지구 자기장 100만배 위력…손에 쥘 수 있는 초소형 자석 개발

지구 자기장의 100만배에 달하는 강력한 자기장을 생성하면서도 손에 쥘 수 있을 만큼 작은 초소형 자석이 개발됐다.

과학 전문매체 IFL사이언스는 13일(현지시간) 고온 초전도체(HTS) 물질을 이용해 세계 최고 수준의 자기장을 구현한 소형 자석이 개발됐다고 보도했다. 연구진은 희토류 바륨 구리 산화물(REBCO) 코팅 전도체 테이프를 감아 두 종류의 초소형 자석을 제작했다.

이 자석들은 각각 38테슬라와 42테슬라의 자기장을 생성하는 데 성공했다. 이는 현재 세계에서 가장 강력한 정상 상태 자석인 미국 국립고자기장연구소의 45.5테슬라 장치나 중국의 42.02테슬라 저항 자석과 맞먹는 수준이다.

특히 이 자석은 기존 장치들보다 훨씬 작고 효율적이다. 연구진은 논문에서 "새로운 자석은 훨씬 높은 전류 밀도에도 불구하고 기존 45.5테슬라 하이브리드 자석보다 전력 소비는 수천 배 적고 코일 부피는 1000배 이상 작다"고 밝혔다.

지구 자기장이 25~64마이크로테슬라 수준인 점을 고려하면 이 자석의 위력은 지구 전체 자기장의 약 100만배에 달한다. 크기가 작아 손에 쥘 수도 있다.

다만 상용화에는 과제가 남아있다. 이 자석의 자기장은 미국 식품의약국(FDA)이 안전하다고 간주하는 한도를 훨씬 초과한다. 대부분의 자기공명영상(MRI) 장비가 최대 4테슬라, 일부 고성능 장비가 7테슬라 수준에서 작동한다. 또한 '고온' 초전도체임에도 불구하고 영하 195도 이하의 극저온 환경에서만 작동한다는 한계가 있다.

한편 지금까지 인간이 만든 가장 강력한 자석은 1200테슬라를 기록했으나, 작동과 동시에 실험실을 파괴한 바 있다. 자연계에서 가장 강력한 자석은 초신성 폭발로 형성되는 중성자별의 일종인 '마그네타'로, 자기장이 100억~1000억 테슬라에 이르는 것으로 알려졌다.