초전도체(超電導体, Superconductor)는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라지는 현상을 나타내는 물질을 말합니다. 즉, 특정 온도를 넘어서면 전류가 자유롭게 흐를 수 있는 현상으로, 이러한 특성은 제로 저항(Zero Resistance) 또는 영저항(Zero Electrical Resistance)이라고도 합니다.
초전도 현상은 1911년 영국의 연구자인 헤일 로렌스 (Heike Kamerlingh Onnes)가 낮은 온도에서 수은의 전기 저항이 사라지는 현상을 처음으로 관찰하면서 발견되었습니다. 이후 다양한 물질에서 초전도 현상이 관찰되며, 더 많은 초전도체가 발견되고 연구되었습니다.
초전도체는 주로 두 가지 유형으로 분류됩니다:
1. 1종(1st type) 초전도체:
하위 온도에서 초전도 현상을 나타냅니다.
자기장에 대하여 방향이 정해져 있으며, 자기 반발력을 나타냅니다.
대부분의 초전도체가 이 유형에 해당합니다.
2. 2종(2nd type) 초전도체:
상위 온도에서 초전도 현상을 나타냅니다.
자기장에 대하여 방향이 정해지지 않으며, 자기 반발력 대신 자기 상쇄를 나타냅니다.
상용 초전도체로 많이 사용되며, 초전도 현상이 발생하는 온도 범위가 넓습니다.
초전도체의 주요 특성은 다음과 같습니다:
1. 제로 저항: 초전도체는 저온 상태에서 전기 저항이 제로이므로 전류가 자유롭게 흐릅니다. 이는 전력 손실을 없애고 효율적인 전기 전달을 가능하게 합니다.
2. 메이스너 효과: 초전도체가 자기장을 통과하면 그 자기장을 배제하는 메이스너(Mezzner) 효과가 발생합니다.
3. 영구 자기장: 초전도체는 외부 자기장이 없을 때에도 자체 자기장을 가집니다. 이러한 영구 자기장은 응용 분야에 영향을 미칠 수 있으며, 활용 시 고려해야 할 사항입니다.
초전도체는 현재 기술적 한계로 인해 저온 상태에서만 작동하는데, 이는 초전도체의 실용성을 제한하는 요인 중 하나입니다. 그러나 초전도체는 첨단 과학, 의료 이미징 장치, 자기 부상열차 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 탐구되고 있습니다. 또한 높은 온도 초전도체의 발견과 연구로 인해 상용화 가능성이 점차 증가하고 있습니다
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