최고성능의 초전도 박막 개발

권순선의 이미지

전자신문 기사입니다. 자세한 내용은 "관련 링크"를 참고하십시오.

초고속 슈퍼컴퓨터, 마이크로파 통신, 뇌파 측정장치 등의 개발에 쓰이는 세계 최고 성능의 초전도 박막이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

과기부 창의연구사업 초전도연구단 포항공대 물리학과 이성익(49)·강원남(40) 교수팀은 13일 마그네슘(Mg)과 붕소(B·보론)를 혼합한 화합물을 이용해 세계 최고 수준인 절대온도 39K(영하 234도)에서 초전도 기능을 지닌 마그네슘다이보라이드(MgB2) 박막을 세계 최초로 제조하는 데 성공했다고 발표했다.

세계적 과학저널인 ‘사이언스’(Science)지는 13일 이례적으로 세계 주요 언론을 상대로 기자회견을 통해 이 연구결과를 발표하고 게재했다.

연구팀은 지난 1월 이 연구에 착수, 1월말께 섭씨 850∼1000도, 3만 기압에서 ‘MgB2 고온·고압 시료’의 합성에 성공한 데 이어 두께 500∼1000Å(1Å=1억분의 1㎝)급으로 세계 최고 성능의 MgB2(Tc=39K) 박막 제조에 성공했다.

연구팀이 박막재료로 사용한 MgB2는 마그네슘과 붕소를 혼합한 화합물로 지난 1월 일본 아오야마 가쿠인대학의 아키미쓰 준 박사 연구팀이 이 물질은 39K에서 초전도 현상을 보인다는 사실을 발견, 세계 물리학계는 이 물질을 활용한 박막과 전선 제작에 집중해왔으며....
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저항이 0이 된다는 "초전도 현상"에 대한 이야기는 아주 오래전부터 들었었는데 그 초전도 현상이 발생하는 온도가 지나치게 저온이라 전이온도를 높이기 위한 연구가 계속되고 있다지요? 좋은 연구 성과 있기를 바랍니다~~

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세계 최초가 아니라 세계 최고 품질이 올바른 표현이더군요.
업무차 포항에 들렀다가 포스코신문을 보니까 세계최초가
아니라 세계최고 품질이라고 기사 제목이 되 있더군요.
재료의 특성에 따라 특정형태(구형이나 직육면체 등등)로
가공 제작하는 기술이 고난이도를 요구할수도 있습니다.
그 고난도 문제를 우리나라에서 좀 더 빨리 풀었다는
크나큰 의미를 생각해보도록 하죠.

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하여간..ㅡ.ㅡ;;;
언론플레이는 혹시나해두 역시..

신물질은 몇달전 일본인들이 발표했져.
그 물질은 뭐랄까...등잔밑이 어두웠다고밖에 말할수 없는 경우입니다.
하여간 발견 자체는 사건이었지요.
물성두 금방 여러 연구소에서 측정되었구여...
응용하기위해 와이어 뽑는것, 박막만드는것, 등을 추진해 차례로 퍼블리쉬되구 있져...
제발 세계최초란 말좀 쓰지 맙시다. 무슨...육상경기두 아니구...ㅡ.ㅡ
글구 앞에서 누가 포항공대만이 박막제조 가능하다구..했는데, 잘못알구 있는겁니다. 그런 장담을 뭘믿구 하는지..ㅡ.ㅡ
박막제조 자체는 어케어케하면 된다는 기본틀은 이미 누구나 아는거구요... 남은건 최적 파라미터를 이렇게 저렇게 존..나 해가며 찾는겁니다.
그거 할수 있는곳은 많...이 있져.
사이언스에 퍼블리쉬된건 경사긴 하지요...국가적 경사는 아닙니다. 그정도 업적은 매달 전세계에서 쏟아져 나옵니다...
막 출발한 마라톤에서 잠시 1등하는거 같아 자기가 최고이다...라구 하는거 같군요.

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음.. Boride 계열의 초전도체는 첨인것 같은데
실제 생활에 쓰기는 힘들 것 같네요..
결정적으로 Tc가 너무 낮음..
저런 현상이 나타날려면 저 온도까지 낮추어야 되는데
그 비용이 만만치 않게 들꺼에요..
아직은 Copper Oxide 계열 보다는 제조는 쉽지만
성능이 결코 좋은 것 같지는 않네요..
왜 이슈가 되는지..
있다면 단 한게 Boride는 것만..

박막 만드는거야 저 물질 합성만 하면 쉬운거니.. 그것도 별 이슈는 안될텐데..

