KAIST(한국과학기술원)는 물리학과 신성철(55·사진) 교수와 류광수(30) 박사팀이 자구벽 미세구조 변화가 거듭제곱법칙에 미치는 영향을 세계 최초로 규명했다고 15일 밝혔다. 이로써 세계 물리학계의 20년 숙제였던 같은 차원의 자성체에서 거듭제곱법칙(power law) 분포지수가 왜 다양한 값을 갖는지에 대한 해답을 얻게 됐다. 이번 연구 결과는 세계적 학술지인 ‘네이처 피직스’의 16일자 인터넷판에 게재된다.
거듭제곱법칙이란 지진의 강도와 빈도, 병원에서 기다리는 시간과 빈도 등과 같이 불규칙하게만 보이는 자연 및 사회현상에 대한 상관관계를 한 가지 법칙으로 설명한 것. 이 법칙은 지진 강도가 높을수록 발생 확률이 떨어지는 것처럼, 큰 현상이 일어날 확률은 낮은 반면 작은 현상이 일어날 확률은 높다는 것이 요지로 통계 분포로 입증됐다.
문제는 거듭제곱법칙 분포지수가 같은 차원의 자성체에서 왜 다양한 값으로 나오냐는 것. KAIST 연구팀은 특수 기능의 ‘광자기 현미경’을 제작, 자구역전(자성체의 자화 방향이 반대로 바뀌는 것) 과정을 400나노미터(nm) 분해능으로 실시간 관찰한 결과, 자구벽의 미세구조 변화가 거듭제곱법칙 분포지수 변화에 결정적 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다.
실제로 온도가 영상 20도에서 35도로 상승하는 과정에서 자구벽 구조가 톱니 모양에서 평평한 모양으로 민감하게 변화했다고 연구팀은 설명했다. 이를 통해 거듭제곱법칙 분포지수가 자성체 차원에만 의존한다는 기존 학설도 뒤집었다. 아울러 자성체 스핀을 이용해 혁신적 신소자를 개발하는 ‘스핀트로닉스’ 기술구현시 장애가 되는 잡음현상을 정확히 이해하는 데도 크게 기여할 것으로 보인다.
류현정기자@전자신문, dreamshot@
