시계의 작동 원리

현대 문명에서 우리 일상을 지배하는 시계는 크게 두가지로 분류되어지는데

 

첫 번째로 가장 흔한 쿼츠(QUATZ) 시계가 있다

 

 

쿼츠 시계는 1970년대 일본에서 상용화에 성공한 쿼츠 기술을 이용한 시계로 (1967년 스위스에서 쿼츠 무브를 발명했기 때문에 때문에 최초라는

말 대신 상용화라고 표현)

 

과거 기계식 시계가 갖는 안좋은 점을 모조리 극복해낸 획기적인 시계이다, 또한 초기에는 비싼 기술이였지만

단가 절감으로 전 세계에 널리 보급되었으며 스위스의 시계 산업을 빈사상태에 이르게 한다.

 

 

 

쿼츠 시계의 작동 원리를 보면, 과거 기계식 시계에 비해 경쟁력을 얻을 수 있는 몇가지 요소가 보인다.

 

 

 

우선, 과거의 기계식 시계가 태엽으로 움직이는 것과 달리 배터리로 움직이며

 

= 시계가 한번 구동되는게 최소 1년에서 3년까지 가능해짐, 과거 기계식 시계는 매일 태엽을 돌려주거나

   시계를 착용하지 않으면 3일내지 4일 내에 작동이 멈추어 시간을 다시 조절해줘야 했음.

   그리고 태엽통이 녹슬거나 꼬이는 경우 수리가 필요했는데 이런게 전혀 필요가 없어짐.

 

 

 

두 번째로 밸런스 휠 ( 시계의 진자추) 가 사라지고 쿼츠 공진기와 직접 회로로 바뀌게 된다.

 

 

= 기계식 시계는 밸런스 휠을 사용해서 시계를 구동시킴, 밑에서 기계식 시계 설명할때 자세히 쓰겠으나

   이는 자세에 따른 오차와, 각종 내구성에 있어서 취약한 모습을 보여줌 (물리적 충격, 자성 등)

   가장 큰 문제는 시간에 오차가 발생하는데 쿼츠 시계는 이러한 오차를 비약적으로 잡아주게 된다

 

 

 

세번째는 부품의 전자화로 인한 분해 소지가 필요 없어진다

 

 

= 쿼츠 시계의 보급성의 가장 큰 이점 중 하나로, 기계식 시계는 5년에서 10년 사이에 시계 부품을 다 세척하고 주유를 해야하는 오버홀을 해줘야 하지만

   하지만 쿼츠 시계는 건전지의 교체 이외에는 필요가 없다.

   그랜드세이코나 오메가의 고급 쿼츠 무브먼트의 경우 오버홀이 필요하긴 하나, 일반적인 보급 쿼츠의 경우에는 하지 않는게 일반적이다.

 

 

 

마지막으로 시계의 전자화로 인한 복잡한 최고의 가성비를 누리는게 가능해짐

 

 

= 시계의 전자화로 인해서, 과거 기계식 시계가 손목에 담기 위해서 끊임없이 노력하고 비싼 가격에 책정되었던 기술들이

    몇십만원짜리 시계에 적용 되는것이 가능해짐.

    이는 거의 혁명적이며, 위에 예시로 보여진 세이코 시계의 기술력을 기계식 시계에 담으려면 최소 3천만원에서 1억까지 요구가 된다.

 

 

 

물론 예거 르쿨트르의 시계의 기술력과 세이코 쿼츠의 기술력을 비교한다는 것은. 수많은 시계 매니아들에게 웃음을 살 일이다

하지만 여기서 초점을 맞추고 싶은 것은, 저렇게 비싸고 정밀한 기술력을 엄청나게 싼 가격으로 누릴 수 있게 해준 쿼츠 기술력의 장점이다.

 

 

50만원 VS 3천만원. 어쩌면 시계가 부자들의 소유이자 그들만의 리그가 된 것이 이상한 일은 아닐 것이다.

 

 

쿼츠 모델은, 위의 장점을 발판삼아 수 많은 변화와 발전을 거듭하고 있다. 두 가지를 더 살펴보자

 

 

 

 

1. 세이코의 키네틱드라이브

 

 

 

 

사진만 보고도 알 수 있겠지만, 맨 위에 반달 부품이 추가됨과 동시에

쿼츠의 핵심인 배터리가 없어졌다.

