(2) 초전도체의 응용 분야

에너지 저장 및 전송

 초전도체는 전기 저항이 없기 때문에 전력 손실을 최소화하며 전력을 효율적으로 저장하고 전송하는 데 사용될 수 있습니다. 우리가 현재 사용하고 있는 모든 물질에는 '저항' 이라는것이 존재합니다. 이 '저항' 이라는 놈은 전력을 생산할때부터 사용하는 순간까지 모든 경로에 포함이 되는데 만약 이 저항이라는 놈이 없다고 하면 우리가 우스게 소리로 말하는 무한동력 이라는것 조차 구현이 가능해지는 것입니다.

 입력이 100이면 출력이 100이 되는 현실을 만들 수 있게 되는것입니다. 이 저항이 0이 되는 초전도체를 이용해서 전력망을 구축하거나 에너지 저장 장치를 만들게 되면 손실이 없는 아주 효율적인 전력 인프라를 구축할 수 있습니다.

 

 

자기 공명 영상 (MRI)

초전도자석을 이용하여 강력한 자기장을 생성하면 높은 해상도와 선명한 의료 영상을 얻을 수 있습니다. 이는 의료진단에서 중요한 역할을 하며, 질병의 조기 발견과 정확한 진단에 기여합니다. 앞서 말했던 것처럼 초전도체의 경우는 저항이 0인 물질로써 일정량의 전력을 인가하면 강력한 자기장이 생성되는데 이는 현재 사용하고 있는 네오디뮴 자석을 능가하는 성능을 낼 수 있게 됩니다. 현대 의학에서 MRI를 통해서 발견하지 못하는 부분까지 상세하게 볼 수 있게 되는 기술을 만들수 있습니다. 

 

 

전자기기 및 컴퓨팅

 초전도체를 이용하여 더욱 빠르고 효율적인 전자기기와 컴퓨팅 시스템을 개발할 수 있습니다. 초전도자성을 이용한 스위치나 메모리 기술은 더 나은 성능을 제공할 수 있습니다. 기존 디지털컴퓨터는 미로에 있는 길을 하나씩 직접 가보면서 여러 번의 시행착오 끝에 최적의 경로를 찾아내는데요. 반면에 양자컴퓨터는 갈 수 있는 모든 경로를 동시에 탐색해 단 한 번 만에 출구를 찾아냅니다. 길을 찾아내는 방식이 완전히 다른 것인데요. 병렬 계산이 가능한 양자컴퓨터는 이론상 슈퍼컴퓨터보다 30조 배 이상, 기존 컴퓨터보다 1경 배 이상 빠른 속도로 연산처리가 가능합니다

 구글이 2019년 10월 개발한 50큐비트 급 양자컴퓨터 ‘시커모어(Sycamore)‘는 슈퍼컴퓨터로 1만 년 걸린다는 복잡한 연산문제를 단 200초 만에 풀어냈는데요. 양자컴퓨터의 초고속 연산능력을 활용하면 신약 개발이나 암호 해독, 금융·교통·전력 분배 문제 등 모든 영역에서 혁신적인 해법을 찾아낼 수 있습니다. 양자컴퓨터를 통해 한계가 없는 ‘무한시대’를 열 수 있게 되는 셈인데요. 양자컴퓨터를 두고 ‘4차 산업의 완성자’이자 ‘꿈의 컴퓨터’라고 말하는 이유입니다.

 

구글 시커모어 양자컴퓨터 (출처 : New Scientist)

 

 이런 양자 컴퓨터를 초전도체가 적용된 반도체나 부품을 사용하게 된다면 기존의 성능에 최소 수십배 이상의 성능을 낼수 있게 되는 것입니다. 

자기 부상 철도

 초전도체를 활용하여 열차를 부상시켜 마찰을 줄이고 고속 운행을 실현하는 고속 자기 부상 철도가 개발되고 있습니다. 현재는 저온/고온에서만 초전도 현상을 구현할 수 있는데 만약 "상온 초전도체"를 발견하게 된다면 이 지구상의 모든 이동 수단의 대혁명이 찾아온다고 보면 됩니다. 현재는 이동하는데 드는 모든 수단은 중력과 마찰에 의한 저항이 발생하게 되고 이는 에너지 손실로 이어지게 되는데 초전도현상을 구현하면 이 모든것이 사라지므로.. 어렸을적 보았던 공상과학영화에서나 볼법한 공중에 떠서 다니는 이동수단을 구현할 수 있습니다. 이를 통해 더 빠르고 경제적인 운송 수단을 구축할 수 있습니다.

 

 대표적으로 떠오르는 몇가지에 대해서 작성하였는데, 이 외에도 초전도체의 응용 분야는 계속해서 확장되고 있는 상황입니다. 만약 이번에 발견했다고 하는 LK-99가 상온 초전도 물질이라고 하면 현재 우리가 살고 있는 지구는 지금까지의 천년간의 발전과 변화보다 더 월등하게 뛰어난 발전을 이루어낼 수 있으리라 장담합니다. 

 그래서 물리학 화학을 연구하는 연구자들에게는 꿈의 물질이며 꿈을 이룰수 있는 세상을 만들 key 물질로 생각되고 있는게 초전도 물질 입니다.