나이오븀...자기부상열차에 사용되는 전자석에 들어가
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나이오븀...자기부상열차에 사용되는 전자석에 들어가
  • 서산시대
  • 승인 2021.05.31 15:28
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초전도를 이용한 연구나 시설에 쓰임

특별기고
나이오븀의 바닥상태 전자배치 모형
나이오븀의 바닥상태 전자배치 모형

중국 상하이의 푸동공항에 도착해 도심으로 갈 수 있는 여러 교통수단 중에 자기부상열차(magnetic levitation train)가 있다. 자기력으로 열차를 선로 위에 띄워 운행한다. 상하이 시내까지 자동차로 40여 분 걸리는 거리를 10여 분 만에 도착한다.

자기부상열차가 움직이기 위해서는 열차를 선로에서 띄우는 힘과 원하는 방향으로 열차를 진행시키는 힘, 두 가지가 필요하다. 열차를 부상시키는 힘은 자성체의 반발력이고 선형모터의 교류 전기 진동수를 조절하면 자기장이 바뀌며 진행한다. 열차의 소음은 60dB 정도로 매우 적다.

진동이 거의 없으며 선로와 마찰이 없어 유지보수도 쉽다. 물리적 결함이 없고 공중에 떠 있으니 위험할 것 같지만 자석이 레일을 감싸는 구조이기 때문에 오히려 탈선의 위험이 적다. 차량 가격은 다른 차량에 비해 비싸지만 전체적으로 노선 건설비는 적게 든다.

우리나라에는 인천공항에서 용유역까지 6.1km 노선에 자기부상열차가 운용된다. 여기에 사용되는 전자석에 나이오븀이 들어간다.

DAUGHTER

나이오븀의 이름은 그리스 신화에 나오는 니오베Niobe에서 따온 것이다. 단독으로는 명명의 경위를 잘 알 수 없는 이름이다. 니오베는 탄탈루스의 딸이다. 그리고 같은 족 73번 원소가 바로 이 탄탈루스의 이름을 딴 탄탈럼(Ta)이다. 두 원소를 분리하는 데 어려움을 겪었고, 여러모로 물리·화학적 성질이 비슷하여 부녀관계에 빗댄 이름이 지어졌다.

☞SUPERCONDUCTIVITY
☞SUPERCONDUCTIVITY

SUPERCONDUCTIVITY

주석이나 저마늄, 타이타늄 등과 합금하여 초전도 합금 재료로 널리 쓰인다. 액체 헬륨 등으로 냉각시키면, 전선의 전기저항이 거의 없어 반영구적으로 전류를 흘릴 수 있다. 이렇게 만들어진 강력한 전자석을 초전도 자석이라고 하며, 자기부상열차나 거대 강입자 충돌기(LHC) 등 초전도를 이용한 연구나 시설에 쓰인다.

Nb

41

원자가전자 : 5

원자량 : 92.90638g/mol

전자배열 : [Kr]4d45s1

niobium

나이오븀

전이금속

 
김병민 한림대 나노융합스쿨 겸임교수
김병민 한림대 나노융합스쿨 겸임교수

 


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