초전도체란 온도가 매우 낮아진 상태에서 저항이 완전히 없어져 전류의 흐름에 전혀 방해가 되지 않는 물질을 말합니다. 하지만 상온 초전도체는 동작 온도가 0 °C (273 K) 이상에서도 초전도 현상을 보이는 물질입니다.
초전도체란?
초전도체는 앞서 말한것 처럼 매우 온도가 낮아진 상태에서 전기 저항이 0이 되는 것을 말합니다. 이 온도를 초전도 전이온도 라고 합니다.
휴대전화를 사용할 때 열이 발생하는 것은 전기 저항이 있기 때문인데 전기저항이 0이면 열도 나지 않을 것입니다.
1911년 네덜란드 물리학교수 카멜린 온네스가 처음으로 초전도체를 발견하습니다. 실험을 하다가 절대온도 4.2K(영하 268.8℃)에서 전기저항이 갑자기 없어지는 현상을 발견하여 저항이 전혀 없다는 뜻으로 이를 초전도 현상이라 이름 붙였다고 합니다.
초전도 현상이 나타나기 시작하는 온도를 임계온도라 하고 이 임계온도를 높이는 것이 중요한 문제였습니다.
이 문제점을 해결하기 위한 것이 상온 초전도체입니다.
상온 초전도체 활용
0 °C (273 K) 이상에서도 초전도 현상을 보이는 물질로 자기장을 물체 밖으로 밀어내는 초전도체의 성질을 이용하면 전기, 전자 분야에서 광범위하게 응용될 수 있습니다.
- 에너지 전송
상온 초전도체를 사용하면 전력을 거의 손실 없이 전송할 수 있으므로 전력망의 효율성과 안정성이 크게 향상됩니다. - 에너지 저장
초전도 현상을 이용한 에너지 저장 시스템(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)은 고온 초전도체를 사용하여 대량의 에너지를 효과적으로 저장하고 반환할 수 있습니다. - 초전도 전기기기
초전도체를 이용한 전기기기(예: 발전기, 모터, 변압기 등)는 전통적인 동작 원리와 비교하여 횟수의 효율과 성능을 높이고, 소형화가 가능합니다. - 마그네틱 레비테이션 기술
상온 초전도체를 이용한 마그네틱 레비테이션 기술은 기차, 자동차 등의 교통 수단에 적용되어 마찰력을 줄이고 에너지 효율을 개선할 수 있습니다. - 의료 기기
초전도체는 고감도 및 고해상도의 의료 현미경, 자기 공명영상(MRI) 등의 의료 기기 개발에도 사용되고 있습니다.
예를 들면 앞서 말한 휴대폰을 사용해도 열이 발생하지 않거나 TV나 영화에서만 보던 자기 부상열차가 가능해 질 수 있습니다.
상온 초전도체 관련 논문
상온 초정도체 관련 논문은 한국학술지인용색인(https://www.kci.go.kr/)에서 검색하여 확인해보실 수 있습니다.
마치며,
결론적으로, 상온 초전도체는 기존의 초전도 현상에 비해 높은 온도에서 작동할 수 있는 이점이 있어 에너지 효율과 산업적 응용에서 상당한 발전 가능성을 가지고 있습니다.
많은 분야에서 광범위하게 활용이 가능하며, 이는 전기·전자 기술의 미래를 예측할 수 있는 기술이라고 할 수 있습니다. 상온 초전도체를 연구하고 개발하는 과정은 다양한 방면의 획기적인 발전을 도모하게 됩니다.
전력망의 효율성, 에너지 저장과 전송, 전기기기의 성능 향상, 교통과 의료 분야에서의 혁신적인 변화 등이 가능해질 것입니다.
상온 초전도체의 다양한 활용 사례와 미래 전망을 통해, 우리가 살아가는 세상이 더욱 효율적이고 혁신적인 방향으로 나아갈 수 있다는 것을 기대해봅니다.
앞으로의 기술 발전에도 기대가 크며 그 시대가 곧 도래하기를 소망합니다.
