초전도체(superconductor)란?
초전도 현상 또는 초전도체(superconductor)는 임계 온도 이하에서 전기 저항이 갑자기 사라지는 현상을 말합니다. 이러한 현상은 일반적으로 초저온 상태에서 일어나며, 금속, 합금, 반도체, 유기 화합물 등의 물질에서 관찰됩니다. 초전도체는 저온에서 전기저항이 0이 되는 것뿐만 아니라, 외부 자기장을 밀어내는 반자성(diamagnetism)을 보이기도 합니다. 이러한 성질로 인해, 초전도체는 외부 자기장에 의해 굉장히 강한 반응을 보이며, 전기 전류가 흐르는데 장애가 없는 등의 특성을 갖습니다. 초전도 현상은 매우 특이하고 이상적인 현상으로, 기존의 전기 저항에 대한 이론으로는 충분히 설명할 수 없습니다.
이는 양자 역학 현상으로 간주되며, 초전도는 단순히 완전 도체(conventional conductor) 개념으로는 설명되기 어렵습니다. 초전도 현상은 다양한 물질에서 관찰되며, 한 원소만으로 구성된 물질부터 다양한 금속 합금, 도핑된 세라믹 물질 등에서도 나타납니다. 하지만 귀금속인 금이나 은, 강자성 금속 등에서는 초전도 현상이 관찰되지 않습니다. 초전도체 연구는 그 동안 몇몇 고온 초전도체의 발견과 함께 큰 관심을 받아왔습니다. 1986년에는 고온 초전도체로 알려진 90 K(Kelvin)를 넘는 임계 온도를 가진 세라믹 성질의 물질이 발견되었습니다. 이러한 발견으로 인해 초전도체 연구는 새로운 활성화를 이루었고, 경제적으로 중요한 온도 기준인 액체 질소의 비등점인 77 K를 넘는 온도에서도 초전도 현상이 관찰되어 좀 더 많은 상업적 응용 가능성을 열 수 있게 되었습니다.
초전도체의 응용 분야는 어떻게 될까요?
초전도체는 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 주요 응용 분야는 다음과 같습니다.
- 자기공진 및 자기 저장장치: 초전도 물질을 사용하여 자기공진 회로를 구성할 수 있습니다. 이는 높은 주파수의 신호를 생성하거나 신호 처리 및 통신 시스템에 사용될 수 있습니다. 또한, 초전도체는 자기 저장장치인 초전도자기 저장장치(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)에서 에너지를 저장하고 방출하는데 사용됩니다.
- 자기선도 역학 실험: 초전도체는 자기장과 상호작용하여 안정된 자기 상태를 유지할 수 있는 특성을 가지고 있습니다. 이를 활용하여 자기선도 역학 실험을 수행하고, 자기 부동 상태로 물체를 유지시키는데 사용됩니다.
- 전력 전송 및 전력 분배 시스템: 초전도체 전송라인은 전기 에너지의 손실 없는 전송을 가능하게 합니다. 이러한 특성으로 인해 초전도체는 큰 전력을 효율적으로 전송하고 분배하는데 사용되며, 전력 손실을 최소화할 수 있습니다.
- 자기공진 자기 부상열차: 초전도체를 적용한 자기 부상열차인 마그리트(Maglev)는 저 마찰로 고속 이동할 수 있습니다. 이를 통해 더 빠른 이동 속도와 효율적인 운항을 실현할 수 있습니다.
- 가속기 및 입자 가속기: 초전도체는 입자 가속기와 가속기에서 초전도 마그넷으로 사용됩니다. 이들은 연구 및 응용 분야인 핵물리학, 입자 물리학, 방사선 치료 등에서 중요한 역할을 합니다.
- 응용 연구: 초전도체는 응용 연구 분야에서도 활발하게 연구되고 있습니다. 예를 들어, 양자 컴퓨팅, 뇌 연구, 소자 개발 등에 초전도체 소재와 기술이 활용되고 있습니다.
이외에도 초전도체는 자기진단 장치, 센서, 초전도자성 효과를 이용한 반도체 산업, 의료 영상 촬영 장비(자기공명영상 MRI), 고에너지 물리학 연구 등 다양한 분야에서 활용되고 연구되고 있습니다. 초전도체 기술의 발전은 새로운 기술과 응용 분야를 개척하는데 기여하고 있습니다.
위키백과 초전도현상
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초전도 현상 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전
위키백과, 우리 모두의 백과사전. 영구 자석 위로 부상하는 고온(액체 질소 냉각) 초전도체(TU Dresden) 초전도 현상(超傳導現象, 영어: superconductivity) 또는 초전도체(superconductor)는 임계 온도(critical
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네이버 지식백과 초전도체
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5827649&cid=62802&categoryId=62802
초전도체
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