(브레이크뉴스 이승재 기자) 1911년 오네스에 의해 시작돼 수많은 과학자들이 도전했던 초전도 혁명은 100년이 지난 오늘날에도 여전히 현재진행형이다.
초전도 자기부상열차, 송전케이블, 자기공명영상(MRI) 등 이미 개발 중인 기술도 있지만 앞으로 개발될 기술이 더 많은 분야다. 이토록 오랜 시간 동안 지속 중인 혁명이 또 있을까.
그러나 그토록 기다렸던 초전도의 혁명적인 일이 일어났다. “상온 초전도체 물질은 바로 빛(헬륨)이며, 상온 초전도체물질의 발견은 초전도 제2의 혁명으로 이어질것”라고 말하는 노 스님의 목소리에게 단호함이 묻어났다.
원무스님,상온 초전도 물질은 바로 ‘빛’인 ‘헬륨’… 동양철학으로 이론 완성
이 새로운 발견은 한 사람이 바로 원무스님이다. 서울대학교 공과대학 졸업하고 법전스님 은사로 해인사에 출가해 경북 김천의 수도암 선원 산감으로 있다.
원무스님은 “상온 초전도 물질은 바로 빛(헬륨)이라는 것을 밝혀냈으며, 올해가 세계 빛의 해가 될 것”이라고 주장했다.
이어 그는“저온 초전도체는 금속계열 초전도 발견을 시작으로 고온초전도체 세라막계열 초전도체가 초전도 1차 혁명이였다면, 상온 초전도체인 빛(헬륨)의 발견을 통해 비로소 초전도체 초전도 2차 혁명이 비로소 시작된 것”이라고 덧붙였다.
1987년 미국물리학회는 종전에 절대온도 0도(0‘K: 섭씨 영하 2백73도)에 가까운 초저온에서만 나타나던 초전도(超傳導)현상이 절대온도 77도(섭씨 영하 1백96도)에서도 일어난다는 점을 입증해냈다.
상대적으로 77도가 높은 온도에서 같은 현상을 재현할 수 있었다는 것은 그 의의가 단순히 '학문적인 것'에만 그치지 않고 '실용적인 의미'를 함께 지녔다는 것을 뜻했다.
이것은 종전처럼 낮은 초저온을 얻기 위해 냉각제로 값비싼 헬륨을 이용하지 않고 최대 냉각가능 온도가 섭씨 영하 1백96도이내인 값싼 액체질소를 이용해도 초전도 현상이 나타나 관련기술의 실용화가 가능함을 입증해준 획기적인 사건이었다.
당시 회의에 참가했던 물리학자들은 고온초전도체 발견 발표에 크게 흥분했으며 이같은 기류는 미국의회가 초전도공청회를 개최하고 대통령도 초전도체개발계획을 발표하는 등의 일련의 '초전도열풍'으로 이어졌다.
오늘날의 초전도기술개발은 사실상 이때부터 시작됐다. 당시 학계와 산업계 관계자들은 초전도체 이용이 실용화되면 "제2의 전기혁명"이 일어날 것이라고 단언하기에 주저하지 않았다.
전문가들은 초전도체를 근대의 섬유혁명을 가져온 나일론, 반도체 시대를 개척한 트랜지스터, 광통신이나 콤팩트 디스크(CD)를 낳은 레이저 등과 함께 금세기 5대 기술혁명의 하나로 평가하고 있다.
초전도체기술이 본격 실용화되면 오늘날 우리 눈으로는 공상과학영화에서나 있을 법한 갖가지 신기한 장면들이 일어날 것이다. 인간을 메뚜기처럼 높이 뛸 수 있게 하고 스파이더맨처럼 건물벽을 오르내릴 수있게 해주는 운동화, 도로 위로 낮게 날아다니는 자동차, 집안에서 쓰는 전기를 몽땅 저장할 수 있는 건전지만한 크기의 전기통조림, 항공기소음이 전혀없는 전기여객기, 엄청난 연료소모와 자원낭비가 필요없는 로켓, 프로펠러가 없는 초고속선등...
이 같은 일들은 오늘날의 전기 개념을 몽땅 바꾸어 놓는 것이기에 초전도기술이 실용화되면 제2의 전기혁명이 일어난다는 것이 오히려 당연한 것일지도 모른다.
초전도현상이란 원래 어떤 물체의 온도가 절대온도 0도까지 내려가면 전기저항이 0으로 돼 전류가 무한정 흐를 수 있게 되는 현상을 말하며 이같은 현상을 일으키는 물질을 초전도체 또는 초전도물질이라고 한다.
