초전도체 전망 어떨까?
최근 가장 큰 이슈꺼리는 초전도체 일겁니다. 우리나라에서 큰 기대하고있는 초전도체 과연 전망이 어떻게 되는지 개발을 한다면 미래에 활용할 곳들은 어디인지 볼까요
*초전도체는
특정온도 이하에서 전기저항을 상실하는 물질을 초전도체하는데요 일반적으로 구리나 은 같은 금속성 도체의 전기 저항은 온도가 낮아짐에 따라 점차 감소하는데요.7도이하로 냉각되는 순간 갑자기 저항이 0인 완전 도체가 되며, 에너지 손실없이 무한히 전기가 흐르게 되어 자기장을 배척하는 '마이스너 효과'가 나타납니다.
미래에 개발이 된다면 초고속 컴퓨터, 자기부상열차, 에너지 손실없이 송전하는 전력선 등을 개발할 것으로 기대합니다.
1. 자기공명 영상장치 (MRI)
-자기공명영상은 수소 원자핵이 자기장 내에서 자기장과 상호작용하며 특정 주파수의 전자파를 흡수·방출하는 패턴을 측정함으로써 영상을 형성한다. 이때, 자기장의 세기가 커야 좋은 영상을 얻을 수 있기 때문에 강한 세기의 전자석이 필요하다. 초전도체를 이용하여 강한 반자성체를 활용하면 이러한 강한 세기의 전자석을 만들어낼 수 있다. 따라서 MRI 진단은 초전도자석과 매우 낮은 온도의 냉각 장치가 들어있는 커다란 자석통 속에서 이루어진다.
인의 경우 체중의 약 70%는 체액인데, 그 대부분은 물이다. 물의 수소 원자의 원자핵인 양성자는 임의적 방향의 스핀을 가지고 있는데, 강력한 자기장에 들어가면 수소 원자핵의 스핀 방향이 자기장의 방향을 따라 가지런히 놓이게 된다. 이 상태에서 수직의 방향을 가진 고주파의 전자기 펄스를 걸어주면 수소 원자핵은 전자파의 에너지를 흡수해 자기장의 반대방향으로 스핀을 바꾸게 된다.
그 다음 펄스를 끊으면 역방향 스핀을 가진 수소 원자핵은 원래 상태로 되돌아가는데, 이 때 약한 전자파를 방출한다. 이 전자파를 검출해 전자파가 방출된 수소원자핵의 위치를 추적해 영상화 할 수 있다. 이것을 밝기로 나타나면 병변이 주변보다 밝게 나타난다는 점을 이용해 쉽게 진단할 수 있다.
2. 초천도 플랫폼 (4차 산업 혁명 시대의 전력망)
기존 케이블에 비해 5배 이상의 송전용량 증대 및 1/2수준으로 전력손실을 최소화 할 수 있는데요. 초전도 케이블을 이용한 초전도 플랫폼은 대도시 부하 밀집 지역의 효율적 / 경제적 전력망 구축, 한정된 공간활용 및 기존 설비 환경 개선을 통한 전력전송 용량 확보하는 새로운 개념의 송배전 시스템 모델로 도심지 내부에 변전소 건설없이 전력을 공급하는 신개념 송배전 시스템 구축으로 시작으로 점차, 신재생 에너지발전과 연계한 중저합 초전도케이블을 이용한 직류 송전등 차세대 고효율 전력망 구축의 틀을 이룰 수 있다.
초전도케이블 시장은 전력 수요의 증가 및 노후 설비 교체, 전력망의 안전성 향상 등의 이유로 전 세계적으로 점차 확대되고 있다. 2018년 410억 원 규모를 기록한 초전도케이블 시장은 2019년 1,000억 원대를 넘어선 1,235억 원에 이어 2021년 2,000억 원, 2023년 3,500억 원에 달하는 등 연평균 53.6%의 비약적인 성장을 할 것으로 예상되고 있다. 2019~2023년의 5년간 시장 규모는 1조 485억 원에 이르는 등 1조 원을 돌파할 것으로 전망되며 제품별로는 고압관련 제품이 64%를 차지하며, 시장의 성장세를 주도할 것으로 보인다. 이러한 전망은 단순한 기대를 반영한 낙관적인 숫자는 아니다. 실제 네덜란드는 Supernet NL 프로젝트를 추진하고 있는데, 이는 AC 150kV급 초전도 송전선로를 20km 규모를 구축하는 내용을 포함하고 있다. 독일은 SuperLink 프로젝트를 진행하면서 AC 110kV 12km 초전도 송전선로 구축을 완료 후 향후 390km 긍장에 확대 적용할 것을 목표로 하고 있다. 이러한 해외 사례를 통해서 초전도 케이블에 대한 긍정적인 효과에 대한 기대와 신뢰가 있음을 알 수 있다. 우리나라도 신기술에 대한 우려와 거부보다 기대와 신뢰가 앞선다면, 초전도 케이블의 현장 적용을 앞당길 수 있으리라 전망된다.
3. 고대 연구소에서 LK-99 발표 내용
우리나라에서 노벨문학상을 받을 수 있을지 관심이 많았는데요..도일 슈튜트가르트 막스플랑크 고체 연구소에서 한국 연구진이 상온 상압 초전도체라고 발표한 LK-99가 초전도 유사 현상을 보이는 이유를 규명, LK-99가 초전도체가 아니라는 사실을 밝혀냈다고 과학저널 네이버가 16일 보도했습니다.
네이처 파스칼 푸팔 박사가 이끄는 막스플랑크 고체연구소 연구팀이 LK-99 순수한 단결정 합성에 성공했으며 LK-99 단결정은 초전도체가 아니라 오히려 절연체임을 밝혔다고 합니다.한국 연구진이 지난달 논문 사전공개 사이트 '아카이브'를 통해 사상 최초 상온 상압 초전도체 LK-99발견을 발표한 뒤 세계에서 큰 관심 속에 진해돼 온 검증 작업을 소객하고 많은 연구자가 이번 논란의 교휸을 되돌아 보고 있다고 합니다.