초전도 상태를 유지하기 위해 필요한 3가지 임계값 – 건축전기설비기술사

① 초전도체는 전류에 대해 저항이 전혀 없는 완전도체이다. 가령 예를 들어, 초전도체로 된 고리에 전류를 흘려 주면 초전도체를 따라 흐르는 전류는 감쇠하지 않고 영원히 흐르게 된다.

② 초전도체는 또한 외부에서 자기장 을 걸어 주면 초전도체 내부의 자속 밀도(B)가 0이 되는 완전 반자성체이다. 이러한 반자성 특성은 자기장을 초전도체 밖으로 밀어내는 효과로 나타나는데, 발견자의 이름을 따서 마이스너효과라고 부른다.

① 초전도 상태와 정상상태 사이에 에너지벽이 존재하는데, 전자들의 운동에너지가 커질수록 에너지벽을 쉽게 뛰어 넘을 수 있어서 초전도 현상의 약화로 나타난다.

② 전자의 운동에너지 상승을 가져다 주어서 초전도 성질을 상실하게 하는 임계값에는 그림과 같이 3가지가 있다.

⑴ 임계 온도
임계 온도 이하에서는 전기저항이 0이 되어 대전류가 흘러도 손실이 전혀 발생되지 않지만, 온도가 임계 온도 이상으로 올라가면 초전도 성질을 상실한다.

⑵ 임계 자기장
초전도체는 마이스너효과에 의해 임계 자기장 이하에서는 자계가 내부로 침투하지 못하는데, 자기장의 세기가 임계값 이상으로 올라가면 초전도 성질을 상실한다.

⑶ 임계전류밀도
초전도체에 흐르는 전류밀도가 임계 전류밀도 이상이 되면 초전도 성질을 상실한다.

⑷ Quench현상
임계온도, 임계자기장, 임계전류밀도 중 어느 하나라도 임계치를 벗어나면 초전도 현상이 사라지게 되는데 이를 Quench현상이라 한다.