[지식의 창] 철을 끌어당기는 돌, 생활 속에서도 다양하게 활용되는 ‘자석’

[시선뉴스 허정윤]

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누구나 어렸을 때 이 물건을 가지고 놀거나 실험을 해본 적이 있을 겁니다. 특히 장난감 종류 중에서도 로봇 장난감은 이것을 이용해 탈부착하는 기능으로 많이 활용되기도 합니다. 겉으로는 같아 보이기도 하지만 어떨 때는 서로 밀어내고, 또 어떨 때는 서로 잡아당기는 성질을 가지고 있는 ‘자석’. 오늘은 우리 생활에서도 매우 다양하게 쓰이고 있는, 쇳조각을 끌어당기는 물질 ‘자석’에 대해 알아봅니다.

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자석은 철이나 니켈 등을 끌어당기는 성질을 가지고 있으며 그 힘은 가운데 부분이 약하고 양 끝이 강합니다. 끌어당기는 힘이 강한 자석의 양끝을 ‘자극’이라고 하며 그 성질을 ‘자성’이라고 합니다. 그리고 신기하게 막대자석을 수평으로 매달고 가만히 두면 자석은 항상 남과 북의 방향을 가리킵니다.

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이때 자석의 N극이 가리키는 곳이 북쪽이고, S극이 가리키는 곳이 남쪽입니다. 나침반의 바늘이 항상 남북 방향을 가리키는 것도 바로 자성을 가지고 있기 때문입니다. 그리고 나침반과 막대자석을 함께 놔두면 바늘이 심하게 움직이는 것을 볼 수 있는데요. 이는 나침반 바늘도 작은 자석이기에 서로 잡아당기거나 미는 힘이 작용하기 때문입니다.

지구 역시도 하나의 거대한 자석이라고 볼 수 있습니다. 나침반은 이러한 지구자기장을 이용해 만들어진 발명품인데요. 11세기 들어 중국에서 철로 된 자침을 이용한 나침반이 발명되어 항해에 이용되기 시작했고, 이 나침반 기술은 유럽에서 발전을 거듭하며 15세기 콜럼버스가 신대륙을 발견하는데 큰 역할을 했습니다.

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우리가 주위에서 흔히 보는 자석은 영구자석으로 외부 자기장이 없이도 자기 현상을 나타내는 자성을 지닌 물질입니다. 영구자석은 강자성 물질로 만드는데요. 대표적인 강자성 물질에는 철, 코발트, 니켈 등 전이금속과 네오디뮴, 가돌리늄 등 희토류 물질이 있습니다. 또 자석은 형태에 따라서 막대자석, 말굽자석, 고리자석, 자석볼 등으로 구분되죠.

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현재 자석은 우리 생활에서 매우 다양하게 이용되고 있습니다. 텔레비전이나 컴퓨터 모니터에 부착되어 화면 조절에 쓰이고 있으며 가정에서 사용하는 냉장고 문에는 안쪽 테두리에 자석이 달려 있어 냉장고 문이 몸체에 가까이 가면 저절로 닫히게 됩니다. 폐차장이나 고철 분리수거에 사용하는 크레인 끝에는 강력한 자석이 붙어 있어 무거운 자동차를 끌어올리기도 하고, 철을 따로 분리할 때도 유용하고 사용되고 있습니다.

자기부상열차는 열차와 선로가 서로 밀어내는 척력을 사용하는데요. 선로와 열차 사이에 인력과 척력이 번갈아 가며 작용하여 열차를 앞으로 달리게 합니다. 바퀴가 없고 레일과 밑바닥이 닿지 않고 떠서 움직이기 때문에 마찰이 없어 소음 진동이 적으며 마찰로 인한 에너지 손실도 없어 높은 속도를 낼 수 있다는 장점이 있습니다.

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또한 우리가 사용하는 신용카드나 교통카드의 뒷면을 보면 마그네틱 선이 있습니다. 이 부분에도 N극과 S극이 정해진 규칙에 따라 늘어서 있어 기계가 그 규칙을 읽어 정보를 인식하는 것입니다. 그래서 주의할 점이 있는데요 .마그네틱 선에 자석을 가까이 대면 규칙이 섞여 기존에 저장되었던 정보가 사라진다는 점입니다. 생각보다 우리 생활에서 다양하게 사용되는 자석, 또 어떻게 이용되는지 알아보면 좋을 것 같습니다.