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자기부상열차 ⓒ클립아트

 

80년대에 태어난 분들이라면 대부분 1993년에 열린 대전세계박람회, 이른바 '대전 엑스포'에 대해 들어보셨을 거예요. 못 들어보셨더라도, 엑스포의 마스코트인 '꿈돌이'는 확실히 알고 계시겠죠. 대전 엑스포는 1993년 8월 7일부터 11월 7일까지, 93일간 대전에서 108개 국가가 참여한 대형 박람회였는데요. 우리 국민이 지난 30년간 이룩한 경제발전의 성과를 전시하고, 대한민국의 위상을 높일 수 있는 자리였죠. 

 

다양한 최신 기술을 선보였던 이곳에서 가장 눈에 띄는 기술이 있었으니, 바로 자기부상열차였어요. 자기부상열차란 자기(磁氣)의 반발력을 이용해 레일에서 낮은 높이로 떠서 달리는 열차를 의미하는데요. 일반적인 열차는 바퀴의 추진력으로 이동하는데 비해, 자기부상열차는 레일과의 마찰이 없어서 더 빠르게 달릴 수 있죠. 당시 사람들은 '미래의 기차는 모두 자기부상 열차로 바뀔 거다'라는 확신을 가질 정도로 혁신적인 기술로 평가받았어요. 오늘날에는 용유역에서 인천공항까지 자기부상열차가 운행되고 있으니 한번 타보시길 권합니다!

 

 

ⓒ클립아트

 

그렇다면 이 자기부상열차는 어떤 원리로 움직이는 걸까요? 우선 초전도 자기 부상이란 용어에 대해 알아야 하는데요. 초전도어떤 물질이 특정 온도 이하로 냉각되면 전기저항이 완전히 사라지는 현상입니다. 이 특정 온도를 전이온도라고 하며, 물질에 따라 다른 값을 가지게 되는데요. 대개 20K(-253 ℃) 이하에서 100K 이상으로 다양합니다. 쉽게 말해 굉장히 차가운 온도에서 전기저항이 없어지는 현상을 의미한다고 할 수 있죠.

 

자기 부상에 대해 쉽게 설명하기 위해 많이 사용되는 현상이 바로 마이스너 현상(Meissner effect)입니다. 액체질소로 냉각된 초전도체 위에 작은 영구 자석이 자유롭게 떠있는 현상을 의미하는데요. 이는 정상 전도 상태에서 전도 물질의 내부에 흐르던 자속이 초전도 전이 온도 이하까지 냉각되면 완전히 외부로 배제되어 전도 물질 내부의 자속 밀도가 0이 되기 때문에 일어나죠. 이로 인해 해당 물질은 완전한 반자성체가 될 수 있어요.

 

 

이렇게 초전도체 위에 작은 자석이 자유롭게 떠 있는 모습이 바로 마이스너 현상이랍니다. ⓒ전력연구원 사보 2019년 5월호

 

 

그럼 한전과 초전도는 무슨 관계가 있을까요? 바로 지난 2019년 11월, 한국전력이 초전도 기술이 적용된 송전 기술을 세계 최초로 상용화했답니다. 

 

지금까지 송전을 위해서는 구리로 만든 전선을 활용했는데요. 이 구리 전선 대신 초전도체로 만든 전선을 사용하면 송전 손실이 기존 대비 10분의 1 수준으로 줄어든답니다. 더불어 송전용량은 5배 이상 증가해서, 선로 증설이 어려운 장소에 설치하기 좋아요. 한국전력은 2019년 10월, 국제에너지기구(IEA)가 발행한 백서에 '세계 최초 초전도 상용 국가'로 등재되기도 했어요.

 

일반 구리 케이블과 초전도 케이블 ⓒ전력연구원 사보 2019년 5월호 

 

한국전력은 미국, 유럽, 일본 등 이미 초전도 전력기술 개발에 뛰어든 국가보다 늦게 연구를 시작했는데요. 그럼에도 불구하고 20년도 안 되는 짧은 기간에 설계, 시험, 생산, 설치, 운영 등 전 분야에서 최고의 기술력을 보유하게 됐어요. 그 덕에 국내 설비 이용률을 높일 수 있을 뿐만 아니라 글로벌 초전도 전력기기 기술 개발 분야에서 선도적 위치를 확보할 수 있으리라 예상된답니다. 

 

미래 전력 산업분야의 핵심 기술인 초전도 기술. 한국전력이 주도권을 가지고 세계로 기술력을 수출할 수 있는 역량을 보유하게 돼서 참 기쁩니다.  

 

 

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