안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
자석이 시간이 지남에 따라 힘이 약해지는 이유는 자석 내부에 질서정연하게 배열되어 있던 미세한 자석 단위인 자구의 방향이 외부 자극이나 시간에 의해 흐트러지기 때문입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.
자석 내부의 수많은 자구가 한 방향을 똑같이 바라보고 있을 때 강한 자성이 나타납니다. 하지만 다음과 같은 요소가 자구의 정렬을 깨뜨립니다.
첫째로 온도가 높아지면 자석을 이루는 원자들의 열운동이 심해지는데, 이 진동이 한 방향으로 맞춰져 있던 자구의 정렬을 흔들어 자성을 잃게 되고 일정 온도를 넘어서면 자성을 완전히 잃게 됩니다.
둘째로 자석을 바닥에 떨어뜨리거나 망치로 치면 충격 파동이 내부 원자 배열을 흔들어 정렬되어 있던 자구들을 제각각 다른 방향으로 엉키게 만듭니다.
마지막으로 시간이 지나면 자연적인 엔트로피 증가 및 지구 자기장, 주변 전자제품의 자계 때문에 조금씩 자구가 흐트러집니다. 특히 냉장고에 붙이는 자석은 대부분 자석 가루와 고무를 섞어 만든 고무 페라이트 자석으로 시간이 지나며 고무가 가스화되어 딱딱하게 산화되거나 접착 표면이 유연성을 잃어 밀착력이 떨어지는 현상이 함께 나타납니다.
이러한 영구자석이 전력 없이 자성을 유지하다가 열과 충격에 의해 점차 약해지는 특성을 지닌 반면, 전자석은 코일에 전류가 흐를 때만 자기장이 발생하는 방식으로 자력의 세기와 온·오프를 자유롭게 제어한다는 점에서 차이가 있습니다. 한번 자성을 잃은 자석이라도 네오디뮴처럼 훨씬 강력한 자석으로 한쪽 방향을 여러 번 쓸어내려 주거나 전문 착자기로 강한 자기장을 가하면 흐트러진 자구가 다시 정렬되어 자성이 되살아납니다.