상온 상압 초전도체(Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor)와 모터

상온 상압 초전도체(Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor)와 모터

 
 
안녕하세요. 스칸디대디 엔지니어입니다.
 
요즘 실시간으로 핫한 기사가 바로 상온 초전도체에 대한 내용입니다. 그에 대한 재미있는 밈들도 엄청 돌아다니고 있습니다. 지난 일주일 동안 쏟아진 뉴스 기사도 방대하고 관련 주식도 상한가를 달리고 있습니다.
상온 초전도체에 대한 내용을 알아보고, 모터와 관련지어서 포스팅하도록 하겠습니다.
 

LK-99 (출처. 사이언스 캐스트)

 

1. 상온 상압 초전도체 개발 논문 게재 이슈

지난 7월 22일 한국의 한 연구소가 상온 상압 초전도체를 구현했다는 논문이 게재되면서 각종 언론과 온라인에서 크게 이슈가 되고 있습니다. 이 논문의 저자로는 이석배 퀀텀에너지연구소 대표와 연구진, 권영완 고려대 연구교수가 포함되어 있습니다. 이 논문은 공식 학회지는 아니고, '아카이브'라고 하여 논문 발표 전에 사전에 공개하는 사이트에 게재했습니다.
 
논문 제목은 'The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor' 입니다. 논문의 주장에 따르면 세계 최초로 상온 상압의 초전도체 개발에 성공했다는 것으로, 섭씨 127℃ 이하일 때 초전도 현상이 일어나는 'LK-99' 라는 새로운 물질을 개발했다고 주장하고 있습니다.
 

2. 초전도체의 개요

초전도체는 전기저항이 전혀 없는 도체를 뜻하는 것으로, 전기저항이 없으니 전류를 한번 흘리면 영원히 흐를 수 있는 물질입니다.
초전도 현상이 처음 발견된 건 1911년입니다. 네덜란드의 카메를링 오너스가 수은과 액체헬륨을 가지고 극저온 실험을 하던 중에 저항이 사라지는 현상을 발견하는데, 이때의 온도가 4.2K, 영하 266.8℃입니다. 말도 안되게 낮은 온도인데 이렇게 초전도 현상이 나타나기 시작하는 온도를 임계온도라고 합니다. 이 발견으로 카메를링 오너스는 노벨상을 탑니다.
 

 
이때의 발견으로 많은 학자들이 연구를 하여 초전도 현상을 보이는 물질이 계속 발견하고 관련 이론도 정립됩니다. 초전도 현상에 관한 이론을 일리노이 대학의 바딘, 쿠퍼, 슈리퍼가 정립하여 이름의 앞글자를 따서 'BCS 이론' 이라고 명명하고 노벨상을 수상합니다.
 
첫 발견 이후, 여전히 극저온이기는 하지만 점점 더 높은 온도에서 초전도 현상이 꾸준히 발견됩니다. BCS 이론 상으로는 가장 높은 임계 온도가 25K, 영하 248℃ 이라고 하지만 임계온도는 점점 높아져서 1986년에는 더 높은 온도인 35K, 영하 238℃, 그다음 해에는 임계온도가 97K, 영하 176℃ 인 초전도체가 발견됩니다.
임계온도가 점점 높아졌다고는 하지만 현실적으로는 극저온의 온도인 것입니다.
 

3. 상온 상압 초전도체의 활용

남은 숙제는 상온 상압에서도 동작하는 초전도체를 발견하는 것입니다. 지금까지 상온에서 동작하는 초전도체를 발견했다는 논문이 몇 번 나오기는 했으나 전부 사기, 연구 실수, 착각 등으로 드러나 아직까지 과학적으로 인정받는 상온 초전도체는 없는 상태입니다. 상온 상압 초전도체의 개발은 바퀴나 나침반과 같이 인류 역사 상 위대한 발명과도 같이 에너지 분야의 혁명으로 평가되고 있습니다.
개발이 되더라도 완전히 상용화되기까지는 시간이 좀 걸리겠지만, 상용화가 되면 일상이 완전히 바뀔 수도 있습니다. 엄청난 국가의 경쟁력이 될 것입니다.
 
