초전도체(超傳導體/Superconductor)란?

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초전도체(超傳導體/Superconductor)란?에 대한 보고서 자료입니다.

목차

-초전도 기술 개발사
-초전도체의 특성
-초전도체의 종류
-고온 초전도의 기술적 문제들
-초전도 선재
-초전도 케이블
-초전도 자석
-초전도체 응용 기기

본문내용

초전도체 위에 자석을 두면 자석이 붕 뜨게 된다. 초전도체가 자기장을 배척하는 성질이 있기 때문이다.
<<초전도 기술 개발사>>
초전도(Superconductivity)는 20세기 초엽인 19년 네덜란드의 저온 물 리학자 카메를링 오네스(Heikke Kammerlingh Onnes)에 의하여 최초를 발견되었다. 오네스는 아주 낮은 극저온에서 물질의 전기적 성질을 조사하던 중 액체 헬륨온도 4.12K(이를 임계온도 Tc 라함)에서 수은선재의 저항이 갑자기 사라지는 것을 발견하고 이러한 상태를 초전도라고 명명하였다.
초전도 현상을 이해하기 위한 기초적 연구와 보다 높은 Tc를 갖는 신 물질 개발 및 응용을 위한 신기술 개발이 진행되어왔다.
1986년을 기점으로 크게 두 시기로 구분할 수 있는데 1986년 이전까지 총 27종의 순수 금속과 수천종의 합금 및 수종의 금속산화물 초전도체가 발견되었다. 이러한 재료의 특징은 가장 높은 Tc가 1973년 개발된 Nb3Ge의 23.K로 30K이하였다. 이러한 초전도체의 초전도 특성을 잘 설명하고 예측도 가능하였던 BCS이론에 따르면 30K이상의 Tc는 얻을 수 없다는 것으로 이러한 Tc의 한계를 보이는 것은 당연한 것으로 인식되었다.
1986년 베드노르츠(Bednorz)와 뮐러(Muiller)가 Tc가 30K의 (La,Ba)2CuO4 금속산화물 초전도체를 발견하였다. 이를 계기로 새로운 물질을 발견하려는 연구개발 노력이 세계에서 경쟁적으로 이루어진 결과 액체질소 온도(77.3K)를 넘는 금속산화물이 연이어 발견되었다.
현재는 25K 이하의 Tc를 가지는 재료를 저온초전도체(Low Temperature Superconductor : LTS)라 하고, 25K 이상의 Tc를 나타내는 것은 고온초전도체(High Temperature Superconductor : HTS)라고 구분한다.
고온초전도체로 주목받고 있는 소재는 희토류 산화물인 란타늄계(Tc 30K), 이트륨계( Tc 90K),비스무스 산화물계와 수은계(Tc 134K)이다.
초전도기술개발은 저온 초전도 소재가 개발되어 상용화된 이후, 고온초전도체가 발견되고 연구가 진행된 후 고온 초전도 기술이 상용화에 접근하고 있는 초기 시기이다.
발견 연도
재료
임계온도(TC)
1911
Hg
4.0
1954
Nb2Sn
18.0
1966
SrTiO3
0.3
1973
Nb3Ge
22.3
1975
BaPb1-xBixO3
13.0
1986
La(Ba)2Cu3O4
35.0
1987
YBa2Cu3O4
93.0
1988
BiSrCa2Ox
100.0
1988
Ti2Ba2Ca2Cu2Ox
125.0
1993
HgBa2CaCu2O3
133.0
<<초전도체의 특성>>
초전도체는 중요한 3가지 성질이 있는데 임계전류밀도(Critical Current Density : Jc), 임계자기장 ( Critical Magnetic Field : Hc), 임계온도( Critical Temperature : Tc)이며 초전도체는 이 범위 내에 있어야만 초전도성을 유지할수 있고, 만약 이 세가지 성질 중 하나라도 범위를 벗어나면 초전도성을 상실하고 상전도체로 상전이 하며 이를

키워드

초전도체,   초전도 자석,   제로저항,   초전도 선재,   초전도 케이블,   자기 부상 열차,   임계전류밀도,   저온초전도체,   유기초전도체