​“전기장만으로 극성 바뀌는 자석 물질 개발”

아주경제 김봉철 기자 = 국내 연구진이 자기장 없이 전기장만으로 N과 S극이 바뀌는 자석을 발견했다.

미래창조과학부는 서울대 물리천문학과 김기훈 교수·차이이솅 박사와 카이스트 물리학과 이순칠 교수·권상일 박사가 참여한 공동 연구팀이 이러한 연구 성과를 냈다고 24일 밝혔다.

이 자석은 극성을 바꿀 때 전류를 발생시킬 필요가 없어 초저전력 자기 센서나 고집적 메모리소자 개발 등에 폭넓게 응용될 것으로 기대된다.

하드디스크 같은 정보기록소자의 핵심소재인 자성물질은 주로 자기장으로 N극과 S극을 변화시켜 정보를 기록한다. 하지만 자기장을 만들기 위한 전류발생 과정에서 열 손실이 크다는 단점이 있었다.

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그동안 전기장으로 자석의 극성을 조절하려는 연구가 꾸준히 진행돼왔으나 이렇다 할 성과물이 나오지 않았다. 일부 성공 사례가 있긴 했지만 온도를 영하 270도 이하로 낮추거나 외부 자기장을 추가로 발생시켜야 하는 제약이 있어 실용적이지 않다는 지적을 받아왔다.

연구팀은 전기성과 자기성이 강하게 결합된 ‘다강체’ 단결정 물질을 합성함으로써 전기장만으로 자석의 극성을 뒤집는 데 성공했다.

이 합성물질은 냉장고 자석·무선주파수 여과기·플로피 디스크 등에 쓰이는 ‘육방정계철산화물’(hexaferrite)계로, 철(Fe)의 일부를 알루미늄(Al)으로 치환하자 자기장 없이 극성이 바뀌는 효과가 나타났다고 연구팀은 설명했다.

김기훈 교수는 “이 합성물질을 이용하면 전류가 아닌 전압으로 자석의 극성을 변화시킬 수 있어 초저전력 고효율 자기소자를 개발하는데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

다만 이 연구가 상온보다 다소 낮은 기온 환경에서 수행된 것이라 향후 추가 연구를 통해 상온에서도 같은 결과를 도출해야 하는 점은 과제로 남았다.

한편 이번 연구 성과는 이날 자연과학 분야 국제학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션스지’ 온라인판에 실렸다.