초전도체란 무엇인가?

1. 초전도제란?

초전도체(Superconductor)는 전기저항이 거의 없는 물질로, 전기를 매우 높은 효율로 이용할 수 있는 물질입니다. 임계온도(혹은 상전이온도)에서는 전류가 흐를 때 전기저항이 '0'에 가까워지며, 이러한 특성으로 인해 전기 전달 및 저항 분야에서 기존의 전기 손실이 줄어들어 효율적인 기술로 활용됩니다.

※ 임계온도란 : 초전도체에서 말하는 임계온도는 물질이 초전도 상태로 전이되는 특정 온도를 의미합니다. 이 온도 이하에서는 물질의 전기 저항이 '0'에 가까워지며, 초전도 상태가 유지됩니다. 

2. 초전도체는 어떻게 발견되었나? 

영국의 화학자 Heike Kamerlingh Onnes 연구팀이 1911년 수은의 내부 전기저항이 갑자기 사라지는 현상을 발견하면서 초기 초전도체의 개념이 탄생하였습니다. 이후 다른 물질에서도 같은 현상이 발견되며 연구가 향하 발전하게 됩니다.

3. 초전도체의 주요한 특징은 무엇인가? 

• 저항이 거의 없음 : 초전도체의 가장 두드러진 특징은 전기저항이 '0'에 가까운 것입니다. 이로 인해 전기 에너지 손실이 없어 전력 저장 및 전달 효율에 매우 큰 기여를 합니다. 
• 낮은 온도에서 작동 : 대부분의 초전도체는 낮은 온도에서 작동하기 때문에 냉동 장치가 필요합니다. 일부 2세대 초전도체들은 상대적으로 높은 온도에서 작동하나 여전히 많은 연구가 필요한 상태입니다. 
• 휘어질 수 있는 재질 : 초전도체는 유연성이 있어 많은 애플리케이션으로 사용됩니다. 

4. 초전도체의 주요 용도는 무엇인가? 

• 의료 분야 : 초전도체는 강한 자기장을 발생시키는 것이 가능해 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 장비에서 사용됩니다. MRI에서 환자의 인체 이미지를 관찰하는 데 매우 유용하며, 초전도체를 사용함으로써 더 정밀한 진단이 가능해집니다. 
• 고효율 전력 송배전 : 초전도체의 저항이 없어 전력 송배전 과정에서 발생하는 에너지의 손실을 크게 줄일 수 있습니다. 이를 통해 전력 인프라의 효율성이 크게 향상됩니다. 
• 과학 연구 : 초전도체는 입자가속기를 포함한 고급 과학 장비에서 널리 사용됩니다. 입자가속기에서 초전도체는 강력한 자기장을 발생시키는 동시에 고효율적인 전력 공급이 가능합니다. 

5. 초전도체의 연구 및 발전 

초전도체는 낮은 온도에서 발견되는 것이 일반적이어서 적용 분야가 한정적이었습니다. 그러나 최근 각국에서는 높은 온도에서도 초전도체 특성을 나타내는 2세대 초전도체를 개발하면서 산업적 활용 가능성에 관심이 모아지고 있습니다. 이를 통해 초전도체의 기술 발전 및 활용 가능성은 더욱 높아질 것이며, 지속적인 연구와 개발이 이루어질 것입니다.