극저온에서 전기저항은 제로

금속의 전기저항은 절대온도에 비례해서 커진다. 반대로 금속을 저온으로 하면 전기저항이 작아진다. 그러나 어떤 종류의 금속(이를테면 수은, 알루미늄, 납 등)은 절대영도(絶對零度), 즉 마이너스 273℃ 부근까지 내려가면 돌연 전기저항이 없어져 버린다. 이런 현상을 초전도(超傳導)라고 한다. 초전도 현상은 이미 자기부상(磁氣浮上) 고속열차의 초전도전자석에 쓰여지고 있으며, 그 밖에도 핵융합, MHD 발전 등에도 이용이 가능하여 중요한 기술 기반의 하나가 되고 있다. 초전도 상태에서는 전기저항이 완전히 제로가 되기 때문에 전류가 흐르고 있어도 전압강하는 일어나지 않고, 주울열도 발생하지 않는다. 이것을 가장 확실하게 보여주는 것이 영구전류의 실험이다.

 

‘영구전류의 실험’이란 그림을 보자. 초전도를 나타내는 금속으로 코일을 만들어 전이온도 이하에서 전류를 흘려 코일에 쇠구슬을 흡착시킨다. 이 상태에서 코일을 폐회로로 하여 전원을 제거해도 전류는 코일로 계속 흘러 언제까지나 쇠구슬을 흡착시키고 있는데, 이 전류를 영구전류라고 한다. 초전도 상태에는 또 하나 중요한 성질이 있다. 초전도상태의 물체는 보통의 물체와는 달리 그 내부에 자력선을 통과시키지 않는 성질이 있다. 이 때문에 초전도체에 자석을 접근시키면 자석은 강한 반발력을 받게 된다. 그림에서 보듯이 초전도체의 그릇 위에 자석을 놓으면 자석은 떠있는 채 그대로 있다. 즉 초전도체는 완전 반자성체인 것이다. 초전도체에 어느 한계 이상의 자계를 가하면, 초전도 상태는 파괴된다. 이 한계의 자계의 세기를 임계자계(臨界磁界)라고 한다.

 

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 극저온에서 전기저항은 제로