초전도체에 대하여

초전도체란 전기저항이 0인 물질입니다. 이 세상에 존재하는 모든 물질은 저항이라는 특성을 가지고 있으며, 이것은 열에너지나 빛에너지 등 에너지 손실과 관련이 있습니다. 하지만 초전도체는 이러한 저항이 없어 발열현상이 일어나지 않고, 따라서 전력손실이 없습니다. 또한 자기부상열차처럼 자석 사이에서도 공중부양이 가능하며, 마찰열이 발생하지 않아 고온에서의 실험도 가능합니다. 현재 우리나라에서는 한국표준과학연구원(KRISS) 에서 세계 최초로 액체질소를 이용한 극저온 환경에서 초전도 현상을 발견하였습니다. 이번 주제는 초전도체에 대한 내용입니다.

초전도체는 어떻게 만들어지나요?

초전도체는 높은 온도에서 전자들이 서로 반발하기 때문에 전류가 흐르지 않는 상태였다가 저온상태로 냉각시키면 다시 원래의 상태로 돌아오면서 전도성을 띠게 됩니다. 이때 상온 이상의 온도로 가열하면 원자핵 주위를 돌고 있던 전자들이 특정궤도에서만 돌지 않고 자유롭게 이동하게 되는데 이를 '자발적 쌍극자'라고 합니다. 이렇게 되면 외부자기장 없이도 두 개의 전하사이에 척력이 작용하는데, 이로 인해 금속박막 내부에 영구전류가 흐르게 되고 결국 초전도체가 형성됩니다.

초전도체는 왜 자성을 띠나요?

초전도체는 절대온도 4K 이하에서 자성이 나타납니다. 만약 어떤 물체가 일정량의 자장을 가했을 때 스스로 회전한다면 그것은 이미 초전도체라 할 수 있습니다. 즉, 초전도체는 임계온도 이하에서 자발적으로 스핀을 갖게 되며, 반대로 실온이상의 온도에서는 대부분의 경우 스핀이 사라지게 됩니다.

초전도체는 어디에 쓰이나요?

초전도체는 주로 MRI (Magnetic Resonance Imaging) 와 같은 의료용 기기 및 산업용기기 분야에 많이 활용되고 있습니다. 특히 MRI 는 인체내의 조직간 대조도를 향상시켜 질병진단능력을 높여줍니다. 최근에는 핵융합발전장치 내 플라즈마 이온화 장치등 다양한 곳에 응용되고 있습니다.