 

이는 쿼츠 기술과 기계식 기술을 반반씩 섞어놓은 짬뽕과 같다.

 

맨위의 반달 부품은 로터라고 하며 시계의 사용자가 걷거나 움직일 때 자세에 따라 360도로 회전하며

배터리를 충전한다. 즉 자가 발전기라고 보면 된다.

 

자가 발전된 전기를 시계가 저장하고 있다가 동력으로 쓰는 것으로 기계식 시계가 태엽을 자동으로 감는것과 비슷한 원리이다.

(기계식 시계의 경우 배터리의 충전이 아닌, 로터의 회전력으로 태엽을 감는다.)

 

 

아주 획기적이고 멋진 기술이라고는 할 수 없으나... 쿼츠의 다양한 변형 기술 중 하나로 세이코 시계에 장착되어져 있다.

 

 

세이코의 키네틱 드라이브가 들어간 시계의 신기한 또 하나의 기능은, 시계를 착용하지 않고 어느 정도 시간이 지나면

시계의 구동이 자동으로 정지되었다가, 소지자가 시계를 다시 착용하면 시간을 기억하고 있다가 지금 시간으로 맞추는

오토릴레이 기능이 있다는 점이다. 단 오토릴레이 기능의 경우 시계가 기억할 수 있는 시간이 48시간 내외인 단점이 있다.

 

 

 

 

 

 

2. 부로바의 프로시져니스트

 

 

 

보통 우리가 생각하는 쿼츠 시계라고 하면, 똑 딱 똑 딱 하면서 움직이는 시계일 것이다.

하지만 부로바의 프로시져니스트는 물 흐르듯이 초침이 흘러가는데 흡사 기계식 시계와 비슷하다 ( 기계식 시계는 1초 단위가 아닌 물흐르듯 움직임)

2010년 시티즌 무브를 기반으로 완성되어졌으며 일반 쿼츠 무브먼트보다는 높은 정확도를 자랑한다

별 대단한 기술은 아니지만 쿼츠 시계에서도 물 흐르듯 움직이는 무브먼트가 있다는 것을 아는 것에 의의를 두자

 

 

가끔 시골집 가면 아에 물 흐르듯 움직이는 오래된 쿼츠 시계가 있긴 한데, 이 부분에 있어서는 제보 받는다. 나도 어떤 시계인지 궁금하다.

 

 

끝으로 쿼츠 시계는 현대 사회에서 많은 사람들의 손목을 지켜주고 있으며, 그 변형성은 무궁무진하다.

크로노그래프, 미닛리피터, 퍼페츄얼 켈린더 등 과거에는 일반 사람들의 손목에 올라가지도 못했던 뛰어난 기술들을 쉽게 접하게 된 점에 감사한다

쿼츠 시계도 다 똑같은 시계가 아닌, 특이한 시계들도 많이 있으니 관심 있는 사람은 검색해보길 바란다.

두 번째는, 시계 사회에서 가장 오래 되었으며 수많은 시계 매니아들을 만들어내고

70년대 쿼츠 파동을 이겨낸 후 새로운 황혼기를 맞이한 기계식 시계에 대한 내용이다.

 

 

시작하기 앞서, 한 연구 기관에 의하면 앞으로 사라질 직업으로써 시계공이 있다고 언급되었는데

이건 시계에 대해서 너무 모르고 하는 헛소리이며, 기계식 시계는 세상의 정보화와 과학화와는 다른 독자 노선을 걷는 기술이라고 나는 생각한다.

 

 

 

 

기계식 시계는, 크게 두 가지로 나눌수가 있다

 

첫 번째는 수동 시계, 두 번째는 오토매틱 시계이다.

두 개는 한줄로 요약이 가능한데 자동 감기가 되는 로터가 있느냐 없느냐 (로터는 위의 세이코 키네틱 드라이브 참조) 의 차이이지

완전히 두개가 다른 시계로써 존재한다고 생각하지는 않는다.

