공통 과학 - 3.1 형상 기억 합금/초전도체
1. 형상 기억 합금/2. 수소 저장 합금/3. 초전도체
합금은 여러 가지 금속을 섞음으로써 단일 금속이 갖는 단점을 벗어나
더 우수한 성질을 갖게 하는 방법인데, 현대에 들어서는
여러 가지 기능을 갖는 합금들도 개발되어 실용화하고 있습니다.
1. 형상 기억 합금
일정한 온도에서 자기 모양을 기억하고 있어서 모양이 찌그러지더라도
그 온도에 이르면 본래의 모양으로 되돌아오는 합금입니다.
대표적인 예는 Fe-Ni로 이루어진 니티놀이라는 합금으로서
철과 니켈이 대략 50 : 50으로 구성되어 있는데,
이 합금은 온도와 외력에 의해서 원자의 배열이 서로 달라집니다.
변형 온도 이하에서 힘을 가하면 원자의 배열이 달라지는데,
이것을 가열하여 변형 온도에 이르면 원래의 원자 배열로 되돌아가므로
모양이 복원되는 것이죠.
사람이 지금 쓰고 있는 연료는 주로 석유, 석탄과 같은 화석 연료로서
환경 오염과 자원 고갈 따위의 문제를 안고 있습니다.
수소는 물로부터 얻을 수 있고, 태워도 물 밖에 나오지 않으므로
오염 문제도 없는 깨끗한 연료이나 폭발성이 매우 커서
연료로 사용하기가 매우 어렵습니다.
수소 저장 합금은 금속 원자의 내부 틈새에 수소를 저장합니다.
대표적인 수소 저장 합금으로는 철-티탄(Fe-Ti) 합금이 있는데,
다음과 같이 수소를 저장합니다.
FeTi + H2 --> FeTiH2
이 합금은 100기압의 기체 수소에 비해 15배,
액체 수소보다 1∼1.5배의 저장 능력이 있으므로
수소를 저장하고 수송하는 데 이용할 수 있습니다.
보통 금속은 온도가 내려가면 저항이 줄어들지만
절대 0도(섭씨 -273도)에 가까이 가도 저항이 0 이 되지는 않습니다.
그러나 어떤 온도 이하에서 저항이 0 이되는 물질이 있는데 이것을 초전도체라 부릅니다.
초전도체는 자기장을 밀어내는 성질이 있으므로
자석 위에 초전도체를 올려놓으면 공중에 떠 있게 됩니다.
초전도체의 성질을 이용하면 효율적으로 전기를 송전할 수 있으며,
자기 부상 열차, 강력한 자기장이 필요한 자기 공명 영상 장치 등에 응용할 수 있습니다.