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쿼츠칼럼 1) 쿼츠의 역사와 정확성에 대한 집착
1969년 12월 25일세이코는 시계 하나를 발표하게 됩니다. 그 이름은 바로 'Quartz-Astron'. 시계 역사에 깊이 남을 한 획을 긋는 시계가 출시되는 순간입니다.그 이후로 세이코를 포함한 수많은 시계 제조사들은 쿼츠 시계를 만들게 됩니다. 이들은 왜 이렇게 쿼츠라는 신기술에 열광한 걸까요?시계의 본질은 시간을 정확히 보여주는것입니다. 이 목표를 이루기 위해 쿼츠의 시대가 시작되기 전부터 수많은 사람들이 연구했습니다. 그 과정에서 투르비용, 브레게 오버코일 등 수많은 기술이 튀어나오게 됩니다.그런데 훨씬 간단하고 확실한 방법이 튀어나왔으니 시계 제조사들이 열광한것은 어쩌면 당연한 일인지도 모르겠습니다.사실 쿼츠시계의 등장은 이미 예고되어있었습니다. 쿼츠시계는 "전지로" "수정 진동자"를 구동해서 작동하게됩니다.쿼츠 시계는 1927년 캐나다의 벨 연구소에서 개발되었습니다. 물론 사이즈는 거대해서 손목에 올릴수는 없었죠.전지로 구동하는 시계는 1957년에 해밀턴이 '벤츄라'라는 이름으로 발표합니다.여기에 더해 부로바 에서는 스프링과 밸런스휠을 제거하고 더욱 정확한 시간을 나타내는 음차시계까지 등장하게 됩니다. 물론 배터리 수명과 같은 몇몇 단점은 있었지만 이전과는 전혀 다른 구조를 가지고 있기에 새로운 가능성을 제시했다고 생각합니다. (음차시계도 상당히 재미있는 시계라 나중에 따로 다룰수 있으면 다뤄보도록 하겠습니다.)이로써 쿼츠 시계가 나오기 위한 배경은 모두 갖춰진 셈이 되었습니다. 남은것은 손목시계에 들어갈만한 사이즈로 축소하고 전력소모량을 적정 수준으로 줄이는 일만 남았던것입니다.이런 폭풍전야와 같은 상황에서 세이코가 35SQ라는 무브먼트를 아스트론에 탑재해 최초로 상용화한 것입니다. 물론 세이코만 이 생각을 하고 있던건 아니고 스위스의 회사들도 Beta21 이라는 무브먼트를 준비하고 있던걸 보면 모두 생각은 같았나 봅니다.쿼츠 시계의 등장 이후에도 여러 제조사들은 더욱 정확한 시계를 만들려고 노력하게 됩니다. 그 결과물은 대략 4가지 정도로 요약할수 있을것 같습니다.1. 수정 진동자를 대체할 다른 물질을 사용한다2. 수정진동자의 진동수를 높인다3. 수정 진동자를 더욱 정교하게 조정하고 계측한다4. 시계를 자주 맞춰준다이 중 4번은 전파시계와 위성시계 인데 이 부분에 대해서는 할말이 워낙 많아서 별도의 칼럼으로 분리해서 다룰 생각이고 이번 칼럼에서는 남은 3가지 방법에 대해 상세히 다뤄보겠습니다.첫번째 방법인 수정 진동자를 대체할 다른 물질을 사용하는 방식은 절반의 성공만 거두게 됩니다. 루비듐이나 세슘의 원자를 이용해서 그 어떠한 시계보다 정확한 시계를 만들어내는데에는 성공했지만 안타깝게도 손목시계에 올리기에는 너무나 거대하고 많은 전력을 소모하기에 테스트 성격의 제품을 제외하고는 시장에 대중화 될수는 없었다는게 안타까운 점입니다. 하지만 쿼츠가 그랬듯이 언젠가는 가능할수도 있다고 생각합니다.(루비듐 모듈은 이미 상당히 작은 크기까지 제작이 가능하기에 만약 상용화 된다면 루비듐 시계가 먼저 나오지 않을까 생각중입니다.)(세슘 원자 시계, 연차 0.001초)두번째 방법인 수정 진동자의 진동수를 높이는것은 어쩌면 제일 직관적으로 성능을 끌어 올리는 방법입니다. 