초전도 현상이란 무엇인가요? 어떤 조건에서 이런현상이 나타나나요?
초전도 현상이란 무엇인가요? 어떤 조건에서 이런현상이 나타나나요?
미디어에서 초전도현상을 본적이 있는데, 좀 신기했죠..
이런 현상이 어떻게 생기며 어떤 조건에서 생기는지 알고 싶습니다.
안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.
초전도현상에 대하여 말씀드릴게요.
초전도 현상(superconductivity) 또는 초전도체는 임계 온도 이하의 초저온에서 금속, 합금, 반도체 또는 유기 화합물 등의 전기 저항이 갑자기 없어져 전류가 장애 없이 흐르는 현상이다. 어떤 물질이 전기 저항이 0이 되고 외부 자기장과 반대방향의 자기장을 형성하는 반자성을 띄게 되는 현상 또는 그러한 물체를 가리킨다
초전도 현상은 어떤 물질이 전기 저항이 0이 되고 내부 자기장을 밀쳐내는 성질을 보이는 현상으로, 그 물질의 온도가 영하 240˚C 이하로 매우 낮거나 은이나 구리와 같은 도체의 경우에는, 불순물이나 다른 결함으로 인해 저항이 어느 값 이상으로 낮아지지 않는 한계가 있다. 절대 영도 부근에서도 실제 구리 시료의 저항은 0이 아닌 값을 가지게 된다. 반면 초전도체의 저항은 온도가 "임계 온도" 값보다 떨어지면 갑자기 0으로 떨어진다. 초전도 전선으로 된 고리를 흐르는 전류는 전원 공급 없이도 계속 흐를 수 있다. 강자성이나 원자 스펙트럼 준위처럼, 초전도는 양자 역학적이다. 초전도는 단순히 고전 물리의 이상적인 "완전 도체" 개념으로는 설명될 수 없다.
초전도는 여러 종류의 물질에서 나타나는데, 알루미늄이나 주석과 같이 한 가지 원소로 된 물질에서도 일어나고, 다양한 금속 합금이나 세라믹 물질에서도 나타난다. 한편 초전도는 귀금속인 금이나 은에는 나타나지 않으며, 강자성 금속에서도 나타나지 않는다.
1986년에는 구리-페롭스카이트(perovskite) 계 세라믹 물질에서 임계 온도가 90 K(켈빈)을 넘는 고온 초전도체가 발견되었는데, 이것 때문에 초전도체 연구가 다시 활성화되게 되었다. 순수한 연구 주제로서, 이런 물질들은 초전도체를 설명하는 기존 이론으로는 주장되지 않고 있다. 더욱이, 초전도 상태가 경제적인 면에서 중요한 기준이 되는 온도인 액체 질소의 비등점(77K)보다 높은 온도에서도 나타남에 따라, 더 많은 상업적 응용 가능성이 보이게 되었다.
초전도체는 초전도 현상이 나는 모든 물질을 말합니다.
물리학자 오네스가 수은의 온도를 계속 낮추고 저항을 측정하였더니,
영하 269도에서 수은의 전기저항이 없어지는 것을 발견하였습니다.
수은 외에도 저온에서 저항이 0인 물체는 모두 초전도체입니다.