[잡다한 지식] 초전도체

안녕하세요, Sean 입니다.

 

오늘은 한동안 전세계를 들썩이게 했었던

초전도체에 대해 알아보겠습니다.

 

1. 초전도체

 

- 초전도체는 특정 조건하에서 전기 저항이 0이 되는 물질을 의미

- 초전도체는 자기장을 완전히 배제하는 마이스너 효과 (Meissner Effect)를 나타내며, 

이로 인해 초전도체는 자성을 띄지 않습니다. 

 

2. 주요 특징

 

1) 전기저항이 Zero

 

- 초전도체는 특정 임계 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라짐.

  → 이는 에너지 손실 없이 전류를 흐르게 할 수 있다는 것을 의미

 

2) 마이스너 효과

 

- 초전도 상태에서 초전도체는 내부 자기장을 완전히 배제

  → 이로 인해 초전도체 내부에서는 자기장이 존재하지 않음

 

3. 초전도체 분류

 

1) 저온 초전도체 (Low-Temperature Superconductors, LTS)

- 대부분 금속 또는 금속 합금으로 구성

- 매우 낮은 온도 (주로 절대 온도 20K 이하)에서 초전도성을 나타냄.

- 대표적인 예로 납 (Pb), 수은 (Hg), 니오븀 (Nb)-티타늄 (Ti) 합금 등이 있음.

 

2) 고온 초전도체 (High-Temperature Superconductors, HTS)

- 주로 세라믹 물질로 구성

- 상대적으로 높은 온도 (대부분 절대 온도 77K 이상) 에서 초전도성을 나타냄.

- 대표적인 예로 이트륨-바륨-구리 산화물 (YBa2Cu3O7, YBCO) 등이 있음.

 

4. 응용 분야

 

1) MRI 

- 초전도체의 자기장 생성 능력을 이용하여 높은 해상도의 의료 이미지를 얻는 데 사용

 

2) 전력 케이블

- 초전도체의 무저항 특성을 이용하여 에너지 손실 없이 전력을 전송하는 고효율 전력 케이블로 사용

 

3) 자기부상 열차

- 초전도체의 마이스너 효과를 이용하여 마찰없이 고속으로 움직일 수 있는 자기부상 열차에 사용

 

4) 양자 컴퓨팅

- 초전도체의 특성을 이용하여 초고속 계산이 가능한 양자 컴퓨터의 큐비트 구현에 사용

 

5. 연구 현황 및 과제

 

- 초전도체 연구의 주요 목표 중 하나는 실온 초전도체를 발견하는 것

 → 이는 상온에서 전기 저항 없이 전류를 흐르게 할 수 있는 물질을 개발하는 것을 의미

 → 에너지 효율 혁명!

 

- 현재까지 알려진 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 작동하기 때문에 실용적인 측면에서 제약이 있음

 

 

오늘은 초전도체에 대해 간략하게 알아보았는데요,

 

요정도만 알고 있어도 이해와 다른 사람과 얘기하는데에 부족하지 않을 것 같습니다.

 

지금까지 Sean 이였습니다.