제 723 호 초전도체, 우리 삶을 바꿀 혁신의 발견
초전도체, 우리 삶을 바꿀 혁신의 발견
최근 뜨거운 화제였던 초전도체
최근 8월 퀀텀에너지연구소 및 국내 연구진이 상온 초전도체 ' LK-99’ 를 개발했다는 주장을 밝혔다. 이에 관련한 초전도체 관련주가 급등하는 등 과학자들뿐만 아니라 언론에서도 많은 기대와 관심을 받았다.
하지만 한국초전도저온학회 검증위원회도 국내 연구기관 4곳에서 실험해 본 결과 초전도가 확인되지 않았다는 입장을 전했다. 또한 국내뿐만 아니라 해외 연구 기관들도 실험을 진행한 결과 ' LK-99’가 가능성이 낮다고 주장했고, 국제 학술지 '네이처'도 초전도체가 아니라는 입장을 내놓았다.
초전도체는 무엇일까
▲초전도체 위에 자석이 공중부양 하고 있는 모습 (출처:국가과학기술연구회)
초전도 현상이란 특정 조건에서 저항이 0인 것을 말한다. 1911년 네덜란드 학자 오너스(Heike Kamerlingh Onnes)가 수은을 액체 헬륨으로 냉각할 때 갑자기 저항이 없어지는 현상을 발견해 저항이 없다는 뜻으로 초전도 현상이라고 이름을 붙인 것이다. 그리고 오늘날 우리는 이를 가능하게 하는 물질을 초전도체라고 부른다.
초전도체의 대표적인 특징은 전기저항이 없다는 것과 마이스너 효과를 얘기할 수 있다. 전기저항이 없다는 것은 전류를 흘렸을 때 에너지 손실이 없다는 것으로 전선으로 만든다면 현재 전력을 전송하는 과정에서 발생하는 20% 이상의 전력 손실이 거의 사라지게 된다. 한 번 발생한 전류가 무한히 흐를 수 있다면, 전력 전송이나 에너지 저장과 같은 분야에서 엄청난 효율과 이득을 얻을 수 있다.
또한 마이스너 효과란 일반적인 도체(전기가 흐르는 물질)는 외부 자기장에 반응하는 특성이 있다. 도체 내부에 자기 선류가 생기고, 외부 자기장과 상호 작용을 하는데 초전도체는 자기장 속에서 다른 모습을 보인다. 초전도체는 외부 자기장과 반대 방향의 자기장을 내부에 만들어 외부 자기장을 밀어내는 모습을 보인다. 이는 초전도체가 공중에 뜨는 현상을 설명할 수 있다.
초전도체, 우리 삺에 어떤 영향을 미칠까
▲초전도체 활용 사진 ( 출처: https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2002/08/26/2002082670263.html )
초전도체는 고효율 초전도 전력 케이블을 만들어 송전 및 배전 단계에서 혁신을 가져올 수 있다. 이 케이블은 에너지 손실이 거의 없이 장거리로 걸쳐 전기를 전송할 수 있어 비용과 에너지를 많이 소비하는 전력 인프라의 필요성을 줄이기 때문에 에너지 효율을 달성할 수 있다. 게다가 고효율 발전기 및 모터에 활용될 수 있어 환경 영향을 줄이면서 보다 지속 가능한 에너지 생성으로 이어질 수 있는 것이다.
빠른 속도로 데이터를 처리하면서 더 빠르고 효율적인 컴퓨팅 장치, 더 높은 해상도와 더 빠른 영상을 제공하는 의료분야의 혁신, 초전도 자기부상 열차 등 초고속 운송 옵션을 제공하면서 물류, 운송 분야에 이르기까지 삶의 전반에 걸쳐 많은 것들이 초전도체의 개발로 달라질 것이다.
덧붙여, 효율적인 경제적 측면뿐만 아니라 환경적 이점 역시 존재한다. 초전도체와 관련된 효율성 증가 및 에너지 손실 감소는 온실가스 배출 감소 및 지속 가능한 에너지 인프라로 이어져 기후 변화에 대처하기 위한 전 세계적 노력에 기여할 수 있다.
초전도체, 앞으로의 연구 기대
이번 'LK-99' 는 실제로 초전도체는 아니라는 실험 결과가 발표되었지만, 초전도체는 꾸준히 관심을 받고 연구해야 하는 주제 중 하나이다. 실제로 발명이 된다면 단순히 과학자들뿐만 아니라 우리에게도 큰 영향을 끼칠 것이 분명하다.
특히 특정 온도나 압력을 통해 작동하는 초전도체는 발명되어 있는 상태이나 상온, 상압에서 작동하는 초전도체는 아직 큰 진전이 없는 상태이다. 송전과정에서 손실이 전혀 발생하지 않아 비용은 낮아지고, 고장 빈도도 크게 감소한다는 변화도 생긴다. 이는 에너지 효율을 낮추어 우리의 생활을 더욱 간편하게 해줄 수 있을 것이다. 하루 빨리 초전도체에 대한 비밀이 밝혀져 더 살기 좋은 세상이 만들어지길 기대한다.
곽민진 기자, 이은민, 신희원 수습기자
