초전도체 초전도현상 초전도체관련주

이번 주 초전도체에 관한 얘기가 주식 시장에서는 제일 화두였습니다.

 

초전도체 관련 주식인 서남, 덕성, 신성델타테크 , 파워로직스 등 3일 연속 상한가를 치기도 했습니다.

 

이 실험이 검증이 가능하냐 마냐 검증팀도 출범했는데,

 

만약 검증이 가능하다면 노벨상도 가능한 엄청난 주제이지만, 아직 투자에는 많이 오른 상태이고

 

매수에 있어 주의가 필요 할 것 같습니다.

 

https://magazine.hankyung.com/business/article/202308021009b

“이게 되네?”…전 세계가 'LK-99' 초전도체 검증 나서[노벨상일까 신기루일까]

 

여기서 초전도체가 무엇인지 알아보겠습니다.

 

상온 초전도체

 

 

초전도 현상(超傳導現象, superconductivity)

 

초전도 현상(超傳導現象, 영어로는 superconductivity) 또는 초전도체(superconductor)는 임계 온도(critical temperature, Tc) 이하의 초저온에서 금속, 합금, 반도체 또는 유기 화합물 등의 

전기 저항이 갑자기 없어져 전류가 장애 없이 흐르는 현상이다. 

어떤 물질이 전기 저항이 0이 되고 외부 자기장과 반대 방향의 자기장을 형성하는 

반자성(diamagnetism)을 띄게 되는 현상 또는 그러한 물체를 가리킨다. 

따라서 외부 자기장을 밀쳐내거나 전기 전류가 흐르는데 저항이 발생하지 않는 등의 성질을 보이는 것으로 

대체로 이 물질의 온도가 영하 240˚C 이하로 매우 낮거나 구리나 은과 같은 도체의 경우에는

불순물이나 다른 결함으로 인해 저항이 어느 값 이상으로 감소하지 않는 한계가 있다. 

절대영도 근처에서도 실제 구리 시료의 저항은 0이 아닌 값을 가지게 된다. 
한편 초전도체의 저항은 온도가 "임계 온도" 값보다 아래로 내려가면 갑자기 0으로 떨어진다. 
초전도 전선으로 된 고리를 흐르는 전류는 전원 공급 없이도 계속 흐를 수 있다. 

강자성이나 원자 스펙트럼 준위처럼, 초전도는 양자 역학적인 현상이며,
초전도는 단순히 고전 물리의 이상적인 "완전 도체"(perfect conductor) 개념으로는 설명될 수 없는 현상이다.
초전도는 다양한 종류의 물질에서 나타나는데, 주석이나 알루미늄과 같이 한 가지 원소로 된 물질에서도 일어나고, 다양한 금속 합금이나 도핑된 세라믹 물질에서도 나타난다.

한편 초전도는 금이나 은과 같은 귀금속에서는 나타나지 않으며, 순수한 강자성 금속에서도 나타나지 않는다.
1986년에는 구리-페로브스카이트(perovskite) 계 세라믹 물질에서 임계 온도가 90 K(켈빈)을 넘는 고온 초전도체가 발견되었는데, 이 때문에 초전도체 연구가 다시 활성화되는 계기가 되었다. 

순수한 연구 주제로서, 이런 물질들은 초전도체를 설명하는 기존 이론으로는 설명되지 않고 있다. 

더불어, 초전도 상태가 경제적인 면에서 중요한 기준이 되는 온도인 액체 질소의 비등점 (77 K) 보다 높은 온도에서도 나타남에 따라, 좀 더 많은 상업적 응용 가능성이 열리게 되었다.

초전도체[superconductor,超傳導體]

매우 낮은 온도에서 전기 저항이 0에 가까워지는 초전도현상이 나타나는 도체이다. 

 

내부에는 자기장이 들어갈 수 없고 내부에 있던 자기장도 밖으로 밀어내는 성질이 있어 

자석 위에 떠오르는 자기 부상현상을 나타낸다.

특히 온도를 극저온으로 감소시킬 때 전기저항이 0에 가까워지는 현상을 초전도현상이라 한다.

도체의 경우 온도가 증가하면 전기저항 역시 증가하여 전기가 잘 흐르지 않고, 온도를 감소시키면 저항이 작아져 전도가 잘 일어난다. 


초전도체의 기원

1911년 네덜란드 레이던대학의 물리학교수 카멜린 온네스가 처음으로 초전도체를 발견하였다. 

그는 수은의 전기저항을 측정하는 실험을 하다가 절대온도 4.2K(영하 268.8℃)에서 전기저항이 갑자기 없어지는 현상을 발견했는데, 이를 초전도현상(superconductivity)이라 이름 붙였다. 

초전도현상이 나타나기 시작하는 온도를 임계온도라 하는데, 임계온도가 너무 낮으면 초전도체를 실용화하기 어려우므로 임계온도를 높이는 것이 중요한 문제로 다루어졌다. 

카멜린 온네스 교수 이후 아칸소대학 헤르만 교수가 125K에서 초전도현상이 나타나는 초전도체를 발견하였으며, 1993년 초 스위스에서 임계온도 133K, 1993년 말 프랑스에서 임계온도 250K의 초전도체 박막을 제작하였다.

초전도체의 종류

홑원소물질로 나이오븀(Nb), 바나듐(V) 등 20여 종의 금속원소가 있으며 

합금으로는 나이오븀과 저마늄의 합금(Nb3 Ge) 등이 있다. 

그러나 이런 금속이나 합금 등이 초전도 상태가 되는 온도는 가장 높은 경우 절대온도 23K으로 매우 낮다. 

최근 네오디뮴(Nd), 란타넘(La) 등의 원소를 포함하는 금속화합물이나 특수한 자기 물질(세라믹스)에서는 극저온이 아닌 비교적 고온에서 초전도현상이 일어난다는 사실이 발견되었다.

초전도체의 응용

고온에서 사용할 수 있는 초전도체가 실용화되면 전기·전자 분야에서 광범위하게 사용될 것이다. 

초전도체 내부에는 자기장이 들어갈 수 없을 뿐 아니라 내부에 있던 자기장도 밖으로 밀어내는 성질인 완전 반자성도 있다. 

이 특성 때문에 자석 위에 떠오르는 자기 부상현상이 나타난다. 

또한 완전한 전도체로서의 성질을 이용하여 전선을 만든다면 20% 이상의 전력 손실이 거의 사라지게 되어 경제적으로 막대한 수익을 얻을 수 있다.