초전도체, 초전도, 고온초건도

서울과 부산을 40분만에 주파하는 자기부상열차왿� 초고속선박. 극히 초기상태의 암을 간편하게 진단하는 초고자장 자기공명영상진단장치(MRI), 서울시민들이 사용하는 모든 전류를 지름 5㎝ 크기의 선에 몽땅 실어 운반할 수 있는 초전도 전선, 열이 발생하지 않는 초고속 컴퓨터왿� 반도체 배선, 전혀 도청이 안되는 전파, 핵융합발전을 통한 인공태양….

신비의 물질로 불리는 초전도체가 응용될 수 있는 첨단산업분야는 무궁무진하다. 선진국에서는 이같이 유용한 초전도체가 발견된 후 상용화를 위해 수십년간 치열한 경쟁을 벌여왔다. 그런데 요즘들어 다소 소강상태에 들어간 듯한 느낌이다. 많은 투자에도 불구하고 인류문명을 뒤집어놓을 만한 딱 부러진 발명품이 안 나오고 있기 때문이다. 그렇다면 전기저항이 없는 꿈의 물질이라는 초전도체는 신기루에 불과한 것일까．

초전도체(SuperConductor) 의 정의

어떤 종류의 금속이나 합금을 절대영도(0 K:－273.16 ℃)가까이까지 냉각하였을 때, 전기저항이 갑자기 소멸하여 전류가 아무런 장애 없이 흐르는 현상. 초전기전도 초전도라고도 한다. 초전도가 일어나는 온도는 금속에 따라 다르다. 예를 들면 수은에서는 4.2 K인데, 주석 니오브의 어떤 종류의 합금에서는 18 K에서 초전도현상을 일으킨다. 그러나 외부에서 강한 자기장이 작용 하거나, 금속 내에 흐르고 있는 전류 자체에 의한 자기장이 어떤 한계를 넘으면 이 현상은 소멸되어 전기저항을 가진 보통 상태로 되돌아간다.
1991년 최초로 초전도체를 발견한 사람은 네덜란드의 물리학자 오네스(Onnes)였다. 그는 1908년 기체헬륨을 압축하여 절대온도 4도(4K, 즉 -269℃)의 액체헬륨을 만들어내는데 성공하였고, 이 액체헬륨을 이용하여 물질의 온도를 절대 0도에 가깝게 냉각시킬 수 있었다. 이 액체헬륨을 이용하여 물질의 온도를 절대온도 0도에 가깝게 냉각시킬 수 있었다. 그래서 수은을 저온으로 냉각시키면서 전기저항을 측정하던 중 액체헬륨의 기화온도인 4.2K 근처에서 수은의 저항이 급격히 사라지는 것을 발견하였다. 이렇게 저항이 사라지는 물질을 사람들은 초전도체라 부르게 되었다.