[지식경제] '초전도체'란 무엇인가?! 마이스너 효과?! 활용 분야는?! (feat. 퀀텀에너지연구소)

Intro

'LK-99'라는 이름으로 뉴스에 핫한 이슈가 있었죠. 바로 '초전도체'의 발견인데요. 아직 검증이 완료된건 아니지만 학계에 많은 이슈를 불러 일으키고 있습니다. 초전도체가 무엇인지와 특징, 마이너스효과, 활용분야 그리고 마지막 LK-99까지 상세히 알아보도록 하겠습니다.

 

▤ 목차

 

초전도체 (Superconductor)

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- 매우 낮은 온도에서 전기저항이 0 에 가까워지는 초전도현상이 나타나는 도체 즉, 전기저항이 0 인 물질 (네덜란드 물리학자 '오너스' 에 의해 처음 발견)

  ** 전도체 : 전기를 잘 통과시키는 물질

 

예를들어, 스마트폰을 오래 동안 쓰면 뜨거워 지는 것을 느낄 수 있는데요?! 이는 스마트폰에 전기저항이 있어 전기에너지가 열 에너지로 전환되었기 때문입니다. 만약 초전도체를 활용했을 경우 열도 발생하지 않고, 전기도 무한히 흐르는 효과를 가져올 수 있습니다.

 

전도체는 금속과 같은 전기를 잘 통과시키는 물질로, 전류가 통과하는 과정에서 항상 에너지 손실이 발생합니다. 각종 전기, 전자제품을 사용시 발열이 일어나는 것도 전류가 통과하는 과정에서 열 에너지로 변환 및 손실로 생기는 것입니다.

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출처 - 후니로그 블로그

 

'초전도체' 특징

- 전기저항이 없기 때문에 저항으로 인한 열이 발생하지 않아 에너지 효율 크게 향상

- 소형 전도체로 전달할 수 있어 크기와 무게를 줄여 공간 사용의 효율성 증대

- 고효율 에너지 저장과 방출로 전력 안정화 및 에너지 효율 증대

- 전류가 영원히 흐르기 때문에 반도체의 엄청난 연산속도 및 무한 에너지 생성 등 사용 가능

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출처 - 후니로그 블로그

 

마이너스 효과 (Meissner effect)

- 외부에 있는 자기장이 초전도체를 침투 못하는 현상 (외부로 밀려나는 현상) 즉, 초전도체와 자석이 반발하여 자석이 공기 중에 떠 있게 됨 (물체를 공중에 띄울 수 있음)

 

영화나 애니메이션 등 돌덩이들이 혹은 땅과 건물들이 공중에 떠 있는 현상을 보실 수 있습니다. 일상에서는 자기부상열차에 응용할 수 있습니다.

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'초전도체' 활용 분야

- 초고효율 전략망 구축이 가능 : 전기 생산 및 저장, 전달 효율 극대화

- 초고속 자기 부상 열차 : 현, 일본에서 초전도체 이용 자기부상열차 개발 성공 (단, 냉각기 무계 극복 한계)

- 자기 공명 장치 (MRI) : 액화 헬륨 불필요

- 핵융합 (인공태양) : 초고온 플라스마를 오랜 시간 붙잡아 둘 수 있게 돼 무한에 가까운 에너지 생성 가능

- 반도체 및 AI : 발열 속도 없어 연산 속도 개선으로 관련 산업 발전 

 

우리가 전기를 사용할 때 발전소에서 끌어다 쓰는데요?! 전선을 통해 전달이 됩니다. 전선의 주요 물질인 구리는 저항이 있어 5% 수준의 전력 손실이 오게 되는데요. 초전도체로 전기를 전달하게 될 경우 전기 손실이 없어 온전한 100% 상태의 전기를 사용할 수 있습니다.

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'LK-99'는 무엇인가 (퀀텀에너지연구소)

- 국내 연구진이 약 30도의 상온에서 전기 저항이 사라지는 초전도성 물질을 찾앗다는 연구 결과를 논문 사전 공개 사이트 '아카이브'에 공개

- 논물에 따르면 납을 이용해 상온에서 작동하는 초전도 물질을 구현

- 납과 구리, 인화석(인산염 광물)을 사용해 새로운 결정구조인 'LK-99'를 개발했다는 것

- 전 세계 수많은 연구자들이 개발에 뛰어들었지만, 상온 초전도체를 제대로 구현했다고 평가받는 사례 없음

- 미국 연구진이 20년 국제 학술지 '네이처'에 상온 초전도 현상을 발견했다는 연구 결과를 발표

- 실험자료 임의 수정으로 네이처 논문 철회한 적이 있어 이를 경험한 과학계는 신중한 모습

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END

전기저항이 '0'인 물질인 초전도체는 성공의 여부가 미래의 기술 개발에 큰 혁신을 불러올 것으로 보여지는데요. 그 기술이 대한민국에서 발견한 'LK-99'이면 더욱 놀랍고 대단할 것 같습니다.

 

초전도체에 대해 알아보았는데요. 여러분들도 '초전도체'에 대해 이해하고 도움이 되셨으면 좋겠습니다.