상온초전도체는 어떤 개념과 원리인가요?

Question

지금 한창 상온초전도체 개발로 이슈인데,

이것이 어떤 원리인가요?

상온초전도체가 상용화가 된다면 어느 분야에서 활용되나요?

Answer 1

안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.

상온 초전도체 질문이 아하에 많이 올라오네요.

아직까진 논란이 많기는하나 만약 실제로 발견된 것이 맞다면 상온에서도 전기 저항이 없어지느 것으로 우리 삶을 비롯해서 많은 것들이 바뀔 수 있습니다.

핵융합에서도 비약적 발전이 있을 수 있고 우리 삶에서 예를 든다면 휴대폰 발열이 없어질 수 있습니다.

감사합니다.

Answer 2

상온 초전도체는 비교적 높은 온도에서도 초전도 상태를 나타내는 물질을 말합니다. 초전도는 일정 온도 이하에서 특정 물질이 전기 저항이 사라지는 현상을 의미합니다. 즉, 전기 전류가 이런 물질을 통과할 때 저항이 없어지므로 전기가 자유롭게 흐를 수 있게 됩니다.

일반적으로 알려진 초전도체는 극저온 상태(영하 온도)에서만 초전도 특성을 나타내는데, 이는 액체 헬륨을 사용해 매우 낮은 온도까지 냉각해야만 하기 때문에 상용화와 실용적인 응용이 어려운 경우가 많았습니다.

그러나 1986년에 루드비히 교수와 다이 호킹 교수가 처음으로 라쿨라주 화합물에서 상온(영상 이상)에서의 초전도를 발견한 이후로 상온 초전도체의 연구가 크게 발전하고 있습니다. 상온 초전도체는 액체 헬륨 대신에 상온에서 쉽게 얻을 수 있는 액체 집단을 냉각재로 사용할 수 있으므로, 더 다양한 응용과 상용화 가능성을 가지고 있습니다.

상온 초전도체의 정확한 원리는 여전히 정확히 밝혀진 것은 아니지만, 다양한 물리학적 메커니즘이 연구되고 있습니다. 이러한 연구는 초전도체 내의 구조와 에너지 준위, 전자의 상호작용, 크리티컬 온도 등을 이해하고 설명하는 데 중요한 역할을 합니다. 상온 초전도체의 발견과 이해는 미래의 전력 소스, 전기 전송, 초정밀 센서 등 다양한 분야에 혁신적인 기술을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

초전도체는 특정 온도이하로 떨어지게 되면 전기저항이 0이 되며, 저항에 의한 열이 없어 전력 손실이 최소화 됩니다. 또한, 자기장의 차단하는 특징(마이스너 효과)이 있어 자석을 가져다 대면 자석이 뜨게 됩니다.

즉, 특정 온도가 극저온의 환경일 수도 있고, 상온일수도 있습니다. 현재 이슈되는 초전도체는 상온에서 초전도현상을 유지했다는 연구결과입니다. 이는 아직 신중히 검토중이며 오류일지, 아니면 정말 구현이 가능한지는 기다리고 지켜봐야겠습니다.

과학계에서는 상온에서 초전도체를 만들어내기를 바라는 마음으로 연구를 하고 있습니다.만약 상온에서 초전도체를 만들어내게 되면 전력손실이 0에 가깝기때문에 굉장한 효율을 낼 수 있습니다. 이는 엄청난 혁명이라고 볼 수 있죠. 전기세가 대폭 감소할 수 있죠. 또한, 전기적 흐름에서 생기는 발열을 없앨 수 있습니다. 그래서 초전도체를 연구하시는 분들은 상온에서 초전도 현상을 볼 수 있는 물질을 찾고자 끈임없이 연구하고 있죠.

Answer 4

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

상온초전도체란, 일반적으로 저온에서만 나타나는 초전도체가 상온에서도 나타나는 것을 말합니다. 초전도체는 전류를 흘리면 전기 저항이 0에 가까워지는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 초전도체는 대용량 전기를 손실 없이 전달하는 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.

그러나 초전도체는 일반적으로 극저온에서만 나타납니다. 상온에서 초전도체의 특성을 나타내기 위해서는 초전도체가 가지고 있는 전자쌍 결합을 유지시키는데 필요한 에너지가 극도로 작은 이온 결합을 이용해 보존되어야 합니다. 이를 위해 상온초전도체는 다양한 화학적인 처리나 압력 조절 등의 방법을 사용하여 초전도체의 전자쌍 결합을 보존하는 것입니다.