최근 국내 연구팀의 상온 초전도체 개발 소식이 알려지면서 전 세계가 주목하고 있습니다.
이석배 퀀텀에너지연구소 대표를 비롯한 국내 연구진은 지난 22일 논문 사전 공개 사이트 '아카이브'에 세계 최초로 상온 초전도체를 만든 데에 성공했습니다.
초전도는 많은 양의 전기를 전달하는 데 사용되며, 이를 활용한 전력 케이블은 일반 케이블보다 훨씬 적은 전력 손실을 가지고, 송전용량을 5배 이상 높일 수 있습니다. 이러한 기술은 '꿈의 전력'으로 불리며, 전력망 구현, 자기 부상열차, 전력망, 양자 컴퓨터 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.
상온 초전도체의 개발이 성공하면 현대 기술과 산업의 혁신적인 발전이 이루어질 수 있으며, 우리의 삶에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대되지만, 학계의 검증과 추가 연구 결과를 주시하여 미래에 대한 기대를 조심하며 지켜봐야 하는 순간입니다.
오늘은 왜 많은사람들이 상온 초전도체에 열광하고 관심을 갖는지,
'초전도체'와 '상온 초전도체'가 무엇인지 알아보겠습니다.
■ 초전도체 (超電導体, Superconductor)
초전도체란?
초전도체(超電導体, Superconductor)는 특정한 조건에서 전기 저항이 완전히 사라지는 현상을 나타내는 물질을 말합니다. 이러한 물질들은 매우 낮은 온도에서만 발현되며, 일반적으로 수율이 높은 전도체인 구리와 알루미늄 등의 금속이 사용되지만, 산화물과 같은 세라믹 물질로도 가능합니다.
초전도체는 20세기 초반에 처음 발견되었으며, 현재까지도 연구가 활발하게 이루어지고 있습니다.
초전도체가 가지는주요 특징은 다음과 같습니다
영점(Zero Resistance)
초전도체는 영점에서 전기 저항이 완전히 사라집니다. 이는 전류가 흐르더라도 저항 없이 전기를 운반하게 되는 현상으로, 전기 에너지의 손실이 없어지는 특징이 있습니다.
반발성(Perfect Diamagnetism)
초전도체는 영점 근처에서 반발성을 나타냅니다. 즉, 자기장이 주어졌을 때, 자기장을 완전히 퇴치하려는 특성이 있어 자기 고리를 형성합니다.
크리티컬 온도(Critical Temperature)
초전도체가 발현되기 위해서는 특정한 온도, 즉 크리티컬 온도보다 낮은 온도에서 작동해야 합니다. 크리티컬 온도 이하에서만 초전도 현상이 나타나며, 이를 초전도 전이라고 합니다.
항상성 전류 밀도(Critical Current Density)
초전도체에서는 일정한 영역 내에서 항상성 전류 밀도가 유지됩니다. 즉, 임계 전류 밀도를 초과할 경우 초전도 상태가 끊어지게 되므로 초전도체를 운영할 때에는 이를 고려해야 합니다.
초전도체의 발견과 개발은 현대 물리학과 공학의 중요한 분야로, 초전도체의 특성을 이용하여 높은 전기 전달 효율을 가진 전기 케이블, 자기 부상열차 등의 기술적인 응용이 연구되고 있습니다. 또한, 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 발현되기 때문에, 연구와 산업 응용에서는 초저온 기술이 필요하며, 이를 위한 냉각 기술의 발전도 함께 진행되고 있습니다.
■ 상온 초전도체 (High-Temperature Superconductor)
상온 초전도체(High-Temperature Superconductor)는 이름에서 알 수 있듯이, 비교적 높은 온도에서 발현되는 초전도체를 말합니다.
일반적으로 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 작동하는 경향이 있었는데, 1986년에 라네트 (High-Temperature Superconductivity)라는 현상이 처음으로 발견되면서, 상온(일반적인 환경 온도인 약 20°C 이상)에서도 초전도 현상을 나타내는 물질들이 발견되었습니다.
높은 온도에서 초전도성 발현
상온 초전도체는 일반적인 초전도체에 비해 더 높은 온도에서 초전도 상태를 나타냅니다. 이로 인해 냉각이 보다 간단해지고, 비용과 기술적인 어려움을 줄일 수 있습니다.
