상온 초전도체 arxiv upload happening

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1) 초전도체(superconductor)
초전도체는 특정한 성질을 만족하는 물질을 묶어서 부르는 이름이며 다음 세 성질이 만족됨을 초전도체의 주요 성질로 꼽음.

1) 전기적 성질: 임계 온도 및 전류 밀도 아래에서 전기 저항이 0 (= 전압도 0)
2) 자기적 성질: 물질이 일정 크기 이하의 자기 선속을 “밀어 내는” 효과 (마이스너 효과)
3) 화학적 성질: 초전도체일 시점과 그렇지 않은 시점 사이에 상전이가 일어남 (= 상전이로 인한 열용량의 변화가 관측됨)

현재까지 발견 또는 개발된 초전도체들은 온도, 압력, 통전 전류를 축으로 하여 위의 성질들을 만족하는 구간이 있는데 이를 "초전도 돔(superconducting dome)"이라고 표현함.

2) 상온 상압 초전도체가 왜 중요한가?
만에 하나 상온 상압을 포함해 충분히 넓은 조건에서 동작하면서, 물성이 좋고 적절한 가격에 생산할 수 있는 초전도체가 상용화된다면? 전기적 성질에 따라 저항이 0, 즉 전류는 통하는데 저항으로 인한 손실이 없는 전선이 탄생함. 특히, 열로 빠져나가는 전력 손실(줄 발열)은 전류의 제곱에 비례해서 전류가 높아질수록 손실이 큰 문제가 되는데, 저항이 0이면 발열을 신경 쓸 필요가 없음. 그 결과 강한 전류 및 자기장이 필요한 모든 분야에서 지속 운영 시 엄청난 비용 절감과 효율, 성능을 달성할 수 있음.

초전도체가 MRI에 중요하다고 하는데 이게 그 이유. MRI는 강한 자기장을 필요로 하기 때문에 그에 걸맞는 강한 전류가 흘러야 하는데, 열로 녹아 내리지 않으면서 이를 버틸 만한 물질이 초전도체 뿐인 것. 토카막과 같은 자기장 가둠 방식의 핵융합 발전이나 대륙 스케일의 송전망 구축, 자기부상열차 등에도 활용될 수 있음.

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