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일방향 자석은 만들 수 없을까?

  

지난 달 개봉해 화제를 모으고 있는 영화 ‘엑스맨: 데이즈 오브 퓨처 패스트’에는 각종 초능력을 지닌 돌연변이, 즉 엑스맨들이 등장해 관객들의 눈을 즐겁게 해주고 있죠. ^^ 그 중 특히 눈길을 끄는 등장인물은 매그니토(마이클 패스벤더/이안 맥켈런)인데요. 그는 금속과 전자기장을 자유자재로 조종하는 능력이 있어 각종 철과 자석을 자기 몸처럼 지배할 수 있답니다.


<엑스맨; 데이즈 오브 퓨처 패스트의 매그니토 / 출처 : 네이버 영화> 


그런데 여러분 이런 매그니토의 능력을 우리도 평소에 쉽게 느낄 수 있다는 사실~ 알고 계셨나요? 바로 자석을 통해 말이죠. (어딘가 낚인 기분 ^^;;)


쇳조각을 끌어당기거나 전류에 작용을 미치는 성질을 자성(磁性)이라 하는데, 이러한 자성을 지닌 물체를 자석이라고 합니다. 어렸을 적 과학교구상자에 들어있는 말굽자석, 막대자석 많이들 기억하실 텐데요. 자석은 붉은색의 N극, 파란색의 S극으로 이루어져 있어 반대 극끼리는 끌어당기는 성질을, 같은 극끼리는 밀어내는 성질을 가지고 있죠?



그렇다면 이쯤에서 여러분께 문제 하나!! 

막대자석을 가운데로 뚝 자르면 N극과 S극으로 분리할 수 있을까요? 

실제로 막대 자석을 두 조각으로 분리해 보면 N극과 S극을 가진 2개의 막대 자석이 생기는 것을 볼 수 있습니다. 


결코 한쪽은 N극 뿐이고 다른 한쪽은 S극 뿐인 단일 자극은 되지 않는다는 얘기죠. 더 이상 분할 할 수 없는 분자의 상태에 도달해도 N극과 S극을 가진 자기 쌍극자로 남아 있는데, 이것을 분자 자석이라고 합니다. 이것을 원자 상태로 분해해 보면 원자 내의 전자 또한 자기를 가진 마이크로 자석의 성질을 띄고 있다는 것을 알 수 있는데요. 이런 마이크로 자석이 기본이 되는 한 N극 또는 S극 한쪽의 성질만 가진 자기 단극자는 존재할 수 없게 됩니다.

 

철조각이 막대자석에 달라붙는 현상인 '자기'는 '전기'과 다르지만 밀접한 관련을 맺고 있습니다. 전기는 자기를 자기는 전기를 만들어 낸다는 것은 이미 많은 과학자들에 의해 증명되었죠. 자기와 전기는 그 성질도 비슷합니다. 자기가 N극, S극을 보유한 것처럼 전기도 (+)전하, (-)전하를 보유하고 있습니다. 자기와 전기 모두 서로 다른 종류끼리는 인력, 즉 잡아당기는 힘이 존재하고 같은 종류끼리는 척력, 밀어내는 힘이 작용합니다. 또 거리가 멀어질수록 그 힘은 감소하며, 힘의 크기는 거리의 제곱에 반비례 합니다.

 

하지만 한가지 다른 점이 있다면 전기는 플러스(+)와 마이너스(−)의 전하로 각각을 분리할 수 있다는 것입니다. 초등학교 과학시간에 에보나이트 막대를 털가죽에 문질러 졸졸 흐르는 물줄기에 가까이 대어 본 기억 있으실 텐데요. 마찰전기로 인해 털가죽에는 (+)가, 에보나이트에는 (-)가 대전되어 각 전하의 성질을 일시적으로 보유할 수 있습니다. 

 

이렇듯 우리가 과학시간에 얼핏 배웠던 전자와 전기의 기본적인 성질이 TV, 냉장고, 에어콘 등 전자제품을 개발하는 전기전자 산업의 기초가 되고 있다면 여러분 믿으시겠어요? ^^ 더욱 대단한 것은 아직도 이 분야의 발전 가능성이 무궁무진 하다는 점입니다. 가까운 미래에는 매그니토의 엄청난 능력을 누구나 보유할 수 있게 되지 않을까...? 살포시 꿈꿔봅니다.

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