5분만에 읽는 초전도체 개념, 상온 초전도체는 정말 가능할까?

최근 국내 증시를 뜨겁게 달구고 있는 테마~ 바로 <초전도체>입니다.

어제는 네이처지에서 국내 연구진에서 개발한 상온 초전도체라고 주장하는 ‘LK-99’ 가, 결국 초전도체가 아니라는 결론을 발표하며 관련 테마주들이 급락했습니다. 😱

 

 

하지만 여전히 LK-99에 대한 기대감으로 연일 관련 테마주들이 급등과 급락을 반복하는 중입니다. 도대체 초전도체가 무엇이길래 이렇게 증시를 들썩이게 만들고 있을까요?

 

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그래서 오늘은 초전도체에 대한 개념과 상온 초전도체가 가능한지에 대해 간단히 알아봤습니다.

지난 7월 우리나라 연구진이 세계 최초로 상온 초전도체를 만들었다는 소식에 국내는 물론 전 세계가 많은 관심을 보였습니다. 세계 각국의 연구소는 사전 공개된 논문을 참고해 상온 초전도체 LK-99를 직접 만들어 보며 검증에 나섰습니다.

 

 

도대체 초전도체(Superconductor)가 무엇이길래?

어떠한 물질에 전기 저항이 0이 되는 상태를 ‘초전도’ 라고 합니다. 그리고 이러한 초전도 현상을 보이는 물질을 ‘초전도체’ 라고 합니다. 초전도체의 특징은 다음과 같아요.

 

 

* 초전도 현상: 전기 저항이 0이 되는 현상

** 반자성 현상: 마이스너 효과라고도 불리며, 외부 자기장에 반발하는 현상. 초전도체 내부에는 어떠한 자기장도 존재할 수 없기에, 초전도체는 모든 자기장을 밀어낸다.

 

 

극저온의 온도에서 작용하는 초전도체의 모습

 

 

초전도체는 1911년 네덜란드의 헤이커 카메를링 오너스라는 물리학자가 처음 발견했습니다.

영하 269도에서 수은이 초전도 현상을 보였으며, 이후 극저온 상태에서 초전도 현상을 보이는 물질들이 많이 등장했습니다. 하지만 중요하게도 일상적인 온도, 즉 상온에서 초전도 현상을 보이는 물질은 여태껏 단 한 개도 찾지 못했습니다.

 

 

즉 지금까지는 영하 269도의 극한적인 환경에서만 작용하는 초전도체가 많이 발견되었지만 상온에서 작용하는 초전도체는 아직까지 없었는데, 이번 국내 연구진에서 발견한 <LK-99>라는 물질은 상온에서도 초전도 현상을 보인다고 주장하는 것이지요. 만약 이것이 사실이라면 역사에 기록될 만큼 혁명적인 대발견이 됩니다.

 

 

# 참고로 초전도 물질을 연구하던 ‘바딘, 쿠퍼, 슈리퍼’ 라는 3명의 과학자가 BCS 이론을 발표하며 극저온에서 초전도체를 구성하는 전자가 ‘쿠퍼 쌍’을 이뤄 움직인다는 걸 밝혀냈습니다. 이후 많은 연구원들은 원자 단위에서 배열을 바꿔가며 초전도체를 연구하고 있는데, 원자의 배열에는 수도 없이 많은 경우의 수가 있기 때문에 초전도체를 만드는데 많은 시간과 운도 필요합니다.

 

 

만약 상온에서 작용하는 초전도체가 개발되면 무엇이 좋을까요?

초전도체는 먼저 자기부상열차에 이용할 수 있습니다. 현재 자기부상열차를 떠오르게 만들기 위해 아주 강한 자석을 사용하는데요. 초전도체를 쓰면 지금보다도 더 높이 열차를 띄울 수 있고, 이는 더 빠른 자기부상열차를 가능하게 합니다.

 

 

# 상온 초전도체로 만든 자기부상열차는 이론적으로 시속 500km로 달릴 수 있으며, 서울과 부산을 40분 만에 이동할 수 있게 됩니다.

 

 

또한 전력 송전 과정에서 낭비되는 전기를 이론적으로라면 0으로 만들 수 있습니다.

현재 발전소에서 생산된 전력을 전국 곳곳에 송전하기 위해 사용하는 전선은 전기저항이 존재합니다. 때문에 송전 과정에서 낭비되는 전기가 어마어마합니다. 만약 상온 초전도체가 상용화되고, 전선을 모두 초전도체로 바꾸면 송전 과정에서 낭비되는 전기가 0에 수렴합니다. 낭비되는 전기가 없으니 전기 요금이 저렴해지겠지요. 또한 발전소를 지금보다 풀로 가동하지 않아도 될테니, 발전소를 운영하는 비용이 절감되고, 탄소 배출 저감에도 도움이 될 것입니다.

 

 

그리고 전자기기를 오래 사용하다보면 뜨거위지는 발열현상이 나타나는데요.

이러한 전자기기들이 뜨거워지는 이유는 전기 에너지가 열에너지로 바뀌기 때문입니다. 초전도체는 전기 에너지를 하나도 낭비하지 않기에 열 발생량도 매우 적습니다. 따라서 전자기기, 크게는 데이터센터를 가동할 때 발생하는 발열 문제가 해결되며 획기적인 산업 발전이 이뤄질 수 있습니다.

 

 

한마디로 상온에서 작용하는 초전도체 물질이 개발된다면 인류의 문명은 또 한차례 큰 도약을 하게 될 것입니다. 결국 상온 초전도체란 그야말로 <꿈의 물질>인 것입니다. 하지만 앞서 말했듯이 상온에서 작용하는 초전도체를 개발하는 일은 아직까지 정말 어려운 일입니다. 개인적인 생각으로는 앞으로 AI 기술이 더 발전해서 AI가 초전도체 물질 개발에 샘플을 분석하고 실험하는 일에 쓰인다면 상온 초전도체를 개발하는 일이 더 앞당겨지지 않을까 싶은 생각을 해봅니다. 🙂🤩