'꿈의 물질' 상온 초전도체를 대한민국 기업이 개발

초전도체는 초전도성이라는 독특한 특성을 나타내는 매혹적인 물질입니다.
전류에 약간의 저항이 있는 일반 전도체와 달리 초전도체는 특정 임계 온도 이하로 냉각되면 전기 저항이 0이 됩니다. 즉, 에너지 손실 없이 전류가 흐를 수 있어 매우 효율적인 전기 전송 및 기타 흥미로운 응용 분야로 이어집니다.만약 우리나라가 이 어려운 연구를 개발 완료한다면 세계 최초는 물론이고 상상을 초월하는 수백~수천조 단위의 로열티를 매년 갖게 되며 말 그대로 세계 최강국이 되는 겁니다.

아래 동영상은 SBS 방송국 8월 1일 저녁 SBS 8시 뉴스 화면입니다.
 https://www.youtube.com/watch?v=vKdyHFCx_KA 

초전도체의 주요 특성

임계 온도(Tc): 초전도체는 임계 온도를 가지며 그 온도 이하에서는 저항이 0이 됩니다. 이 온도 이하로 냉각되면 초전도 상태로 전이됩니다. 서로 다른 초전도 물질은 서로 다른 임계 온도를 가지며, 더 높은 Tc 값을 갖는 새로운 물질을 발견하기 위해 상당한 연구 노력이 이루어졌습니다.

 

마이스너 효과

초전도체의 가장 놀라운 특성 중 하나는 내부에서 자기장을 방출하는 것입니다. 초전도체는 초전도 상태에서 외부 자기장에 놓이면 내부에서 반대 자기장을 생성하여 효과적으로 외부 자기장을 밀어냅니다.이 현상은 마이스너 효과(Meissner effect)로 알려져 있으며 초전도체가 자석 위로 부상하는 능력을 가져옵니다. 이는 "양자 부상(quantum levitation)"으로 알려진 매혹적인 광경입니다.

 

유형 1 및 유형 2 초전도체

초전도체는 일반적으로 자기장에서의 거동에 따라 두 가지 유형으로 분류됩니다.유형 1 초전도체는 모든 자기장을 방출하며 일반적으로 상대적으로 낮은 임계 온도를 갖는 순수한 원소 초전도체입니다.반면에 유형 2 초전도체는 혼합 상태로 존재할 수 있으므로 강한 자기장이 있는 경우 내부에 자속선이 침투할 수 있습니다. 유형 2초전도체는 더 높은 임계 온도와 더 나은 자기장 내성으로 인해 응용 분야에 더 실용적입니다.

 

높은 임계 자기장(Hc)

이 매개변수는 초전도 상태를 유지하면서 초전도체가 견딜 수 있는 대 자기장을 나타냅니다. 높은 자기장이 관련된 특정 응용 분야에는 더 높은 Hc 값이 바람직합니다. 초전도체는 다양한 분야에서 수많은 실용적인 응용 분야를 가지고 있습니다.

 

전력 전송

초전도 케이블은 최소한의 에너지 손실로 장거리 전기를 전달할 수 있어 전력 전송 효율을 높이고 에너지 낭비를 줄입니다.

자기 부상 열차, 이탈리아

자기 부상(Maglev) 열차

초전도체는 자기부상열차가 궤도 위로 부상할 수 있도록 하여 마찰을 줄이고 낮은 에너지 소비로 고속 운송을 가능하게 합니다.

 

MRI(Magnetic Resonance Imaging)

초전도 자석은 MRI 기계에 사용되며 의료 영상에 강력하고 안정적인 자기장을 제공

 

입자 가속기

대규모 초전도 자석은 LHC(Large Hadron Collider)와 같은 입자 가속기에 사용되어 입자 빔을 안내하고 집중시킵니다.

 

초전도 전자 장치

조셉슨 접합과 같은 초전도 장치는 초고감도 감지기, 양자 컴퓨팅 및 고속 전자 장치에 사용됩니다.

MRI 자기 공명 영상기

놀라운 잠재력에도 불구하고 초전도체는 광범위한 채택을 제한하는 문제에 직면해 있습니다. 대부분의 초전도 물질(종종 절대 영도에 가까운 온도)에 대해 극도로 낮은 온도가 필요하기 때문에 값비싼 냉각 방법이 필요하므로 일부 응용 분야에서는 실용성이 떨어집니다. 또한 일부 고온 초전도체는 제조 및 작업이 어려운 복잡한 재료입니다. 그럼에도 불구하고 진행 중인 연구와 발전은 초전도성의 한계를 계속해서 넓혀 미래에 훨씬 더 흥미로운 응용과 잠재적인 돌파구를 약속합니다. 우리나라가 세계 최초로 개발에 성공하여 상용화할 수 있기를 학수고대합니다.

동영상은 SBS 방송국 8월 1일 저녁 SBS 8시 뉴스 화면입니다.

 

초전도 전이 온도(superconducting transition temperature, Tc)라고 하는 특정 온도 이하에서 모든 전기 저항을 상실하는 물질을 초전도체(superconductor)라고 하며, 이 현상은 1911년에 네덜란드의 물리학자 오너스(H. K. Onnes)에 의해서 처음으로 발견되었다. 일반적으로 구리나 은과 같은 금속성 도체(metallic conductor)의 전기 저항은 온도가 낮아짐에 따라 점차 감소한다. 그러나 초전도체의 경우에는 Tc 이하로 냉각되면 갑자기 저항이 0인 완전 도체(perfect conductor)가 되고, 한 번 발생한 전류는 에너지 손실 없이 무한히 흐르며, 특징적으로 외부의 자기장(magnetic field)을 배척하는 마이스너 효과(Meissner effect)가 나타난다.

1986년에 페로브스카이트(perovskite) 구조를 갖는 몇 가지 구리 산화물 세라믹(ceramic) 물질의 Tc가 90K(-183℃) 이상임이 밝혀졌는데, 이러한 물질을 고온 초전도체(high-temperature superconductor)라고 부른다. 이 물질의 발견은 지난 30년 동안 가장 중요한 과학 발전 중의 하나로서, 초전도체는 화학, 물리, 재료 과학 분야에서 수많은 연구를 촉진해 왔으며, 향후 초고속 컴퓨터, 자기 부상 열차, 에너지 손실 없이 송전하는 전력선 개발을 이끌어 갈 것으로 기대되고 있다.

[네이버 지식백과] 초전도체 [superconductor] (화학백과)