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[서울=뉴스핌] 배상희 기자 = 중국 본토 A주 시장에서 '초전도체' 테마가 또 다시 이슈로 떠올랐다.

최근 중국 연구팀이 35.1 테슬라(T)의 자기장을 구현하는 전(全) 초전도 자석을 개발하는데 성공하며 혁신적인 기술적 돌파구를 마련했다는 소식이 전해진 데 따른 것으로, 초전도체 산업의 미래 성장성과 투자가치에 대한 기대감이 다시금 고조되는 분위기다. 

이는 기관 투자자들의 테마주들에 대한 관심도 확대와 대표 테마주를 중심으로 한 자금유입 흐름으로 이어지고 있다. 미래 고성장 영역의 대표주자 중 하나인 초전도체 산업의 성장성을 진단해보고, 중국 본토 A주 시장에서 주목 받는 주요 테마주들을 점검해보고자 한다.    

◆ 세계 최초 연구 성과 '3대 핵심 포인트'

중국 관영매체 중국중앙TV(CCTV) 뉴스는 9월 29일 중국과학원 허페이(合肥) 물질과학연구원 플라즈마(plasma) 물리연구소가 주도하고 허페이국제응용초전도센터, 허페이종합국가과학센터 에너지연구원, 칭화(清華)대학교가 공동으로 개발한 전(全) 초전도 자석이 35.1테슬라(1T=1만G, 35만1000가우스)의 자기장을 안정적으로 구현하는 데 성공해 세계 신기록을 세웠다고 보도했다.

이번에 제작된 '전 초전도 자석'은 초전도 재료를 감아 만든 자석으로, 고온 초전도 삽입 자석을 내부에 배치하고 그 외곽을 저온 초전도 자석이 감싸는 구조로 설계됐다. 극한 환경에서 자석의 기계적 안정성과 전자기적 성능을 크게 향상시킨 이 자석은 '35.1T'의 자기장을 만들어냈고, 이렇게 구현된 자기장은 30분 동안 '안정적'으로 작동했다.

1) 35.1테슬라가 갖는 의미

이번 연구 성과의 가치를 이해하려면 35.1T(35만1000 가우스)라는 수치가 갖는 의미를 이해할 필요가 있다.

일상에서 지구 자기장은 0.3~0.5가우스(G, 1 테슬라=1만 가우스)이고, 가정용 냉장고 자석의 자기장은 약 50G다. 병원에서 사용되는 최첨단 자기공명영상(MRI) 장치의 자기장은 3T 정도다.

결론적으로 35.1T는 지구 자기장의 70만배, 냉장고 자석의 7000배, MRI의 11.7배에 달하는 수치다.

2) '안정 상태'의 자기장 구현

수치보다 더 중요한 포인트는 '안정적 구현'이라는 데 있다.

지금까지 전세계적으로 개발된 초고자장 자석은 펄스 기술에 의존해왔고, 자기장은 수 밀리초(㎳, 1000분의 1초)만 유지됐을 뿐이었다. 이는 번개처럼 번쩍하는 빛과 같아서 연구진들은 정밀 실험을 수행할 시간을 확보하지 못했다.

하지만 이번에 중국 연구팀이 구현한 자기장은 30분간 안정적으로 출력됐다. 이는 극한 조건에서의 미시적 변화를 충분히 관찰할 수 있는 시간으로 고온 초전도 매커니즘, 양자 소재 특성, 생체 분자 구조에 대한 연구에 있어 해상도를 크게 높이는 결과로 이어질 수 있어 주목된다.

3) 고온∙저온 초전도의 융합

이번에 개발된 자석은 하나의 축을 기준으로 고온 초전도 삽입 자석을 내부에 배치하고 그 외곽을 저온 초전도 자석이 감싸는 구조로 설계됐다.

저온 초전도체(NbTi, Nb₃Sn 등의 소재)는 이미 검증된 소재로 강한 자기장 하에서 안정적으로 작동하지만, 약 20테슬라(T) 수준의 자기장에 이르면 초전도 특성이 사라지는 문제가 발생한다. 반면, 고온 초전도체(REBCO 테이프 등)는 더 높은 자기장을 견딜 수 있지만 강한 전자기력이 가해지면 쉽게 변형되거나 손상되는 한계가 있었다.  

중국 연구팀은 저온∙고온 초전도체를 하나의 축으로 결합, 외부의 저온 초전도 자석이 기초 자기장을 제공하고 내부의 고온 초전도 자석이 '추가 증폭'을 담당하게 설계함으로써 35.1 테슬라의 자기장을 견뎌내는 초전도체를 탄생시킬 수 있었다.

◆ '꿈의 기술' 초전도 소재 산업의 성장성

무저항과 완전 항자성(자기장의 영향을 받지 않는 성질)이라는 특징을 지니는 초전도 소재는 기존 소재로는 불가능한 대용량 무손실 전력 송전, 초강력 자기장 응용 등을 가능하게 해, 경제적·전략적으로 중요한 첨단 소재로 평가된다.

현재 초전도 소재는 임계 온도(초전도 현상 발생 온도)에 따라 고온 초전도체, 저온 초전도체, 상온 초전도체의 세 가지로 분류된다. 최종 목표는 '꿈의 기술'로 불리는 '상온∙상압 초전도체'로 고온 초전도체는 저온 초전도체에서 상온∙상압 초전도체로 넘어가는 과도기적 단계로 볼 수 있다. 

화타이증권(華泰證券)은 리포트에서 고온 초전도체는 저온 초전도체에 비해 더 높은 임계 온도, 전류, 자기장 등에서의 장점을 갖고 있어 초전도 소재의 응용 공간을 넓힌다고 평했다. 또한 핵융합 수요 확대가 고온 초전도의 경제성을 지속적으로 향상시킬 것으로 전망하면서 수백억 위안 규모의 시장 기회가 열릴 것이라고 진단했다.

중국 경제 및 시장 관련 데이터 제공업체 인사이트&인포(觀研報告網∙INSIGHT&INFO)가 제공한 데이터에 따르면, 전세계 고온 초전도 소재 시장 규모는 2024년 7억9000만 위안에서 2030년 105억 위안으로, 2024~2030년 연평균 성장률(CAGR)은 53.9%에 달할 전망이다. 

<'35.1 T 자기장 구현' 이슈로 재조명② 'A주 초전도체 테마주'>로 이어짐.

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pxx17@newspim.com