기계식 시계의 정확도를 하이비트를 이용해 끌어올린것처럼 수정진동자의 진동수를 더 높게 끌어올려서 정확도의 상승을 꾀한것이죠. 대표적인 고 진동 무브먼트인 부로바의 프리시져니스트는 다이얼에 262kHz라고 적혀있는걸 확인할수 있습니다. 여기서 262kHz가 바로 수정 진동자의 초당 진동수 입니다. 기본적인 수정 진동자의 진동수는 32768Hz보다 8배 높은 진동수를 사용해서 정확도를 올립니다.이 방식은 굉장히 쉽고 확실한 방법이지만 몇가지 결점이 있습니다. 기계식 시계에서도 하이비트가 되면 파워 리저브가 줄어들듯이 쿼츠 시계도 동일한 현상이 일어난다는 것이죠.(위에서 언급한 부로바 무브먼트, 구동을 위해 고전압 대용량 리튬 전지 필요)세번째 방법은 수정 진동자를 더욱 정교하게 조정하고 계측하는것입니다. 쿼츠는 완벽해 보이지만 한가지 결점이 있습니다. 바로 온도변화에 민감하다는 점입니다. 기계식 시계가 이 문제를 해결하기 위해서 수많은 스프링 소재를 개발했다는것을 생각하면 쿼츠도 동일한 길을 걷는다고도 볼수 있겠네요.쿼츠는 이 문제점에 대한 대답을 온도센서를 내장하는 방식과 쿼츠의 온도 자체를 일정하게 유지하는 방식 두가지를 제시합니다. 이 중 쿼츠의 온도 자체를 일정하게 유지하는 방법은 별도의 히터로 항상 동일한 온도를 유지하는 방식입니다. 하지만 초소형 전지로 구동되는 손목시계에 전기를 퍼먹는 히터를 설치한다는것은 도저히 적용할수가 없는 방식이죠. 따라서 손목시계에는 온도센서를 내장해 온도에 따라 변하는 오차를 보정해 정확한 시간을 유지하는 방법을 사용하고 있습니다.밑의 사진은 온도 보정 기능이 탑재된 시티즌, 세이코의 무브먼트와 온도보정기능이 없는 오메가의 1538 무브먼트를 비교한 그래프입니다. 보시다시피 온도보정이 없으면 온도에 따라 오차율이 극심하게 차이난다는것을 확인할수 있습니다.상당한 인기를 끌고 있는 그랜드 세이코 쿼츠에 탑재되는 9F 무브먼트에는 온도 센서가 탑재되어있고 24시간 동안 540회의 온도를 측정해 보정합니다. (연차 10초, 특별판 5초)스위스 브랜드에서는 론진의 V.H.P. 라인업이 대표적인 온도보정이 적용된 무브먼트 입니다. (연차 5초)여기서 더 나아가게되면 고주파수와 온도 보정까지 동시에 적용한 무브먼트도 있습니다.2019년에 출시한 시티즌의 0100 무브먼트를 들수 있겠네요.일반적인 쿼츠시계의 수정진동자 진동수는 32768Hz인데 이 무브먼트는 무려 8.4MHz로 진동합니다. 약 250배에 달하는 수치입니다. 이 시계 이전에도 카시오, 시티즌, 융한스 등에서 4MHz 까지는 출시된적이 있지만 8MHz는 최초인것으로 알고 있습니다.당연히 온도 보정장치는 기본으로 탑재되어있고 온도 측정횟수도 24시간당 1440회, 즉 분당 1회 측정이 이루어집니다. 그 외 다양한 방법으로 정확도를 극한으로 끌어올린 결과 연차 1초를 달성했습니다. 이로 인해 발생되는 상당한 양의 전력소모는 에코드라이브로 충당한다는 상당히 시티즌 스러운 방식으로 해결한것도 특징이라고 할수 있겠네요.그 외에 정확도에 영향을 끼치는 부분으로는 수정의 절단방향 이라던지, 두개의 진동자를 이용한다던지 하는 부분도 있고 다양한 빈티지 쿼츠랑 현행 쿼츠 모델에 대해서도 다루고 싶지만 너무 깊게 들어가는것 같으니 이번 글은 여기서 마무리 하려고 합니다.다음 글은 여기서 미처 언급을 못하거나 넘어간 부분을 가지고 시간이 나면 다시 찾아오겠습니다.
