최근 물리학 학술지인 '피지컬 리뷰 레터(Physical Review Letters, PRL)'가 2021년 게재했던 란가 디아스(미국 로체스터대학 교수)의 관련 논문을 표절 및 데이터의 조작 등 이유로 철회했다고 전했습니다. 이렇게 큰 화제가 됐었던 세계 최초 상온 초전도체 발견 논문의 신뢰성에 의문이 제기되면서 '꿈의 물질'이라고도 불리는 상온 초전도체의 발견과 상용화가 멀어지고 있습니다.
오늘은 그 주인공인 상온 초전도체에 대해 알아보는 시간을 가져보겠습니다.
의미
상온 초전도체(High-Temperature Superconductor, HTS)는 높은 온도에서도 초전도 현상이 나타나는 초전도체를 가리키는 용어입니다. 초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라지는 현상을 나타내며, 이는 전기를 매우 효율적으로 전달하는 물질로서 사용됩니다. 이전에는 초전도 현상은 낮은 온도에서만 나타났지만, 1986년에 높은 온도에서도 초전도 현상을 나타내는 물질이 발견되어 "상온 초전도체"라고 불리게 되었습니다.
상온 초전도체의 발견은 초전도체 기술의 한계를 극복하고 다양한 분야에서 응용 가능성을 확대시킴으로써 기존에는 불가능하다고 생각되던 다양한 기술과 제품의 개발을 가능하게 하였습니다.
가치와 활용
그렇다면 상온 초전도체의 가치가 무엇이길래 이렇게 개발에 힘 쓰는 것일까요?
상온 초전도체의 가치는 여러 측면에서 크게 나타납니다. 상온 초전도체가 높은 온도에서도 초전도 현상을 나타내는 특성 때문에 기존 초전도체 기술의 한계를 극복하고 새로운 기술과 응용 분야를 열어줌으로써 많은 가치를 지니고 있습니다.
1. 에너지 효율성 증대 : 상온 초전도체를 사용하여 전력 전송 시스템을 구축하면 더 높은 온도에서도 초전도 현상을 이용하여 전기를 효율적으로 전달할 수 있습니다. 이는 전력 손실을 최소화하고 전력 효율성을 높여줍니다.
2. 에너지 저장 : 상온 초전도체를 사용한 초전도 에너지 저장 장치는 높은 에너지 밀도와 빠른 충·방전 속도를 제공하여 재생 에너지 시스템의 효율성을 향상합니다. 이를 통해 재생 에너지의 효율적인 저장 및 사용이 가능해집니다.
3. 의료 분야 : 상온 초전도체를 활용한 초전도자석은 의료 분야에서 강력한 자기장 생성에 사용됩니다. 이는 의료 영상 기술인 자기 공명 영상(MRI) 등의 정확성과 성능을 향상합니다.
4. 교통 및 운송 : 상온 초전도체 기술은 고속 레일 가속기와 자기 부스터 시스템에 활용될 수 있습니다. 이를 통해 더 빠른 속도와 더 낮은 에너지 소비를 가능하게 합니다.
5. 기술 혁신과 경제 발전 : 상온 초전도체 기술은 새로운 산업 기회를 제공하며, 기존 기술의 발전과 함께 경제적인 이익을 창출할 수 있습니다. 이는 산업 성장과 일자리 창출에 기여합니다.
6. 학문적 호기심과 연구 지원 : 상온 초전도체의 발견은 학문적 호기심을 자극하고, 연구자들의 관심을 끌어모읍니다. 학계에서는 상온 초전도체의 특성을 규명하고 최적의 소재를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이를 위한 연구 지원도 증가하고 있습니다.
이처럼 상온 초전도체는 높은 온도에서도 초전도 특성을 가지기 때문에 다양한 분야에서 활용 가능성이 높습니다. 기존 초전도체 기술의 한계를 극복하고 새로운 기술과 제품의 개발을 가능하게 하여, 더 효율적이고 지속 가능한 사회를 구축하는 데에 기여할 수 있습니다.
극복 과제
위와 같은 다양한 장점들을 가지고 있지만, 아직 몇 가지 문제점과 극복과제들이 존재합니다. 주요 문제와 극복과제는 다음과 같습니다.
