초천도체 어떤것일까?

초전도체란 전기저항이 0인 물질입니다. 이 세상에 존재하는 모든 물질은 원자들이 서로 연결되어 전자들을 가지고 있고, 이러한 전자들이 도체 내부에서는 자유롭게 움직일 수 있지만 외부 자기장과 같은 힘이 작용하면 전류가 흐르지 못하고 저항이 생기게 됩니다. 하지만 초전도체는 특정 온도 이하에서만 액체 상태였다가 상온 이상부터는 고체상태로 변하는 특이한 성질을 가진 물질입니다. 이렇게 되면 금속처럼 매우 높은 전도성을 가지게 되는데 이를 초전도체라고 합니다.

초전도체는 어떻게 발견되었나요?
초전도체는 1911년 네덜란드의 물리학자 바베지우스(Wabegius) 교수가 처음 발견하였습니다. 당시 프랑스 파리 근교 샤르피유 대학의 페르미 연구소 소장이었던 장 페랭(Jean Ferrand) 박사는 실험실에서 우연히 열전자 방출 현상을 관찰하게 되었습니다. 이때 발생한 빛 에너지가 주변 공기 분자와의 충돌로 인해 다시 흡수되는 과정에서 엄청난 양의 열에너지가 생성되었습니다. 이것을 본 동료 과학자였던 앙리 베크렐(Henri Becquerel)은 방사선 검출기로 활용하기 위해 최초로 방사능 원소인 폴로늄-210을 분리하였고, 이후 미국의 드렉슬러(Fred Drécksler) 등 여러 과학자들에 의해 지속적으로 연구되기 시작했습니다.

초전도체는 어떤 원리로 만들어지나요?
초전도체는 임계온도 이하에서 액체 상태로 있다가 임계온도 이상 올라가면 고체 상태로 변하게 됩니다. 따라서 초전도체를 만들기 위해서는 먼저 저온유지 기술이 필요합니다. 현재 우리나라 한국표준과학연구원에서도 극저온 장치를 이용하여 초전도체를 만들고 있습니다. 또한 초전도체 내에서의 전하 분포 및 물질의 구조 변화를 제어함으로써 원하는 특성을 갖는 초전도체를 제조할 수 있습니다.

초전도체는 어디에 쓰이나요?
초전도체는 크게 두 가지 분야에서 응용되고 있습니다. 첫째로는 고온 초전도체로서 주로 MRI나 핵융합 발전용 냉각제로 사용됩니다. 둘째로는 저온 초전도체로서 전력손실 없이 장거리 송전을 하거나 고효율 변압기 제작에 사용됩니다. 특히 최근에는 신재생에너지 개발 붐과 더불어 풍력발전기와 태양광발전기의 효율 향상을 위한 전원장치로도 주목받고 있습니다.

초전도체는 왜 갑자기 주목받게 되었나요?
초전도체는 1911년 네덜란드의 물리학자 데니스 가보르가 처음 발견했다고 알려져있어요. 당시엔 이론으로만 존재하던 개념이었는데, 이후 많은 과학자들의 노력으로 실제로 구현되기 시작했습니다. 초기에는 주로 자석위에 코일을 감아서 만든 영구자석형 초전도체가 많이 쓰였는데, 현재는 페로브스카이트라는 신소재를 이용해서 가볍고 저렴한 초전도체를 만드는 기술이 각광받고있다고하네요.

초전도체하면 떠오르는 인물이 있나요?
네 맞아요. 바로 니콜라 테슬라 입니다. 테슬라는 교류전기 시스템과 변압기 등 현대 전기 문명의 근간이 되는 여러가지 기술을 개발했어요. 특히나 유명한 발명품으로는 우리가 지금까지도 많이 사용하고 있는 교류발전기와 송전시스템이죠. 하지만 정작 자신은 가난하게 살다가 쓸쓸히 생을 마감했다고 해요. ᅲᅲ

초전도체 연구는 어디서 하고있나요?
우리나라에선 한국원자력연구원에서 세계 최초로 액체질소 냉각방식을 이용해서 구리-니켈 합금계 초전도 선재를 제조하는데 성공했고, 이후 다양한 분야에서 활용하기 위한 연구개발을 진행중이에요. 현재는 의료용 MRI 장비 및 진단기기 제작기술 확보를 목표로 관련 연구를 수행 중이랍니다.

오늘은 이렇게 초전도체에 대해 알아봤는데요, 아직까지는 상용화되기 어려운 부분이 있지만 미래엔 더욱 발전되어 일상생활 곳곳에서 만나볼 수 있겠죠? 다음시간에도 재미있고 유익한 주제로 찾아올게