초전도체(超傳導體 / Superconductor)는 쉽게 말해 전기저항이 ‘0’인 물질을 말한다. 전기를 전달할 때 초전도체를 활용하면 에너지 손실이 전혀 없다. 마이스너 효과는 초전도체 위에 자석을 올리면 반발력으로 자석이 공중에 뜨는 것을 말한다. 이 물질을 상온에서 사용할 수만 있다면 인류가 꿈으로 여기는 자기부상열차, 장거리 무손실 송전 등 다양한 분야에 적용할 수 있다. 하지만 지금까지 알려진 초전도체는 초고압, 극저온에서만 초전도 현상이 나타나 여러 분야에서 사용하는 데는 한계가 있었다.
- 발견 역사
초전도체가 처음 발견된 건 1911년이다.
네덜란드 물리학자 헤이커 카메를링 오너스(1853~1926)가 수은의 전기저항 실험을 하다가 발견한 것이다.
그는 당시 실험에서 수은이 영하 268.8도에서 초전도체가 된다는 사실을 알아냈다. 이런 공로 등으로 그는 1913년 노벨 물리학상을 받았다.
이후 물리학자들은 더 높은 온도에서 활용할 수 있는 초전도체 찾기에 나섰으나 상온·상압에서 초전도 현상을 보이는 물질을 찾는 건 쉽지 않았다.
그러던 1986년 독일의 물리학자 요하네스 게오르크 베드노르츠와 스위스 물리학자 카를 알렉산더 뮐러는 새로운 초전도체를 발견했다.
영하 238도에서 란타넘-바륨-구리 산화물이 초전도 현상을 보인다는 것을 확인한 것이다.
1911년보다 진전은 있었으나 이 역시 극저온 환경에서만 가능해 다양한 분야에 접목하기는 한계가 있었다.
1987년 뮐러와 베드노츠는 새로운 초전도체 물질을 찾은 공로로 노벨 물리학상을 받았다.
2015년 독일 막스플랑크 화학 연구소의 물리학자 미하일 에레메츠가 대기압보다 150만배 강한 압력으로 황화수소를 압축한 결과 영하 70도에서 초전도 현상이 나타나는 것을 확인했다.
이후 미하일 에레메츠 연구진과 다른 물리학자들은 수소와 란타넘을 함유한 화합물인 수소화란타넘을 만들어 초전도 전환 온도를 영하 23도까지 높였다. 영하 200도대에서 초전도 현상을 보이는 물질들과 비교했을 때 획기적인 발전이었다.
2020년에는 상온 초전도체가 등장했다는 소식이 나왔다. 미국 로체스터대 랭거 디아스 교수 연구팀이 학술지 '네이처'에 대기압 100만 배의 압력에서 상온 초전도체를 개발했다고 발표한 것이다.
논문에서 연구팀은 수소와 탄소, 황을 이용해 개발한 물질이 영상 15도에서 초전도 현상이 나타났다고 주장했다.
그동안 여러 초전도체가 발견됐지만 우리가 보통 겪는 온도보다 훨씬 더 추운 환경에서 초전도 현상을 보여 왔기에 상온 초전도체 발견 소식은 크게 주목받았다.
하지만 이 논문은 다른 과학자들이 의문을 제기하며 논란에 휩싸였다. 결국 재현이 불가능하다는 이유로 철회됐다.