초전도체 이슈가 화제인데요! 초전도체라는 것은 도대체 무엇인가요?
미래의 엄청난 파급효과를 불러 일으킬 수 있다는 초전도체는 무엇인가요?
tv에서 봤을때 엄청난 영하에서 자기부상 같은 떠다니는 물질을 보았는데요 이것이 실온에서는 불가능하다는 내용이었요~!
자기부상 열차 같은 것이 있으면 좋겠지만 그것만 가지고 이렇게 이슈가 될 거 같지는 않은데 초전도체라는 것이 여러방면에 쓰일 수 있을거 같은데 초전도체로 인한 다양한 것들이 개발될 거 같은데~!
과연 어떠한 것들이 있는지요?
또 초전도체의 원리는 무엇이며 지금 나오고 있는 우리나라의 실온개발은 현실성이 있는것인지 궁금합니다.
5개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
초전도체는 매우 낮은 온도에서 전기 전도성이 발생하는 특별한 물질입니다. 일반적으로 금속이나 반도체는 온도가 낮아질수록 전기 저항이 감소하지만, 초전도체는 특정 온도인 "임계 온도" 이하에서 전기 저항이 제로에 가까워집니다.
초전도체는 임계 온도 이하에서 전기 전류가 저항 없이 자유롭게 흐를 수 있기 때문에 매우 높은 전기 전도성을 갖습니다. 이러한 특성은 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있는데, 예를 들어 자기 공명 이미징(MRI) 장치, 자기 부력열차, 초전도 전선 등에 사용될 수 있습니다. 또한, 초전도체는 자기장을 잘 효과적으로 가두기 때문에 자기 열화자로 사용되기도 합니다.
초전도체의 동작 원리는 퀀텀 메카닉스와 전자의 동질성에 기인합니다. 임계 온도 이하에서 전자들이 쿠퍼 페어를 형성하여 전기 전류를 저항 없이 흐를 수 있게 되는데, 이는 전자들이 이쪽으로 가는 전자와 반대로 이쪽으로 가는 전자들 간에 상호작용하여 서로를 효과적으로 취소시키는 특성 때문입니다.
초전도체는 고온 초전도체와 저온 초전도체로 나뉘며, 각각의 임계 온도와 특성이 다릅니다. 고온 초전도체는 상대적으로 높은 온도에서도 초전도 특성을 나타내는 반면, 저온 초전도체는 극도로 낮은 온도에서만 동작합니다.
안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.
초전도체는 임계온도 이하일 경우 원자의 움직임이 제로, 즉 저항이 없는 상태가 되는 물질 입니다. 저항이 없는 상태임에 따라 전류 제어에 유리한 특징이 있어 향후 이 기술을 활용하여 다양한 분야에 적용할 수 있는 미래 기술 중 하나입니다.
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 뜨는 특징을 가지고 있죠.
또한, 자속(특정 면적을 통과하는 자기장)이 양자화되는 성질을 가지고 있으며, 초전도체와 초전도체 사이에서 전자쌍이 터널링하는 양자효과도 볼 수 있으며, 양자 효과인 위상 간섭이 발생하기도 합니다.
이러한 특징 때문에 초전도체는 자기부상열차, 양자 컴퓨터의 기반이되는 큐빗(양자 중첩, 얽힘)을 구현하는데 유용하게 사용될 수 있으며, 전력손실이 0에 가깝기 때문에 전자기기의 회로나 우리가 흔히 보는 전깃줄 등 전기가 통하는 모든 곳에 회로로 사용하면 굉장한 효율을 낼 수 있다는 특징을 가지고 있고, 만약 상온 초전도체가 개발된다면 우리의삶은 완전히 바뀔것입니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.
초전도체는 전류가 저항없이 흐르는 물질입니다. 초전도현상은 1911년 네덜란드의 물리학자 카이퍼스와 온네스(Onnes)가 발견했습니다. 초전도체는 특정 온도 이하에서 전류가 저항없이 흐르게 되는데, 이 온도를 초전도 전이 온도라고 합니다. 초전도 전이 온도는 물질마다 다르지만, 일반적으로 4K(-269°C) 이하입니다.
초전도체는 저항이 없기 때문에 전력 손실이 매우 적습니다. 따라서 초전도체를 이용하면 전력 효율을 크게 높일 수 있습니다. 또한, 초전도체는 자기장을 매우 강하게 발생시킬 수 있습니다. 따라서 초전도체를 이용하면 고속 자기 폐색 장치, 초전도 자기 엔진, 초전도 자기 공진 장치 등을 만들 수 있습니다.
초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 전류를 놀라울 정도로 효율적으로 전달하는 물질을 말합니다. 이러한 물질은 "초전도"라는 상태에 진입하며, 이때 전기 저항이 거의 없거나 없어집니다. 일반적으로 초전도체는 극저온 상태에서 작동합니다. 초전도는 영국의 물리학자 헤이저브룩이 1911년에 처음으로 발견하였으며, 그 뒤로 다양한 초전도체가 발견되고 연구되어 왔습니다.
초전도체의 특징과 주요 특성은 다음과 같습니다:
저온에서 작동: 대부분의 초전도체는 매우 낮은 온도, 일반적으로 액체 헬륨 온도인 4K(-269°C) 이하에서만 작동합니다. 그러나 최근 몇몇 초전도체는 더 높은 온도에서도 작동함으로써 실용적인 적용 가능성이 증가하고 있습니다.
무저항 전도: 초전도체는 특정 온도 이하에서 무저항 상태가 되어 전기 전류를 거의 손실 없이 흘릴 수 있습니다. 이는 전력 손실을 크게 줄이고 효율적인 전기 시스템을 구축하는데 도움이 됩니다.
자기반응과 자기배제: 초전도체는 강력한 자기장을 생성합니다. 이러한 특성은 자기 공학 분야에서 활용될 수 있습니다. 또한 자기반응과 자기배제 효과를 이용하여 자기 부상기술과 자기 부력 기술 등에 응용되기도 합니다.
의료 기술: 초전도체는 의료 기술 분야에서도 활용됩니다. 자기 공명영상(MRI) 장비 등에 적용되고 있으며, 더 높은 임상 이미징 성능을 제공합니다.
기타 응용 분야: 초전도체는 미래의 우주 탐사, 에너지 저장 장치, 전력 전달 기술 등에도 활용 가능성이 있습니다.
초전도체는 현재도 많은 연구와 개발이 진행되고 있으며, 점차적으로 실용적인 적용 가능성이 높아지고 있습니다. 하지만 여전히 저온에서만 작동하는 등의 한계가 있기 때문에, 더 나은 초전도체 재료의 발견과 기술의 발전이 계속해서 이루어져야 합니다.
