1911년 네덜란드 물리학자 카멜린 온네스가 처음으로 초전도 현상을 발견했으며, 꿈의 물질이라 불리는 초전도체는 아주 특별한 물질이에요 평소 우리가 사용하는 일반적인 전선이나 소자의 경우 전류가 흐를 때 전기 저항이 있기 때문에 전력이 일부 소멸 될 수 있지만, 초전도체는 그러한 손실을 거의 없애버리기 때문입니다.
초전도체는 어떤 온도에서는 일반적인 물질과 같은 전기 저항을 가지지만, 특정한 임계 온도 이하로 온도를 낮추면
전기저항이 급격하게 감소하며 결국 거의 없어지게 되는데, 이 임계 온도를 "초전도 전이 온도"라고 부르며, 이 온도 아래에서만 초전도 특성을 보이게 됩니다. 최소 -200℃ 이하의 초저온과 일상적인 대기압의 수십만~수백만 배 초고압의 특별한 조건에서 구현이 가능하다고 합니다.
초전도체의 이런 특성은 많은 혜택을 가져다줍니다
전기를 전달하는 과정에서 발생하는 열 손실이 매우 적어져서 더 효율적인 전력 전달이 가능하며, 더욱 강한 자기장을 만들어내는 능력을 활용하여 의료용 기기나 과학 실험에서 유용하게 사용 될 수 있고 전기 저항이 거의 없으니 빠른 전기 신호 전달이 가능해 컴퓨터나 통신 기술 발전에도 도움을 줄 수 있겠죠?
하지만, 단점이 존재하는데 아까 말했듯이 저온에서만 작동한다는 점입니다. 대부분의 초전도체는 수천 분의 1도 섭씨 미만의 매우 낮은 온도에서만 그 특성을 발휘하기 때문에 이를 활용하기 위해서는 강력한 냉각 장치가 필요하고 그에 따라 유지 및 운영 비용이 매우 높아질 수 밖에 없습니다.
상온 초전도체가 요즘 이슈인 이유가 무엇일까요?
이름에서 알 수 있다시피 말그대로 "상온"초전도체이기 때문입니다. 초전도체의 단점에서 매우 낮은 온도에서 특성을 발휘하기 때문에 이를 이용하기 위해서는 유지 비용이 매우 높아진다는 제약이 있다고 했었는데요, 온도가 상온(실온)인 조건에서도 초전도 현상을 나타내기 때문에 전기를 냉각 없이 효율적으로 전달 할 수 있으며, 이는 전력 손실을 줄여줄 수 있고 에너지 효율성을 높일 수 있는 잠재적인 혁신적인 기술이기 때문입니다.
첫번째. 고속 전기 소자 및 컴퓨팅
초전도체의 저항이 없다는 특성 덕분에 더욱 빠른 전기 신호 전달이 가능해지며 이는 컴퓨터와 휴대전화의 속도 향상으로 이어지겠죠? ex) 좋아하는 영화 1초만에 다운로드 받기
두번째. 환경 친화적 에너지 생산 및 저장
초전도체를 이용해 높은 효율성을 가진 에너지 생산 및 저장 시스템을 개발 할 수 있게 됩니다.
예를 들어 초전도 발전기를 이용해 풍력 발전, 해양 조류 발전과 같은 재생 에너지를 더 효과적으로 수집하고 전기로 변환 할 수 있겠죠? 효율이 좋아지면 당연히 에너지 손실이 줄어들겠고요.
또한 높은 에너지 밀도를 가진 배터리나 저장 시스템을 개발할 수 있습니다. 작은 체적에 많은 양의 에너지를 저장할 수 있게 해 이동성이 있는 기기나 차량에서 효율적으로 에너지를 저장할 수 있게 된다면 차량 유지비도 줄어들 수 있겠네요
세번째. 이동수단
초전도체를 이용해 하이퍼루프와 같은 고속 진공 튜브 수송 시스템이 더욱 빠르게 상용화 될 수 있겠죠. 또한 전기자동차의 배터리 충전 및 방전 효율을 향상시킬 수 있습니다. 그렇게 된다면 더욱 긴 주행거리와 더 높은 에너지 효율성을 제공할 수 있겠네요.
자기부상열차와 같이 자기부상탈것이 개발될 수 있습니다. 영화같은 곳에서나 봤던 자기부상자가용이 생길지도 모르겠네요.
여기까지 초전도체에 대해 알아봤는데요, 초전도체가 일상생활에 접목이 가능하게 된다면 새로운 세상이 열릴 것이라는 생각에 두근거리네요 초전도시대가 현실화가 되기 기대하며 여기서 마치겠습니다.