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소개글

초전도(초전도현상, 초전도체)의 역사적 배경, 초전도(초전도현상, 초전도체)와 초전도한류기, 자기부상열차시스템, 초전도(초전도현상, 초전도체)와 초전도양자간섭소자(SQUID), 초전도재료, 초전도와 BCS이론 분석에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 개요

Ⅱ. 초전도(초전도현상, 초전도체)의 역사적 배경

Ⅲ. 초전도(초전도현상, 초전도체)와 초전도한류기
1. 초전도 한류기에 대한 국내 기술수준
2. 초전도 한류기의 실용화 가능성 및 문제점

Ⅳ. 초전도(초전도현상, 초전도체)와 자기부상열차시스템

Ⅴ. 초전도(초전도현상, 초전도체)와 초전도양자간섭소자(SQUID)

Ⅵ. 초전도(초전도현상, 초전도체)와 초전도재료

Ⅶ. 초전도(초전도현상, 초전도체)와 BCS이론

참고문헌

본문내용

전기저항이 없다는 특성을 이용해 에너지 손실없이 많은 전류를 흘릴 수 있다는 특징과, 높은 자장의 자석을 제작할 수 있다는 점을 이용한다. 초전도 발전기는 에너지 손실을 현재보다 40%나 줄일 수 있어 선진국에서 많은 연구가 이뤄지고 있다. 일본에서는 현재 2백MW급의 초전도 발전기를 개발 중에 있다. 초전도 자기 에너지 저장소(SMES)는 초전도 코일에 매우 큰 전류가 흐를 때 형성되는 자기장 내에 에너지를 저장하는 장치로, 일종의 ‘전기 통조림’이다. 저온 초전도체를 이용한 1MWh규모의 SMES는 이미 응용이 가능하다.
초전도 전선을 이용한 송전도 연구가 많이 되는 분야다. 이 기술을 이용하면 서울시에서 사용하는 전류를 지름 5cm의 초전도 전선으로 실어 운반할 수 있다. 이 밖에도 초전도 자석을 이용한 핵융합 발전이나 가속기는 잘 알려진 초전도 응용 사례다.
교통분야 역시 초전도의 응용이 앞으로 유망한 분야다. 전자석을 이용하는 현재의 자기부상열차는 1cm정도 뜨는데 비해, 초전도 자석을 이용하면 10cm정도 부상할 수 있어 시속 5백km까지 속도를 낼 수 있다는 것이 실험적으로 증명됐다.
초전도를 이용한 통신이 첩보전에 쓰인다는 것은 매우 흥미롭다. 보통의 전파를 이용한 위성간의 통신은 전리층을 뚫고 들어오기 때문에 지상에서 도청이 가능하다. 그런데 초전도를 응용한 전파는 전리층을 뚫지 못해 지상에서 염탐할 수 없다. 초전도를 이용하면 테라()Hz의 주파수 영역을 이용할 수 있는데, 제래식 금속은 이 주파수에서 열에 의해 녹아버린다.
이 밖에도 초전도는 초전도 양자간섭장치(SQUID)를 만들어 사람의 심장이나 뇌에서 발생하는 미세한 자장을 측정할 수 있고, 조셉슨 소자를 이용해 여러 가지 검출기와 엄청나게 빠른 속도를 지닌 슈퍼컴퓨터를 만들 수 있다.
Ⅱ. 초전도(초전도현상, 초전도체)의 역사적 배경
초전도(superconductivity)는 1911년 네덜란드의 저온 물리학자 카메린 온네스(Heike Kammerlingh Onnes)에 의하여 최초로 발견되었다. 19세기말에 저온 냉동 분야에 있어서 많은 과학적 진보가 이루어졌으며 온네스는 줄곧 저온 냉동에 대하여 연구를 해오던 도중 1908년 7월 10일 4 K(영하 269?)까지 냉각하여 헬륨을 액화시키는데 성공한다. 온네스는 그날 겨우 수 밀리리터의 액체헬륨을 만들 수 있었다고 한다. 그러나 그것은 전에는 도달할 수 없었던 온도 영역에 있어서 그의 새로운 학문적 탐험이 시작되는 중요한 계기가 되었다. 