상온상압 초전도체가 국내와 해외에서 큰 관심을 받고 있습니다. 상온상압 초전도체가 현실이 된다면 우리 일상생활에서 엄청난 변화를 가져올 것으로 예상되는데요. 상온상압 초전도체가 무엇인지, 왜 이렇게 해외에서도 관심을 가지고 있는 것인지 지금 현재 진행상황은 어떻게 되었는지에 대해 알아보도록 하겠습니다.
Contents.
1. 초전도체란 무엇인가?
2. 상온상압 초전도체란?
3. 상온 상압 초전도체가 일상생활에서 가져올 변화
4. 상온 상압 초전도체 관련 이슈 진행 상황
5. 추후 진행될 상황 예상
상온상압 초전도체에 관한 국내와 해외의 관심이 엄청납니다. 도대체 초전도체란 무엇이며, 인간이 불을 발견하고 전기를 발견한 것만큼 엄청난 변화를 가져온다는 것인지 문과생인 이해하기 어려웠는데요. 이번에 초전도체에 대해 공부하면서 알게 된 사실들을 정리해 보도록 하겠습니다.
초전도체란 무엇인가?
전기 저항이 없는 초전도체
전기가 통하는 물체를 전도체라고 합니다. 전기가 통할 때는 저항이라는 것이 발생하는데요. 10이라는 전력량을 보내더라도 저항이라는 손실이 발생하여 8,9 정도만 전달되는 것이 지금까지의 전도체였습니다. 이에 관해 우리가 쉽게 알 수 있는 것은 휴대폰이나 노트북의 발열을 생각하면 되는데요. 발열은 곧 저항이고, 열이 높게 발생할수록 저항은 더욱 커지기 때문에 열을 얼마나 낮출 수 있는지가 전도체의 성능을 좌우하는 중요한 요소 중 하나입니다.
제조사에서는 이 발열을 잡기 위해 갖은 노력을 기울이는데요. 열을 배출하기 쉽게 하거나, 열을 잘 전달할 수 있는 금속물질을 부착해 빠르게 열이 배출되고 분산될 수 있도록 노력하는 것이지요.
하지만 초전도체는 전기를 전달함에 있어서 저항이 0에 가까운 물질을 의미합니다. 즉, 아무리 많은 전력을 전달하더라도 저항이 0이기 때문에 발열이 나타나지 않고, 에너지의 손실이 없어지게 되는데요. 이것이 가져올 변화는 상당합니다.
예를 들어 발전소에서 전력을 생산하여 전선을 통해 우리에게 도달하기까지 많은 손실이 발생합니다. 미국에서만 연간 송전선에서만 발생하는 손실이 50조에 가깝다는 추산이 있는데요. 전 세계적인 손실량을 추산한다면 어마어마한 경제적 가치를 가지게 될 것입니다. 또한 우리가 사용하는 모든 가전기구에 발열이 없어지게 되니, 발열로 인한 화재가 발생하지 않을 것입니다.
마이스너 효과
마이스너 효과란 전도체 외부에서 흐르는 자기장과 반대되는 자기장을 가지는 것을 말합니다. 쉽게 이야기해서 일반적인 도체들은 주변의 자기장에 영향을 받는데요. 도체 내부에 생긴 자기 선류가 외부의 자기장과 상호작용을 합니다. 하지만 초전도체는 내부에 반대되는 자기장을 가지기 때문에 외부 자기장을 밀어내는 성질이 있습니다. 자기 부상 열차 같은 것이 초전도체가 자기장을 밀어내는 성질을 이용해서 공중에 띄워 운행하는 원리를 이용한 것인데요.
상온상압 초전도체란?
사실 초전도체는 이미 1911년인 100년 전에 발견되었습니다. 수은이나 구리, 납 등을 극도의 저온(약 영하 268도)에 도달했을 때 전기 저항이 없어지는 현상을 발견한 것인데요. 그때부터 초전도체에 대한 연구를 지속하던 중 휴스턴 대학교의 폴 추 교수는 영하 182도에서도 초전도 현상이 가능하도록 개선하였는데요. 기존의 영하 268도 보다 높은 영하 182도에서도 초전도체가 발생했다고 하여 이를 고온 초전도체라고 부르게 됩니다.
고온 초전도체이지만 영하 182도인 것이지요. 우리가 사용하는 MRI 기기에 사용되는 기술이 고온 초전도체입니다. 고온이라고는 하지만 영하 182도를 유지하는 것은 상당한 비용과 기술이 필요한데요. 극도의 낮은 온도를 유지하지 않는다면 대기압의 몇 백 ~ 몇 만 배의 압력을 가하게 되면 초전도체가 가능하다는 것도 알아내게 됩니다.