저항이 제로라는 것은 곧 전기가 흐를 때 전혀 방해를 받지 않는다는 뜻이며 전기가 많이 흐르면 자기도 세어지기 마련인데 이같은 현상은 물체가 고압선 가까이에 접근하면 그 고압선에 끌려들어가는 경우에서 쉽게 이해할 수 있다.
초전도현상을 일으키는 물질은 이같은 전기의 두가지 원리를 바탕으로 영구자석 위쪽에서 일정 거리를 두고 떠 있는 현상(자기반발력 이용: 마이스너효과)과 영구자석 아래쪽에서 일정거리를 두고 달라붙어 있는 현상(자기흡인력이용: 서스펜션 효과)을 일으킨다.
자기부상열차라는 것은 바로 이 같은 원리를 이용한다. 이 열차는 궤도바닥면에다 영구자석을 깔아 열차를 일정공간에 띄우고 궤도 양옆에 나열한 자석으로는 열차가 앞으로 나아갈 수 있도록 하여 열차를 움직인다. 이때 열차내에는 전자석이 장착되는데 지금까지는 일반 전자석을 사용할 경우 전기저항이 너무 커 많은 전류를 흘릴 수 없어 큰 반발력을 낼 수 있는 자기력도 얻을 수 없었다.
그러나 초전도전자석을 이용하면 작은 크기로도 많은 전기를 한꺼번에 흘릴 수있을 뿐만 아니라 기존 전자석을 사용했을 때와 같은 저항이 없어 적은 에너지로도 큰 힘을 낼 수 있게 돼 열차는 고속으로 달릴 수 있게 된다.
초전도부상열차는 시속 5백㎞정도의 속도를 무난히 낼 수 있을 것으로 예상되며 이때는 서울-부산간도 1시간도 채못되는 시간에 주파할 수 있게 된다. 초전도체가 만드는 자기장과 선로에 설치한 자석이 만드는 자기장이 서로 밀어내기 때문에 열차가 선로에서 뜬 채로 달릴 수 있다. 다만 열차에 설치된 냉각장치가 초전도체를 매우 낮은 온도(약 -268.95도)로 유지해야 작동할 수 있다.
자기력을 이처럼 동력원으로 이용하는 원리는 선박에서도 응용돼 적은 에너지로 달리는 초속선도 멀지않아 실용화될 전망이다. 또 초전도현상을 이용하면 전기를 코일에다 집어넣을 수 있어 여기다 많은 전기를 보관할 수 있다. 이같은 원리를 이용하면 전기가 나중에 다시 전선을 연결해 사용될 때까지 계속 남아있는 '전기통조림'을 만들 수가 있다.
이같은 전기통조림을 이용하면 상당한 부피와 크기의 배터리가 필요한 전기자동차 문제를 손쉽게 해결할 수 있으며 낮시간에 남는 전기를 무한정 보관할 수 있는 전력저장소를 만들 수 있어 전력관리에도 확기적인 변화를 일으킬 것으로 전망된다.
초전도체의 이용은 이처럼 일반전기(强電)분야에만 국한되지 않는다. 초전도체는 컴퓨터 등의 전자회로(弱電) 분야에도 획기적인 변화를 일으키게 된다. 컴퓨터가 작동될 때 기존의 반도체는 용량이 큰 것일수록 내부의 전기저항으로 인해 열이 발생해 일정한 속도이상으로 작동하지 못한다는 한계를 지니고 있다.
그러나 초전도반도체는 전기저항이 없기에 발열현상이 없을 뿐아니라 전자의 이동속도가 극히 빨라 적은 전력으로도 고속으로 작동할 수가 있다. 또 초전도체로는 극히 민감한 센서(신호감지기)도 만들 수 있는데 가령, 인체내의 미미한 자기변화를 감지해 사람의 마음까지도 읽어낼 수 있는 기술의 개발이 가능하다.
그러나 초전도체를 막상 제품화하는데는 여러가지 어려움이 뒤따른다. 그 첫째는 초전도물질이 적어도 액체질소를 냉각제로 이용할 수 있을 정도의 고온(절대온도 77도이상)에서 초전도현상이 일어나야 한다는 것이다.
실제로 공기성분의 5분의4를 차지하고 있는 질소로 만든 액체질소는 어디서나 쉽게 구할 수 있고 가격도 1리터당 4백원정도에 불과하지만 물체를 절대온도 77도이하로는 냉각할 수 없다. 현재 초전도 현상이 일어나는 최고 온도는 138K(-135.15도)까지 높아졌다. 처음 발견했을 때보다는 많이 올랐으나 상용화하기에는 여전히 어려운 조건이다.
