본문 바로가기
카테고리 없음

"초전도체" 최대한 쉽게 이해하기

by 아라파더 2023. 8. 3.
728x90
반응형

초전도체의 정의

초전도 전이 온도(superconducting transition temperature, Tc)라고 하는 특정 온도 이하에서 모든 전기 저항을 상실하는 물질을 초전도체(superconductor)라고 하며, 이 현상은 1911년에 네덜란드의 물리학자 오너스(H. K. Onnes)에 의해서 처음으로 발견되었다. 일반적으로 구리나 은과 같은 금속성 도체(metallic conductor)의 전기 저항은 온도가 낮아짐에 따라 점차 감소한다. 그러나 초전도체의 경우에는 Tc 이하로 냉각되면 갑자기 저항이 0인 완전 도체(perfect conductor)가 되고, 한 번 발생한 전류는 에너지 손실 없이 무한히 흐르며, 특징적으로 외부의 자기장(magnetic field)을 배척하는 마이스너 효과(Meissner effect)가 나타난다.

1986년에 페로브스카이트(perovskite) 구조를 갖는 몇 가지 구리 산화물 세라믹(ceramic) 물질의 Tc가 90K(-183℃) 이상임이 밝혀졌는데, 이러한 물질을 고온 초전도체(high-temperature superconductor)라고 부른다. 이 물질의 발견은 지난 30년 동안 가장 중요한 과학 발전 중의 하나로서, 초전도체는 화학, 물리, 재료 과학 분야에서 수많은 연구를 촉진해 왔으며, 향후 초고속 컴퓨터, 자기 부상 열차, 에너지 손실 없이 송전하는 전력선 개발을 이끌어 갈 것으로 기대되고 있다.

 

위 내용은 네이버 초전도체 정의이다.

 

“문과인 나는 무슨 말인지 모르겠다!”
초전도체가 무엇인지 최대한 쉽게 알아보겠습니다!

 

 

초전도체는 저항 없이 전기를 전도할 수 있는 특수 물질입니다.

흐름이 느려지거나 막히지 않는 전기 파이프가 있는 것과 같습니다. 이것은 재료가 극도로 차가울 때, 가능한 가장 낮은 온도에 거의 근접할 때 발생합니다.우리가 매일 사용하는 것과 같은 일반 재료는 전기 흐름에 약간의 저항이 있습니다.즉, 전기가 통과할 때 약간의 에너지를 열로 낭비합니다. 그러나 초전도체를 사용하면 낭비가 전혀 없고 모든 전기가 원활하게 전달됩니다.

 

쉬운 예로 들어보면 물과 호스가 있고 양동이에 물을 채운다고 가정해봅시다. 수도꼭지를 틀면 물이 호스를 타고 양동이에 채워지죠? 여기서 생각해봅시다. 호스가 약간 좁아 물이 통과하여 양동이를 완전히 채우는 데 시간이 걸립니다. 이 현상은 일반 물질이 전기를 전도하는 방식과 같습니다. 그들은 전기의 흐름을 약간 느리게 하여 일부 에너지가 열로 손실되게 합니다.

 

 

지체 없이 양동이를 즉시 채울 수 있는 마법의 수도관을 생각해 보세요.

물은 이 파이프를 통해 매끄럽고 빠르게 흐르며 시간을 전혀 낭비하지 않습니다. 그것이 바로 초전도체가 전기로 하는 일입니다. 전기를 저항이나 지연 없이 흐르게 하여 모든 에너지를 절약하고 열로 낭비하지 않습니다.

하지만 문제가 있습니다. 이 마법의 수도관이 작동하려면 아주 아주 차갑게 유지해야 합니다. 거의 우주만큼 춥습니다! 마찬가지로 초전도체도 초저온으로 냉각해야 초능력을 발휘하고 저항 없이 전기를 전도할 수 있다.

이제 초전도체에 대해 어느 정도는 알 수 있을것 같습니다.

 

 

초전도체로 환상적인 일을 할 수 있습니다!

이를 사용하여 선로 위로 공중부양하는 초고속 열차에 동력을 공급하여 더 빠르고 효율적으로 만들 수 있습니다.

병원에서 이를 사용하여 의료 스캔을 위한 고품질 이미지를 생성하여 의사가 환자를 더 잘 진단하고 치료하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

또한 전기를 보다 효율적으로 저장하여 가정과 도시를 보다 에너지 효율적으로 만들 수 있습니다.

초전도체는 놀랍지만 초저온 상태로 유지하는 것은 약간 까다롭고 비용이 많이 듭니다.

그러나 연구자들은 그것들을 사용하는 더 나은 방법을 찾기 위해 열심히 노력하고 있습니다.

그래서 언젠가는 초전도체가 우리의 삶을 더 좋고 더 마법처럼 만들어 줄 것입니다!

728x90
반응형