초전도체에 대해서 알아보자.
초전도체는 전기 저항이 거의 없는 물질로, 일정 온도 이하에서 전기 저항이 사라집니다.
이러한 특징으로 인해 초전도체는 superconductor(초전도체)라고도 불리며 전자기기 분야에서 많은 활용을 발견하였습니다.
초전도체의 가장 대표적인 응용 분야 중 하나는 자석입니다. 초전도체는 자기장이 형성되는 대상에서 많이 사용됩니다. 예를 들어, 자동차의 충격을 완화하는 충격 흡수기나 전철의 자성 부품, MRI(Magnetic Resonance Imaging) 등에서 사용됩니다. 초전도체의 전기 저항이 0에 가깝기 때문에 자석 분야에서 사용되는 자석의 기능 선명도가 상승하는 것으로 확인되었습니다.
그 외에도 초전도체는 전력 손실을 최소화하는 초전도 전선, 매우 정밀한 전자기장 측정에 사용되는 초정밀 자력계, 초고속 컴퓨터 등 high-tech 분야에서 널리 사용됩니다. 초전도체의 뛰어난 전기특성은 기존의 전기 디바이스를 대체할 수 있는 가능성을 보여줍니다. 이러한 연구분야는 미래 인류의 삶에 큰 영향을 미칠 가능성이 크며, 우리가 지금까지 사용하고 있는 전기품질을 대폭 향상시킬 수 있습니다.
초전도체의 역사는?
초전도체의 개념은 1911년에 영국의 물리학자인 하인리히 침이 처음 제안하였습니다.
그러나 그 당시에는 초전도체가 실제로 존재하는 것으로 입증되지는 않았습니다. 이후 1913년에 네덜란드의 물리학자인 하인리히 커링이 수은의 전기 저항이 급격히 감소하는 현상을 관찰하였고, 이를 초전도 현상이라고 명명하였습니다.
1960년대 초반에는 초전도체가 실용성 있다는 것이 입증되면서, 초전도체 연구가 가속화되었습니다. 196년에는 교류 전력을 전송할 수 있는 초전도 전선이 제작되었고, 이후에는 자기장, 감쇠율, 전도성 등 초전도체의 기술적 특성에 대한 연구가 진행되기 시작하였습니다.
그 후 1986년, 물리학자들은 고온 초전도체가 발견되었다고 발표하며 초전도체 연구 분야에 대한 대중적인 인정을 받게 되었습니다.
고온 초전도체를 발견한 연구진은 이후에 노벨 물리학상을 수상하게 되었고, 이어서 더욱 다양한 종류의 초전도체가 발견되면서 초전도체 기술의 발전은 가속화되었습니다. 현재에는 초전도체가 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 미래에는 더욱 높은 온도에서도 초전도 현상이 나타나는 것을 연구해보고, 이를 활용하여 통신, 전력 분야에서 연구가 더욱 적극적으로 이루어질 것으로 예상됩니다.
초전도체의 종류는?
다양한 종류의 초전도체가 있지만 대표적인 몇 가지를 소개해드리겠습니다.
1.Nb3Sn (나이오븀-주석 초전도체)
- 가장 성능이 우수한 초전도체 중 하나로 교류 전력을 전송하는 용도에 적합합니다.
2.YBCO (이트륨-바륨-구리 산화물)
- 고온 초전도체로 최근에 발견되었으며, 전기 저항이 거의 없는 물질입니다. 자석 분야나 전선 제작 등 다양한 분야에서 사용됩니다.
3.MgB2 (마그네슘-보론 2)
- 고온 초전도체 중 하나로, 저가의 초전도체로 널리 사용됩니다.
4.Bi2Sr2Ca2Cu3O10 (비스무트-스트론튬-칼슘-구리 산화물)
- 고온초전도체로, 고온에서도 현저한 초전도 특성을 보이는 것으로 알려져 있으며, 케이블 제작용 초전도체로 활용됩니다.
5.Pb-La-Sr-Ca-Cu-O (납-란타넘-스트론튬-칼슘-구리 산화물)
- 다양한 원소로 이루어진 초전도체로, 전력이 크게 침해받지 않는 전력선로나 초고속 슈퍼컴퓨터 등에서 사용됩니다.
한 가지 기억하셔야 할 점은, 초전도체는 결정 구조, 추가 물질, 온도, 금속 농도 및 순도에 따라 특성이 크게 달라질 수 있으므로, 어떤 용도에 적합한 초전도체인지 정하기 위해서는 그 용도에 적합한 특성을 갖고 있는 초전도체를 골라야 합니다.
초전도체에 대해서 알아보았습니다.