액체헬륨은 물질들을 가장 차가운 온도인 절대온도 0 K에 가깝도록 냉각할 수 있게 하였는데, 절대온도 0 K란 물질의 에너지가 가장 작아지는 온도인 것이다. 1911년, 온네스는 아주 낮은 극저온에서 물질의 전기적 성질을 조사하기 시작하였다. 금속의 전기저항은 상온에서 냉각할 때 떨어지는 것으로 오랫동안 알려져 왔다. 그러나 저항이 어디까지 떨어지는 가에 대한 극한치는 알려져 있지 않았다. Kelvin과 같은 과학자는 도체를 통하여 흐르는 전자들은 절대온도에 가까울수록 완전히 멈출 것으로 믿고 있었으나 온네스를 포함한 다른 과학자들은 차갑게 냉각한 선재의 저항은 사라질 것으로 믿었다. 이것은 곧 전기저항이 연속적으로 감소하는 것을 의미하는 것이고 전기전도성이 더 나아지는 것을 의미하는 것이다. 이렇게 과학자들은 어떤 아주 낮은 온도에서 정의하기는 어렵지만 어떤 최소 값으로 저항이 도달함에 따라 전류를 조금만 흐르게 하거나 저항이 없어지는 상태가 생길 것으로 믿고 있었던 것이다. 온네스는 순도가 높은 수은 선재를 통하여 전류를 흘리고 온도를 내리면서 연속적으로 저항을 측정하는 실험을 하던 도중 온도가 4.2 K에 도달했을 때 저항이 갑자기 사라진 것을 확인하였다. 전류는 수은 선재를 통하여 흐르고 있었고 아무 것도 멈추지 않았으나 저항이 완전히 영(零)이 된 것이다. 온네스가 측정한 수은선재의 저항과 온도 곡선 그래프이다. 온네스는 실험에 사용한 수은이 이상한 전기적 성질로 인하여 초전도상태라고 부를 수 있는 어떤 새로운 상태로 들어갔다고 생각했다. 수은 선재의 저항이 사라진 것은 의심할 수 없는 실험적 사실인 것이다. 카메린 온네스는 이렇게 새로 발견한 상태를 초전도(Superconductivity)라고 명명하였고, 과학계에 대한 발견의 중요성뿐만 아니라 그것의 새로운 과학 발견이 나올 때마다 과학자들은 그 현상을 설명하기 위하여 애를 쓴다. 1933년 Walther Meissner 와 R. Ochsenfeld는 초전도체가 전기적으로 완전전도체가 되는 성질하고는 다른 또 하나의 새로운 현상을 발견하였다. 그것은 자기장을 배척하는 흥미 있는 자기적 성질로 초전도체는 그 내부로 자기장이 들어오는 것을 허용하지 않는 것이다. 그것은 달리 말하면 재료 내부로 침투한 자기장과 평형을 맞추기 위하여 초전도체 내부에서 자기장을 발생시키는 전류를 만들어 내는 것이다. 이러한 현상은 마이스너 효과(Meissner Effect)라고 불리게 되었고 초전도현상을 보여주는 가장 인기 있는 현상이 되었다.
Ⅲ. 초전도(초전도현상, 초전도체)와 초전도한류기
저온초전도 한류기(금속계 초전도)에 대해서는 동경전력/도시바가 6.6kV/1.5kA급 유도형 한류기를 개발하였고 현재 500kV급을 목표로 개발하고 있으며 GE - Alsthom사는 40kV/1kA급 저항용 한류기를 이미 시험완료하였고 40kV/5kA급을 63kV계통에 적용하려고 하고 있다. 앞으로는 225kV급으로 스케일 업하려고 추진 중에 있다.
한편 고온초전도 한류기(세라믹스 초전도)는 현재 여러 가지 design의 시험단계에 있는데 교류용 선재개발 미흡으로 대용량 유도형 개발이 지연되고 있다. 현재 lockheed-martin이 2.4kV/2.2kA급을 개발한 후 현재는 17kV급을 개발 중(surge protect)에 있으며 ABB사는 10.5kV/95A(1.2MVA) 자기차폐형 한류기 계통시험 후 10MVA급을 개발 중에 있다.
1. 초전도 한류기에 대한 국내 기술수준
초전도 한류기 개발과 관련된 요소기술은 전자장 시뮬레이션 기술, 교류손실측정 및 해석기술,

키워드

초전도,   초전도현상,   초전도체,   전도체,   전도현상