(1) 초전도체란 무엇인가?

 

1. 초전도체란 무엇인가?

 

 

 

전기 전자의 미래로 가는 핵심 key 

최근 과학과 기술의 발전은 우리의 일상생활을 크게 변화시키고 있다. 이러한 발전 가운데 하나로 초전도체라는 신비로운 물질이 주목받고 있습니다. 초전도체는 온도와 압력 조건에서 전기 저항이 완전히 사라지는 현상을 나타내며, 이로써 미래의 전력 전송과 저장, 의료 영상진단, 고속 철도 등 다양한 분야에서 혁신적인 기술 발전을 이끌어낼수 있는 신소재 중 하나이다. 

 

 

초전도체의 개념과 역사

초전도체는 일정한 온도와 조건에서 전기 저항이 완전히 사라지는 현상인 초전도 현상을 나타내는 물질입니다. 이러한 현상은 1911년 영국의 과학자 헤일스에 의해 처음 관찰되었으며, 이후 많은 연구와 실험을 통해 이해되게 되었습니다.

 

 

초전도체의 특성과 종류

초전도체는 다양한 물질에서 나타날 수 있으며, 주로 금속과 화합물에서 발견됩니다. 이러한 물질들은 저온 상태에서 특정한 온도인 초전도 전이 온도 이하로 냉각되어야만 초전도 상태가 나타납니다. 초전도체의 특징 중 하나는 전기 저항이 없어지므로 전기 에너지의 손실이 거의 없다는 것입니다.

 

 

초전도체의 응용 분야

에너지 저장 및 전송: 초전도체는 전기 저항이 없기 때문에, 전기 에너지를 효율적으로 저장하고 전송하는데 사용될 수 있습니다. 이를 통해 전력의 손실을 최소화하며 더 효율적인 에너지 인프라를 구축할 수 있습니다.
의료 분야: 자기 공명 영상(MRI)은 의료 영상진단에서 중요한 역할을 합니다. 초전도체를 활용하면 강력한 자기장을 생성하여 높은 해상도와 선명한 영상을 얻을 수 있습니다.
운송 수단: 초전도 기술은 고속 철도와 같은 운송 수단에서도 사용될 수 있습니다. 초전도자석을 이용하여 열차를 부상시켜 마찰을 줄이고 고속 운행을 실현할 수 있습니다.

 

 

초전도체 연구와 노벨상

말 그대로 신소재의 개발이며 어쩌면 인류의 삶을 바꿀 수 있는 물질이다보니 발견과 기본 연구만으로도 노벨상을 수여받았다고 볼 수 있는 분야이다. 지금까지 총 4건의 노벨상이 초전도체로 수여 받았으며 대상은 아래와 같다. 

 

<물리학 분야>

1972년: 존 바락 마더스와 로버트 쿨의 "초전도체와 터널링"에 대한 이론적 연구에 대해 노벨 물리학상이 수여되었습니다. 이들은 초전도체의 이론을 발전시키고, 초전도체 내에서 일어나는 전자의 터널링 현상에 대한 기여로 인정받았습니다.

 

1987년: J. 조르주 베디아르와 K. 알렉스 뮐러가 "고온 초전도체의 발견"에 대한 공로로 노벨 물리학상을 수상했습니다. 이들은 -196°C 정도의 상대적으로 높은 온도에서도 초전도성을 나타내는 세라믹 물질을 발견하여 초전도체 분야에 대한 새로운 시선을 제시했습니다.

 

<화학 분야>
1913년: 헤이길 엘러스와 칼린크 레드버리가 "유체 상태에서의 물질의 분리"에 관한 연구를 통해 초전도성에 대한 고체 이론을 발전시켰다는 공로로 노벨 화학상을 수상했습니다.

 

1982년: 케네스 윌링스와 존 보먼이 "유기 초전도체의 발견 및 개발"에 대한 공로로 노벨 화학상을 수상했습니다. 이들은 유기 화합물에서의 초전도성을 발견하고 연구하여 새로운 초전도체 분야를 개척하였습니다.

https://j-early.com/

early-j story's

 

 

과제와 미래 전망

초전도체의 활용은 매우 큰 잠재력을 가지고 있지만, 저온 상태에서만 작동한다는 한계가 있습니다. 현재 연구는 초전도체의 작동 온도를 상승시키는 방법과 더 경제적인 물질의 발견에 주력되고 있습니다. 이러한 연구가 성공하면 초전도체의 응용 범위는 더욱 확대될 것으로 기대됩니다.

 

 

결론

초전도체는 전기의 미래를 개척하는 데 중요한 역할을 하는 신비로운 물질입니다. 그 독특한 물성과 혁신적인 응용 분야들을 통해 우리의 삶을 더욱 편리하고 지속 가능한 방향으로 변화시킬 것으로 기대됩니다. 초전도체 연구는 과학과 기술의 계속적인 발전으로 더욱 빛나는 미래를 열어나갈 것입니다.