초전도체는 전기를 흐르게 하면 저항이 전혀 없는 이론적인 물질로, 놀랍게도 실제로도 존재합니다. 초전도체를 만드는 것은 매우 어려운 기술이기 때문에 제한적으로 사용되고 있습니다. 일상생활에서 접할 수 있는 것들의 사용원리를 알아보겠습니다.
냉장고 초전도체 사용원리
일반 가정용 냉장고 내부온도는 영상 5~10도씨입니다. 이 온도에서도 액체상태였던 물은 고체 상태로 변할 수 있습니다. 하지만 우리가 아는것처럼 냉장고 문을 열면 순식간에 다시 액체상태로 변합니다. 이것은 냉장고 속 물의 분자구조가 육각형 구조이기 때문입니다. 그러나 초전도체(superconductor)는 다른 물질과는 달리 상온에서 완벽한 결정구조를 이루고 있으며 영하 196도 이하에서만 액체상태로 존재합니다. 따라서 초전도체를 이용하면 일정온도 이상 올라가지 않기 때문에 외부와의 열의 교환이 차단되어 냉매 없이도 저온유지가 가능합니다. 냉동고 내벽은 알루미늄박으로 되어있는데, 이곳에 초전도체를 코팅하게 되면 전자들이 자기장 방향으로 정렬되게 됩니다. 이때 자석 위에 놓인 금속판 사이에 전류가 흐르게 되는데, 이를 ‘자화전류’라고 합니다. 자화전류가 흐르는 곳 주변으로는 강한 자장이 형성되는데, 이렇게 만들어진 강력한 자장은 음식물을 빠르게 얼려줍니다. 또한 자성을 띠는 물체 주위로는 항상 같은 극끼리 밀어내는 힘이 작용하는데, 이로 인해 식품 표면에 미세한 홈이 생기게 되고, 수분이 증발하면서 생기는 응축수가 고이게 됩니다. 즉, 식재료들을 서로 밀착시켜 주는 효과가 발생하기 때문에 보다 빠른 시간 내에 얼어붙게 됩니다.
자기 부상열차 사용원리
자기 부상열차는 자석의 같은 극끼리 밀어내는 힘을 이용해서 열차를 공중에 띄운 후 운행하는 방식입니다. 그래서 바퀴가 없어서 소음이 적고 진동이 거의 없으며 승차감이 뛰어납니다. 그리고 마찰력이 없어 감속비가 1:10 이상으로 고속주행이 가능하며 선로와의 접촉이 없으므로 탈선 위험이 없습니다. 그러나 아직까지는 상용화 단계라고 보기엔 무리가 있으며 기술개발 중에 있습니다.
MRI 사용원리
MRI는 Magnetic Resonance Imaging의 약자로 우리말로는 자기 공명영상이라고 부릅니다. 인체 내부 조직의 밀도 차이를 이용하기 때문에 X-ray처럼 방사선 노출 걱정이 없고 촬영시간이 짧습니다. 따라서 환자에게 주는 부담이 적은 편이고 검사비용도 저렴하다는 장점이 있습니다. 다만 해상도가 떨어지는 단점이 있지만 현재 개발 중이며 곧 개선될 예정입니다.
상당히 유용하게 사용되고 있는 초전도체가 우리 주변 곳곳에서 발견되고 있습니다. 앞으로는 더욱더 일상생활에서 자주 접할 수 있었으면 좋겠습니다.