자석는 왜 철을 끌어당기나요? 다른 물질은 당기지 못하나요?

Question

어릴 때부터 배워서 당연하다고 생각했는데 좌자석은 왜 철만 끌어당기나요. 사람 몸 속에도 미세하게 전류가 흐르고 있다는데 사람은 왜 당기지 못하나요?

철새의 머리에도 자석 같은 것이 있어서 나침반 없이도 방향을 찾아 간다던데 이런 동물들에게도 자석이 영향을 미칠 수 있지 않나여?

Answer 1

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

물체를 끌어 당기는 신비한 성질, 자성

철은 물체를 끌어 당기는 신비한 성질, 즉 자성을 지니고 있다. 쉽게 자화(磁化)되는 성질 때문에 철은 강한 자석을 만드는데 편리하게 이용될 수 있었다. 이러한 자성은 지구상에 존재하는 물질 중에서 상당히 한정된 물질에서만 볼 수 있는 특수한 현상이다.

자기적 성질에 따른 구분

물질은 자기적 성질에 따라 크게 상자성, 반자성, 강자성으로 구분되는데, 먼저 상자성체는 자기장 안에 넣으면 자기장 방향으로 약하게 자화되고, 자기장이 제거되면 자화하지 않는 물질을 말한다. 대표적으로 알루미늄, 주석, 백금, 이리듐 외에 산소 등이 있다. 반자성체는 외부자기장에 의해 반대 방향으로 자화되는 물질로 수소나, 물, 수정, 납, 구리, 아연 등 많은 금속과 대부분의 염류 등이 이에 속한다. 반면, 철, 니켈 및 코발트 등은 강자성체로 자기장의 방향으로 강하게 자화되며 자석에 강하게 끌리는 물체들이다. 이러한 강자성체 물질들을 함유한 합금 중에도 강자성체 성질을 갖기도 한다.

탈자성체 합금, 스테인리스

하지만 철 합금이라고 해도 자석에 붙지 않는 것도 있다. 대표적인 예가 오스트나이트계 스테인리스이다. 이것은 크롬 18%, 니켈 8%를 함유한 철 합금이어서 보통 ‘18-8 스테인리스’라고도 불리기도 하는데, 오물이 잘 묻지 않고 녹이 잘 슬지 않기 때문에 일반 가정의 싱크대 및 주방용 기기에 많이 사용되고 있다. 물론 자석에 붙지 않는 '18-8 스테인리스'도 여러 번 두드리면 부분적으로 자성을 띄게 되어 자석에 반응을 보이기도 한다.

Answer 2

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

철원소는 자기장의 영향을받아 전자의 원자핵 스핀방향을 자유롭게 바꿀 수 있어, 철 전체적으로 통일된 자기스핀을 가질 수 있습니다.

즉, 통제된 자기스핀을 가져 일정시간동안 동일하게자기장을 내는듯한 모습을 보이는 강자성체 중 하나입니다.