1초전도체소개
아카이브에 국내 연구진이 초전도체 관련 논문2개를 업로드하면서 세계를 들썩이게 했는데요 "상온 초전도체" 개발되었는지 어떻게 활용되는지 무슨 내용인지 알아보도록 하겠습니다.
초전도체 [네이버 지식백과] 초전도체 [superconductor] (화학백과) 초전도 전이 온도(superconducting transition temperature, Tc)라고 하는 특정 온도 이하에서 모든 전기 저항을 상실하는 물질을 초전도체(superconductor)라고 하며,
이 현상은 1911년에 네덜란드의 물리학자 오너스(H. K. Onnes)에 의해서 처음으로 발견되었다.
일반적으로 구리나 은과 같은 금속성 도체(metallic conductor)의 전기 저항은 온도가 낮아짐에 따라 점차 감소한다.
그러나 초전도체의 경우에는 Tc 이하로 냉각되면 갑자기 저항이 0인 완전 도체(perfect conductor)가 되고,
한 번 발생한 전류는 에너지 손실 없이 무한히 흐르며, 특징적으로 외부의 자기장이다
2물리학자오너스
네덜란드 물리학자 오너스(Onnes)는 헤이케 카마렌하우트 오너스(Heike Kamerlingh Onnes)로 알려져 있습니다.
그는 1853년 9월 21일에 네덜란드의 그로닝겐(Groningen)에서 태어났으며, 1926년 2월 21일에 헤이그(The Hague)에서 별세했습니다.
오너스는 저온 물리학 분야에서의 기여로 유명합니다. 그는 수은을 액체 상태로 냉각하여 저온으로 유지하는 방법을 개발하고, 이를 통해 많은 연구를 수행했습니다.
특히, 오너스는 수은을 액체 상태에서 극저온까지 냉각함으로써 저항이 사라지고 영도가 발생하는 현상인 초전도성을 발견했습니다.
오너스의 초전도성 연구는 당시에 큰 관심과 혁명적인 발견으로 여겨졌으며, 이를 통해 많은 과학자들이 초전도성에 대한 이해를 증진시키고 응용 분야를 개척할 수 있었습니다.
이러한 공로로 인해 오너스는 1913년에 네덜란드의 라이덴 대학교(Leiden University)에서 처음으로 노벨 물리학상을 수상하게 되었습니다.
오너스의 연구와 기여는 초저온물리학과 초전도성 분야에서 지속적인 진보와 발전을 이끌었습니다.
그의 업적은 현재까지도 많은 연구자들과 학자들에게 영감과 중요한 기반이 되고 있습니다.
3초전도체 응용분야
초전도성 연구는 다양한 분야에서 응용되고 있으며, 주요 예시는 다음과 같습니다:
MRI:
초전도체의 자기화를 이용한 자기공명영상(MRI)은 의료진단을 위한 이미징 기술로 널리 사용되고 있습니다.
자동차 및 운송 수단:
초전도 장치를 활용한 마그레브(Maglev) 기술은 고속 철도와 같은 운송 수단에서 사용되고 있습니다. 입체 이미징: 최근에는 초전도체를 이용한 입체 이미징 기술이 발전하고 있습니다.
이를 이용해 나노수준의 재료나 생체 내부 구조에 대한 연구가 진행됩니다.
양자 컴퓨팅:
양자컴퓨터는 슈퍼컨덕터를 이용하여 진행되는 분야로서, 국내에서는 양자컴퓨터 개발이 적극적으로 연구되고 있습니다.
전력 기술:
초전도체의 저항이 없기 때문에 전기 전송 시 발생하는 에너지 손실을 크게 줄일 수 있는 슈퍼컨덕팅 케이블과 같은 기술이 개발되어 전력 분야에서도 널리 활용되고 있습니다.
항공우주 분야:
초전도체의 내구성과 저항이 없는 특성으로 인해 항공우주 분야에서도 다양한 응용이 이루어지고 있습니다.
초전도성 연구는 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 그 중에서도 의료진단, 운송 수단, 입체 이미징 등이 활발한 분야로 진행되고 있습니다.
결론
초전도체는 저온에서 특정 물질이 전기 저항을 완전히 없애고, 강력한 자기장을 생성하는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 다양한 분야에서 응용될 수 있습니다.
초전도체의 주요 응용 분야로는 자기 공명 이미징(MRI), 입자 가속기, 전력 전송과 저장, 자동차 및 운송 수단, 양자 컴퓨팅 등이 있습니다. 초전도체를 활용하면 전력 손실을 최소화하고 높은 성능과 효율성을 제공할 수 있으며, 혁신적인 기술과 응용분야의 발전에 기여합니다.
그러나 초전도체의 적용에는 여러 기술적, 경제적, 및 제조 과정 상의 어려움들이 존재하여 실제 상업화된 예시는 아직 제한적입니다. 그래도 초전도성 연구는 계속해서 진보하고 발전하여 새로운 응용 분야와 기술 개발에 영향을 미치고 있습니다. 앞으로 초전도체와 관련된 연구와 개발은 더 많은 혁신과 발견을 이끌어낼 것으로 기대됩니다.