요즘 뜨는 상온 초전도체란 무엇인가요?

요즘 뜨는 상온 초전도체란 무엇인가요?

 

초전도체란?

초전도체는 초전도 현상을 나타내는 물질이다. 초전도성은 특정 물질이 임계 온도 이하로 냉각될 때 전기 저항이 0인 상태에서 전기를 전도할 수 있는 상태입니다. 이 상태에서 전류는 에너지 손실 없이 재료를 통해 흐를 수 있으므로 초전도체가 매우 효율적인 전기 전도체가 됩니다.

 

초전도체의 발견

초전도성의 발견은 1911년 네덜란드 물리학자 하이케 카메를링 온네스(Heike Kamerlingh Onnes)가 매우 낮은 온도에서 물질의 특성을 연구하던 중 수은의 전기 저항이 4.2켈빈(-268.95도)의 임계 온도 아래로 냉각될 때 갑자기 0으로 떨어지는 것을 관찰한 것으로 거슬러 올라갑니다. 섭씨 또는 화씨 -452.11도). 이 획기적인 발견은 초전도 연구의 시작을 알렸습니다.

초전도체의 특성

제로 전기 저항: 초전도체의 가장 두드러진 특징은 임계 온도 이하에서 제로 저항으로 전기를 전도하는 능력입니다. 이 특성은 저항으로 인한 손실 없이 효율적인 전력 전송을 가능하게 합니다.
마이스너 효과: 초전도체가 초전도 상태로 전환될 때 마이스너 효과가 나타납니다. 이 효과로 인해 초전도체는 내부에서 자기장을 방출하여 다양한 자기 응용 및 부양 기술에 이상적인 소재가 됩니다.
임계 온도: 각 초전도체는 초전도체가 되는 온도 이하인 특정 임계 온도를 가지고 있습니다. 재료마다 임계 온도가 다르며 역사적으로 대부분의 초전도체는 초전도성을 달성하기 위해 절대 영도(0켈빈 또는 섭씨 -273.15도)에 가까운 극도로 낮은 온도가 필요했습니다.
유형 I 및 유형 II 초전도체: 초전도체는 자기장이 있을 때의 거동에 따라 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 유형 I 초전도체는 임계 온도 이하의 모든 자기장을 방출하는 반면, 유형 II 초전도체는 일부 자기장이 양자화된 와류의 형태로 내부에 침투하도록 허용합니다.

 

초전도체의 용도

MRI(Magnetic Resonance Imaging): 초전도 자석은 의료 영상을 위한 MRI 기계에 널리 사용됩니다. 그들은 강력하고 안정적인 자기장을 제공하여 조직 및 장기의 고해상도 이미징을 가능하게 합니다.
자기부상(Maglev) 열차: 초전도체는 자기부상 열차에 사용되어 강력한 자기장을 생성하여 열차를 트랙 위로 들어 올리고 추진하여 마찰을 줄이고 고속 및 에너지 효율적인 운송을 가능하게 합니다.
고에너지 입자 가속기: 초전도 자석은 기본 입자와 고에너지 물리학을 연구하는 LHC(Large Hadron Collider)와 같은 고에너지 입자 가속기의 중요한 구성 요소입니다.
전기 전송: 초전도 케이블은 효율적인 장거리 전기 전송에 사용되어 기존 전력선에서 발생하는 에너지 손실을 최소화할 수 있습니다.
에너지 저장: 초전도체는 초전도 자기 에너지 저장(SMES) 시스템과 같은 에너지 저장 응용 분야에서 전기 에너지를 효율적으로 저장하고 방출하는 데 사용할 수 있습니다.

초전도성은 계속해서 활발한 연구 분야이며 과학자들은 더 높은 임계 온도를 달성하고 초전도체의 실제 적용을 더욱 확장하기 위해 새로운 재료와 기술을 탐구하고 있습니다.