기계식 시계는 어떻게 움직일까?

기계식 시계에는 배터리도, 회로 기판도, 쿼츠 크리스털도 없어요. 돌돌 감긴 금속 띠 하나와 기어 몇 개, 그리고 1초에 몇 번씩 좌우로 흔들리는 작은 휠로 움직여요. 그게 전부예요. 그런데도 잘 만든 시계는 하루 오차가 몇 초 안쪽이에요.

관련된 부품 대여섯 개만 이해하면, 빈티지 수동 드레스 워치부터 최신 오토매틱 다이버까지 모든 기계식 시계가 이해돼요. 에너지가 흐르는 순서대로 전체를 살펴볼게요.

짧게 요약하면

기계식 시계는 세 가지 일을 차례로 해요.

1. 에너지 저장 — 크라운을 감으면 메인스프링이라는 스프링이 감겨요.
2. 에너지 전달 — 스프링이 천천히 풀리면서 기어 트레인이라는 연속된 기어를 돌려요.
3. 똑같은 크기로 나눠 내보내기 — 이스케이프먼트와 밸런스 휠이 일정한 리듬으로 기어를 아주 조금씩, 한 걸음씩 풀어 줘요. 이 리듬 덕분에 팽이가 아니라 시계가 되는 거예요.

핸즈는 그저 마침 한 시간에 한 바퀴, 열두 시간에 한 바퀴 도는 기어에 달려 있을 뿐이에요.

1. 메인스프링: 시계의 배터리

메인스프링은 경화 처리한 합금으로 만든 길고 얇은 띠로, 배럴이라는 작은 통 안에 감겨 있어요. 크라운을 돌리면(또는 오토매틱의 로터가 돌면) 스프링이 더 팽팽하게 감겨요. 스프링이 천천히 풀리면서 배럴을 돌리고, 배럴 가장자리의 톱니가 나머지 전부를 움직여요.

스프링 하나로 시계가 얼마나 오래 가는지가 파워 리저브예요. 대부분의 시계는 40시간쯤 가고, 더 긴 스프링을 쓰거나 배럴 여러 개를 이어서 8일 동안 가는 시계도 있어요. 래칫 휠과 클릭은 크라운에서 손을 떼는 순간 스프링이 거꾸로 풀려 버리는 걸 막아 줘요. 시계를 감을 때 느껴지는 딸깍임이 바로 그거예요.

2. 기어 트레인: 힘을 시간으로 바꾸기

배럴은 천천히, 아주 큰 힘으로 돌아요. 기어 트레인(윤열)은 보통 센터 휠(2번 휠), 3번 휠, 4번 휠, 이스케이프 휠이라는 네 개의 휠로 이루어지는데, 그 힘을 더 빠르고 부드러운 움직임으로 바꿔 줘요. 각 휠은 다음 휠에 달린 피니언이라는 작은 기어와 맞물리고, 기어비는 다음과 같이 맞춰져 있어요.

• 센터 휠은 한 시간에 한 바퀴 돌아요(보통 분침이 여기에 달려요).
• 4번 휠은 1분에 한 바퀴 돌아요(초침이 여기에 달리는 경우가 많아요. 스몰 세컨즈 서브다이얼이 이 휠이 놓인 자리에 오는 이유예요).
• 이스케이프 휠은 톱니 하나씩, 빠르게 돌아요.

그대로 두면 스프링은 눈 깜짝할 사이에 이 트레인을 돌려 버리고 시계는 다 풀려 버릴 거예요. 무언가가 붙잡아 줘야 해요.

3. 이스케이프먼트: 에너지를 잘게 나눠 내보내기

이스케이프먼트(탈진기)가 기발한 부분이에요. 요즘 시계는 대부분 스위스 레버 이스케이프먼트를 써요. 독특한 모양의 톱니가 달린 이스케이프 휠과, 닻처럼 생긴 작은 팰릿 포크로 이루어지고, 포크에는 보석으로 된 '팰릿 스톤'이 두 개 달려 있어요.

포크는 좌우로 까딱거려요. 한 번 까딱일 때마다 팰릿 스톤 하나가 이스케이프 휠의 톱니 하나를 통과시키고, 다른 하나가 다음 톱니를 붙잡아요. 기어 트레인은 정확히 한 걸음 나아간 뒤 다시 잠겨요. 이 잠김과 풀림이 우리가 듣는 째깍 소리예요. 기계식 시계의 초침이 완전히 매끄럽게 흐르지 않고 아주 잘게 끊어져 움직이는 이유이기도 해요.

이스케이프먼트는 한 가지 일을 더 해요. 톱니가 미끄러져 지나갈 때마다 포크를 살짝 밀어 주고, 포크는 그 힘을 밸런스 휠에 전해요. 그 밀어 주는 힘 덕분에 밸런스가 계속 흔들려요.

4. 밸런스 휠과 헤어스프링: 시계의 심장 박동

밸런스 휠은 축을 중심으로 좌우로 흔들리는, 무게가 실린 작은 고리예요. 헤어스프링(밸런스 스프링)이라는 아주 가는 나선형 스프링이 매번 밸런스를 중심 쪽으로 다시 당겨 줘서 일정한 속도로 진동해요. 진자와 비슷하지만, 어떤 자세에서도 작동한다는 점이 달라요.

