 초전도성을 정의하는 지점으로 작용한다. 서로 다른 초전도체는 다양한 임계 온도를 가지며 일부는 특성을 잘 나타내기 위해 절대 영도(-273.15°C)에 근접하는 극도로 낮은 온도를 필요로 하게 된다.

 

③마이스너 효과: 초전도체는 마이스너 효과를 나타내어 임계 온도 이하로 냉각될 때 재료 내부에서 자기장을 방출하게 된다. 이러한 특성은 초전도 물질이 강한 자기장이 있는 상태에서 부상할 수 있도록 도와주게 된다.

 

 

 

3. 종류

①저온 초전도체 : 임계 온도에서 초전도 상태로 빠르게 전환된다. 이것은 마이스너 효과를 강력하게 보여주고 자기장에 매우 민감하게 반응한다. 그러나 임계 온도가 상대적으로 낮아 고온 응용 분야에 대한 실용성이 제한된다는 단점이 있다.

 

②고온 초전도체 : 초전도 상태로 보다 점진적으로 전환되며 더 높은 자기장이 있는 경우에도 초전도성을 유지할 수 있다는 장점이 있다. 그렇기에 다양한 기능을 제공하며 일반적으로도 실제 응용 프로그램에 많이 사용된다.

 

4. 응용

①전력 수송 : 초전도체 전력선은 기존의 전력선보다 전력손실을 무려 99% 줄일 수 있다. 이 때문에 초전도체 전력선은 전력 수송 비용을 크게 줄일 수 있을 것이라고 기대된다.

 

②MRI : 초전도체를 이용하여 인체의 내부 구조를 영상화하여 암 진단, 뇌 질환 등 다양한 분야에서 활용된다.

 

③초고속 컴퓨터 : 전기를 매우 빠르게 전달하는 특징때문에 초고속 컴퓨터의 개발에 사용된다. 기존의 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 계산을 수행할 수 있다.

 

④고속 열차 : 자기장을 매우 강하게 발생시키는 특징으로, 고속 열차의 추진 장치에 사용된다. 기존의 추진장치에 비해 훨씬 효율적으로 빠르다.

 

⑤무진동 엔진 : 진동을 억제하는 특성을 활용해, 기존의 엔진보다 훨씬 조용하고 진동이 적은 무진동 엔진을 만드는 데 사용될 수 있다.

 

5. 결론

현재 상온 초전도체를 개발했다는 한국 연구진의 눈문으로 인해 전세계 과학기술계가 들썩이고 있다. 현재 여러 가지 논란들이 있지만 만에 하나라도 한국 연구진의 연구가 사실로 인정되면 노벨상은 따놓은 당상이고 최근 100년 이래 세계적인 최고의 업적이 될 것으로 보인다. 이를 이용할 분야들이 넘쳐나고 기존의 분야들이 최소 몇 배에서 몇백 배, 몇천 배의 효과를 볼 수 있는 잠재력을 보유하게 되는 것이기 때문이다. 이론적으로만 따지면 영화에서만 나오던 미래사회의 모습이 실제로 만들어지게 될 것이다.

 

 

 

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