초전도체란 무엇일까?

초전도체는 특정 온도에서 전기 저항이 사라지는 현상을 나타내는 물질로, 영하 온도에서 동작합니다. 이 상태에서 전류가 손실 없이 흐르며 강력한 자기장을 발생시키는 등 다양한 응용 분야에서 사용되고 있습니다. 초전도체는 자기 공명 이미징, 자기부상 철도 등의 기술에서 혁신을 가져올수있습니다.

 

 

초전도체란?

흔히 물질을 전기적 저항에 따라 분류하여 도체(Conductor)와 부도체(Insulator)로 나눌 수 있다. 
도체란 열(Heat) 또는 전기(Electric)의 전도율(Conductivity)이 비교적 큰 물질들인 구리, 철 등의 금속같은 물질을 말하고, 부도체란 열(Heat) 또는 전기(Electric)의 전도율이 비교적 작은 물질들인 나무, 돌과 같은 세라믹 산화물들을 말한다. 

초전도체(超電導体, Superconductor)는 특정 온도에서 전기 저항이 사실상 없는 물질을 말합니다. 이러한 물질들은 일반적으로 매우 낮은 온도, 즉 절대온도 0도인 절대온도 체계에서 발견됩니다. 이러한 물질들은 특정 온도 이하에서 전기 전류를 전달할 때 에너지 손실 없이 전기 저항이 사라집니다.

초전도체는 대표적으로 금속, 합금, 화합물 등 다양한 형태로 존재합니다. 초전도 현상은 1911년 영국의 연구자 헤일로우 (Heike Kamerlingh Onnes)에 의해 처음 발견되었습니다. 
초기에는 초전도체를 만들기 위해 매우 낮은 온도가 필요했지만, 후에 고온 초전도체라고 불리는 물질들이 발견되어 비교적 높은 온도에서도 초전도 현상이 나타납니다.

이를 다양한 분야에서 적용하기 위해서는 상온 초전도체가 필요한 상황이지만 아직까지 발견된 물질은 없는 상태입니다.

최근 국내 연구진이 세계 최초로 상온상압 초전도체 'LK-99'를 개발했다고 밝혀 전세계 과학계가 들썩이고 있는 가운데, 관련 논문 공동저자 중 한 명인 미국 윌리엄앤드메리대 연구교수가 
"LK-99를 초전도체로 볼 수 있는 근거가 다수 있다"고 말했다. 

하지만 이후 공개된 논문을 통해 많은 다른국가의 연구진이 검토한 결과 미국 프린스턴대와 스페인 도노스티아 국제물리센터(DIPC), 독일 막스플랑크 고체 화학물리연구소 등이 참여한 국제연구진은 논문에서 "LK-99는 상온·상압 초전도체라기보다는 자석일 가능성이 크다"고 밝혔으며, 한국초전도저온학회 LK-99 검증위원회는 지난 4일 브리핑에서 현재까지 보고된 해외의 LK-99 관련 이론 및 실험 발표 중 아직 초전도성을 확인한 검증 결과가 없다며 관련 전문가 30명으로 검증위를 꾸려 교차 검증에 나서기로 했다고 밝혔다.

 

초전도체 적용분야는?

초전도체의 미래 발전 가능성은 매우 큽니다. 연구와 기술 개발이 계속 진행되면서 초전도체는 다양한 분야에서 혁신적인 응용이 가능한 소재로서의 역할을 더욱 확장할 것으로 기대됩니다. 몇 가지 초전도체의 미래 발전 가능성은 다음과 같습니다:

1. 고온 초전도체의 발견: 현재 대부분의 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 작동하는데, 이는 응용 분야에서 제약 요소가 될 수 있습니다. 높은 온도에서도 초전도 현상이 나타나는 고온 초전도체의 발견과 개발은 초전도체 기술의 확장을 가능케 할 것입니다.

2. 초전도체의 경제적 생산: 초전도체를 생산하는데 드는 비용을 낮추는 기술과 생산 방법의 발전이 초전도체 기술을 상용화에 가깝게 만들 수 있습니다. 경제적으로 효율적으로 초전도체를 생산하고 사용하는 방법을 개발함으로써 다양한 분야에서의 적용이 더욱 확대될 수 있습니다.

3. 초전도체 기반 양자 컴퓨팅: 초전도체는 양자 비트(quibit)로 활용될 수 있어 양자 컴퓨팅 분야에서 큰 관심을 받고 있습니다. 미래에는 초전도체를 기반으로 한 양자 컴퓨터가 현재의 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 복잡한 문제를 해결하는 데 기여할 수 있을 것으로 예상됩니다.

4. 에너지 저장 및 전송 기술의 혁신: 초전도체를 사용한 고효율 전력 저장 장치의 개발로 에너지 저장 및 전송 분야에서의 혁신이 가능합니다. 이를 통해 에너지 효율성을 향상시키고 재생 에너지의 보관 및 전송을 지원할 수 있습니다.

5. 자기 부상열차와 고속 운송 수단: 초전도체 기술을 활용한 자기 부상열차 및 고속 운송 수단의 개발로 교통 분야에서의 혁신이 가능합니다. 이를 통해 빠른 이동과 환경 친화적인 교통 시스템을 구축할 수 있습니다.

6. 과학 연구 및 재료 개발: 초전도체는 물리학, 화학, 물질 과학 등 다양한 분야에서의 연구에 활용됩니다. 새로운 초전도체 소재의 발견과 그 특성의 이해는 재료 연구 및 기술 발전에 큰 기여를 할 수 있습니다.