초전도체의 뜻과 장점 그리고 관련주

초전도체는 물리학과 공학 분야에서 놀라운 특성을 가진 재료로서 매우 흥미로운 주제입니다. 이번 블로그에서는 초전도체의 개념, 작동 원리, 활용 분야 등에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

목차

초전도체란?

초전도체는 특정 온도, 즉 임계 온도 이하에서 전기 저항이 제로가 되는 현상을 나타내는 재료입니다. 이는 1911년 네덜란드의 물리학자 하이케 카메를링 온네스(Heike Kamerlingh Onnes)가 처음으로 관찰했습니다. 그는 수은이 매우 낮은 온도로 냉각되면 초전도체가 된다는 것을 발견했습니다. 이 획기적인 발견으로 그는 1913년에 노벨 물리학상을 받았습니다. 그 이후로 과학자들은 초전도체를 이해하고 탐구하며 다양한 유형을 발견하고 임계 온도가 더 높은 물질을 개발하는 데 상당한 진전을 이루었습니다.

초전도체의 종류

초전도체는 Type I과 Type II의 두 가지 주요 유형으로 분류됩니다. 수은 및 납과 같은 유형 I 초전도체는 임계 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 손실됩니다. 그러나 극도로 낮은 자기장이 존재할 때만 초전도성을 유지할 수 있습니다. 반면에 니오븀-티타늄 합금 및 고온 초전도체와 같은 재료를 포함한 유형 II 초전도체는 훨씬 더 높은 전류 밀도를 전달할 수 있고 더 높은 자기장에서 작동할 수 있습니다.

초전도체의 장점

초전도체는 전기저항이 없기 때문에 전력을 소모하지 않고 많은 전류를 흘려보낼 수 있습니다. 이러한 특성을 이용하여 자기 부상 열차, 자기 공명 영상 장치 등에 활용되고 있고 기존의 소자로는 구현할 수 없는 수준의 초고감도, 초고속, 초고효율의 센서 개발이 가능합니다. 초전도체는 마이크로파를 이용한 무선통신 기지국의 주요 부품으로 사용될 수 있으며, 뇌파나 심장상태를 수술하지 않고도 알아낼 수 있습니다. 또한 에너지 저장, 극히 미세한 자기장 측정 등에도 널리 이용됩니다. 이를 응용하면 거대한 전류도 초전도 전선을 통과할 수 있고 이를 통해 거대한 자기장도 형성할 수 있으며, 이를 이용하여 열차를 부상시키고 놀라운 수준의 가속도를 만들어 교통 시스템을 혁신시킬 수 있습니다. 초전도체를 발전소에 이용하면 터빈을 회전시켜 발전하는 기존의 방식을 대체할 수 있고 양자 컴퓨터에도 사용할 수 있습니다.

최근 한국 연구진이 세계 최초로 상온에서 전기저항이 0이 되는 초전도성 물질을 개발했다는 논문이 발표되어 많은 관심을 받았습니다. 하지만 해당 논문은 아직 동료 평가가 이루어지지 않았으며, 일부 학계에서는 회의적인 반응이 나타나고 있습니다. 만약 상온에서의 초전도 현상이 구현된다면, 전력 손실 없는 배선 설비 및 배터리, 저렴한 전기세, 화재 감소 등 많은 변화가 예상됩니다.

에너지 전송에 적용

초전도체의 놀라운 특성은 에너지 전달 및 저장 분야에서 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 초전도체는 저항 없이 전류를 전달할 수 있기 때문에 전송 중 에너지 손실을 크게 줄임으로써 전력망에 혁명을 일으킬 수 있습니다. 이는 보다 효율적인 전기 분배, 환경 영향 감소 및 소비자 비용 절감으로 이어질 것입니다. 실용적인 고온 초전도체를 달성하는 데 현재 한계가 있음에도 불구하고 지속적인 연구는 에너지 응용 분야에서 초전도체의 미래에 대한 희망을 제공합니다.

자기공명영상(MRI)의 발전

의료 분야는 초전도체 개발, 특히 자기공명영상(MRI)과 같은 고해상도 영상 기술의 개발로 큰 혜택을 받았습니다. 초전도 자석은 MRI 기계가 내부 신체 구조의 상세한 이미지를 생성하는 데 필요한 강력한 자기장을 생성합니다. 초전도 자석의 사용은 의료 진단에 혁명을 일으켜 더 선명한 이미지를 제공하고 진단의 정확도를 높였습니다.

초전도체 관련주

초전도체 관련주로는 LG디스플레이, 삼성SDI, LG화학, SK이노베이션, 한화솔루션, POSCO, 현대차, 기아, 네이버, 카카오 등이 있습니다. 이 외에도 대성전선, 덕성화학, 현대정공, 세우포리머 등의 상장기업들도 초전도체 관련주로 주목받고 있습니다. 최근 상온 초전도체가 국내에서 세계최초로 구현됐다는 소식에 초전도체 관련주로 서남으로 매수세가 몰린 것으로 보입니다. 서남은 전력케이블, 한류기, Fusion Reactor, 모터 및 발전기용 고온 초전도 선재 제조 및 판매 사업을 영위하고 있습니다.

초전도체의 미래

초전도 분야는 가능한 범위를 넓히는 지속적인 연구를 통해 계속 확장되고 발전하고 있습니다. 새로운 초전도 물질의 발견과 더 높은 임계 온도를 달성하기 위한 새로운 기술의 개발은 미래에 유망한 전망을 제공합니다. 이런 발전은 더 효율적인 에너지 시스템, 더 빠른 컴퓨팅, 고급 운송 시스템 등과 같은 혁신적인 기술을 실현할 수 있고 우리가 전기 전도성을 인식하는 방식을 변화시켰을 뿐만 아니라 미래 혁신을 위한 가능성의 영역을 열었습니다. 과학자들이 초전도성의 신비를 더 깊이 파고들면서 우리는 이 특별한 현상에 더 쉽게 접근할 수 있고 수많은 산업에 혁명을 일으키고 전 세계 사람들의 삶의 질을 향상시킬 미래를 기대합니다.