상온 초전도체 상용화 가능성-초전도체란 무엇인가?

 

요즘 연일 우리나라 고려대학교에서 발표한 상온 초전도체로 난리입니다.

지난달 7월 22일 고려대 소속 퀀텀에너지연구소 연구진이 과학계 난제인 상온 상압 초전도체를 발견했다는 논문을 아카이브에 게제 했다는 소식에 아직 검증이 안되었고 데이터가 부족하다며 국내외 학계에서는 부정적인 자세를 취했다가 오늘 미국의 한 연구소에서는 시뮬레이션 연구 결과를 통해 가능성이 있다고 결과를 공개했습니다.

이에 따라 우리나라의 초전도체 관련업체들인 서남, 자이글, 지니너스,대봉엘에스 등의 의 주가도 연일 상한가를 기록하고 있네요

 

1. 초전도체란 무엇일까요?

초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 0이 되는 물질을 말합니다. 이 특정 온도를 임계온도라고 하는데요 알려진 놀라운 특성을 나타내는 물질입니다. 저항으로 인해 에너지 손실이 발생하는 구리나 알루미늄과 같은 기존 도체와 달리 초전도체는 전류가 중단 없이 흐르기 때문에 에너지손실이 없는 극강의 효율을 갖게 되는것이지요. 이 현상은 1911년 네덜란드의 물리학자 하이케 카메를링 오너스의 연구팀이 수은을 연구하다 -269도에서 전기 저항이 갑자기 0이 되는 현상을 발견하면서 세상에 알려지게 되었습니다. 가장 쉽게 떠올릴 수 있는 초전도체의 특징은 마이스너 효과 인데요 자기부상열차를 생각하시면 됩니다 반자성으로 공중부양을 하게 되는것이지요.

아래 영상을 보시면 원리를 쉽게 이해할 수 있습니다

자기부상열차 부상원리

 

 

2. 초전도체의 특성은 어떤것이 있나요?

마이스너효과

에너지를 만들거나 사용하면 저항이 발생합니다. 

예를 들면, 전기를 발전소에서 생산해서 송전시설을 통해 전기를 우리집으로 보내는 과정을 생각하면 쉽습니다. 전기를 사용하면 전선이 뜨거워지죠? 에너지의 손실이 발생하는 것 입니다. 그래서 전기에너지 손실을 줄이기 위해 전선은 구리로 만드는데요 (전도율은 은이 더 높지만 가격이 비싸서 사용안함) 만약 초전도체가 상온에서 구현이 가능하면 이런 에너지 손실이 없는 물질을 만들게 되는것이니 꿈의 물질이 되는것이죠.

초전도체의 성질을 요약하면 아래와 같습니다.

• 초전도체 : 초전도 현상 + 마이스너 효과
• 전기 저항이 사라지면서 자기장이 특정 재료에서 방출되는 특성
• 저항이 0이 되어버리는 임계 온도가 있다
• 초전도 루프를 통과하는 전류는 전류는 전원 없이도 지속이 가능한 일종의 무한동력이 가능해진다
• 마이스너 효과 : 외부자기장이 내부에 침투를 못한다

3. 초전도체는 어떤 분야에 활용이 가능한가요?

앞서 말했듯이 전기저항이 0이 된다면 에너지 산업이 비약적으로 발전하게 됩니다. 아주 간단하게 생각하면 지금도 초전도체를 활용한 자기부상열차가 구현은 가능합니다. 인천 영종도에 만들어 놓은 자기부상열차를 생각하면 되겠습니다. 자석위에 둥실둥실 떠서 미끄러지듯 운행하는 자기부상열차는 현재 배보다 배꼽이 더 큰 상황입니다. 초전도체 성질을 만들기 위해 엄청난 전력이 소모되는것이지요. 

또한, 의료장비의 하나인 MRI 검사를 생각하시면 되겠습니다. MRI장비의 원리는 커다란 자석통 안에 강한 자기장을 만들어 고주파를 발생시켜 인체의 각 조직에서 나오는 신호의 차이를 측정화해 영상화 하는것입니다. 자기장을 만들어 내기 위해 엄청난 전력과 커다란 자기장을 만들기 위해 장비크기가 큽니다. 만약 초전도체를 구현해 내면 이런 장비의 소형화와 전력소모를 줄일 수 있는 것이지요.

 

4. 초전도체와 한국 과학계

처음 초전도체를 발견한 이후 지금까지도 왜 극저온에서 초전도체 현상을 일으키는 물질이 있는가에 대해서 이유를 밝혀내지 못했습니다. 다만, 초전도체가 되는 임계온도가 점점 높아지는 물질들을 발견하면서 계속 인류는 도전을 하고 있는데요 이번에 우리나라에서 발표한 상온 초전도체가 정말 가능한 물질이라면 이는 2000년대 초반 황우석 박사가 줄기세포 복제를 발표했던것 이상으로 큰 센세이션을 일으킬 수 있습니다. 가짜 논문으로 결론나면서 엄청난 후폭풍이 있었지만 황우석 박사의 줄기세포 복제 발표만큼 한국 과학계가 세계의 중심이 되었던 적이 없었으니까요. 이 번 상온 초전도체는 그 때만큼 엄청난 이슈가 될 수 있습니다.