작성자 : RICOH고정닉
비질란테와 노스 아메리칸에 관한 잡설들(완)
[시리즈] 미해군 함상폭격기 잔혹사 · 날아다니는 코닥 카메라: RA-5C Vigilante-3 · 계륵이 되어버린 폭격기: A-5 Vigilante-2 · 50년대 항공기술의 정점: A-5 Vigilante-1 · 냉전기 미해군의 대들보: A-3 Skywarrior-2 · 냉전기 미해군의 대들보: A-3 Skywarrior-1 · 벼락치기하면 안되는 이유: AJ Savage A-5A의 선형 폭탄창에 보관된 핵폭탄과 연료 탱크들은 프로브 앤 드로그 급유를 위한 급유 팩으로 대체될 수 있었는데, 이딴거 쓸바에는 남아도는 스카이워리어들을 급유기로 개조하는게 훨씬 더 싸게 먹혔기에 거의 사용되지 않았다. 1968년, 미국이 F-106 델타 다트를 대체하기 위해서 시작한 IMI(Improved Manned Interceptor/개량된 유인요격기) 사업에서 노스 아메리칸-록웰은 A-5를 기반으로 한 3발 요격기 NR-349를 미공군에 제안했으나, 미공군은 쿨하게 씹었다. 너무 Mig-25와 닮아서 그런게 아닌가 싶다. 참고로 NR-349의 경쟁작은 노스롭 그루먼의 F-14였는데, 얘네도 비싼 가격때문에 사업에서 탈락했다. 그리고 최종적으로 IMI 사업에서 선정된게 F-16A/B를 기반으로 만든 F-16A/B ADF다 ADF는 Air Defense Fighter의 약자로 제공전투기를 뜻한다고 비질란테의 하드포인트에는 최대 2,000파운드(950kg)의 통상폭탄이나 연료탱크, 기관포 포드를 장착할 수 있었다. 물론 '달수는 있다' 수준이라 실전에서 써먹지는 않았다. A-5와 RA-5C를 운용하던 RVAH는 정찰-중공격비행대란 의미로 AJ 새비지와 A-3 스카이워리어를 거쳐서 A-5 비질란테까지 운용한 나름 유서깊은 비행대들이었다. 물론 운용한 폭격기들이 하나같이 나사가 빠져있는 실패작이란 공통점 또한 가지고 있다. 비질란테는 NASA에서도 운용된 적이 있었다. A-5A 비질란테 147858호기가 1962년 12월 19일부터 1년간 B-2707과 같은 초음속 여객수송 프로그램을 지원하기 위해 사용되었다. 비질란테는 조밀한 항공 교통망으로 날아드는 초음속 여객기의 이탈 및 접근 조건을 확인하는 연구에 사용되었다고 한다. 연구 비행이 완료되자 이 센터는 1963년 12월 20일에 A-5A를 해군에 반환했고, A-5A 147858호기는 1971년에 스크랩되었다. A-5의 엔진부 부품은 열기를 견디기 위해서 금으로 도금되었다. 1968년, 푸에블로호 피랍사건이 발생하자 비질란테는 SR-71을과 북한에 대한 정찰을 실시할 목적으로 일본의 가데나 공군기지에 일시적으로 파견되었던 적이 있다. 참고로 이 당시 파견된 RA-5C의 조종사들은 이게 뭐냐고 물어보는 공군 장교들에게 비질란테가 SR-71의 대체품이라고 구라를 치고 다녔다고 한다... A-5는 F-111과 같이 Dump and Burn, 그러니까 항공기 후미에서 불을 뿜는 묘기가 가능한 기종 중 하나였다. 호주 왕립 공군 (RAAF)은 A-5 도입을 시도한 거의 유일한 공군으로써, 1962년 즈음에 호주 왕립 공군은 노후화된 영국제 일렉트릭 캔버라 폭격기를 대체할 폭격기로 A-5를 진지하게 고려했다. 원래는 헨들리 페이지 빅터나 아브로 벌컨같은 V-폭격기를 지르려고 했다는데 왜 안산건진 ㅁ?ㄹ 참고로 경쟁작은 프랑스의 다쏘 미라지IV 영국 BAC의 TSR-2 그리고 더글라스의 F-4 팬텀이었고, 결과적으로는 넷다 탈락했는데, 호주 공군이 F-111C를 차기 폭격기로 선정했기 때문이다. 그러나 이후 호주 수출형 F-111인 F-111C의 개발이 지연되자 호주 공군은 비질란테 36대만 미국한테 임대해오자고 국방부한테 건의했으나 좆까라는 답변만 들었다. 호주가 F-111을 1968년부터 2011년까지 운영했으니 만약 정말로 호주가 A-5를 도입했다면 2000년대에도 비질란테가 날아다니는걸 볼 수 있었을지도 모르는 일이다. 1966년 7월, 북베트남의 하이퐁 항에 대한 대규모 공습 이후, 비질란테 1기와 F-4 팬텀 1기가 하이퐁 항으로 날아왔다. 목적은 BDA를 위한 사진촬영...독이 잔뜩 올라있을 북베트남 방공군을 피하기 위해 비질란테 일행은 최대한 은밀하게 비행하기로 결심한다. 