떠들썩한 '상온초전도체' 도대체 뭐길래? 초전도체 십분이해

현재 전세계가 초전도체로 인해 시끄러운 나날을 보내고 있습니다.

여름이 지나더라도 이 뜨거움은 게속될 예정일텐데요.

날씨 이야기가 아닌 바로 요즘 제일 핫한 키워드 '초전도체'에 관한 내용입니다.

 

 

초전도체란??

 

초전도체는 특정 온도 아래에서 전기 저항이 사라지는 물질로 정의됩니다.

이 현상은 1911년 네덜란드의 물리학자 오너스가 처음으로 발견했으며, 일방적으로

구리나 은과 같은 금속성 도체의 전기 저항은 온도가 낮아짐에 따라 점차 감소하게 됩니다.

그러나 초전도체의 경우 7도 이하로 냉각되는 순간 저항이 0인 완전 도체가 되며,

한 번 발생한 전류는 에너지 손실 없이 무한히 전기가 흐르게 됩니다.

 

초전도체의 특징과 활용

 

초전도체는 많은 놀라운 특징을 가지고 있습니다. 다양한 특중 중 초전도체의 대표적인것은

아래 두가지를 이야기합니다.

 

1. 전기저항이 없다.

전기 저항이 없다는건 전류가 흐를때 에너지 손실이 없다는 것입니다. 현재 인류가 사용하고 있는

전선에서는 20% 이상의 전력 손실이 일어납니다. 만약 초전도체가 실용화 된다면 인류는

한번 발생한 전류로 전력손실이 없는 무한한 전기 사용이 가능하게됩니다.

 

 

2. 마이스너 효과

일반적인 도체는 외부 자기장에 반응하는 특성이 있습니다. *도체 내부에 자기 선류가 생기고, 외부 자기장과

상호작용을 합니다. 하지만, 초전도체는 자기장 속에서 다른 모습을 보입니다. 초전도체는 외부 자기장과 반대방향의 자기장을 내부에 만듭니다. 내부에 자체적인 자기선을 만들어 외부 자기장을 밀어내는 모습을 보입니다. 마이스너 효과는

초전도체가 공중에 뜨는 현상을 설명할 수 있습니다.

 

 

 

 

일상에서의 초전도체 활용

 

상온에서 구현 가능한 초전도체는 우리 생활에 과연 어떻게 활용 될 수 있을까요?

한번 대표적인 세가지 사례를 보도록 하겠습니다.

 

 

 

1. 자기공명 영상장치(MRI)

일반적인 MRI는 커다란 기계 안에 들어가 굉음을 버텨야 하는 불편함이 있습니다.

좋은 검사 결과를 얻기 위해 강한 자기장이 필요한데 전자석 코일에 고압 전류를 보내는 과정에서

상당한 열이 발생됩니다.

병원에서 사용하는 MRI는 초전도체를 활용하고 있습니다. 단열이 잘 되어있어 느끼기는 어렵지만

기계 안에서는 초전도 현상을 이용하기 위해 영하269도의 액체헬륨으로 냉각 작업이 이루어 지고 있습니다.

상온 초전도체가 상용화된다면 MRI기기의 설치와 사용, 보수가 한결 간편해질것을 기대해 볼 수 있습니다.

 

 

2. 자기부상열차

미래 도시를 배경으로 한 영화에 자주 등장하는 단골 손님이 있습니다. 바퀴없이 레일을 달리는 자기부상 열차인데요

자기부상열차는 같은 극 끼리 밀어내는 자석의 성질로 움직입니다. 초전도체의 특징으로 설명드린 마이스너 효과도 이용됩니다. 열차를 공중으로 띄우려면 자석의 세기가 강해야하는데 강한 자석을 만들기 위해 코일을 감아 전류를 흘려주는 방법을 사용합니다.

초전도체를 사용한 작동방식이 MRI와 비슷해 보이죠? 냉각에 드는 막대한 설치,사용 비용이 사라지고, 장치의 고장 가능성도 현저히 낮아집니다. 더욱 큰 규모의 시스템을 구축할 수 있지만, 안정성과 효율성은 올라 생산성이 증가됩니다.

 

 

3. 양자컴퓨터

초전도체를 활용하기 위해 매우 낮은 온도에서 작동하는 양자컴퓨터도 큰 발전이 가능합니다.

MRI와 자기부상열차처럼 온도와 저항, 열로부터 제약이 크게 줄기 때문인데요

기존의 오류를 줄이고 더욱 정교한 계산이 가능한 양자컴퓨터가 대량 생산될 날도 기대할 수 있겠습니다.

 

 

이 처럼 초전도체는 우리 일상생활에 큰 도움을 줄 수 있는 현상입니다.

초전도 자기 저장 장치를 통한 에너지 저장,강력한 자기장을 활용한 연구,높은 효율의 전기 변환 등 혁신적인 변화를 가져올 수 있습니다. 하지만 상온 초전도체의 발견이 정식으로 인정되더라도 상용화와 활용까지는 아직 더 많은 과제가

필요한건 사실입니다. 하루 빨리 과학기술이 발달하여, 전기차가 이제는 도로를 마음껏 돌아다니듯이

언젠간 전력손실이 0%가 이루어지는 날이 올것이라 기대합니다.