초전도체 물질에 대한 자세한 설명

초전도체 물질에 대해 알아보자. 초전도체 물질은 과학계에서 끝나지 않는 주제이며, 논증과제이다. 최근 국내에서 상온에서 초전도체 물질을 만들었다는 논문이 발표되면서 관심이 더 올라가고 있다. 초전도체에 대해 알아보자.

1. 초전도체 물질은 전기 전달 시에 0 저항을 나타내는 반도체 물질이다.

이러한 특징으로 초전도체 물질은 전기 손실을 매우 줄여줄 뿐 아니라, 자체적인 자기장을 생성해 주는 능력으로 인해 자기장의 시공 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 초전도체 물질의 역사는 1911년 네덜란드에서 하인리히 커 얼트(H.K. Onnes)가 수은의 저온 성질 분석 중에 처음으로 발견되었다.

 

반도체

2. 초전도체 물질이 가지는 0저항의 기술적 이점은 매우 뚜렷하다.

일반적으로 전자기기 등 매우 다양한 분야에서 전기가 전달되는 동안 일어나는 저항 때문에 열과 소음이 발생하고, 자동차나 전력 시스템 등 대규모 전력 운용에도 저항 때문에 전력 손실문제가 발생되곤 한다. 그러나 초전도체 물질은 전기 전달 시에 0 저항을 나타내므로 이러한 문제를 크게 줄여준다. 초전도체 물질은 일반적으로 매우 낮은 온도에서만 0 저항을 나타내며, 이를 실용적인 접근성을 높이기 위해 고온 초전도체 연구가 이루어지고 있다. 고온 초전도체 물질로는 YBCO(야바쿠소-바리우스-구리-Oxide) 등이 있으며, 이를 통해 하이브리드기술을 중심으로 국내외 전력시스템 산업에서 차세대 전력시스템 개발에 기여하고 있다.

 

3. 초전도체 물질의 또 다른 중요한 특성은 자기장생성 능력이다.

초전도 상태에 있는 물질이 외부 자기장을 받게 되면, 이에 대한 반발작용으로 물질 자체가 자기장을 발생하는 현상을 나타내게 된다. 이러한 능력으로 인해 초전도체 물질은 자기공학 분야에서도 활용된다. 하지만 초전도체 물질의 단점도 있어서, 실제 응용이 어렵다는 한계가 존재한다. 초전도체 물질은 매우 낮은 온도에서만 작동하므로, 작동 시 필요한 온도를 유지하기 위해 매우 높은 비용이 들어간다. 이러한 문제를 해결하기 위해 고온 초전도체 연구가 이루어지고 있지만, 이를 상용화할 만큼의 기술적 요건은 아직 갖춰지지 않았다. 초전도체 물질은 위에서 언급한 것처럼 전력 운용 분야를 비롯한 다양한 분야에서 사용될 수 있는 물질이다. 또한 초전도체 물질은 자기장생성능력을 가지고 있기 때문에 자기 공학 등 다양한 분야에서도 사용된다. 이러한 장점에도 불구하고, 현재까지도 실제 응용 측면에서 한계가 존재하기 때문에, 고온 초전도체 연구를 비롯한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구를 통해, 초전도체 물질의 활용도는 더욱 높아질 것으로 예상된다.

 

그럼 반도체는 무엇인가?

 

반도체란 전기적으로 은행하는 고체 물질을 말한다. 반도체는 단결정 실리콘과 같은 순도가 높은 원소로 만들어진 물질과, 다양한 종류의 원소가 결합하여 만들어진 합금으로 분류된다. 대표적인 반도체 물질로는 실리콘, 게르마늄, 인등이 있다.

 

반도체의 가장 큰 특징은 전기를 통제할 수 있다는 것이다.

전자는 반도체 물질 내에서 자유롭게 움직일 수 있지만, 전자와 결합된 양공을 통제하여 전압을 조절함으로써 전류를 제어할 수 있다. 이는 반도체 물질이 다양한 전기 전자기 제품의 핵심 부품으로 사용될 수 있는 이유이다. 예를 들면, 우리가 사용하는 컴퓨터, 스마트폰, TV 등의 전자기기 내부에 반도체가 사용되고 있다. 반도체를 사용하는 전자기제품들은 커다란 편리함을 제공한다. 예를 들어, 스마트폰에서 발생하는 전자 신호들이 반도체 칩을 거처 전송되어 다른 스마트폰으로 수신되는 것이 가능하다. 마찬가지로 컴퓨터에서 발생하는 데이터들도 반도체 칩을 통해 저장되거나 전송된다. 이처럼 반도체를 사용하여 전자기기를 만드는 기술들이 지속적으로 발전하고 있어서, 매우 복잡한 작업이 가능해지고 소비자들에게 새로운 혁신적인 제품들이 제공되는 계기를 제공하고 있다. 반도체는 다양한 제품에서 사용되어집니다. 전자기기와 같이 소비자용으로 사용되는 제품 외에도, 반도체는 광케이블과 같은 통신 인프라 제품에서도 사용된다. 또한 전력공학 분야에서는 반도체를 사용하여 전력의 변화, 보호 등의 작업도 이루어진다. 반도체의 역사는 1947 년 벨 연구소에서 트랜지스터를 개발한 이후부터 시작된다. 트랜지스터의 발명으로 인해 반도체의 기초 기술이 확립되었고, 1960년대에는 집적회로(IC) 기술이 개발되면서 전자기기의 크기를 대폭 축소시킴과 동시에 더욱 높은 성능을 달성할 수 있게 되었다. 이후, 반도체 산업은 지속적인 발전을 이루며, 더욱 인간 생활의 여러 영역으로 진출하고 있다. 반도체는 우리 삶을 더욱 편리하고 효율적으로 만들어 주는 중요한 요소이다. 전자기기부터 통신 인프라, 전력공학 분야 등 다양한 분야에서 사용되는 반도체의 중요성은 갈수록 더욱 커지고 있다. 따라서 반도체 연구 및 생산기술의 개발은 소비자와 기업에게 큰 이익을 가져다줄 것으로 예측된다.