초전도체를 어디서나 값싸게 사용할 수 있게 되면 우리 생활은 크게 달라진다. 예를 들어 지금은 휴대전화로 오랫동안 통화하면 점점 뜨거워진다. 전기에너지가 손실되면서 열에너지로 바뀌기 때문이다. 초전도체는 전기저항이 0이기 때문에 전기에너지 손실이 없다. 초전도체로 만든 휴대전화는 뜨거워질 일이 없다. 발전소에서 전기를 내보낼 때도 저항이 없는 초전도 전선을 쓰면 보통 구리 전선보다 많이 전달된다.
이 이하로 온도를 낮출 수 있는 것은 절대온도 4도 (섭씨 영하2백69도)로까지 냉각시켜주는 액체헬륨으로 무척 비쌀 뿐아니라 생산국도 현재로서는 미국밖에 없는 실정이다. 초전도기술의 최종목표는 특별한 냉각재없이 일상온도에서 초전도현상을 일으키는 '미발견 초전도물질'(USO)을 발견하거나 합성하는 것으로 이것은 관계전문가들의 가장 큰 꿈이기도 하다.
그러나 이같은 일은 결코 쉬운 것이 아니다. 난관은 이같은 초전도물질이 나왔다고 하더라도 실제 전기용품으로 이용되려면 흔히 보는 전깃줄의 형태로 가공돼야 한다. 절대온도 77도이상에서도 작동하는 고온초전도체는 대개 세라믹화합물로 된 것이기에 가느다란 줄로 만들기가 어려울 뿐아니라 구부릴 경우 꺾여버려 못쓴다는 결점을 갖고 있다.
현재는 이같은 결점을 보강하기 위해 애초에 만들 때부터 바깥쪽을 전기가 잘통하고 잘 휘는 銀으로 둘러싸서 원하는 모양으로 구부려 만든 초전도체전선을 제작하고 있으나 그 기능은 자연히 크게 제한될 수 밖에 없는 상황이다. 따라서 기존의 전선처럼 가늘고도 유연성이 좋은 전선을 누가 먼저 만들어내느냐야 말로 초전도기술 본격실용화의 또다른 주요 관건이었다.
“우리나라 삼베실인 담배, 아마, 대마가 그 대체 물질이 될 것”
원무스님은 “상온초전도체 발견은 고온에서 견디는 초전도체 물질로 마음대로 구부릴수 있어 우리나라 수만 많은 구리선을 대체가 가능하여 산업 전 분야에 대체가 가능하여 일대 혁명을 일으킬 것”이며 “우리나라 삼베실인 담배, 아마, 대마가 그 대체 물질이 될 것”이라고 말한다.
이는 또 기존 광섬유에도 적용할 수 있는데 기존 광섬유는 증폭기를 달아야 하는 어려움이 있었다면 삼베실 광섬유로 대체하면 이런 증폭과정이 필요 없을 뿐만 아니라 아무런 저항 없이 송수신이 가능해지는 것이다.
삼베실은 그 길이가 자연섬유 중 가장 길어서 질긴 견고성과 내구성을 갖는다. 또한 나노 수준의 모세관내공(內空)구조로 속이 비어 있는 스펀지 같은 구조는 외부 열의 유입을 방지하고, 열의 유출을 차단하며 진동, 자외선, 전자파, 방사선의 차단 효과도 탁월하다.
이 주장이 현실화되면 라듐에서 빛선(헬륨) α선, 열선(고속도전자) β선, 원자력핵선(전자파) γ선인 방사선을 분리할때 활용할 수 있다. 방사선을 분리할 때 빛선인 헬륨선을 삼베실로 대체하면 MRI나 광섬유 케이블, 평면 TV 등 생산이나 운전 등 대용으로 활용할 수 있고 전 세계적으로 헬륨부족현상에 잘 대처할 수도 있는 것이다.
원무스님은 “초전도 제 2의 혁명인 상온 초전도체의 빛의 발견은 동양철학의 관점에서 봐야 비로써 해결이 되었다”며 “지구는 빛 덩어리로 빛(헬륨)은 지구상에서 가장 풍부한 물질로 서양의 과학과 동양철학을 잘 이해해야 비로소 풀려지는 문제”라고 했다.
원무스님의 생각의 근원은 바로 기후변화를 예측하는 학문인 운기학(運氣學)이나 의학사에 있어서 경전과 같은 학문인 황제내경(黃帝內經)에 기초를 두고 있다. 우리가 살고 있는 시대의 가장 중요한 과학의 문제는 전통 문화의 계승과 공동체의 과거와 미래의 문제와도 연결되어 있기 때문이다.
그는 “1988년에 처음 발견해 지금 공개하는 것은 아무런 사심 없이 공유하기를 원하며, 이러한 연구가 내 인생의 마지막 봉사이며 나에게 주어진 사명 같은 것”이라며 소망을 피력했다.
http://www.breaknews.com/sub_read.html?uid=402581§ion=sc3
