한국 연구소가 상온 초전도체를 구현했다는 기사가 나고, 크게 이슈가 되는듯해서 초전도체를 정리해 봅니다.
전류는 전압을 저항으로 나눈 값임.
2. 전압이 같다면, 저항이 적을수록 더 많은 전류가 계속 흐를 수 있음.
3. 만약 저항이 0가 된다면, 전기가 영원히 흐를 수 있다는 계산이 나오는 것임.
4. 저항이 O인 도체를 초전도체(Superconductor)라고 부름.
5. 초전도체는 전기저항이 없기 때문에, 초전도체로 만든 회로 안에 전류가 흐르기 시작하면 영원히 흐를 수 있다는 계산이 나오게 됨.
6. 초전도 현상은 1911년 네덜란드의 카메를링 오너스가 수은과 액체헬륨을 이용한 극저온 실험을 하던 중 처음 발견을 함.
7. 헬륨이 액화되는 4.2K(영하 269도 C)에서 수은의 전기저항이 갑자기 사라지는 것을 발견한 것임.
8. 물질이 초전도 현상을 보이는 온도를 임계온도라고 함.
9. 최초 발견된 임계온도는 4.2K였음.
10. 이 발견이 알려지자, 과학자들이 비슷한 물질을 찾기 시작했고, 계속 초전도현상을 보이는 물질들이 발견되기 시작함.
11. 카메를링 오너스는 이 발견으로 노벨물리학 상을 탐.
12. 초전도와 관련 이론도 나옴.
13. 1957년 일리노이 대학의 쿠퍼,수뢰퍼,바딘 3명의 학자가 초전도 현상을 이론적으로 설명함.
14. 금속 안의 전자가 쌍을 이루면 초전도현상이 나타난다는 이론이었음.
15. 전자가 쌍을 이루는 것을 쿠퍼의 이름을 따서 쿠퍼쌍(Cooper pair)라는 이름이 붙음.
16. 이론은 다음과 같이 복잡함. 이해 못 해도 정상임.
17. 같은 마이너스를 띄는 전자는 서로 밀어내는 성질이 있음.
18. 고체인 초전도체 안에서 원자핵과 전자는 서로 끌어당기는 성질이 있음.
19. 전자가 원자핵이 있는 곳을 통과하면 원자핵과 전자가 서로 끌어당기는 성질 때문에 원자핵은 전자를 향해서 이동을 하게 됨.
20. 원자핵의 이동속도가 전자보다 느리기 때문에, 원자핵이 전자를 끌어당기기 전에 전자는 통과를 해버리는데, 다른 전자가 다가오는 것임.
21. 원자핵은 이미 통과해서 지나간 전자와 새로 지나가는 전자를 모두 끌어당기게 되고, 이 힘에 의해서 두 전자가 가까워진다는 말임.
22. 초전도현상이 이런 쿠퍼쌍에 의해서 생긴다는 이론으로 BCS 이론이라고 부르게 됨.
23. BCS가 대단한 약어로 보이지만, 별게 아님.
24. 이론을 처음 정립한 일리노이대학 교수 바딘의 B, 쿠퍼의 C,슈리퍼의 S를 따서 만든 이름일뿐임.
25. 이들도 1972년 노벨물리학상을 탐.
26. 오너스가 4.2K에서 초전도현상을 발견한 이후, 점점 높은 온도에서 초전도현상이 발견되기 시작함.
27. BCS이론에 의하면 초전도현상이 일어날 수 있는 가장 높은 온도는 25K 정도가 나옴.
28. 1986년 취리히에 있는 IBM 연구소의 뮐러와 베르노츠는 35K에서 초전도현상을 보이는 금속산화물을 발견함.
29. BCS이론이 깨졌고, 이들도 1987년 노벨물리학상을 타감.
30. 1987년에는 임계온도 97K가 발견됨.
31. 이제 남은 숙제는 상온에서 초전도가 되는 물질을 발견하는 것임.
32. 초전도체는 저항이 사라지는 것 외에도 여러가지 효과가 있음.
33. 외부 자기장이 초전도체 내부에 침투하지 못하는 마이스너 효과도 있음. 공중부양현상을 설명할 수 있는 효과임.
34. 아직 25K 이상에서 초전도가 일어나는 이유를 알지 못함.
35. 이유를 증명하면 이것도 노벨상 각임.
36. 현재까지 상온에서 초전도 현상을 보이는 초전도체를 발견했다는 논문이 여러 개 나왔음.
37. 아직까지는 사기, 연구실수, 착각 등 여러 가지 이유로 과학적으로 완전히 인정받는 상온 초전도체가 나오지는 못한 상태임.
38. 휴대폰으로 게임을 오래 하면, 휴대폰이 따끈따끈 해지는 것을 경험할 수 있음.
39. 전기에너지가 열에너지로 바뀐다는 말임.
40. 초전도체는 저항이 없기 때문에 이런 에너지 손실이 없이 전기에너지를 사용할 수 있음.
41. 초전도체의 가장 잘 알려진 응용분야는 여기저기에서 최근 자주 발견되는 자기부상 열차임.
42. 자기부상열차는 초전도체와 전자석을 이용해서 열차를 지면 위로 부양해서 지면과 마찰 없이 운행하는 방식임.
43. 전자석에 자기력이 발생하여 부상하는 자기 부상은 전자석에 흐르는 전류의 양에 비례해서 무거운 물체를 띄우는 힘이 강해짐.
44. 저항이 있는 전선을 사용하면, 강한 전류를 흘리기 힘들고,전기에너지가 열에너지로 바뀌기 때문에 전류를 보충해 줘야 하는 문제가 있음.
45. 전자석의 전선을 초전도체로 만들면, 저항이 없기 때문에 한번 전력을 공급하면 전력이 손실 없이 계속 흐르게 되는 것임.
46. 초전도체는 전기 손실 없는 전력케이블, 핵 융합로, MRI, 열이 발생되지 않는 전자기기 등 사용범위가 무궁무진함.
47. 문제는 초저온이 필요하다는 점임.
48. 상온에서 초전도체가 되는 물질을 발견하면, 초전도체의 활용 범위가 무궁무진하게 넓어지게 됨.
49. 영화 아바타에서 인간들이 나비족 행성을 찾아가는 이유가 초전도체인 언옵티늄을 채굴하기 위함이고, 나비족 행성이 언옵티늄으로 구성되어 있기 때문에 공중에 떠 있다는 설정이 가능한 것임.
50. 이번에 고려대 출신 연구원들이 있는 연구소에서는 상온 127도에서 초전도현상을 발견했다는 논문을 발표함.
51. 납과 인산염에 들어있는 납 이온을 구리로 치환하고 압력을 가할 경우 이러한 현상이 나타났다는 내용임.
52. 연구논문은 검증이 시작된듯하고 2주면 결과가 나올듯함.
53. 이십년간 수천번의 실험중에 이런 결과가 나왔다고 하고, 초전도체 샘플도 있다고 하니, 관심을 가지고 지켜볼 부분은 맞아보임.
한줄 코멘트. 한국 연구소의 상온 초전도체 발견은 아직 검증이 되지 않았고, 당사자들까지 동료확인도 되기 전이라고 하니 결과는 지켜봐야 함. 다만, 투자의 시각으로 보면 확률이 낮은 게임으로 보임.
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