[과학박사] 꿈의 기술 초전도체 상용화를 위해서는... (ft.마이스너 효과)

초전도체 기술이란?

초전도체란 저항이 없는 물질로, 전기를 손실 없이 전달할 수 있는 기술입니다. 이러한 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 작동하기 때문에, 상용화하기 위해서는 고온 초전도체를 개발해야 합니다. 고온 초전도체란 상대적으로 높은 온도에서도 초전도 현상을 나타내는 물질을 말합니다. 현재까지 발견된 고온 초전도체는 액체 질소나 액체 헬륨과 같은 저온 유체로 냉각해야 하는데, 이것은 비용과 안정성 면에서 문제가 있습니다.

 

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그래서 많은 연구자들이 앰비언트 초전도체라고 불리는, 상온에서도 작동하는 초전도체를 찾기 위해 노력하고 있습니다. 앰비언트 초전도체가 발견된다면, 에너지 효율성과 저장성을 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 의료, 교통, 통신 등 다양한 분야에 혁신적인 기술을 제공할 수 있습니다.

하지만 앰비언트 초전도체를 찾는 것은 쉽지 않습니다. 초전도 현상은 복잡한 양자역학적 원리에 의해 발생하기 때문에, 이를 설명하고 예측하는 것은 매우 어렵습니다. 또한 적절한 재료를 찾기 위해서는 수많은 화합물을 실험해야 하는데, 이것은 시간과 비용이 많이 듭니다.

 

그럼에도 불구하고, 최근에 몇몇 연구팀들이 앰비언트 초전도체에 대한 희망적인 결과를 발표했습니다. 예를 들어, 2020년에는 미국의 연구팀이 수소, 탄소, 황으로 이루어진 화합물을 극압과 고온으로 처리하여, 15도 정도의 온도에서 초전도 현상을 관찰했다고 보고했습니다. 이것은 지금까지 알려진 가장 높은 온도의 초전도체입니다. 또한 2021년에는 일본의 연구팀이 산화물 기반의 고온 초전도체를 개발하여, 260도 정도의 온도에서 초전도 현상을 나타냈다고 주장했습니다. 이것은 상온보다 더 높은 온도에서의 초전도 현상입니다.

 

최근 국내 연구진에 의해 상온에서의 초전도체 현상을 실현했다는 뉴스 보도도 있었는데요, 이에 대해서는 현재 전세계의 관심이 집중되고 있으며, 여러 기관에서 검증을 진행하고 있는 상태입니다. 

 

 

이러한 연구들은 앰비언트 초전도체의 가능성을 보여주고 있습니다. 하지만 아직까지 이들 연구들은 재현성과 신뢰성이 입증되지 않았으며, 상용화하기에는 여러 가지 문제점이 남아 있습니다. 예를 들어, 압력이나 자기장과 같은 특수한 조건이 필요하거나, 재료의 순도나 안정성이 낮거나, 전류의 밀도나 강도가 충분하지 않거나 하는 등의 문제가 있습니다.

따라서 앰비언트 초전도체의 상용화는 아직까지 꿈일 뿐입니다. 하지만 꿈을 현실로 만들기 위해서는 끊임없는 연구와 개발이 필요합니다. 앰비언트 초전도체의 상용화는 인류의 에너지 문제를 해결하고, 새로운 기술을 창출하고, 삶의 질을 향상시킬 수 있는 꿈의 기술입니다. 

 

마이스너 효과

마이스너 효과란 초전도체가 외부 자기장을 내부로 들어오지 못하게 하는 현상을 말한다. 이 현상은 초전도체가 전기 저항이 없어지는 임계온도 이하로 냉각될 때 발생한다. 마이스너 효과는 초전도체의 표면에 자기장을 반대 방향으로 생성하는 전류가 흐르면서 일어난다. 이러한 전류는 외부 자기장을 상쇄하고, 초전도체 내부에 자기 유체를 만들어낸다. 마이스너 효과는 1933년에 발견되었으며, 초전도 현상의 기본적인 성질 중 하나이다.