 

 

 

시계의 가장 기본적인 작동 원리를 살펴보자

 

위의 사진은 시,분,초침만 있는 가장 시계의 기본적인 구성 방식이다 ( 쭉 나열해놓은 모습임)

 

쿼츠 시계와 다른점이 있다면, 전자 회로 대신에 작은 진자(밸런스 휠, 맨 왼쪽)을 이용해서 작동한다는 점과

오른쪽의 용두로 태엽을 감을 수 있다는 점이 있다.

 

 

맨 오른쪽의 밸런스 휠은 초당 6번이나 8번, 10번씩 움직이며. 시계를 구동하게 된다 아래의 사진을 보자

(6번, 8번, 10번의 차이는 초침이 얼마나 부드럽게 움직이느냐의 차이로 구별이 가능하다

컴퓨터의 30프레임과 60프레임 차이 정도로 생각하면 된다, 당연히 고진동일수록 움직임은 부드럽다)

 

 

 

금색의 밸런스 휠이 회전하면서 오른쪽의 이스케이프먼트 휠 동력 전달. 그리고 톱니바퀴가 그 움직임을 받아

두,세개의 톱니바퀴 부품에 전달하면서 1분이 60초로 흐르게 힘을 분산시켜 구동하게 된다.

 

위의 시계 구성도를 봤을때 톱니바퀴가 짜잘하게 많아 보이는것은, 시분초침, 태엽의 동력 전달과 더불어

1분을 60초로 나누어 초침을 흐르게 하는 계산까지도 들어가 있다는 점을 알아두자

 

 

 

 

 

그럼 실제 시계의 밸런스 휠 구동 짤을 보자.

 

 

 

 

그렇다면 지금부터 더욱 자세하게 기계식 시계의 기본 작동 원리를 알아보자.

 

 

 

 

우선 시계의 기본 모습에 대해서 설명하겠다 보통 시분초침이 있는 기본 시계의 모습이다. 위를 일렬로 나열하면 ...

 

그럼 동력의 전달 과정을 알아보자.

 

기계식 시계가 갖는 쿼츠 시계와의 다른 점은, 태엽을 통해 움직인다는 점이다. 용두를 감으면 태엽이 같이 감기게 되고

메인스프링이라고 부르는 태엽통 속의 태엽이 서서히 풀리면서 태엽통을 움직이게 된다.

 

태엽통이 움직이게 되면, 톱니바퀴들이 그 동력을 전달받아 밸런스휠로 가져가게 되고..

 

이스케이프먼트 휠을 거쳐

 

밸런스 휠로 동력이 전달되게 된다. 이때 밸런스 휠은 일정한 속도로 회전을 반복해서 시계의 시간을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

 

 

그리고 톱니바퀴들과의 일련의 움직임을 통해 시간이 흐르게 되는 것이고 이것이 가장 기본적인 시계의 기본적인 원리이다.

 

 

이런 동작 과정을 가지기 때문에, 중력과 사용자의 자세 등으로 발생하는 오차가 있으며 무엇보다 자성을 잘 먹기도 한다

부품 내부의 부식이 일어나기도 하고 움직임의 유연함이 떨어지기 때문에 5년에서 10년 안에 내부 세척과 주유를 통한 관리가 필수적이다.

 

시계의 가장 기본적인 구성 원리를 보았으니. 시계 오덕후들을 만들어내는 각종 시계 기능과 그 시계들을 알아보자.

 

 

 

 

 

 

1. 크로노그래프 시계

 

 

 

태그호이어의 카레라 1887이다, 그리고 보통 사람들이 생각하는 버튼 많고 바늘 많은 시계이다

흔히 말하는 스탑워치 기능이 들어간 시계이고 겉보기에는 길에서도 흔한 시계이기도 하다.

그러나 이 시계 역시 기계식 시계이고 위에서 설명된 시계의 기본 원리를 포함해서 쿼츠와는 완전히 다른 복잡한 시계 구조를 가지고 있다.

 

 

 

이 시게가 품고 있는 1887 무브먼트, 그냥 그저 그런 부품처럼 보이지만 이를 분해해보면

 

 

 

 

겉보기에도 크로노그래프가 들어간 시계이기 때문에 복잡성을 띄게 된다.

