상온 초전도체와 기존 초전도체와 비교(compare room-temperature superconductors to other types of superconductors)

상온 초전도체와 기존 초전도체와 비교(compare room-temperature superconductors to other types of superconductors)

 

상온 초전도체가 개발된다면 고유한 특성을 나타내기 위해 극도로 낮은 온도가 필요한 기존 초전도체에 비해 상당한 발전을 나타낼 것다. 상온 초전도체를 다른 유형의 초전도체와 비교해 보자.

기존 저온 초전도체(Traditional Low-Temperature Superconductors): 저온 초전도체로 알려진 기존 초전도체는 초전도 작용을 달성하기 위해 절대 영도(약 -273°C 또는 -459°F)에 가까운 극도로 낮은 온도가 필요하다. 이러한 제한으로 인해 실제 사용화에서 적용하기 어렵고 비용이 많이 든다. 이들은 일반적으로 니오븀-티타늄 및 니오븀-주석과 같은 재료로 만들어진다.

상온초전도체 사진=네이트뉴스

고온 초전도체(High-Temperature Superconductors)(HTS): 1980년대 후반에 발견된 고온 초전도체는 여전히 액체 질소(약 -196°C 또는 -321°F)로 냉각해야 하지만 저온 초전도체보다 상당히 높은 온도에서 초전도 작용을 달성할 수 있다. HTS 재료는 YBCO(yttrium barium copper oxide) 및 BSCCO(bismuth strontium calcium copper oxide)이다. HTS 재료는 상대적으로 더 쉬운 냉각이 필요함에 따라 저온 초전도체에 비해 더 실용적인 적용이 가능하다.

 

상온 초전도체(Room-Temperature Superconductors): 상온 초전도체는 극한의 냉각 없이상온 또는 그 부근(약 20-25°C 또는 68-77°F)에서 초전도 동작이 일어나는 초전도체를 말한다. 이것이 개발되면 극저온 냉각 시스템의 필요성을 제거하여 초전도 기술에 혁명을 일으킬 것이다. 이런 개발의 돌파구는 전력 전송에서 전자 및 운송에 이르기까지 광범위한 응용 분야에서 초전도체를 보다 실용적이고 접근 가능하게 만들 수 있다.

 

상온 초전도체와 다른 초전도체 비교:

 

냉각 요구 사항(Cooling Requirements): 기존의 저온 및 고온 초전도체는 초전도 특성을 유지하기 위해 매우 낮은 온도가 필요하다. 이러한 저온은 초전도 물질을 절대 영도에 가까운 온도로 냉각하기 위해 비싸고 복잡한 장비를 사용하는 극저온 냉각 시스템을 사용하여야 한다. 이러한 냉각 시스템은 에너지 집약적이어서 액체 헬륨이나 액체 질소와 같은 극저온 유체를 지속적으로 공급해야 한다. 이러한 냉각 시스템을 유지 관리하면 초전도 기술 구현의 전반적인 복잡성과 비용이 추가된다.

대조적으로, 상온 초전도체가 실현된다면 극저온 냉각이 전혀 필요하지 않을 것이다. 이 혁신은 초전도 기술의 구현을 단순화하고 운영비용을 줄이며 보다 광범위한 응용 분야에 보다 쉽게 ​​접근할 수 있도록 해준다. 냉각 시스템이 없으면 상온 초전도체를 활용하는 장치 및 시스템의 설계, 유지 관리 및 작동이 간소화된다.

 

실용성(Practicality): 초전도 기술의 실용성은 필요한 저온 유지의 용이성과 밀접한 관련이 있다. 고온 초전도체는 비교적 높은 온도에서 작용할 수 있기 때문에 저온 초전도체에 비해 실용성이 향상되었다. 그러나 냉각의 필요성은 시스템 설계 및 운영 측면에서 여전히 문제를 가지고 있다.

상온 초전도체는 초전도 기술의 실용성의 정점을 보여줄 것이다. 작용의 단순성으로 인해 다양한 상용화에 통합하는 것이 가장 간단하다. 냉각에 대한 요구 사항이 없으면 구현에 대한 상당한 장벽이 제거되어 기존 시스템 및 기술에 보다 쉽게 ​적용할 수 있다. 이것은 초전도 기술의 혜택을 받을 수 있는 다양한 산업 분야의 가능성을 열어줄 것이다.

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접근성(Accessibility): 기존의 저온 초전도체의 접근성은 까다로운 냉각 요구 사항으로 인해 제한된다. 극저온 냉각 시스템을 작동시키고 유지 관리하면 복잡성과 비용이 추가되므로 이러한 초전도체는 전문적이고 연구 중심의 적용 분야에 더 적합하다. 고온 초전도체는 응용 범위를 확장했지만 여전히 어느 정도 냉각이 필요하다.

상온 초전도체는 접근성 측면에서 게임 체인저가 될 것이다. 냉각 요구 사항이 없기 때문에 현재 냉각 제약으로 인해 초전도 기술이 비실용적이라고 생각하는 산업을 포함하여 더 많은 산업분야에 접근할 수 있다. 이러한 접근성은 가전제품, 운송, 의료 등과 같은 분야에서 널리 채택될 수 있다.

 

에너지 효율성(Energy Efficiency): 고온 그리고 상온 초전도체는 모두 기존의 저온 초전도체에 비해 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 고온 초전도체는 이미 냉각 관련 에너지 소비를 줄임으로써 이러한 이점을 입증했다. 상온 초전도체는 극저온 냉각 시스템이 없기 때문에 유사한 에너지 효율에서 획기적일 가능성이 높다. 상온 초전도체는 현재 냉각 시스템이 필요한 응용 분야에서 추가적인 에너지 절약으로 이어질 수 있다. 극저온 냉각의 필요성을 제거하면 에너지 소비가 줄어들어 장치와 시스템이 보다 환경 친화적이고 비용 효율적으로 작동할 수 있다.

 

요약하면, 상온 초전도체의 개발은 초전도 기술의 기념비적인 변화를 의미할 것이다. 냉각 요구 사항을 제거하면 구현이 단순화되고 실용성이 증가하며 접근성이 향상되고 에너지 효율성이 향상되며 가능한 적용 범위가 크게 확장된다. 이런 개발의 돌파구는 에너지 및 운송에서 전자 및 의료에 이르기까지 다양한 산업을 재구성하여 새로운 수준의 효율성, 기능 및 혁신을 실현할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.