초전도체의 새로운 미래, 상온 초전도체

[Youth Journalists’ Agora / 최상준 학생] 금속, 합금, 화합물 등이 특정한 온도 이하에서 전기 저항이 0이 되는 현상을 초전도 현상이라 하는데, 이러한 성질이 있는 물질을 초전도체라고 한다. 최초의 초전도체는 1911년 헤이커 카메를링 오너스가 저온에서 금속의 저항을 연구하던 중, 고체 수은에서 초전도 현상을 발견했고, 이후 납이나 주석과 같은 금속에서도 초전도 현상이 발견되었다.

초전도체는 자기장을 차단하는 기존의 소재에서는 볼 수 없는 새로운 성질을 나타낸다. 그리고, 자석이 만든 자기장을 바깥으로 밀어내는 성질이 있기 때문에 자석 위에 가까이 가져가면 자석 위에 떠 있을 수 있게 되는데, 이것을 마이스너 효과라고 한다. 또한, 초전도체는 전기 저항이 없어 전류가 흐를 때에 전력 손실이 전혀 없기 때문에 초전도체를 이용하면 많은 전류를 흐르게 할 수 있고 그렇기에 아주 강한 전자석을 만들 수 있다. 이를 이용한 사례로는 많은 전류가 발생하고 운송하는 에너지저장장치, 모터, 발전기 등이 있고, 의료 장비인 자기 공명 영상 장치(MRI), 인공 핵융합 장치 등에 사용되고 있다.

 초전도체를 이용하면 막대한 양의 전력 손실을 줄일 수 있다. 그러나 네덜란드 라이덴 대학의 카멜린 온네스 교수의 수은의 전기 저항 실험에서는 영하 268.8℃에서야 비로소 저항이 사라지는 초전도 현상을 관찰할 수 있었다. 실생활에서 초전도체를 사용하려면, 그만큼 극저온 상태를 유지시켜야 하는데 냉각 비용이 만만치 않다. 지속적으로 냉각을 시켜주지 않으면 초전도 현상을 잃어 본래의 성질을 띄게 될 것이다. 때문에 과학자들은 더 높은 온도에서 초전도 현상이 일어나는 물질들을 찾아내기 위해 많은 노력을 기울여왔다. 임계 온도가 15℃ ~ 25℃인 물질은 상온 초전도체로 분류된다. 상온 초전도체의 실험 대상으로는 주로 강한 압력이 가해진 수소화합물이었다. 수많은 실험 끝에 2015년 12월, 독일의 물리학자 미하일 에레메츠가 황이 첨가된 수소화합물에 강한 압력을 가해주면 영하 70℃에서 초전도 현상을 띈다는 연구 결과를 발표했다. 그리고 4년 후, 란타넘이 결합된 수소화합물이 영하 13℃에서 초전도 현상을 유발하는 초전도체라는 것을 발견했다.

최근 상온 초전도체에 대한 연구 결과가 계속해서 나오고 있지만 아직까지도 상온 초전도체를 상용화시키기에는 어렵다. 공통적으로, 상온에서 초전도 현상을 유지시키려면 높은 압력이 있어야 하는데 이를 해결하기 위한 대책이 필요하다. 초전도체의 활용 분야는 매우 다양하다. 상온 초전도체가 완벽히 구현될 수 있을 정도로 개발이 된다면, 양자컴퓨터, 진공튜브열차 등의 대부분의 산업 전반에 있어 적극적으로 활용될 것이고, 국가의 경제성이 크게 성장할 것으로 예상한다.

단순히 한 번 배우고 잊으면 시간을 낭비한 것이지만, 단 한 번이라도 그것을 활용한다면 이의 가치는 배가 된다는 것을요.

Q. 안녕하세요 자기소개 부탁드립니다.

A. 안녕하세요 저는 하노이한국국제학교에서 10학년 재학 중인 최상준 입니다.

Q. Youth Journalists’ Agora에 지원할 당시 가장 무엇이 가장 기대되었나요?

A. 제가 고등학교에 들어온 이후로 제 진로와 관련된 주제를 이용하여 기사를 쓰는 것을 해왔습니다. 그러나 저는 인터넷에서 본 기사 쓰는 요령이나 지켜야 하는 수칙들을 보면서 썼기 때문에, 전체적인 기사의 내용이 가독성이 떨어진다는 것을 느꼈고 제 주변 사람들도 그렇게 말했습니다. 마침 학교 과학 선생님께서 저에게 이 프로그램을 추천해 주셨고 저는 바로 하겠다고 했습니다. 기사 쓰는 것도 재미있고 제 진로를 확실히 하기 위해 관심 있는 분야로 기사를 쓰고 있는데 이 프로그램을 통해 기사 쓰는 요령과 방식을 배워간다면 더욱 좋을 것이라 생각되어 큰 기대를 가지고 참여했습니다.

Q. Youth Journalists’ Agora가 본인에게 어떤 도움이 되었다고 생각하나요?

A. 기사를 이전보다 훨씬 깔끔하게 쓸 수 있게 해준 것도 있지만, 배운 것을 실제로 ‘적용’ 해보면서 배움의 과정을 깨달았습니다. 단순히 한 번 배우고 잊으면 시간을 낭비한 것이지만, 단 한 번이라도 그것을 활용한다면 이의 가치는 배가 된다는 것을요.

Q. Youth Journalists’ Agora에서 기사를 작성하실 때 어떤 목표를 가지고 작성하셨나요?

A. 제 진로에 최대한 도움이 되는 방향으로 기사를 작성했습니다.

Q. 기사를 작성하실 때 어떤 기분이 들었나요?

A. 제 진로와 관련된 기사를 주로 쓰는데, 대부분 복잡한 내용이라 어려움이 많았던 것 같습니다. 힘들기도 했지만 적극적으로 주변 사람들의 도움을 받아 잘 써 내려간 것 같습니다.

Q. Youth Journalists’ Agora 경험을 통해 본인이 깨달은 기사 작성에 있어서 가장 중요한 점은 무엇이라고 생각하십니까?

A. 이 프로그램을 통해 자세한 기사 작성을 배우면서, 절대로 기사를 작성할 때 자신이 내가 쓰려고 하는 기사의 주제에 대해 잘 안다고 생각하면 안 된다는 것을 몸소 느꼈던 것 같습니다. 기사의 정확성은 매우 중요합니다. 다른 사람의 개입 없이 혼자 쓴 기사는 절대 좋은 기사가 될 수 없다고 생각합니다. 주위 사람들에게 충분한 도움과 피드백으로 기사를 완성해야 한다고 생각합니다.

Q. Youth Journalists’ Agora 경험 이후 본인의 진로 혹은 향후 목표를 설정하는데에 어떠한 도움이 되었나요?

A. 최근에 신소재 관련 주제로 기사를 써보면서, 신소재에 대해 더욱 잘 알게 되었으며 관심이 가는 분야임을 알게 되었습니다. 제가 추구하는 진로의 방향과 매우 적합하여 요즘 개발 중인 새로운 신소재들을 찾아보면서 진로를 향해 열심히 노력하고 있습니다.