즉, 초전도체를 사용하기 위해서는 엄청나게 낮은 온도이거나, 엄청나게 높은 압력이 필요한 것이 지금까지의 수준이었는데, 이번에 고려대의 연구진에서 상온(우리가 일상적으로 생활하는 온도)과 상압(일상적인 압력)에서도 초전도체가 가능하다고 밝혔으니 전 세계 주목을 받는 것은 당연한 것이겠지요.
상온 상압 초전도체 관련 이슈 진행 상황
상온 상압 초전도체에 관한 이슈는 2023년 7월 22일 한국 고려대 산하 퀀텀 에너지 연구소에서 아카이브에 논문을 올리면서 시작되었는데요. 7월 25일 이후 세계적인 관심을 받으면서 각국의 연구기관에서 검증을 진행하고 있는 중입니다. 우리나라의 한국 초전도저온학회에서도 검증을 진행 중이라고 하네요.
세계적인 관심을 받는 만큼 다양한 기관에서 검증을 진행하고 있고, 일부는 가능성이 있다. 일부는 초전도체가 아니다는 설왕설래가 당분간 계속될 것으로 보이는데요. 퀀텀 에너지 연구소에서는 내년 3월 세계 물리학 학회에서 공식 발표를 하겠다고 하였다는데요. 지금 분위기로 봐서는 그전에 진실 여부에 대한 대세론이 결정되지 않을까 생각됩니다.
개인적으로는 퀀텀 에너지 연구소에서 보유하고 있는 샘플을 인증할 수 있는 제3의 기관에 의뢰하여 검증을 맡기는 것이 신뢰도를 높일 수 있는 방법이 아닐까 생각하기도 하는데요.
추후 진행 상황을 지속적으로 관심을 가져야 할 것으로 생각됩니다.
상온 상압 초전도체가 일상생활에서 가져올 변화
그럼 만약 상온 상압 초전도체가 정말 사실이라면 우리는 어떤 변화된 세상을 기대할 수 있을까요?
- 전기 손실이 없는 초고효율의 전력망 구축 : 전기 생산부터 전달, 저장에서 손실이 없기 때문에 이를 통한 비용 절감과 저 얇은 전선을 사용할 수 있음
- 기존의 배터리보다 작고 슬림한 배터리 사용 가능 : 에너지 손실이 없이 더 많은 전력을 담을 수 있고 사용할 수 있기 때문에 배터리 크기가 작아지고 밀도는 높아짐. 배터리를 사용하는 모든 분야(스마트폰, 가전기구, 전기차 등)의 사용량이 월등히 높아짐
- 전기기구에 냉각 장치가 불필요해짐 : 발열이 없어지기 때문에 냉각장치도 필요가 없어지게 되며, 이로 인한 화재의 위험도 없어짐. 냉각장치가 불필요해짐에 따라 전자기구는 작고 가벼워질 수 있음
- 에너지 발전량 기하적으로 증가 : 초전도체의 전자기력을 핵융합이 결합할 경우 초고온의 플라스마를 오랫동안 사용할 수 있어 에너지 발전량이 무한에 가깝게 증가시킬 수 있음. 화석 연료 사용이 불필요해짐에 따라 온난화 현상에 기여
- 초전도체의 마이스너 효과를 이용하여 자기 부상열차를 만들 수 있음.
- MRI 등 의료기기의 소형화, 비용 절감 : 기존의 MRI는 저온을 유지하기 위하여 많은 기술이 투여됨에 따라 부피가 커지고, 비용이 높아지는 문제가 있었으나, 상온 상압에서도 초전도체를 활용할 수 있게 되면서 저렴한 비용으로 MRI 사용 가능
- 전력의 손실로 인해 일어나는 발열을 없애면서 기후 온난화를 낮추는데 기여할 수 있음
지금까지 초전도체에 관한 내용을 살펴보았습니다. 지금까지 사실로 밝혀진 것이 없고, 각 연구기관의 결과에 따라 진실 여부가 밝혀지게 되겠지요. 개인적으로는 초전도체 발견이 사실로 밝혀져 세계적으로 한국의 기술력을 널리 펼치는 기회가 되었으면 좋겠습니다.
또 다른 소식이 있으면 찾아오겠습니다. 감사합니다.