다양한 화학 조성
상온 초전도체는 다양한 화학 조성을 가진 물질들로 발견되었습니다. 대표적인 상온 초전도체로는 YBCO(이트륨 바륨 구리 산화물)와 BSCCO(비스무트 스트론튬 칼슘 구리 산화물) 등이 있으나 더 많은 연구가 필요한 상황입니다.
더 넓은 응용 가능성
상온 초전도체는 일반적인 초전도체보다 더 넓은 온도 범위에서 작동하므로, 냉각 기술에 대한 제약을 줄여주고 다양한 분야에서의 응용 가능성을 높여줍니다. 상온 초전도체의 발견은 물리학과 공학의 분야에서 큰 성과로 평가되며, 고전도성 재료로써 다양한 분야에 적용되는 것이 기대됩니다.
현재까지도 상온 초전도체의 연구는 계속 진행되고 있으며, 더 높은 온도에서의 초전도 상태를 나타내는 물질들을 발견하는 것이 연구자들의 목표 중 하나입니다.
■ 상온 초전도체가 우리 삶에 끼칠 영향
"상온 초전도체의 개발이 성공하면 우리 삶에 많은 영향을 미칠 수 있습니다."
이러한 초전도체는 높은 온도에서 초전도 상태를 나타내기 때문에 냉각 기술에 대한 제약을 줄여주고, 다양한 분야에서 혁신적인 기술과 응용이 가능해질 것으로 기대됩니다.
에너지 저장과 전달
상온 초전도체를 이용하여 발전된 무손실 전기 전달 시스템은 에너지 손실을 최소화하고 효율적인 전력 전달을 가능하게 할 수 있습니다. 또한, 초전도자성을 이용한 고밀도 에너지 저장 장치도 개발될 수 있으며, 대규모 전력 저장 시스템의 구축과 재생 에너지의 효율적인 활용이 가능해질 것입니다.
자기 부상열차
초전도체의 특성을 이용하여 자기 부상열차가 개발될 수 있습니다. 이는 지상과 닿지 않고 자기장을 이용하여 떠다니는 고속열차로, 마찰이 거의 없기 때문에 더 빠르고 효율적인 이동 수단으로 사용될 수 있습니다.
의학 분야
상온 초전도체를 이용한 강력한 자기장을 생성하여 자기공명영상(MRI) 등의 의학 영상 기술을 향상할 수 있습니다. 더 정확하고 높은 해상도의 영상을 제공함으로써 진단과 치료에 큰 도움이 될 것입니다. 전자기기 및 반도체 산업: 상온 초전도체의 개발로 인해 고속 전자기기와 반도체 장치의 성능이 향상될 수 있습니다. 더 높은 전기 전도성과 저항 없는 전류 전달로 인해 더 빠른 전자기기와 고성능의 반도체 제품이 개발될 수 있습니다.
인프라 개선
상온 초전도체의 응용으로 인프라 구조물의 더 강력한 자기력으로 인한 지진 등의 피해를 줄일 수 있습니다. 또한, 초전도체를 이용하여 더 효율적인 전력 분배 및 전력 네트워크를 구축하여 전력 공급의 안정성을 향상할 수 있습니다.
상온 초전도체의 개발은 현재도 활발히 연구되고 있는 분야로, 위에서 언급한 영향 외에도 다양한 분야에서의 혁신과 발전이 기대됩니다. 이러한 기술의 발전은 우리 삶을 더 편리하고 지속 가능한 방향으로 이끌어줄 수 있습니다.
■ 최근 초전도체 관련 주식에 관련하여
개인적인 의견이지만 아직 초전도체 기술의 사용화는 당장 10년내의 가까운 이야기는 아니라고 생각합니다.
불분별한 주식 종목 소개로 투자를 이끌어내는것에 대해 개인적으로 조금 우려스러운 시선을 가지고 있습니다.
주식 투자는 개인의 자유이지만 초전도체 기술에 대한 좀 더 명확한 이해와 학습을 하신 후 관련주식을 투자하시는 혜안을 지니시면 좋겠습니다.
이상으로 포스팅 마치겠습니다.
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