[신금속공학]초전도물질

소개

초전도 물질에 관한 고찰

목차

1. 초전도의 원리와 발전과정
2. 초전도의 응용
3. 국내 초전도체의 연구
4. 1987년 봄에 일어난 일
5. 초전도 발견
6. 새로운 발견 : 마이스너 효과
7. 양자역학과 초전도성
8. 초전도현상이 설명되다 (BCS이론)
9. 초전도 관련기술

본문내용

지금도 전세계적으로 고온초전도 물질의 성질을 밝혀내기 위해 많은 학생들과 연구원들이 땀을 흘리고 있다. 국내의 여러 연구소와 대학도 예외는 아니다. 그러면 왜 많은 사람들이 고온초전도체라는 물질에 관심을 기울이고 있으며, 세계적으로 이 연구에 막대한 인력과 연구비를 투자하고 있을까? 그것은 고온초전도체의 응용분야가 무궁무진해서 잘 활용만 하면 `새로운 산업혁명`을 일으킬 수 있기 때문이다. 이러한 새로운 응용에 대해 이야기하기에 앞서 초전도의 원리와 발전과정에 대해 간단히 설명하고자 한다.
1. 초전도의 원리와 발전과정
1911년 최초로 초전도체를 발견한 사람은 네덜란드의 물리학자 온네스(Onnes)였다. 그는 1908년 기체 헬륨을 압축하여 절대온도 4도 (4K, 즉 -269℃)의 액체 헬륨을 만들어 내는데 성공하였고, 이 액체 헬륨을 이용하여 물질의 온도를 절대온도 0도에 가깝게 냉각시킬 수있었다. 그 당시에는 순수 금속의 전기저항이 매우 낮은 온도에서 어떻게 될 것인지가 큰 관심사였다. 그래서 수은을 저온으로 냉각시키면서 전기저항을 측정하던 중 액체 헬륨의 기화온도인 4.2K 근처 이하에서 수은의 저항이 급격히 사라지는 것을 발견하였다. 이렇게 저항이 사라지는 물질을 사람들은 초전도체라 부르게 되었다.

초전도 현상의 또 다른 역사적 발견은 1933년 독일 사람인 마이스너(Meissner)와 오센펠드(Oschenfeld)에 의해 이루어졌다. 그들은 초전도체가 단순히 저항이 없어지는 것뿐만 아니라 초전도체 내부의 자기장을 밖으로 내보내는 현상 (자기반발효과)이 있음을 알아냈다. 이러한 효과는 마이스너 효과(Meissner effect)라 불리며 저항이 없어지는 특성과 더불어 초전도의 가장 근본적 특성으로 인식되어지고 있다. 초전도체 위에 자석을 두면 자석에서 발생되는 자기장이 초전도체 도달하게 되어 초전도체 내부에 자기장이 침투하게 된다. 그러나 초전도체는 보통 물질과는 달리 자기장을 배척하는 성질이 있으므로 자석은 초전도체 위에 떠 있을 수밖에 없다. 하지만 이때 주위의 온도가 올라가면 시료는 초전도의 성질을 잃어버리게 되고, 따라서 자석은 더 이상 떠 있지 못하게 된다. 이와 같이 어떤 특정한 온도(이를 임계온도라고 부른다.)이하에서 저항이 완전히 사라지고 내부에 자기장이 존재하지 못하는 상태를 초전도상태라 한다.

참고자료

· 없음