초전도와 마이스너 효과
Superconductivity and the Meissner effect
전기 저항이 정말로 0 이 되는 물질이 있을까요?
무슨 일이 일어났나
초전도는 어떤 물질을 아주 낮은 온도(전이 온도 Tc 아래)로 식혔을 때 전기 저항이 사라지는 현상입니다.
1911 년 카메를링 오너스가 수은에서 처음 보았는데, 그때 수은을 식힌 온도는 액체 헬륨 온도(약 −268.8 °C ≈ 4.35 K)였습니다(MagLab · 미국 에너지부).
초전도체는 초전도 상태가 되면서 약한 자기장을 안에서 밀어내고(마이스너 효과, 1933), 그래서 초전도체 위에 둔 자석이 떠오릅니다.
시뮬레이터는 Tc 를 10 K 로 둔 본보기이고, Tc 위에서는 저항을 1 Ω 그대로 둔 단순 모형입니다 — 5 A 에서 20 K 이면 열 25.0 W, Tc 아래면 0 W 입니다.
우리나라 KSTAR 는 Nb₃Sn(나이오븀주석) 초전도 자석으로 만들어 3.5 T 토로이달 자기장을 목표로 합니다(한국핵융합에너지연구원).
💡 생활 속 예시
- 병원의 MRI 장치는 초전도 자석으로 센 자기장을 만듭니다(미국 에너지부).
- 과학관의 «떠 있는 자석» 시연은 초전도체를 차갑게 식혀 그 위에 자석을 띄우는데, 어떤 초전도체는 액체 질소 온도에서도 초전도가 됩니다(미국 에너지부).
🙅 오해 깨기오해 모음 보기
초전도체는 구리보다 조금 더 좋은 도체일 뿐이다.
초전도체는 전이 온도 아래에서 저항이 사라질 뿐 아니라 약한 자기장을 안에서 밀어내, 위에 둔 자석을 띄웁니다(MagLab) — 보통 도체에는 없는 성질입니다. 출처
누가 왜 찾았나
카메를링 오너스는 낮은 온도의 물리에 관심이 많아 연구실을 새로 꾸몄고, 1908 년 헬륨을 액체로 만드는 데 성공했습니다. 1911 년 그는 도체를 절대 0 도 가까이 식히면 전기 저항이 거의 사라지는 것을 수은에서 처음 보았고, 1913 년 노벨 물리학상을 받았습니다. 1933 년 마이스너와 옥센펠트는 초전도체가 약한 자기장을 안에서 밀어낸다는 것을 보였습니다.
확인된 값
- 카메를링 오너스가 아주 낮은 온도에서 전기 저항이 거의 0 이 되는 물질을 찾은 해
- 1911 출처
- 처음 본 물질 — 수은
- mercury 출처
- 오너스가 헬륨을 액체로 만든 해
- 1908 출처
- 액체 헬륨 온도 — 약 −268.8 °C (≈ 4.35 K)
- 4.35 K 출처
- 오너스 노벨 물리학상
- 1913 출처
- 마이스너가 초전도 이해에 큰 몫을 한 해 (마이스너 효과)
- 1933 출처
- 함께 한 사람 — 로베르트 옥센펠트
- Robert Ochsenfeld 출처
- 초전도체는 약한 자기장을 안에서 밀어낸다
- expels weak magnetic fields 출처
- 초전도체 위에 둔 자석이 떠오른다
- magnet levitates 출처
- KSTAR 초전도 자석 재료 — Nb₃Sn(나이오븀주석)
- Nb3Sn 출처
- KSTAR 토로이달 자기장 세기
- 3.5 T 출처
- KSTAR 건설 기간 (1995-12 ~ 2007-08)
- 1995-12 ~ 2007-08 출처
- 오너스 — 낮은 온도 물리에 관심이 많아 연구실을 새로 꾸밈
- low-temperature physics 출처
- 수은을 액체 헬륨 온도로 식혀 찾은 초전도 (미국 에너지부)
- mercury, liquid helium temperature 출처
- 초전도 상태가 되면서 자기장을 밀어낸다 (미국 에너지부)
- expel magnetic fields 출처
- 초전도체 위에서 자석이 떠오른다 (미국 에너지부)
- levitates 출처
- 초전도 자석이 MRI 장치 개발에 쓰임 (미국 에너지부)
- MRI 출처
- 어떤 초전도체는 액체 질소 온도(−321 °F ≈ 77 K)보다 높은 온도에서도 초전도
- above liquid nitrogen 출처
교육과정에서는
- 한국 2022 · 물리학 · 전기와 자기
출처
- https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1910-1929/(확인 2026-11-12)
- https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/pioneers/heike-kamerlingh-onnes/(확인 2026-11-12)
- https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/pioneers/walther-meissner/(확인 2026-11-12)
- https://www.kfe.re.kr/menu.es?mid=a10202010000(확인 2026-11-12)
- https://www.energy.gov/science/doe-explainssuperconductivity(확인 2026-11-12)
이어서 보기
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