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영상 14도서 전기 저항 ‘0’…상온 초전도 물질 개발
로체스터 대학 교수 네이처 발표
에너지 손실 획기적 감소 효과로
자기부상열차 같은 교통수단 기대
2020년 10월 21일(수) 00:00
액체 질소로 냉각된 초전도체 위에 자석을 띄운 모습. /연합뉴스
일상 온도에서 전기저항이 영(0)이 되는 상온 초전도 물질이 마침내 개발됐다.

상온 초전도체는 전기저항을 없애 엄청난 에너지 손실을 줄이고 자기부상 열차와 같은 새로운 교통수단 시대를 여는 등 혁명적 변화를 가져올 꿈의 기술로 여겨져 왔다.

이번에 개발된 상온 초전도 물질은 지구의 핵 근처에서나 있을 수 있는 초고압 상태에서 이뤄져 실용화에는 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 단, 초전도의 상온 벽을 깬 것만으로 큰 의미를 갖는 것으로 받아들여지고 있다.

로체스터 대학 물리 및 기계공학 조교수인 랑가 디아스 박사가 이끄는 연구팀은 초고압 상태에서 황과 수소, 탄소를 섞은 물질로 영상 14도(화씨 58도)에서 전기저항이 전혀 없는 상온 초전도체를 만들었다고 과학 저널 ‘네이처’(Nature) 최신호에 발표했다. 로체스터대와 외신 등에 따르면 연구팀은 황화수소(H₂S)에 탄소를 결합한 ‘탄소질 황 수소화물’(carbonaceous sulfur hydride)을 초고압 장치인 ‘다이아몬드 모루 세포’(diamond anvil cell)에 넣고 실험했다.

황화수소는 수소 원자 2개와 황 원자 하나가 결합한 것으로 지난 2015년 연구에서 영하 70도, 2200만 psi(1평방 인치당 파운드)에서 초전도성을 보인 것으로 발표된 바 있는데, 연구팀은 여기에 제3의 원소로 탄소를 추가해 새 물질을 만들었다.

연구팀은 이 물질이 3800만 psi의 초고압 상태에서 영상 14도에 전기저항이 완전히 없어지는 초전도성을 보이는 것을 확인했다.

임 물질은 송전 과정에서 전기저항으로 발생하는 약 2억 MWh(메가와트아워)의 전력 손실을 없앨 수 있고, 더 빠르고 효율적인 전자장치나 의료장비 개발도 가능하다.

또 외부에서 가해지는 자기장을 밀어내는 ‘마이너스 현상’을 이용해 자기부상 열차 이외에 새로운 교통수단을 만들어낼 수도 있을 것으로 기대된다.

논문 공동저자인 네바다대학의 아시칸 살라마트 박사는 “우리는 이미 반도체 사회에 살고 있는데 초전도 기술로 배터리 같은 것이 필요 없는 초전도 사회로 진입하게 될 것”이라고 했다.

연구팀이 만들어낸 초전도 물질은 잉크젯 프린터의 잉크 입자 하나 크기에 불과한데, 경제적으로 대량 생산할 수 있게 낮은 압력에서도 상온 초전도성 물질을 만들 수 있는 방법을 찾는 것이 다음 과제가 됐다. /연합뉴스