스마트폰으로 게임하거나 많이 사용하면 뜨거워지는데, 전류가 전기저항을 통과하면서 열이 발생하는 현상입니다. 초전도체를 사용하게 되면 저항이 사라져 열발생이 없어집니다. 바꿔 말하면 열로 인한 손실되는 에너지가 없어진다는 뜻입니다. 반도체의 스위칭 속도도 엄청 빨라져 스마트폰이나 전자제품이 지금과는 차원이 다른 수준의 반응 속도가 될 것입니다.
또 하나 초전도체하면 떠오르는 것이 제가 국민학교(?) 다닐 때부터 언급되던 자기부상열차가 있습니다. 초전도체는 임계온도 아래에서 자석 위에 뜨는 성질도 있는데, 초전도체와 전자석을 이용하면 열차를 땅에서 아예 띄워서 지면과 마찰없이 엄청난 속도로 앞으로 보낼 수 있습니다.
 

자기부상열차 (출처. YTN 사이언스)

 
그 밖에도 전기가 쓰이는 모든 곳에 변화가 생기게 됩니다. 전력을 송수신할 때 손실도 극도로 줄어들고, 속도도 지금과는 비교도 되지 않게 빨라져서 초고효율 전력망 구축이 가능해집니다. 미국의 메이저 리그나, NBA를 라이브로 볼 때 버퍼링 없이 실시간으로 시청이 가능하게 됩니다.
인공 태양을 만드는데도 적용될 수 있습니다. 상온 초전도체를 핵융합에 적용하면 초고온 플라즈마를 오랜시간동안 잡아둘 수 있어서 무한에 가까운 에너지를 생산할 수 있기 때문이라고 합니다.
상온 상압 초전도체가 있으면 손실 없는 전력 케이블, 핵 융합로, 양자 컴퓨터, MRI, 열발생 없는 전자기기 등 현대 기술의 한계로 상용화하지 못하는 첨단 기기를 완성할 수도 있고, 그 활용범위가 무궁무진합니다.
 
2009년에 개봉하여 엄청난 흥행수익을 올렸던 영화 '아바타' 에도 초전도체가 대한 내용이 나오는데, 나비족이 사는 행성이 초전도 물질로 되어 있어서 땅들이 공중에 떠있는 것이고 인간들이 이 초전도 물질을 약탈하러 나비족 행성을 침략한다는 설정입니다.
영화의 설정이 될 만큼 초전도체는 엄청난 영향을 가지고 있습니다.
 

4. 상온 상압 초전도체와 모터

상온 상압 초전도체는 전류가 전기저항이 없이 흐르므로 모터에도 큰 변화가 생깁니다. 상온 상압 초전도체가 적용이 되면 모터의 손실을 극도로 낮출 수 있게 되기 때문에 모터의 효율을 월등히 높일 수 있게 됩니다.
지난 포스팅(모터산업 시장 규모)에서 모터가 산업 전반에 사용되는 비중을 언급한 바 있습니다. 모터의 효율이 1%만 개선되더라고 원전 36기를 짖지 않아도 되는 효과를 가지는데, 이는 환경 보호에도 기여할 수 있게 됩니다.
 
상온 상압 초전도체가 상용화가 되면 모터에 변화는 다음과 같습니다.
- 에너지의 극적인 개선
- 모터 크기 축소
- 신뢰성 향상
- 소음 개선
 
 
국내 연구소에서 게재한 논문의 상온 상압 초전도체에 대한 검증 결과가 발표되고 있는 시점입니다. 조심스럽게 낙관적인 결과를 발표하고 있습니다만 조금 더 지켜봐야겠습니다.
개인적으로는 완벽하게 검증되어 좋은 결과로 이어지길 바라봅니다.
 

초전도체 발견했는데 애국가 몇절에 넣어야 하나??

 

AI, 이젠 보내줄께

입장이 바꼈군

확 와닿네