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MgB₂의 자성 및 임계전류

전문가 제언: ○ 초전도체는 전기저항이 전혀 없다는 특성 때문에 전기가 사용되는 모든 분야에 응용이 가능하다. 전력분야에서는 발전, 송전, 저장 등 모든 단계에서 초전도체를 응용할 수 있다.

○ 금속초전도체의 경우에는 액체헬륨(4.2K)을 사용하므로 경제성이 없는 것이 문제였다. 20여 년 전에 고온초전도체(HTS)가 발견되면서 값싼 액체질소를 사용할 만큼 임계온도(Tc)가 향상되어 저온환경은 더 이상 응용에 장애물이 아니다. 그럼에도 불구하고 초전도체의 상용화는 우리 주위에서 찾아보기 힘들다.

– 상용화된 초전도제품은 임상진단에 사용하는 자기공명영상장치(MRI)가 유일하다. 최근에는 화학분석용 고분해능 NMR분광기에 고자기장 초전도자석이 사용된다.

○ 2001년에 발견된 MgB2는 Tc가 39K로 액체헬륨 대신 저온냉각기로 냉각하기에 충분하다. 결정구조와 특성도 산화물 HTS처럼 복잡하지 않다. 초전도체의 기본 메커니즘이 HTS 보다 금속초전도체에 가깝다.

○ 발견된 지 수년이 지난 현재 PIT방법으로 제조한 선재가 상용화 되었으며 1T 수준의 자석도 제작되었다. MRI와 고자기장이 필요 없는 전력케이블, 변압기 등에 응용을 목표로 개발이 진행 중이다.

○ 여기서는 MgB2를 전력분야에 응용하는 데 중요한 자성과 임계전류를 GL이론과 비교하여 기술하였다. GL이론은 현상론적 이론으로 제2종의 초전도체에 존재하는 혼합 상태를 설명하는 데 이용한다. LTS에도 성공적으로 적용된다.

○ MgB2가 금속초전도체와 비슷하지만 두 개의 에너지 간격을 갖는 점이 다르다. 전자구조의 에너지띠도 둘이다. 확장된 GL이론으로 MgB2의 자성 및 임계전류와 관련된 여러 파라미터를 실험값과 일치하도록 설명할 수 있다는 점이 놀랍다. 500여 개의 참고문헌 중에는 포항공대 팀의 10편을 포함하여 많은 국내연구진의 논문이 포함되어 있다.

저자: Eisterer, M.
자료유형: 학술정보