1. 기술적인 도전과제 : 상온 초전도체의 발견 이후에도 여전히 초전도 기술의 원리와 메커니즘에 대한 이해가 부족합니다. 초전도체의 초전도 현상은 복잡한 물리적 상호작용에 기인하므로, 이를 이해하고 제어하는 것이 어렵습니다.
2. 소재 개발의 어려움 : 상온 초전도체 소재의 개발은 어려운 과제입니다. 기존의 저온 초전도체와 달리 상온에서도 초전도 현상을 나타내는 소재를 개발하는 것은 복잡하고 비용이 많이 드는 작업입니다.
3. 높은 가격 : 현재 상온 초전도체 소재는 아직 상용화 단계에 이르지 않았기 때문에 제조 비용이 높고 소비자에게는 비싼 가격으로 제공되고 있습니다
4. 에너지 손실 문제 : 일부 상온 초전도체 소재는 여전히 기존의 저온 초전도체에 비해 전기 저항이 낮지 않을 수 있으며, 이로 인해 에너지 손실 문제가 발생할 수 있습니다.
5. 환경 친화적인 소재 개발 : 상온 초전도체 소재 개발은 에너지 밀도와 안정성 측면에서 여전히 개선의 여지가 있습니다. 또한 친환경적인 소재 개발이 필요하며, 환경에 미치는 영향을 고려하여 더 지속 가능한 초전도체 소재의 개발이 요구됩니다.
이러한 문제점과 극복과제들을 해결하기 위해서는 지속적인 연구와 기술 개발이 필요합니다. 기술의 이해를 극대화하고 새로운 소재의 발견과 개발, 생산 공정의 최적화, 비용 절감 등을 통해 더 높은 온도에서도 초전도 현상을 나타내는 소재의 개발이 가능해질 것으로 기대됩니다. 또한 기술의 상용화를 위해 산업과 정부 간의 협력이 중요하며, 이를 통해 초전도체 기술이 보다 빠르게 현실 세계에 적용되고 발전할 수 있을 것입니다.
관련주
해외 주식
1. 엑시온 자기 (AMSC - American Superconductor Corporation) : 미국의 기업으로 HTS 및 동기로 동작하는 발전기, 전기 전송 및 분배에 관련된 솔루션을 제공하는 글로벌 기업입니다. 상업용 및 군용 시스템에 초전도 기술을 활용하는 등 다양한 분야에서 활동하고 있습니다.
2. 슈퍼콘덕터스 (SCON - Superconductor Technologies Inc.) : 미국의 회사로 초전도 관련 제품 및 솔루션을 제공하는 회사입니다. 주로 무선 통신, 방송 및 데이터 통신을 위한 무선 시스템의 효율성 향상에 초점을 맞추고 있습니다.
3. 퀀텀스페이스(AAQR - Aaqrane) : 중국의 기업으로 상온 초전도체 및 초전도 자기장 적용 기술 등에 관련된 연구 개발을 진행하고 있습니다.
4. 키미로 코퍼레이션 (CPSM - Kimiro Corporation) : 일본의 회사로 HTS 기술을 활용한 초전도 자기장 및 응용 기술을 개발하는 기업입니다.
국내 주식
한국은 해외 대비 초전도체와 관련된 기업들이 적은 편이며, 해당 기술이 주요 산업 분야로 발전되지 않아 주식 시장에서 초전도체 기술과 직접적으로 관련된 기업들이 많지는 않습니다. 하지만 일부 기업들이 관련 부문에서 연구 및 개발을 진행하고 있습니다. 다음은 한국에서 초전도체와 관련된 주식 중 일부 예시입니다.
1. 세원물산 (005090) : 세원물산은 초전도 및 자석 관련 부품 제조사로서 관련 장비 및 시스템을 생산하고 있습니다.
2. 유니텍 (149940) : 유니텍은 초전도체 및 전자부품 제조, 판매를 전문으로 하는 기업입니다.
이렇게 미래의 차세대 기술이 될 수 있는 상온 초전도체에 대한 가치와 극복과제, 그리고 관련주를 알아보았습니다.
다음번에는 더욱 유익한 기술에 대하여 알아보겠습니다.