초전도체 뜻 - 완전 쉬운 설명

요즘 초전도체, 초전도 현상 이라는 단어가 너무나 핫하죠?

하지만 이과 출신이 아닌 평범한 저는 아무리 관련내용을 읽어봐도 머릿속에 들어오지도 않고 이해가 되지 않더라구요. 그래서 초전도체가 무엇인지 알고는 싶지만, 저처럼 쉬운 설명이 필요하신 분들을 위해 '내가 이해한 만큼만 쉽게 설명해 보자.'라는 생각으로 이 글을 쓰게 되었습니다. 짧은 글이지만 읽고 난 뒤에는 초전도체의 기본 개념은 머릿속에 쉽게 들어오실 거에요.

Room temperature superconductor discovery 상온 초전도체 발견 <출처:Quanta Magagine >

1. 초전도란?

초전도는 매우 특별한 현상입니다. 이해하기 쉽게 설명하면, 전기를 끊김 없이 완벽하게 흐르게 하는 것입니다.

 

2. 일상에서의 비유

일상생활에서 예시를 찾아본다면, 물에 비유할 수 있습니다. 호스로 물을 흘리면 호스에 작은 흠이 있거나 하는 경우 물이 조금씩 새나갈 수 있죠. 그런데 특별한 조건에서 동일한 호스를 사용하면 물이 한 방울도 빠져나가지 않고 완벽하게 흐르게 할 수 있다고 생각해 보세요. 이게 바로 초전도의 모습입니다.

3. 전기와 저항에 대한 간단한 설명

우리 일상에서 전기가 많이 사용되고 있죠. 전기가 흐르려면 전기가 흐르는 길인 전선이 필요한데, 이 길에서는 전기가 조금씩 새어나가는 현상인 '누설'이 생기곤 합니다. 이렇게 전기가 조금씩 새고, 잃어버리는 것을 '저항'이라고 하며, 이것은 마치 호스에서 물이 조금씩 나가는 것과 비슷합니다.

 

4. 초전도 현상

그런데 특별한 물질을 굉장히 추운 온도(영하 260도 이하)로 만들면, 그 물질은 전기를 흘려 내 보낼 때 전혀 누설이 일어나지 않게 됩니다. 마치 물이 전혀 새지 않는 완벽한 호스처럼 전기가 흐릅니다. 이렇게 전기 저항이 0이 되는 현상을 '초전도'라고 부릅니다. 일반적인 전선에서는 전기가 조금씩 새어나갈 수 있지만, 초전도 상태에서는 전기가 하나도 빠지지 않고 완벽하게 흐릅니다. 그래서 전기를 더 효율적으로 사용할 수 있게 되는 것이죠.

5. 초전도가 왜 중요한가?

상상해보세요, 전기가 전혀 누설되지 않으면 얼마나 효율적일까요? 전기를 전달하는 데 있어서의 에너지 손실이 없어져서 많은 에너지를 아낄 수 있습니다. 우리는 전기를 티비, 컴퓨터, 냉장고 등 많은 기기를 작동시키는 데 사용합니다. 기계를 돌리는데 전기를 조금씩 잃어버리면 그만큼 낭비가 발생하게 됩니다. 초전도는 이런 낭비를 완벽하게 없애 줍니다. 그래서 이 초전도 현상은 에너지를 효율적으로 사용하는 데 아주 중요한 역할을 한다 말할 수 있습니다.

6. 요즘 왜 초전도체에 대한 관심이 집중되는가? (2023년 8월 현재)

최근 국내 연구진이 보통 영하 260이하의 추운온도에서만 가능하였던 초전도현상을 실온에서도 가능한 초전도체를 개발했다는 논문이 알려져 관심이 집중되고 있습니다. 따라서 초전도체 관련 주식도 급상승하였습니다. 만약 이 논문에서 주장하는 것과 같이 실온에서 초전도현상이 가능하다면 사실상 우리의 생활에는 큰 변화가 생길 것입니다. 

 

예를 들면 실온 초전도체 발전은 교통수단, 특히 고속열차의 발전에 기여할 수 있습니다. 실온에서 가능한 초전도를 이용한 열차는 마찰 없이 움직일 수 있으므로, 적은 에너지를 사용하고도 더 빠르고 정확하게 운행될 수 있을 것입니다.

또한 의료 기기에서도 활용될 수 있습니다. 예를 들어, MRI 같은 정밀 검사 기기는 에너지손실 없이 더 큰 자기장을 만들어낼 수 있으므로 결과도 더 선명하고 확실하게 볼 수 있게 되어 더 정확한 진단과 치료가 가능해질 것입니다. 또한 핸드폰이나 컴퓨터 등에서도 발열현상이 없으므로 배터리를 더 오래쓸 뿐만 아니라 쿨링팬이 필요없게 되어 사이즈 또한 현저하게 작아질 수 있을 것입니다. 그리고 요즘 각광을 받고 있는 전기차는 한번 충전하면 현재보다 더 많은 거리를 갈 수 있게 되어 에너지 효율면에서 더욱 가치가 상승하게 될 것입니다.

 

 

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< 초전도체 자기부상 열차 만들기 >

 

7. 앞으로 주목 할 것

현재 발표한 퀀텀에너지연구소의 성과가 사실로 드러나고 상용화가 된다면 이는 인류업적에 있어 큰 획을 그을 수 있음에 틀림이 없습니다. 다만 지난달 22일 이들이 발표했던 논문 사전공개 사이트 '아카이브'는 동료 평가 등 학계 검증을 아직 받지 않은 논문을 누구나 올릴 수 있는 플랫폼임을 감안 할 때 현재로서는 확증하기가 어려운 성과입니다. 하지만 2024년 열리는 미국물리학회에서 관련 내용을 발표할 예정이라 하니 성공의 결과로 멋지게 발표되어 세상을 놀라게 하길 기대해 봅니다.