고온 초전도체가 21세기 "신기술 혁명"을 이끌 핵심 소재로 떠오르고 있다.

전자 통신 항공 등 첨단산업에 광범위하게 적용되는 것은 물론 전선 굵기를
1천분의 1로 줄이고 열차의 주행속도를 비행기 수준으로 높이는 등 파급효과
가 엄청나기 때문이다.

이미 전선 자기부상열차 안테나 등 일부 산업 분야에서도 초전도 기술이
실용화 단계에 이르렀으며 의료 통신 등으로 빠르게 확산되고 있다.

이에따라 초전도 산업은 전 세계적으로 오는 2010년 6백억~9백억달러, 2020
년에는 1천5백억~2천억달러의 시장을 형성할 것으로 예상하고 있다.

초전도한 일정 온도에서 전기저항이 전혀없이 전류가 흘러가는 현상.

전기저항이 0이 돼 무한대로 에너지를 보내거나 저장할 수 있고 초강력
전자석도 만들수 있다.

이 초전도 현상은 지난 1911년 절대온도 4도(영하 2백69도)인 액체 헬륨에
담근 수은에서 발견됐다.

그러나 극저온의 액체 헬륨은 만들기 어려울 뿐만 아니라 가격도 비싸
실용화는 힘든 상황이었다.

제자리걸음을 걷던 초전도 기술은 86년 절대온도 77도(영하 1백96도)에서
초전도 현상을 보이는 산화물 세라믹을 만들어 내면서 빠르게 발전하게 됐다.

이는 초전도성 재료를 만들기 위한 냉각 매체를 기존의 값비싼 헬륨대신
값싸고 공기중에 풍부한 질소를 냉매로 사용할 수 있게 된것.

이를 영하 2백69도까지 낮추기 위해 헬륨을 사용하던 저온 초전도와 비교해
고온 초전도라고 한다.

이 고온 초전도체는 값싼 액체 질소를 냉매로 사용하기 때문에 저온 초전도
에 비해 경제성이 5천배 이상 높은 것으로 나타나고 있다.

이후 미국 일본 유럽을 중심으로 초전도 기술개발 경쟁이 불붙으면서 지금은
영하1백33도의 "고온"에서 초전도물질을 합성해내는 기술 수준에 달해있다.

또 상온에서 물체를 얼리지 않고도 초전도성을 띠는 재료를 만들어내기
위한 연구가 활발하다.

일본은 상온 초전도체개발에 부분적으로 성공한 상태다.

이들 고온 및 상온 초전도 재료가 본격적으로 실용화되면 인간의 생활양식
은 물론 의식 기반도 송두리채 바꿔놓게 된다.

우선 석유 등 화력에너지 사용으로 인한 공해나 원자력 발전소 등에 나오는
방사능 위험에서 상당부분 벗어날 수 있게 된다.

초전도체를 이용한 대형 축전시설을 만들어 많은 양의 전기를 저장할 수
있기 때문이다.

따라서 지금과 같이 전기사용량이 가장 많은 여름성수기에 맞춰 발전설비를
갖출 필요가 없어진다.

소형 발전시설로 야간이나 겨울철에 미리 전기를 저장해 두면 된다.

현재는 조그마한 건전지에 넣어둔 전기도 오래두면 전기저항으로 인해
줄어든다.

전기저항이 없어 전력손실도 막을 수 있다.

발전소에서 만들어진 전력을 굵은 송전 케이블을 통해 도시 등으로 보내는
과정에서 생기는 막대한 양의 전력 손실을 우려할 필요가 없어진다.

때에 따라서는 여름철에 전기 값이 아주 싼 캐나다 등에서 초전도 케이블을
이용해 한국까지 전력을 끌어다 쓸 수도 있다.

초고속이면서도 소음이 없는 교통수단도 등장하게 된다.

초전도 전자석을 이용한 시속 5백km이상의 자기부상열차가 개발되고 있고
선박에도 초전도 자석을 이용한 추진장치를 설치, 스크류 없이 조용하게 달릴
수 있다.

작으면서 전력소비가 적은 모터를 만들수 있어 한번 연료를 넣은 차량은
1개월 이상 돌아다닐수도 있다.

컴퓨터는 반도체 소자대신 상온 초전도 소자를 쓸 경우 처리속도가 지금의
수백배 이상 빨라지고 크기 또한 초소형화된다.

슈퍼 컴퓨터를 소형 PC크기로 줄일 수 있는 것이다.

이미 초전도 기술을 이용한 제품이 일부 등장하고 있다.

일본에서는 "렙스(REPS)"라고 이름 붙여진 전력저장장치가 개발됐다.

이 장치는 태양광을 이용하며 전력 손실이 없어 한번만 전력을 저장한뒤
추가로 충전할 팔요가 없다.

이를 이용한 초전도 전기 자동차 등의 실용화도 눈앞에 두고 있다.

또 초전도 전자석을 이용한 선형모터가 개발돼 자기부상열차에 활용되고
있다.

국내에서도 초전도기술 실용화 연구에 들어갔다.

현재 개발중인 분야는 고온초전도 양자간섭장치(SQUID)를 비롯해 고온초전도
전선, 고온초전도 마이크로파 필터, 고온초전도 디지털 소자 등이다.

초전도 전선을 이용하면 기존 전선의 1천분의 1 굵기로도 같은 양의 전기를
보낸 수 있다.

에너지 손실없이 전기를 보내거나 고성능 발전기 등을 개발하는데 사용된다.

한국기계개발연구원이 1백m급 초전도 전선을 개발했다.

일본은 2km 전선을 만드는 수준에 가 있다.

초전도 마이크로파 필터는 주파수를 정확하게 걸러주는 기능을 갖고 있어
기존 이동전화 기지국수를 23~30%이상 줄일 수 있다.

양자간섭장치는 사람의 뇌가 소리에 반응할때 내는 미세한 자기신호까지
포착할 수 있다.

표준과학연구원은 고온 초전도체를 이용한 7개 채널의 양자간섭장치를 개발
한데 이어 이를 16개 채널로 늘리는 연구를 하고 있다.

무한한 우주에너지를 인간 생활속으로 끌어들인 "꿈의 소재" 고온 초전도체.

20세기 산업의 꽃인 반도체의 바통을 이어받을 21세기 산업의 핵심 기술
이라는데 이론이 없다.

<< 초전도란 >>

초전도란 금속 등 어떤 물체가 일정 온도로 떨어지면 전기저항 없이 전류가
흐르는 현상을 말한다.

전기저항이 0이 돼 무한대의 에너지를 보내거나 저장할 수 있고 초강력 ''
전자석을 만들수도 있다.

초전도가 발견된 것은 지난 1911년.

절대온도 4도(영하 2백69도)인 액체 헬륨에 담근 수은에서 처음 찾아냈다.

그러나 극저온의 액체 헬륨은 만들기 어려울 뿐만 아니라 가격도 비싸
실용화는 힘든 상황이었다.

초전도 기술은 86년 새로운 전기를 맞게 된다.

절대온도 77도(영하 1백96도)에서 초전도 현상을 보이는 산화물 세라믹을
만들어낸 것.

이는 초전도성 재료를 만들기 위한 냉각 매체를 기존의 값비싼 헬륨 대신
공기중에 풍부한 질소로 바꿀수 있게 됐다는 점에서 획기적인 사건이었다.

그래서 이를 냉매로 헬륨을 사용하는 저온 초전도와 비교해 고온 초전도
라고 한다.



( 한 국 경 제 신 문 1999년 1월 5일자 ).