초전도체란 무엇일까?

 최근 한국 퀀텀에너지연구소에서 세계 최초로 상온, 상압에서 초전도체를 개발했다고 주장해 전 세계가 들썩였습니다. 그래서 오늘은 초전도체가 무엇인지 간략하게 알려드리려고 합니다.

초전도체란?

전도체란 전기를 잘 통하는 물질을 뜻 합니다. 그냥 줄여서 도체라고도 하죠. 그러면 삼성전자, 하이닉스가 생산하고 있는 반도체는 뭘까요? 반도체는 특정 조건에서만 도체가 되어 전기가 흐르는 물질을 뜻합니다. 절반만 도체라는 의미이죠. 원리에 대해 자세하게 설명드리려면 에너지장벽과 양자역학에 대해 설명드려야 하는데 굳이 그렇게까지 설명드리진 않겠습니다.

 

우리가 살고 있는 현대사회에서 제어되는 모든 자동화 시스템은 1과 0으로 구성되어 있습니다. 그리고 그것을 하드웨어로 구현하기 위해서는 <전류가 흐를 때 :1>, <전류가 흐르지 않을 때 : 0>으로 구분할 수 있는데 늘 전류가 흐르는 도체는 이런 제어연산에 적합하지 않지만 반도체의 경우 특정한 조건에서만 전류가 흐르기 때문에 매우 적합하죠. 컴퓨터 또한 데이터 처리를 2진법인 1과 0으로 하기 때문에 반도체가 당연히 필요하겠죠? 따라서 컴퓨터 성능이 고도화되고 자동화 로직이 반영된 편리한 제품들이 증가할수록 반도체 수요는 증가할 수밖에 없어요.

 

그렇다면 본론으로 돌아와서 초전도체란 무엇일까요? 초전도체란 Super 전도체라고 생각하시면 되요. 전류의 흐름을 방해하는 것을 저항이라고 하는데 모든 물질에는 저마다 고유한 저항값이 존재하고 도체는 저항값이 특히 낮아 전류가 잘 흐르는 물질입니다. 우리가 전선으로 주로 사용하는 도체가 구리인데, 도체인 구리조차도 발열 문제없이 흘릴 수 있는 전류는 1 mm2의 단위 면적당 3 A 미만에 불과합니다. 사용에 제약이 굉장히 많다는 거죠.

 

그런데 초전도체는 저항이 0입니다. 1911년 네덜란드의 물리학자 오너스가 수은을 액체 헬륨으로 4.2K까지 냉각시키자 전기저항이 소멸하는 현상을 발견했고, 그 뒤에 연구가 진행되어 현재까지 6,000종 이상의 초전도체가 발견되었습니다. 하지만 초전도체 특성을 발현시키기 위해서는 극도로 낮은 온도가 필요하기 때문에 응용될 수 있는 분야가 상당히 제한되어 있는 상황입니다.

 

 초전도체는 이론적으로 에너지 손실이 없어 그 활용도가 무궁무진하지만 과도한 냉각비용, 까다로운 기계적, 열적 특성 등 현실적인 어려움이 너무 많아 꿈의 기술로만 여겨지고 있고, 최근에는 관리 및 비용측면에서 이점이 큰 고온 초전도체 방향으로 연구가 진행되고 있는 상황입니다. [고온이라고 해도 영하 200도 입니다.] 그나마 초전도체 관련 제품 중 가장 큰 시장을 형성하고 있는 것이 병원에서 사용되는 MRI 입니다. MRI 검사 비용이 비싼 이유는 초전도체를 발현시키기 위해 영하 200도 이하까지 온도를 낮춰야 해서 과도한 냉각 비용이 수반되기 때문입니다.

 

그런데 지금 한국의 자그마한 스타트업 회사에서 우리가 생활하는 일반적인 상온, 상압 조건으로 초전도체 성질을 발현시켰다는 세계를 뒤흔들만한 주장을 한 겁니다. 만약 해당 주장이 사실이고 산업기술에 접목 가능하다면 상온에서 운영이 가능한 에너지 손실이 없는 전력 기기를 만들 수 있을 뿐만 아니라 작은 부피로 훨씬 큰 전력을 운용하는 전력기기를 만들 수도 있고 송전손실이 없는 송전선로를 구성해 비약적인 에너지 감축도 가능해집니다. 상온 초전도체가 현실에 나타난다면 에너지 포함 다양한 관련 산업 생태계를 완전히 지워버리고 새로운 생태계를 세워버릴겁니다. 상온 초전도체는 2000년대 인류 역사에 가장 큰 연구성과이기 때문에 노벨상은 당연하고 세계 역사를 바꾼 사건으로 두고두고 회자될 것입니다.

 

하지만 과학계의 엄격한 검증단계를 통과해야 할 것이며 사실로 인정받을 확률은 0%에 수렴할 것입니다. 위에서 말씀드렸지만 영하 200도 초전도체까지도 너무나 오랜기간이 걸렸는데 갑자기 상온 초전도체라니 믿기 어려울 수 밖에 없죠.

 

상온 초전도체 검증은 상온에서 전기저항이 0이 되고 마이스너 효과(자석이 만드는 자기장을 물체 밖으로 밀어내는 성질)가 상온에서 나타난다면 인정받을 수 있을 겁니다. 만약 이번 발표가 진실이 아니라면 투자유치, 작전세력과의 결탁 등 불순한 목적이 있을 가능성도 높다고 판단됩니다. 그래도 제 글을 꾸준히 읽어주시는 분들은 한 치의 흔들림도 없으셨을 거라고 믿습니다.

 

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