비질란테의 스켈리 소령과 셰블린 대위는 때마침 하이퐁 주변을 뒤덮은 천둥과 먹구름 속으로 뛰어들었다. 최소한의 위장을 위한 조치였지만, 먹구름 속의 기류는 상황을 이상하게 만들었다. 먹구름 속의 돌풍에 순간적으로 기체의 상하가 뒤집혀 버렸고, 조종사들이 먹구름 속을 빠져나오는 순간에도 여전히 그 상태였다. 물론 돌풍은 호위하던 팬텀에도 예외는 없었고 이렇게 나란히 두 기체가 뒤집힌 채로 고속으로 적진 한복판을 비행하게 된 것이다. 조종사는 물론이고 쳐다보는 북베트남군에게도 분명 황당한 사태였다. 이 사건은 귀환후 작전 참가 조종사들의 입소문으로 곧 함내에 퍼졌고 비행대내의 동료들은 이제부터 스켈리 소령의 헬멧에 카메라를 달아야 겠다며 약을 올렸다. 이에 솜씨좋은 항공정비사 맥밀란이 이를 소재로 만화를 그려 미국판 국방일보에 올렸고, 그 덕분에 소문은 삽시간에 양키스테이션 (베트남전 당시 미 항공모함들의 묘박지) 전체로 퍼졌다. '동무, 하노이가 우릴 믿을까요?' 라는 내용의 만화 1960년 12월 13일, Leroy A. Heath(조종사)와 Larry Monroe(폭격수)는 1,000kg의 적재물을 탑재한 A-5 비질란테로 91,450.8피트(27.8km)의 고도 세계 기록을 수립했는데, 이는 이전 기록보다 4마일(6.4km) 이상 높은 기록이었다. 참고로 이 기록을 13년만에 갈아치워버린게 바로...... 소련 항공기술의 집약체, Mig-25 되시겠다 NAA는 A-5 개발 당시 이미 쇠퇴기에 접어든 상태였는데, 1950년대부터 개발하는 비행기마다 모조리 망해버렸기 때문이다. 1956년에는 F-107이 F-105와의 경쟁에서 패배했고 1959년에는 F-108 프로젝트 자체가 폐기되었으며 SM-64 나바호는 기술실증용으로만 써먹고 도입조차 안했다. 1961년에는 XB-70의 도입이 취소된데다가 XB-70 기반의 여객기 프로젝트인 NAC-60마저 보잉-2707에게 쳐발리면서 손대는 모든 비행기들을 죄다 시원하게 말아쳐먹었다. 얘네가 얼마나 물건을 못팔았냐면 1953년에 만든 F-100 슈퍼 세이버 2200대를 팔아치운거 이후로 가장 잘팔린 비행기가 800대 팔린 T-39 세이버라이너였다 F-104나 F-102같은 산업폐기물들도 몇천대씩 돈주고 찍어내던 대낭만의 냉전 초기에 도데체 뭘 어떻게 경영해야 이렇게 회사를 말아먹을 수 있는지 그저 신기할 따름이다. 여담으로 미해군과 공군, 해병항공대는 이 비즈니스젯을 기초훈련과 인원 수송, VIP 운송용으로 200기씩 굴려댔고, 퇴역 이후 대다수가 민간에 불하되었는데.. 알카에다의 수장이었던 오사마 빈 라덴이 1993년에 1대를 사서 자살테러 훈련과 자가용으로 써먹다가 1994년 10월에 수단 하르툼 공항 활주로에 쳐박힌 뒤 비행기는 스크랩되었다. 이걸로 이집트 대통령 전용기에 꼴박하려했다는데 비행기가 부서진게 천만다행인듯하다... 여튼 이렇게 회사가 망해가는 와중에도 기술력 하나는 대단해서 1967년에 마하 6.7, 그러니까 시속 7,200km/h를 찍어버리며 아직까지도 깨지지 않는 세계신기록을 세워버린 인간탑재 극초음속미사일 X-15나 인류를 달로 보내버린 아폴로 계획의 사령선 모듈(CSM) 새턴-V 로켓의 2단부 등을 만들기도 했다. 하지만 이걸로 숨통이 트일수는 없는 일이었고, 결국 1967년, 미국의 대기업인 록웰 인터네셔널에 NAA는 합병된다. 합병된 이후 1974년, 새로운 폭격기인 B-1A를 롤아웃하면서 숨통이 조금이나마 트이나 싶었지만 당시 미 대통령이었던 지미 카터가 '차피 폭격기 만들어봤자 Mig-25한테 다따이는데 왜만듦? 그돈씨 스텔스기 ㄱㄱㄱ'을 주장해서 4대만 만들고 단종됐다.... 이후에도 록웰은 마땅한 히트작 없이 OV-10 브롱코같은 애매한 비행기나 민항기만 생산하면서 만성적인 경영난에 시달리다가 B-2 프로젝트에 참가할 기회를 얻었는데 하필이면 록히드 마틴과 손을 잡는 바람에.... 이것마저도 보잉-노스롭 그루먼 컨소시엄에 밀려 패배한다. 결국 1996년, 록웰은 자사의 항공사업부인 노스 아메리칸-록웰을 좆잉...아니 보잉에 매각해버렸고, 보잉은 1997년에 맥도넬 더글라스까지 합병해버리고 우리가 아는 좆잉으로 변신해버렸다. 진짜 끝!
작성자 : 우희힝고정닉
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