발견과 두 가지 성질
1911년 네덜란드 레이던대의 헤이커 카메를링 오너스는 직접 개발한 액체 헬륨으로 수은을 영하 269℃(4.2K)까지 식히자 전기저항이 갑자기 사라지는 것을 발견하고 1913년 노벨 물리학상을 받았어요. 1933년 독일의 발터 마이스너와 로베르트 옥센펠트는 초전도체가 내부의 자기장을 완전히 밀어낸다는 사실을 발견했어요. 초전도체 위에 자석이 둥둥 떠 있는 유명한 사진이 바로 이 '마이스너 효과'예요. 저항이 0인 것만으로는 초전도체라 할 수 없고, 마이스너 효과까지 보여야 진짜 초전도체로 인정돼요.
원리와 고온 초전도체
1957년 존 바딘, 리언 쿠퍼, 로버트 슈리퍼는 낮은 온도에서 전자 두 개가 결정 격자의 진동을 매개로 짝(쿠퍼 쌍)을 이뤄, 산란되지 않고 한 덩어리의 양자 상태로 움직인다는 'BCS 이론'으로 원리를 설명했어요. 거시적 규모에서 나타나는 양자 현상이라는 점에서 양자 얽힘처럼 양자역학의 신비를 보여 줘요. 1986년 IBM의 베드노르츠와 뮐러가 구리 산화물에서 35K 초전도를 발견하자 이듬해 노벨상이 주어졌고, 1987년에는 값싼 액체 질소(77K)로 식힐 수 있는 92K의 YBCO가 나왔어요. 고온 초전도의 정확한 원리는 아직 완전히 풀리지 않았어요.
활용과 상온 초전도의 꿈
초전도체는 이미 생활 속에 있어요. 병원의 MRI는 초전도 전자석으로 강한 자기장을 만들고, 일본의 주오 신칸센 자기부상열차, CERN 대형강입자충돌기(LHC)의 힉스 입자 발견, 한국 KSTAR 같은 핵융합 장치도 초전도 자석에 의존해요. 다만 극저온 냉각이 필요해 비용이 커요. 2023년 7월 한국 연구진이 상온·상압 초전도체라며 발표한 'LK-99'는 세계적 관심과 관련주 급등을 불렀지만, 각국 재현 실험에서 저항 0과 마이스너 효과가 확인되지 않았고 자석 위의 부분 부상은 불순물 황화구리 때문으로 결론 났어요. 상온 초전도체는 여전히 물리학의 '성배'로 남아 있어요.
자주 묻는 질문
- LK-99는 결국 초전도체가 아니었나요?
- 네. 한국초전도저온학회 검증위원회를 포함한 여러 연구에서 LK-99는 초전도체가 아니라는 결론이 나왔어요. 저항이 급변한 현상은 불순물인 황화구리의 상전이 때문으로 설명됐어요.
- 초전도체가 상온에서 작동하면 무엇이 달라지나요?
- 송전 손실이 사라지고, MRI·자기부상열차·핵융합 장치에 드는 냉각 비용이 크게 줄어 에너지와 교통이 크게 바뀔 수 있어요. 다만 아직 상온·상압 초전도체는 확인된 적이 없어요.
출처 검토일: 2026-10-26
참고문헌
- Onnes, H. K. (1911). The resistance of pure mercury at helium temperatures. Communications from the Physical Laboratory of the University of Leiden, 120b.
- Bardeen, J., Cooper, L. N., & Schrieffer, J. R. (1957). Theory of superconductivity. Physical Review, 108(5), 1175–1204.
- Bednorz, J. G., & Müller, K. A. (1986). Possible high Tc superconductivity in the Ba–La–Cu–O system. Zeitschrift für Physik B, 64(2), 189–193.