아바타에 나오는 ‘공중 섬’의 비밀, 초전도체란?

영화 아바타를 본 학우들은 둥둥 떠다니는 ‘공중 섬’을 알고 있을 것이다. 이 섬은 아바타 세계관인 알파 센타우리 항성계에서 자기장 형성으로 엄청난 초전도체를 함유하여 섬들이 떠다니는 것이다. 이처럼 영화에 나오는 초전도체를 지난 7월 22일, 고려대학교 ‘퀀텀에너지연구소’에서 논문 사전 공개 사이트 ‘아카이브’에 올린 논문을 통해 상온상압 초전도체 ‘LK-99’를 개발했다고 발표했다. 이 논문이 검증된다면 전 세계적으로 큰 파장을 불러일으킬 것으로 예상되는데, 지금부터 화제가 되고있는 초전도체는 무엇인지 자세히 알아보도록 하자.

먼저, 초전도체란 초전도 현상으로 특정 조건에서 전기 저항이 0인 것을 의미한다. 1911년 네덜란드의 물리학자 ‘헤이커 카메를링 오너스’에 의해 처음 발견되었으며, 전기 저항이 없어 전류를 무한대로 흘려보낼 수 있다는 장점이 있다. 전기 저항은 온도가 낮아짐에 따라 점차 감소하지만, 초전도체는 기준 온도 이하로 내려가게 되면 저항이 0인 완전 도체가 되어 손실이 없이 지속해서 흐르는 특징이 있다. 지금까지는 온도가 엄청나게 낮거나 압력이 엄청나게 높은 환경 등 특수한 조건에서만 초전도 현상이 나타났다. 하지만, 고려대학교 ‘퀀텀에너지 연구소’에서 발표한 상온상압 초전도체는 우리가 생활하는 보통 온도와 기압에서 초전도 현상을 보이는 물질을 말한다. 이 물질이 검증된다면 일상 곳곳에서 편리하게 초전도체를 활용할 수 있다.

다음으로 ▲초전도체의 가치에 대해 알아보도록 하자. 초전도체의 수준에 따라 다르지만, 전기 저항이 없는 초전도체는 저항이 없으면 발열과 전기 손실도 없다. 이를 이용한 상온 초전도체의 가치 중 첫 번째로는 △에너지 손실이 감소한다. 현재 발전소에서 생산한 전기가 가정에 도달하기까지 4% 이상의 손실이 발생하고 있다. 이는 구리선의 전기 저항 때문에 전기가 열로 변해서 이에 따른 전력손실이 크기 때문이다. 그러나 상온 초전도체를 사용하면 바다를 건너서도 무손실 전력 전송이 가능해지며, 발열 없는 전자기기, 전기 손실 없는 송전선 등을 만들 수 있다. 두 번째는 △자기부상 기술 활용이다. 상온 초전도체 위에 자석을 올려놓으면 쉽게 떠오르는데, 이 기술을 통해 상온에서도 초전도 현상을 실현할 수 있으며, 현재 존재하는 모든 열차를 자기부상열차로 만들 수 있다. 초전도체로 레일을 만들면 마찰과 소음이 거의 없으면서 연료 효율이 높은 자기부상열차 제작이 가능하다. 마지막은 △고성능 장치의 개발이다. 극저온 초전도체를 이용한 자기공명영상(MRI) 장치나 핵융합 발전에서 큰 비용을 줄일 수 있다. 또한, 상온 초전도체는 컴퓨터 칩, 센서, 메모리 등 전자장치의 성능과 효율을 크게 향상할 수 있으며 에너지 산업에 큰 영향을 미칠 것으로 보고 있다.

지금까지 초전도체가 무엇인지, 어떤 가치를 지니고 있는지 알아보았다. 고려대학교 ‘퀀텀에너지연구소’에서 발표한 논문이 검증된다면 상온 초전도체로 에너지를 아낄 수 있게 되어, 지구 온난화까지 막을 수 있을 것이라는 추측도 나온다. 이처럼 전 세계적으로 중요하고 가치 있는 물질로써 오랜 시간과 검증이 필요할 것이다. 이번 상온 초전도체 논문이 정식으로 검증되어 대한민국 최초의 노벨상 수상뿐만 아니라 대한민국의 과학기술이 더욱 발전하길 기원한다.