국내 연구진 옴의 법칙 깼다. 옴의 법칙 위배되는 '바일 금속' 발견

누구라도 한번쯤 외워보았을 법칙 ''전류의 세기가 전압과 비례하고, 저항에는 반비례한다" 바로 옴의 법칙이다.

그런데 190년 만에 한국 연구진에 의해 깨졌다. 국내 연구진이 '옴의 법칙'에 위배되는 '바일 금속'을 발견했다. 이는 교과서를 바꿀만한 사건이다.

포스텍 김지훈 물리학과 교수팀은 대구대 김헌정 교수와 공동 연구에서 옴의 법칙이 적용되지 않는 독특한 현상을 특정 금속으로부터 처음으로 발견했다.

연구진은 ‘바일 금속(BiSb)’ 표면 전자의 움직임이 옴의 법칙으로 설명되지 않는 점을 규명, ‘네이터 머티리얼스’ 8월 14일 자에 발표했다.

바일 금속의 표면에도 불순물이 있지만, 전자가 이동하는 양상은 보통 금속과 다르게 나타나는 것으로 전해졌다.
바일 금속은 전압을 걸어주면 내부에 전자가 이동하는 통로가 형성된다.

그런데 전자가 이 불순물에 부딪히지 않고 이 통로를 통해 이동한다.

통로 내부에서는 불순물에 따른 저항을 받지 않고 전류가 흐른다는 의미다.

전압, 전류, 저항이라는 세 가지 요소가 모두 있을 때 성립하는 옴의 법칙으로는 설명이 불가능한 현상이다. 

김 교수는 “바일 금속처럼 옴의 법칙에 위배되는 더 다양한 물질이 있을 수 있다”고 말했다.

바일 금속의 특성은 향후 에너지 손실이 거의 없는 반도체 기기를 개발하는 데 사용할 수 있다. 대부분의 전자는 자기장의 방향에 따라 움직이지만, 일부 전자는 금속 내부에서 자유롭게 돌아다닌다. 바일 금속에서도 통로 외부의 전자는 불순물이 있는 내부 공간에서 움직이기 때문에 미량의 저항은 있다. 향후 연구를 거듭하면 모든 전자가 통로를 통해 움직여 저항을 전혀 받지 않고 전류가 흐르는 소자를 만들 수 있다.