초전도체

Superconductor

저온 초전도체의 모습.

초전도체는 전기저항이 없고 자기 선속 장이 방출되는 물질입니다. 이러한 물질은 초전도성을 보여줍니다. 전기 에너지를 거의 무한정 저장할 수 있고 무손실에 가까운 에너지 전달이 가능합니다.

1911년, Heike Onnes에 의해 초전도성이 발견되었는데, 그가 수은 샘플을 절대영도에서 4.2도로 식혔을 때, 그것의 전기 저항이 0으로 떨어졌다는 것을 관찰했습니다. 이 이후로도 연구를 거듭해 더 높은 온도에서도 작동되는 초전도체도 등장했지만 여전히 액체 질소와 같은 것이 필요합니다.

초전도체는 다음과 같이 분류됩니다.

온도

저온 초전도체

Low-Temperature Superconductor

저온 초전도체는 제일 먼저 발견된 초전도체로 최소 $4.2\;\mathrm{K}$ (약 $-269\;^\circ\!\mathrm{C}$) 이상 $20\;\mathrm{K}$ (약 $-253\;^\circ\!\mathrm{C}$) 이하에서 작동되는 초전도체로 현재 상용화된 대부분의 초전도체가 이거입니다.

문제는 액체 헬륨을 써야한다는게 단점이며 지구 내 헬륨 고갈 문제와 직결되어있습니다.

고온 초전도체

High-Temperature Superconductor

고온 초전도체는 최소 $20\;\mathrm{K}$ (약 $-253\;^\circ\!\mathrm{C}$) 이상에서 작동하는 초전도체입니다. 그러나 현재는 대부분 $77\;\mathrm{K}$ (약 $-196\;^\circ\!\mathrm{C}$)의 온도에서만 사용가능하며 실험에서의 얻은 고온 초전도체. 즉, 고온 저압의 경우 $133\;\mathrm{K}$ (약 $-140\;^\circ\!\mathrm{C}$), 고온 고압의 경우 의심되는 것을 제외하면 $250\;\mathrm{K}$ (약 $-13\;^\circ\!\mathrm{C}$)까지 가능합니다.

이름과는 달리 $-253\;^\circ\!\mathrm{C}$ 이상 $-196\;^\circ\!\mathrm{C}$ 이하의 온도를 가진 초전도체는 주로 액체 질소를 사용합니다.

냉동 및 냉장 초전도체

Frozen/Cold/Refrigeration Superconductor

냉동 초전도체. 정확히는 냉동·상압 초전도체, 냉장·상압 초전도체로 $-150\;^{\circ }\!\mathrm {C}$ ~ 약 $15\;^{\circ }\!\mathrm {C}$에서 작동하는 초전도체를 말합니다.

이 수준의 초전도체도 인류 문명에 큰 반향을 일으킬 수 있으며 또다른 기술 혁명이 될 수 있습니다.

상온 초전도체

Room-Temperature Superconductor

상온 초전도체. 정확히는 상온·상압 초전도체라고 불리며 이 꿈의 초전도체는 아직 나타나지 않았습니다.

2023년 기준 LK-99가 그 후보로 되어있지만 실패 및 착각일 가능성이 존재합니다. 설령 맞더라도 납이 최대 걸림돌이 될 수 있으며 이는 생체 및 생물 안전도. 즉, 생태계 및 노동자 건강에 큰 영향을 끼칩니다. 그러나 개량판이 나올 경우 진짜가 등장할 수도 있습니다.

제임스 카메론의 영화 아바타 시리즈에서 약 80여년 뒤 인류가 그렇게 기를 쓰고 찾던 언옵타늄이 바로 이 초전도체를 의미합니다.