안녕하세요, 이번에는 미국 로체스터대학에서 발견된 상온 초전도체에 대해 알아보겠습니다. 상온 초전도체는 무엇이고, 어떤 특징을 가지고 있는지, 왜 중요한지에 대해 쉽게 설명해 드리겠습니다.
상온 초전도체란
상온 초전도체란, 일상 환경의 온도에서도 전기저항이 0이 되는 물질을 말합니다. 전기저항이 0이라는 것은, 전기가 아무런 장애물 없이 흐를 수 있다는 것입니다.
이렇게 되면 전력 손실이 없어지고, 전기를 사용하는 모든 기기들의 성능이 향상됩니다.
예를 들어, 전력망은 더 안정적이고 효율적으로 전력을 공급할 수 있고, 양자 컴퓨터는 더 빠르고 정확하게 계산할 수 있고, 자기부상열차는 더 빠르고 부드럽게 달릴 수 있습니다.
미국 로체스터대학 NDLH ‘네이처’ 발표
상온 초전도체의 개발은 과학계의 오랜 꿈이었습니다. 그러나 상온 초전도체를 발견하거나 만드는 것은 매우 어려운 일로, 여러 연구자들이 주장한 상온 초전도체들은 대부분 학술적인 검증을 통과하지 못했습니다.
최근에는 미국 로체스터대학의 랭거 디아스 교수팀이 20.5℃와 10 kb (킬로바)에서 초전도 현상을 보이는 ‘질소 주입 루테튬 수소화물’ (NDLH)에 관한 논문을 과학저널 ‘네이처’에 발표했습니다.
그렇다면 이 NDLH라는 상온 초전도체는 어떤 특징을 가지고 있을까요? 이번 글에서는 NDLH의 구조와 성질, 장점과 한계에 대해 알아보겠습니다.
NDLH란?
NDLH는 수소와 탄소, 황을 이용한 물질로, 영상 15도에서 초전도 현상을 보입니다. 이는 현재까지 발견된 초전도체 중 가장 높은 온도에서 작동한다는 것을 의미합니다.
NDLH의 구조는 희토류 원소 중 하나인 루테튬 (Lu)에 수소를 결합한 뒤 소량의 질소를 혼합해 2∼3일 간 200℃ 고온처리를 한 것입니다.
이 과정을 통해 수소 원자들이 결정 구조 안에서 움직일 수 있는 공간을 만들어줍니다. 이 공간에서 수소 원자들이 서로 융화되면서 전자가 자유롭게 흐르게 되고, 이로 인해 초전도 현상이 발생합니다.
NDLH의 성질, 장점, 한계
초전도 상태일 때 분홍색을 띠고, 비초전도 상태일 때 진홍색을 띠는 색 변화를 나타냅니다. 이 색 변화는 NDLH가 자기장에 반응하는 방식과 관련이 있습니다.
압력이 10 kb (킬로바) 정도면 충분하다고 주장합니다. 이는 해수면의 압력보다 약 1,000배 정도 높은 수준입니다. 하지만 이전에 발견된 초전도체들에 비하면 매우 낮은 압력입니다.
전력 손실이 없는 전력망, 초고속 컴퓨터, 자기부상열차 등 다양한 기술 혁신이 가능할 것으로 기대됩니다. NDLH가 초전도 현상을 나타내는 온도가 상대적으로 높기 때문에, 기존의 저온 초전도체보다 더 실용적으로 사용할 수 있습니다.
핵융합 토카막 기계 개발에도 기여할 수 있으며, ‘게임체인저’가 될 것이라고 말합니다. NDLH가 상온에서 거대한 자기장을 생성할 수 있기 때문에, 플라스마를 가둬 핵융합을 달성하는 ‘토카막’ (tokamak) 기계의 성능과 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
결론
NDLH는 미국 로체스터대학에서 발견된 상온 초전도체로, 20.5℃와 10 kb에서 초전도 현상을 보이는 물질입니다. NDLH는 수소와 탄소, 황을 이용한 물질로, 초전도 상태일 때 분홍색을 띠고, 비초전도 상태일 때 진홍색을 띕니다.
NDLH는 전력 손실이 없는 전력망, 초고속 컴퓨터, 자기부상열차 등 다양한 기술 혁신이 가능할 것으로 기대되며, 핵융합 토카막 기계 개발에도 기여할 수 있습니다.
NDLH의 발견은 과학계의 역사적인 성과이지만, 아직 완벽하게 검증되지 않았습니다.
이전에 같은 연구팀이 발표한 논문이 표절 및 데이터 조작 등의 이유로 철회된 적이 있어 신빙성에 대한 의문이 제기되고 있습니다. 따라서 NDLH의 발견은 아직 확실하지 않으며, 추가적인 연구와 증명이 필요합니다.
