마그네틱

마그네틱(Magnetic) 또는 자성체는 외부 자기장에 반응하여 자기장을 띠거나, 스스로 자기장을 생성하는 물질 또는 현상을 총칭한다. 이러한 성질은 물질 내 원자들의 전자 스핀과 궤도 운동의 정렬에서 비롯된다. 마그네틱 현상은 현대 문명의 다양한 기술 분야에서 핵심적인 역할을 수행하며, 그 종류와 응용 범위는 매우 넓다.

정의 및 분류

마그네틱은 외부 자기장에 대한 반응 방식에 따라 크게 다음과 같이 분류될 수 있다.

• 강자성체 (Ferromagnetic materials): 외부 자기장이 없을 때도 자발적으로 자기 모멘트를 가지며, 강한 자성을 띤다. 대표적인 예로는 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등이 있다. 자기장을 제거한 후에도 잔류 자기장을 유지하는 특징이 있다.

• 상자성체 (Paramagnetic materials): 외부 자기장이 있을 때만 자기 모멘트를 가지며, 자기장 방향으로 약하게 자화된다. 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 등이 이에 속한다. 자기장을 제거하면 자성을 잃는다.

• 반자성체 (Diamagnetic materials): 외부 자기장이 가해지면 자기장과 반대 방향으로 약하게 자화된다. 구리(Cu), 금(Au), 물(H₂O) 등이 이에 속한다. 자기장을 제거하면 자성을 잃는다.

• 반강자성체 (Antiferromagnetic materials): 인접한 원자들의 자기 모멘트가 서로 반대 방향으로 정렬되어 전체적으로는 순수한 자기 모멘트를 가지지 않는다. 산화망간(MnO) 등이 대표적인 예이다.

• 페리자성체 (Ferrimagnetic materials): 반강자성체와 유사하지만, 서로 반대 방향으로 정렬된 자기 모멘트의 크기가 달라 전체적으로 순수한 자기 모멘트를 가진다. 페라이트(Ferrite) 등이 이에 속한다.

응용 분야

마그네틱 현상은 다양한 분야에서 응용된다.

• 정보 저장: 하드 디스크 드라이브(HDD)나 자기 테이프 등은 강자성체의 자기적 성질을 이용하여 정보를 저장한다.

• 전기 모터 및 발전기: 자기장과 전류 사이의 상호 작용을 이용하여 전기 에너지를 기계 에너지로, 또는 그 반대로 변환한다.

• 의료: 자기 공명 영상(MRI)은 강력한 자기장을 이용하여 인체 내부의 단면을 촬영한다.

• 센서: 자기장의 변화를 감지하여 다양한 센서에 활용된다 (예: 지자기 센서, 홀 효과 센서).

• 기타: 스피커, 변압기, 자기 부상 열차 등 다양한 기술에 응용된다.