2023년 초보자를 위한 초전도체 이해하기

초전도체

초전도체는 어려운 주제입니다. 그럼에도 불구하고, 저는 여기서 비전문가의 입장에서 간단하게 설명해보려고 합니다.

1. 초전도체란?

초전도체(Superconductor)는 '매우 잘 전기를 전달하는 물질'이라는 간단한 의미를 가집니다. 전기를 전달하는 성질을 '전도'라고 부르며, 이는 영어로 'conduct'입니다.

• 전기가 전혀 흐르지 않는 물질은 '부도체'라고 부릅니다.
• 전기가 잘 흐르는 물질은 '도체'라고 부릅니다.
• 전기가 때때로 흐르는 물질은 '반도체'라고 부릅니다.

그럼 '초전도체'는 무엇일까요? 이름에서 짐작할 수 있듯이, '매우 잘 전기를 전달하는 물질'을 의미합니다.

2. 초전도체와 도체의 차이

도체와 초전도체의 가장 큰 차이점은 '저항'입니다. 도체라고 하더라도 전기가 흐르는 데 어느 정도 거스르는 힘이 있습니다. 이 거스르는 힘을 저항이라고 부릅니다.

그런데 초전도체는 이 저항이 0에 가깝습니다. 즉, 전기를 흘려보낼 때 거의 아무런 장애가 없다는 뜻입니다.

포인트! 이 저항이 0에 가깝다는 사실은 매우 중요합니다. 왜냐하면, 저항으로 인해 발생하는 열 때문에 전기의 효율이 떨어지고, 이 때문에 컴퓨터와 같은 기기에 팬 등의 냉각 장치가 필요하게 됩니다. 만약 이 저항이 없다면, 이런 냉각 장치가 필요 없게 될 뿐만 아니라, 에너지 효율성이 크게 향상될 것입니다.

3. 초전도현상

초전도체는 단순히 저항이 0에 가깝다는 특성 외에도 더욱 특별한 성질을 가지고 있습니다. 이를 '초전도현상'이라고 부르는데, 주요한 것으로는 '반자성', '마이스너 효과', 그리고 '저항이 0이 되는 현상'이 있습니다.

즉, '초전도체'는 이 세 가지 현상을 모두 만족해야 합니다.

포인트! 아직까지는 초전도 현상이 왜 일어나는지에 대해 완전한 설명이 없습니다. 극저온에서의 초전도 현상에 대한 설명이 가장 잘 되어 있지만, 상온에서의 초전도 현상을 설명하진 못하고 있습니다.

4. CHATGPT에게 물어본 LK-99

비록 LK-99가 마이스너 효과를 만족하지 못하지만, 그 외의 다른 두 가지 조건(반자성, 저항이 0에 가깝다)을 만족하므로, 상온에서 129도까지 버틸 수 있다면 어떤 혁신적인 가능성이 있는지 CHATGPT에게 물어보았습니다.

결과적으로, 마이스너 효과가 없어도 여전히 전력 송배, 컴퓨팅, 의료 분야 등에서 활용될 수 있다고 응답하였습니다. 하지만 마이스너 효과의 부재는 자기부상 기술에 큰 영향을 미치므로, 이에 따른 제약이 존재할 것입니다.

포인트! 초전도체의 완전한 이해는 복잡한 주제입니다. 하지만 이 글을 통해 초전도체의 기본적인 개념과 그 중요성을 이해하는 데 도움이 되었길 바랍니다. 좀 더 상세한 내용에 대한 흥미가 있다면, 알려주시면 기꺼이 그에 대해 더 자세히 설명해드리겠습니다!