초전도체 뜻, 도대체 초전도체가 뭐야?

초전도체가 큰 주목을 받고 있습니다. 도대체 초전도체가 무엇일까요? 오늘은 초전도체의 뜻과 특징에 대해 알아보도록 하겠습니다.

큰 주목을 받고 있는 초전도체란 도대체 무엇일까요?

최근 초전도체가 큰 주목을 받으면서 초전도체의 뜻과 의미에 대해서 궁금해하는 사람들이 많이 늘고 있습니다.

 

초전도체의 뜻과 의미

초전도체란 전도체로서, 전기 저항이 0옴이 되는 초전도 현상과 마이스너효과(반자성)가 일어나는 물질을 가리킵니다. 마이스너 효과 없이 초전도 현상만 있는 것은 '완전도체' 내지 바일 금속이라고 합니다. 마이스너 효과가 없으면 자기력을 이용한 기술에는 이용이 어렵다고 합니다.

 

초전도체의 역사

초전도체의 역사를 알아보자면 이전의 과학자들은 극저온에서 전자들의 거동에 대해 의견이 분분했습니다. 세 의견으로 나뉘었는데, 다른 온도 대역처럼 어느 정도 저항이 있을 것이라는 의견과 고체를 이루는 격자진동이 완전히 사라져 전기저항이 0옴이 될것이라는 의견, 그리고 전자들이 얼어붙어 저항이 증가할 것이라는 의견이 있었습니다.

 

1908년 네덜란드의 과학자인 헤이커 카메를링 오너스는 액체 헬륨(4.2K)을 만드는ㄴ데 성공했습니다. 이에 오너스는 저온에서의 전자 거동을 측정하기 시작했습니다.

헤이커 카메를링 오너스

 

1911년 오너스는 여러 금속의 저항을 측정하던 중 4.19K 에서 수은의 전기저항이 극도로 낮아지는 현상을 발견했습니다. 측정 결과 저항을 0옴으로 여겨도 될 정도임이 밝혀졌습니다. 이후 수은 외에도 많은 종류의 물질이 초전도성을 가지는 초전도체가 될 수 있음을 밝혔습니다.

 

이 외에도 독일의 물리학자 프리츠 발터 마이스너, 로버트 오쉔펠트가 주석과 납 시료에서 초전도체 내부로 자기장이 침투하지 못하는 마이스너 효과를 실험적으로 발견했습니다.

프리츠 발터 마이스너

 

그리고 초전도 현상에 대해 이론적으로 최초로 설명한 BCS이론으로 노벨물리학상을 수상하기도 했습니다.

 

고온 및 고압 초전도체의 연구

고온 초전도체란 30K(약 섭씨 -243도씨) 이상의 온도에서 전통적인 초전도체 이론에서 예측한 고온의 초전도체를 의미합니다. 하지만 실온과 비교했을 때 극단적으로 낮은 온도입니다. 명칭 때문에 상온 초전도체와 헷갈려하는 사람들이 많습니다.

고온 초전도체에 대한 설명

 

고온 초전도체의 극저온 환경을 벗어나기 위해 고압을 가하는 방법도 연구되었습니다. 고압을 가하면 기존의 고온 초전도체보다 더 높은 온도에서 초전도체가 될 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 여전히 실온보다는 많이 낮은 온도입니다.

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고압 초전도체에 대한 설명

 

상온 및 상압 초전도체

현재 가장 큰 주목을 받고 있는 초전도체는 한국에서 발견했다고 알려진 상온 및 상압 초전도체일 것입니다.

현재까지 알려진 초전도체는 상온과 비교했을 때 극단적으로 낮은 온도이거나 상압에 비해 극단적으로 높은 기압이라는 환경 하에서만 가능했습니다. 하지만 과학자들은 이러한 특수한 환경이 아닌 일상 생활에서도 활용이 가능한 상온/상압 초전도체를 계속 연구하고 있었습니다.

 

그런데 2023년 7월 대한민국에서 기존의 초전도체가 되기 위한 극단적인 제약 조건을 넘어 상온 및 상압에서 초전도체가 가능하다는 실험 결과가 제시되면서 전 세계적으로 화제가 되고 있습니다.

LK-99

대한민국에서 발견한 LK-99 초전도체의 경우에는 일상(1기압, 상온)에서 사용이 가능하며 사용 비용(냉각장치 등)이 없으며 범용 원소를 사용해서 구현이 가능합니다. 전기 효율은 매우 높으며 개발 제품의 크기는 매우 얇다고 합니다.

LK-99의 특장점

상온 상압 초전도체가 개발된다면 인류가 거의 모든 분야에서 발전이 정체할 위기에 처해있는 것을 해결할 수 있습니다.

 

컴퓨터 분양에서는 양자컴퓨터의 소형화 및 상용화가 가능하다고 합니다. 또한 MRI및 로봇과 인공 근육, 자기부상열차 등의 여러가지 분야에서도 많은 발전이 있을 것으로 보입니다. 그리고 전기적으로도 전선의 송전 효율이 100%가 되며 현재로서는 상상하기 어려운 발전이 있을 것입니다.

 

글을 마치며

오늘은 초전도체의 뜻과 특징에 대해 알아봤습니다. 초전도체의 뜻을 잘 이해하기는 힘들지만 초전도체가 개발 된다면 현재 인류의 생활에 큰 발전이 있을 것으로 보입니다.

 

한국에서 개발한 LK-99가 진정한 상온/상압 초전도체로 판정되어 우리나라 과학 기술이 크게 발전하길 바랍니다.

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