 

 

 

또 하나의 크로노그래프 명작, 오메가 스피드마스터 프로페셔널 문워치이다.

이 시계가 인기 있는 이유는, 과거 나사에서 날 탐사를 계획한 후, 우주 공간에서 최초로 사용된 시계이다.

뒤집어 얘기하면, 그 당시 우주에서의 악조건을 이길 수 있는 내구성을 가진 유일한 시계이기도 했다. (중력에 의한 오차, 자성, 온도차, 및 내구성 등..)

 

 

 

 

 

 

2. 뚜르비용

 

 

 

시계에 조금 관심 있다면 다 들어봤을 뚜르비용이다. 이 뚜르비용은 과거 시계 제작자 브레게라는 시계제작자가

 

자세에 의한 시계의 오차를 줄이고자 고민한 끝에 만들어낸 기술이다.

보통의 밸런스휠과는 달리 1분에 케이지가 360도 회전하며 중력에 오한 오차를 잡아주게 된다.

 

 

뚜르비용이라는 시계 자체가 적절한 금속, 적절한 무게 그리고 한치의 오차도 없는 조립이 요구되기 때문에

웬만한 브랜드에서는 최소 5천만원부터 시작하는게 보통이다.

 

 

 

뚜르비용은 실용성을 넘어 시계 회사들의 기술력의 상징으로 존재하며 여러 응용된 모습을 보여주는데

 

 

제니스의 3축 자이로 뚜르비용

 

 

 

등등..... 여러가지 응용된 기술들이 있으며 이런 시계를 고안하기 위해 최고의 기술자들이 몇 년간 고민하곤 한다

 

물론 가격은 우리 일게이들이랑 상관 없는 저 너머 차원의 가격이다..

 

 

하지만 뚜르비용의 경우, 뭐든지 가능한 대륙에서 50만원짜리 조잡한 뚜르비용을 카피해서 판매하고 있으니

아주 경험 못해보는것은 아니다, 단 오차 등에 있어서는 기대할 수준이 못된다.

 

 

 

 

3. 미닛 리피터 시계와  퍼페츄얼 캘린더

 

 

미닛 리피터란, 공이 시계 내부를 때려서 시간을 알려주는 기능이다.

복잡한 컴플리케이션 기능중 하나이기 때문에,  미닛 리피터가 들어간 이상 가격은 억대가 무조건 넘는다.

 

 

그리고 마지막으로  퍼페츄얼 캘린더

 

 

퍼페츄얼 캘린더는, 별다른 작동 없이 일,월,년, 달의 공전주기를 알아서 보여주는 시계이다

윤년,윤달까지도 다 알아서 조정이 되며 단지 사용자가 해주어야 할 것은

100년마다 한번씩 년도를 조정해줘야 한다는거다 (2000년 ->2099년까지만 가기 때문)

 

 

가격은 컴플리케이션 기능 중 하나 답게 최소 3천만원대부터 시작한다.

 

위의 기능들을 다 때려박은 몇십억짜리 시계도 수도 없이 존재하나, 거기까지 쓰면 밑도 끝도 없을것같다

 

 

 

위의 기능들은 전부 복잡한 부품들을 가지며 상당한 기술력을 요한다.

보통 일반인들이 접하는 마지노선은 퍼페츄얼 캘린더 라인일 것이라 생각한다

 

물론 쿼츠 건전지 시계로 구매한다면 위의 기능들은 비싸봐야 백만원 아래로 다 구현이 가능한 기능들이다

하지만 현대 문명과 벗어난 과거의 기술들로 저런 복잡한 기능들을 구현해낼 수 있다는 것은, 비싼 가격임에도 불구하고

관심이 갈 수밖에 없는 그련 매력에 빠지게 하는 그런 것들인 것 같다.)

 

 

오로지 기계식이고, 사람의 손을 거쳐야만 가능한 기술들, 이런 시계를 다루는 직업이 과연 미래에 없어질 수 있는 직업일까?

매일 손으로 태엽을 감아주고 시계가 멈출까봐 매일 차고 나가게 되는 것은 기계식 시계만이 가진 매력이자 장점일 것이다.