1. 개요
알루미늄과 니켈, 코발트를 합금해서 만든 자석의 일종이다.학교 과학실에서는 페라이트 자석 다음으로 많이 사용되고, 인지도는 네오디뮴 자석 다음으로 유명하다. N극과 S극이 표시되어있고 N극이 빨간색, S극이 파란색으로 되어있는 자석이 바로 알니코 자석이다.
일렉트릭 기타나 베이스 기타 등에 사용되는 픽업 중 '알니코 픽업'이라 불리는 것들이 바로 이 알니코 자석을 이용한 픽업이다.
2. 장점
네오디뮴 자석이 가장 강력한 자석이라면, 알니코 자석은 극한의 환경을 가장 잘 견디는 자석이다.알니코 자석은 내구성이 매우 강해 충격을 받아도 잘 안깨지는 장점이 있다. 내구성이 매우 강해서 떨어뜨리거나 기타 충격으로 깨지는 경우는 거의 없고, 자기 자신의 자력을 이기지 못하거나 자석끼리 붙어서 깨지는 경우는 더더욱 없다.[1]
알니코 자석은 부식에 강한 알루미늄과 니켈, 코발트가 주성분이기 때문에 내식성이 강해 녹도 잘 안슬고 덕분에 내식성 코팅도 불필요하다.
무엇보다 알니코 자석의 최대강점은 바로 내열성이다. 자석은 열을 받으면 내부에 정렬된 자성체 원자들의 배열이 흐트러지면서 자력이 약해지기 시작하고, 결국은 자력이 완전히 사라져 버린다.[2] 그리고 이렇게 소멸된 자력은 자석을 아예 새로 만들지 않는 이상 절대로 회복되지 않는다.
가령, 네오디뮴 자석은 자력은 매우 강력하지만 내열성은 매우 취약해서 온도가 50°C 정도만 되어도 자력상실이 발생하고 100°C를 넘으면 자력이 급격히 상실될 정도로 취약한데 비해[3] 알니코 자석은 최대 660°C까지 자력을 상실하지 않고 견딜 정도로 내열성이 매우 우수하다.[4]
3. 단점
자력이 약하다.[5] 즉, 알니코 자석은 내열성이 뛰어나 고온에서도 자성을 쉽게 잃지 않지만, 반대로 상온에서의 자력은 약하다는 것이다. 네오디뮴 자석 앞에 가져가면 강력한 자력으로 인해 자력이 소멸될 정도.또한, 가격이 비교적 비싸다는 단점도 있다.
4. 주의점
자력이 비슷한 자석끼리는 서로 붙여도 되지만, 자력이 많이 차이가 나는 자석끼리는 붙이면 문제가 된다.자력이 크게 차이나는 자석이 서로 붙으면 자력이 약한 자석이 강한 자석에 의해 쇼트가 발생할 수 있기 때문인데, 쇼트가 발생하면 극이 달라지거나 극끼리 자력이 바뀔수도 있으며, 한번 쇼트가 발생한 자석은 원래 상태로 되돌릴 수 없다.
쉽게 말해서 알니코 자석은 네오디뮴 자석에 취약하다.
내열성이 매우 나쁜 네오디뮴 자석과는 달리, 알니코 자석은 내열성이 매우 좋아 불에 잘 견디지만 정작 알니코 자석의 천적이 네오디뮴 자석이라는 것이 아이러니하다.
5. 결론
특징을 살펴보면 알니코 자석은 네오디뮴 자석과는 성질 면에서 상반되는 자석이라 볼 수 있다.네오디뮴 자석은 지구상에서 가장 뛰어난 자기력을 가진 영구자석이지만 내구성, 내식성[6]이 별로이고 특히 최악의 내열성을 가졌다.[7] 반면 알니코 자석은 고무자석 수준 보다 조금 더 강할 정도로의 약한 자기력을 가졌지만 내구성과 내식성이 매우 뛰어나고 최강의 내열성을 자랑한다.
이러한 특성을 고려하면 네오디뮴 자석은 상온이나 저온의 환경에서, 알니코 자석은 고온의 환경에서 사용하는게 적절하다.
예를 들어 평범하게 상온에서 쓰거나 액체질소가 존재하는 극저온의 환경[8]에서는 네오디뮴 자석을, 찜질방이나 제철소같이 더운 장소, 특히 불 속에서도 자력을 잃지 않고 유지시켜야 한다면 알니코 자석을 쓰는 것이 적절하다.
[1]
다만 이것은 알니코 자석 자체의 자력이 약하기 때문인 것도 있다. 결국 장점인 동시에 단점이기도 한 셈.
[2]
자석이 악영향을 받는 최저온도를 '퀴리온도'라고 부른다.
[3]
디스프로슘을 첨가하여 내열성을 개선한 고온용 네오디뮴 자석이 따로 있긴 하지만, 역시나 이것도 태생적인 한계 상 220°C 정도가 한계이다. 게다가 디스프로슘의 자성 방향은 철의 자성 방향과 정반대라 자성이 서로 상쇄되기 때문에 상온에서는 보통의 네오디뮴 자석보다 자력이 약하다는 단점이 있다.
[4]
참고로 페라이트 자석이 540°C, 사마륨-코발트 자석은 350°C, 고무자석은 90°C까지 견딜 수 있다.
[5]
네오디뮴 자석이 5,000G(0.5T), 사마륨 코발트 자석은 3,500G(0.35T), 페라이트 자석이 1,800G(0.18T), 알니코 자석은 800G(0.08T), 고무자석은 300G(0.03T) 정도의 자력을 가진다. 여기서 G는
가우스, T는
테슬라.
[6]
내구성은 네오디뮴 자석이 강도가 약한건 아니지만 워낙 위력이 강해 충격으로 인해 잘 깨진다. 내식성은 네오디뮴 자체가 반응성이 강해 산화가 쉽게 이루어지기 때문에 겉에 니켈, 아연 등의 금속으로 도금한다.
[7]
상술했듯이 영구자석들 중 자력 손실 시작 온도가 가장 낮다.
[8]
자석은 고온에서는 분자 운동이 활발해져 미소자석의 배열이 흐트러져서 자기력을 상실하는 반면 저온에서는 내부의 원자와 분자가 안정되어 내부 자기장 방향에 맞춰 정렬되기 때문에 자기력이 강력해진다. 하지만 보통 극저온에서는 초전도선으로 전자석을 만드는 초전도 자석을 많이 쓴다.