용어사전

초전도체

[super conductor]

초전도현상은 특정한 온도에서 물체의 전기 저항이 사라지는 것을 말한다.

저항이 없어지는 온도를 `임계온도'라고 하고 임계온도에서 전기저항이 0이 돼 전류가 무한히 흐르는 상태로 된 물질이 초전도체이다.

이 물질로 전기장치를 만들면 전력효율을 극도로 높일 수 있고 이에 따라 강한 자기장도 만들 수 있다. 이런 초전도체의 성질은 핵융합장치, 양자컴퓨터, 중이온가속기 등 최첨단 장비를 비롯해 자기부상열차, 자기공명영상장치(MRI) 등에도 이용되고 있다.


초전도 현상은 1911년 네덜란드의 물리학자 H.오네스가 처음 발견했다. 그는 수은의 온도를 낮추면서 전기저항을 측정했는데, 영하 269도가 되자 수은의 전기저항이 사라지는 것을 발견했다. 학자들은 1986년까지만 해도 초전도현상이 영하 240도 이하에서에서만 나타난다고 믿고 있었으나 이듬해부터 이보다 높은 온도에서도 초전도 현상이 일어나는 물질들이 발견됐다.

그래서 초전도체를 영하 240도 아래에서 초전도현상이 나타나는 "저온 초전도체'와 이 보다는 상대적으로 고온인 영하 180도 아래에서 초전도현상이 나타나는 '고온 초전도체'로 구분했다.

초전도체 실용화의 가장 큰 문제는 상대적으로 높은 온도에서 초전도현상을 일으켜야 한다는 것이다. 영하 240도 이하의 온도를 유지하려면 대부분의 경우 영하 269도의 액체 헬륨을 사용 한다. 그러나 헬륨은 희소성 때문에 가격이 너무 비싸 경제성이 떨어진다. 반면 영하 200도 수준의 온도를 유지하는데는 액체질소를 사용한다. 싼 가격으로 공급할 수 있을 뿐더러 공기중으로 유출돼도 무해하기 때문이다.
2019년 11월 5일 LS산전이 세계최초로 상용화한 초전도 전력케이블의 경우도 액체 질소를 냉매로 사용하여 극저온을 유지한 것이다.


2023년 7월 27일 퀀텀에너지연구소 등 국내 연구진이 발표한 ‘상온 초전도체 물질’ 관련 논문을 발표하고 “납과 구리, 인회석(인산염 광물 일종)을 사용해 만든 새로운 결정구조 ‘LK-99’가 상온 초전도체의 특성을 보였다”고 밝혔다. 국내 연구진은 극저온에서 기능을 하는 기존 초전도체와 달리 상온에서도 초전도체 성질을 보이는 물질을 개발했다고 주장했다. 이런 논문 내용이 사실이라면 관련 장비를 훨씬 저렴한 가격에 이용할 수 있고, 에너지 효율이 매우 높은 전기자동차, 전력 운송장치 등도 만들 수 있게 된다.

과학계 전문가들은 논문 검증 결과를 기다려봐야 한다는 분위기다. 이번 논문이 게재된 아카이브는 과거에도 검증을 제대로 받지 않은 논문이 종종 올라왔다. 그동안 국내외에서 상온 초전도체를 개발했다는 발표가 있었지만 대부분 잘못된 것으로 밝혀져 해당 논문이 철회됐다.

관련어

• 참조어초전도케이블