최근 고려대학교에서 상온에서 발생하는 초전도 현상을 발견했다고 주장하여 큰 이슈가 되고 있습니다.
이게 대체 뭐길래 전세계에서 난리가 난 걸까요?
오늘은 초전도체에 대해 알아보겠습니다.
먼저 초전도체로 들어가기 전에 '자성체'라는 개념을 알아야합니다.
자성체(Magnetic material)는 자기장을 생성하거나 자기장에 반응하는 물질을 말합니다. 이러한 물질은 자성력을 가지며 주변의 자기장에 영향을 받거나 자기장을 생성하여 다른 물질과 상호작용할 수 있습니다.
자성체는 크게 다음과 같이 분류될 수 있습니다:
1. 강자성체 (Ferromagnetic material)
강자성체는 자기장을 매우 강하게 유지하는 물질을 말합니다. 이러한 물질은 자기화되어서 외부 자기장에 영향을 받지 않고 독립적인 자기장을 가지며, 자기적으로 정렬된 구조를 가지고 있습니다. 강자성체는 자기력을 유지하는 영구 자성체 중 하나로, 흔히 들어오는 자기장에 반응하여 자기화되는 특성을 갖고 있습니다. 철, 니켈, 코발트과 같은 금속들이 강자성체에 해당됩니다. 강자성체는 자석의 주요 구성 요소이며, 전기 변환기, 전동기, 전자기기 등의 제조에 사용됩니다.
2. 반자성체 (Ferrimagnetic material): 반자성체는 강자성체와는 달리, 자기화가 양과 음의 성질을 가지는 자성체입니다. 반자성체는 강자성체와 비슷한 구조를 가지지만, 자기적으로 정렬된 구조의 합이 영이 아니기 때문에 외부 자기장에 대한 반응이 미약합니다. 철산화물과 같은 몇 가지 물질이 반자성체에 해당됩니다. 반자성체는 자기 기기의 기능을 향상시키는데 사용되기도 합니다.
3. 상자성체 (Paramagnetic material): 상자성체는 강자성체와 반자성체와는 다른 성질을 가지며, 자기장에 대해 약한 반응을 보이는 물질입니다. 상자성체는 자기장을 취향에 따라 일시적으로 얻거나 잃는 경향이 있습니다. 이러한 물질은 외부 자기장에 대해 약한 흡수 또는 방출을 보이며, 외부 자기장이 제거되면 자기장을 잃습니다. 대부분의 물질은 상자성체에 해당됩니다. 이러한 성질을 이용하여 상자성체 물질은 자기장을 특정 방향으로 유도하거나 취소시키는 데에 사용될 수 있습니다.
여기서 또 다른 자성체의 한 종류가 바로 ‘초전도체’입니다.
초전도체(Superconductor)는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라지는 현상을 나타내는 물질을 말합니다. 이러한 물질은 일정한 임계 온도 이하에서만 이러한 특성을 보이며, 이 온도를 "초전도 전이 온도"라고 합니다.
초전도체의 발견은 1911년에 영국의 물리학자 헤이즈 이서스(Heike Kamerlingh Onnes)에 의해 이루어졌습니다. 이서스는 헬륨의 액체 상태를 연구하던 중, 헬륨의 저온 기술을 사용하여 수은이 낮은 온도에서 전기 저항이 사라지는 현상을 발견하였습니다. 이후 초전도 현상은 다른 물질에 대해서도 발견되었고, 초전도체의 연구는 계속해서 발전되고 있습니다.
초전도체는 저온 상태에서 동작하는 것이 특징이므로, 초전도 기술은 냉각 장치가 필요하다는 한계가 있습니다. 그러나 초전도체가 가지는 높은 전기 전도성과 전력 손실의 감소로 인해 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 주요 응용 분야로는 자기 공진 쿨러(MRI 기기에서 사용되는 자기 공진 쿨링)와 자기 부피 공진 쿨러(MRI에 사용되는 저온 냉각 기술), 전력 전송 시스템(전력 손실 감소로 효율적인 전력 전송 가능), 전자기장 생성 장치, 핵 융합 반응 장치, 고속 철도 등이 있습니다.
이러한 초전도체가 상온, 즉 우리가 생활하는 온도에서 초전도 현상이 일어난다면 무슨 일이 발생할까요?
상온에서 초전도 현상이 나타난다면, 이것은 현대 과학에 있어서 매우 혁명적인 사건일 것입니다. 현재로서는 초전도 현상이 특정 온도 이하에서만 발생하므로, 초전도체는 저온 상태에서 동작하는 물질로 제한되어 있습니다. 그러나 상온에서 초전도 현상이 나타나면 많은 기술적, 과학적, 경제적 혜택이 있을 수 있습니다.
일반적으로 초전도체가 상온에서 동작하는 것은 높은 온도에서 초전도가 발생하는 물질을 발견하는 것을 의미합니다. 상온 초전도체는 다음과 같은 이점들을 가질 수 있습니다.
1. 냉각 비용 감소: 현재 상태에서는 초전도체를 운영하기 위해 극저온 냉각 장치가 필요하며, 이로 인해 높은 비용이 발생합니다. 상온에서 동작한다면 냉각 비용이 크게 절감되고 사용성이 증가할 수 있습니다.
2. 전력 손실 감소: 초전도체는 전기 저항이 없으므로 전력 손실이 없습니다. 따라서 상온에서 동작하는 초전도체를 이용하면 전력 전달 및 저장 분야에서 더 효율적인 시스템을 구축할 수 있습니다.
3. 새로운 응용 분야 개척: 상온 초전도체는 기존에 불가능했던 응용 분야를 개척할 수 있습니다. 자기 부피 공진 쿨러, 전력 전송, 전력 저장 시스템, 자기 부유 철도 등 다양한 분야에서 혁신적인 기술이 가능할 수 있습니다.
4. 친환경 기술: 상온에서 동작하는 초전도체를 활용하는 기술은 전력 소비를 줄이고 친환경적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.
이거야 말고 정말 노벨상 100% 각입니다... 과학계에 엄청난 붐이죠.
관련주가 완전 폭등할겁니다.
지금까지 초전도체에 대해서 알아보았습니다. 도움이 되셨나요?
구독과 하트 부탁드립니다 ㅎㅎ
'Science' 카테고리의 다른 글
| 맨홀 뚜껑이 버스 바닥을 뚫는다고? : 파스칼 법칙 (0) | 2023.08.10 |
|---|---|
| 김하성이 친 공 어디까지 가나? : 포물선 운동 (0) | 2023.08.09 |
| 자기력 : 자석에 작용하는 힘은 뭐라고 부를까? (0) | 2023.07.24 |
| 전기력 : 겨울철 정전기 다 이것 때문입니다! (0) | 2023.07.19 |
| 뉴턴의 운동 법칙 : 관성의 법칙, 가속도 법칙, 작용 반작용 법 (0) | 2023.07.13 |
