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ETRI, 110년 만에 초전도 현상 이론 규명

2021-09-01 기사
편집 2021-09-01 14:28:29
 정인선 기자
 jis@daejonilbo.com

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'임계온도 공식' 만들어 저온·고온·상온 초전도 현상 설명

첨부사진1김현탁 ETRI 연구전문위원이 초전도 현상에 대해 연구하고 있다. 사진=ETRI 제공


국내 연구진이 1911년 발견 이후 원리를 규명하지 못한 초전도 현상의 이론을 독자적으로 개발하는 데 성공했다. 이로써 초전도 현상 관련 연구를 더욱 활발하게 만들고 응집물질물리학을 발전시키는 데 큰 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 김현탁 전문위원 연구팀이 초전도 현상을 설명할 공식을 개발, 해당 성과가 국제 학술지 '사이언티픽 리포트'에 게재됐다고 1일 밝혔다.

초전도 현상은 특정 온도나 압력에서 저항이 '0'이 되는 현상을 말한다. 전기저항 없이 전류가 흐르는 초전도 특성을 이용하면 에너지 손실을 대폭 줄일 수 있어 MRI, 초전도 케이블, 자기부상열차에서 주로 쓰이고 있다. 미래에는 차세대 양자컴퓨터, 진공 튜브 열차(최대 속도 1000㎞) 등의 분야에서 많은 활용이 이뤄질 것으로 예측된다.

초전도 현상이 일어나는 임계온도가 절대온도 30K(0K는 영하 273도) 이하인 물질은 저온 초전도체, 30K 이상의 구리계 물질은 고온 초전도체, 임계온도가 섭씨 15-25도인 물질은 상온 초전도체로 분류된다.

1911년 처음으로 발견한 이후 110년이 지났지만, 아직도 그 원리는 완전히 밝혀지지 않았다. 1972년 노벨 물리학상을 받은 BCS 이론(1957년 발표된 저온 초전도 현상 설명 이론)도 저온 초전도 현상의 원리를 설명하지만, 공식이 완전하지 못하고 고온·상온은 설명하지 못했다.

연구팀은 기존 이론들을 응용하는 한편 초전도 현상이 일어나기 전 금속에서 전자끼리 매우 큰 상호작용이 이뤄지는 것을 관찰, 초전도 현상이 일어나는 임계온도를 설명하는 공식을 만들었다. 이에 따라 저온·고온·상온 등에 상관없이 물질의 초전도 현상이 일어나는 임계온도가 달라지는 것을 최초로 설명해 냈다.

김현탁 전문위원은 "새 관점에서 시도하다 보니 기존 이론의 벽을 넘어서야 하는 등 어려움이 컸다"며 "이번 논문 게재로 국내 기초 물리학이 널리 인정받고 활성화되는 계기가 되길 바란다"고 말했다. 정인선 기자

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