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제가 이것과 관련된 전공자라서 약간 설명을 드리자면 이 물질이 주목을 받는 이유는 크게 두가지 때문입니다. 첫째는 이 물질이 소위 구리 산화물 계열인 고온 초전도체와 달리 BCS 타입이라고 생각되는 초전도체이면서도 상대적으로 높은(?) 임계온도를 갖기 때문입니다. 일반인들이 보면 별로 높다고 생각하지 않지만 39K면 헬륨을 냉매로 사용하는 냉각기로도 낮출 수 있는 온도이기 때문이죠. 이 때 사용하는 헬륨은 아주 낮은 온도 (10K 이하)로 낮출 때 처럼 날려버리는 것이 아니라 그냥 냉장고의 냉매처럼 한번 채워놓고 계속 순환시켜 써도 도달할 수 있는 온도라는 것이 중요합니다.
두번째는 그 구조때문입니다. 구리 산화물 계열 고온 초전도체는 구조가 층상구조여서 이것을 이용해서 초전도 전선을 만들려면 휘거나 틀림이 있을 때 구조가 깨지면 초전도 성질이 없어져 문제가 될 수 있습니다. 하지만 마그네슘 다이보라이드(MgB2)는 상대적으로 구조가 간단하죠. 하지만 쉽게 전선처럼 만들 수 있다는 것은 아직 사실이 아닙니다. 만일 그렇다면 이성익 교수님팀이 만든 박막 마그네슘 다이보라이드가 초전도 현상을 보였다는 사실이 사이언스에 실릴 정도로 중요한 문제가 되지 못했겠죠. 시료 자체는 분말형태로 돈을 주고 살 수 있지만, 이것을 고형으로 가공하는 기술도 현재로는 세계에서 딱 두군데(일본의 어느 한 팀과 포항공대 이성익 교수팀)이라고 들었습니다. 더욱이 박막을 만들 수 있는 기술은 이교수님팀 한군데이고요. 하지만 이 물질도 여전히 실재 응용에 사용되기에는 요원한 점들이 있습니다. 흔히들 과학계에서 새로운 사실들은 너무 성급히 응용과 연관시켜 일반인들에게 선전하는 경향이 있는데 이번 경우도 그런 경우에서 크게 벗어나지는 않을 것입니다. 하지만 분명히 응용성이 큰 물질임에는 틀림 없다고 생각합니다.

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MgB2를 처음 합성해서 성질을 알아낸 것도 아니고 Science 실린게 박막 만들었다고 실린것 아닌지 모르겠네요..
음.. 언론에서 너무 서두르는 것 아닌지.. YBCO는 그래도 복잡하기는 해도 wire를 만드는 시도는 있었는데..
이것은 그것도 아니고..
하여간 전문가의 의견 감사~~

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제가 듣기로는

저 온도까지 낮추는 것도 획기적이라고 하던데요.

-Venus-

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헐헐..제가 Superconductor는 전문이 아니지만..절대 그렇지 않습니다.

참고로 Lawrence H. Van Vlack, Elements of Materials Science and Engineering, 6th Edition, Addison-Wesley Press에서 나온 책 439페이지에만 봐도

With that background, it is not surprising that, when the ceramic "high-temperature" superconductor were discovered in early 1987 that had critical tempeatures of 90K (and even higher), the technical community was excited.

이 책이 1989년에 나온 책이니. 별로 위의 내용이 이슈가 안된다는 것을 아시겠죠? 보통 123 또는 YBCO이라고 알려진 초전도체도 저거보다는 좋으닌간요..
그럼 이만.

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음.. 그 책에도 나와있듯이 그건 '세라믹' 초전도체이구요..

39K정도면 '금속계' 초전도체중 가장 높은 온도라네요.

금속이 세라믹보다 더 응용범위가 넓고

다루기 쉽다는 건..

말안해도 아시겠지요..

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음..요즘은 세라믹계랑 금속계라는 말은 구분이 안가는듯.. 헤헤..

MgB2를 metal alloy로 봐야할지 non-oxide ceramic으로 봐야할지..
chalcogenide는 어캐되는지. :)

자세한 물성이야 모르지만 3만기압에서 만드는 것 봐서는

oxide ceramics보다 결코 다루기 쉽다는 생각은 안드는데요...
일반적으로 metal이나 metal alloy는 ceramics보다 다루기 쉬운 것은 사실이죠..

헤헤..이거 말이 딴 쪽으 도는듯..
그럼..

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들리는 말에 의하면
저거 5cm로 서울시 전체 전기 공급 이라던데 그게 무슨 뜻인지 -_-;;흠 옛날 인텔 기술자가 cpu제조 기술은 현재 클럭모다 몇 기가 이상 높지만 그걸 받혀줄 냉각 기술이 없어서 시판을 못한다고 하던데 흠 대안이 되겟군요 완전 냉각기네 -_-

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보통의 도선이라면 저항이 크기 때문에..(비저항)
전류를 많이 흘리기 위해서는 지름이 커야 하죠.
지름이 작아서 저항이 커지게 되면, 전선에서 소모하는 전력이 커지고
그러면 온도가 올라가고, 온도가 올라가면 저항이 올라가고..계속 그러가다
결국엔 전선이 녹아버리겠지요.

글쎄요.. 계산은 안해봤지만.. 서울시 전체의 전기를 한 가닥의 구리도선으로
만든다면.. 전선 지름이 수십미터는 되지 않을까..--;

아.. 그리고 저 말은 냉각기랑은 별 상관이 없어 보입니다.
냉각 기술을 개발했다는 것도 아니고.
또 고온 초전도체를 발견했다는 것도 아니죠.
초전도체를 다양한 분야에 응용 가능하도록 박막 형태로 제조하는
기술을 개발했단 말입니다..

물론 저 기술을 사용하면, 컴퓨터 속도도 무지하게 빨라질 수 있겠죠..^^
저항이 없으니..도선폭도 아주 작게 줄일 수 있겠죠.
하지만.. 초전도 현상 유지하려면.. 저렇게 낮은 온도여야 하니..--;
개인용 컴퓨터에서는 몇십년이나 지나야 가능하지 않을까요..ㅠ.ㅠ

히야~ 하여튼 대단한 일입니다~

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하드웨어의 발전속도는 해마다 2배로 발전하니까

그건 그렇게 멀게는 아닐꺼라 생각합니다.

최초의 컴퓨터가 나왔을때 지금 우리가 이렇게

개인용 피씨를 이렇게 빨리 사용하리라 예상했을까요?