밸런스가 한 번 흔들릴 때마다 팰릿 포크를 튕기고, 포크는 이스케이프 휠을 톱니 하나만큼 풀어 줘요. 그러니 시계 전체의 리듬은 밸런스가 정하는 셈이에요. 요즘 시계는 대부분 한 시간에 21,600번이나 28,800번 진동해요. 초침이 1초에 6번 또는 8번 움직인다는 뜻이에요. 이 숫자들의 의미는 시계 진동수 알아보기에서 자세히 다뤄요.

정확도는 밸런스가 얼마나 한결같이 흔들리느냐에 달려 있어요. 온도, 자성, 시계의 자세, 스프링에 남은 동력이 모두 조금씩 영향을 줘요. 워치메이커는 시계가 빠르지도 느리지도 않게 갈 때까지 헤어스프링의 유효 길이를 조절해서 무브먼트를 '조정'해요.

5. 주얼: 시계 안에 루비가 들어 있는 이유

기어의 축이 도는 자리와 팰릿 스톤에는 아주 작은 합성 루비를 써요. 루비는 매우 단단하고 매끄러워서 천천히 닳고, 오일도 아주 조금만 있으면 돼요. 기본적인 수동 무브먼트에는 보통 주얼이 17개 들어가요. 마찰이 중요한 지점을 전부 받쳐 주기에 충분한 수예요. 오토매틱은 와인딩 기구 때문에 움직이는 부품이 늘어나서 21~25개가 흔해요.

주얼이 많다고 저절로 더 좋은 시계가 되는 건 아니에요. 기능상 필요한 수를 넘어서면 나머지는 대부분 장식이에요.

6. 키리스 워크: 크라운이 하는 일

크라운은 시계 안쪽의 스템과 이어져 있고, 키리스 워크라는 작은 레버와 기어 뭉치가 크라운을 돌릴 때 무슨 일이 일어날지를 정해요.

• 눌러 넣은 상태 — 돌리면 메인스프링이 감겨요.
• 한 단 뽑은 상태(날짜가 있는 시계) — 돌리면 날짜가 바뀌어요.
• 끝까지 뽑은 상태 — 돌리면 핸즈가 움직여 시간을 맞출 수 있어요.

1840년경 이전에는 시계를 감고 맞추는 데 별도의 열쇠(key)가 필요했어요. 그래서 '열쇠가 필요 없는'이라는 뜻의 키리스(keyless)라는 이름이 붙었죠. 더 자세한 내용은 기계식 시계 시간 맞추는 법에서 볼 수 있어요.

7. 다이얼 트레인: 분에서 시를 만들기

분침은 센터 휠의 축에 달려 있지만, 시침은 그보다 열두 배 느리게 돌아야 해요. 다이얼 아래에 있는 작은 기어 뭉치, 곧 모션 워크(다이얼 트레인)가 분침의 회전을 12로 나누고 시침이 달린 관을 돌려요. 날짜 휠, 요일 디스크, 문페이즈 디스크도 여기서 움직임을 받아 와요. 보통은 24시간에 한 바퀴 도는 휠을 거쳐서요.

오토매틱은 무엇이 다를까

오토매틱 시계에는 위의 모든 것에 더해 로터라는 반달 모양의 추가 있어요. 손목이 움직이면 로터가 돌고, 리버싱 휠 여러 개를 거쳐 메인스프링을 대신 감아 줘요. 스프링 끝에 달린 슬리핑 브라이들이 미끄러지면서 과하게 감기는 걸 막아 주고요. 이 차이가 실제 사용에서 어떻게 나타나는지는 오토매틱과 수동 시계 비교에서 확인하세요.

기계식 시계가 멈추는 이유

기계식 시계가 멈추는 이유는 단순해요. 메인스프링의 에너지가 다 떨어진 거예요. 거의 다 풀리면 밸런스를 계속 흔들 만큼 이스케이프 휠을 세게 밀어 주지 못하고, 트레인 전체가 멈춰 서요. 감아 주면 다시 움직여요. 이건 고장이 아니에요. 기계식 시계와 맺는 약속이에요.

Mecha Watch에서 직접 확인하기

밸런스 휠에 대해 읽는 것과 직접 보는 건 전혀 달라요. Mecha Watch에서는 저마다 실제 진동수로 움직이는 네 가지 무브먼트 중 하나를 고르고, 그 무브먼트를 중심으로 시계를 만든 다음, 시계를 뒤집어 케이스백 너머로 무브먼트를 볼 수 있어요.

그리고 진짜처럼 동작하기 때문에 에너지는 당신에게서 나와야 해요. 크라운을 감으면 래칫이 딸깍이는 게 하나하나 느껴지고, 걸으면 오토매틱이 저절로 감겨요. 내버려 두면 메인스프링이 다 풀리고 시계가 멈춰요. 저희가 아는 한 기계식 시계를 이해하는 가장 좋은 방법이에요. 시계를 만들고(make a watch, 빠르게 읽으면 Mecha Watch), 멈추지 않게 돌보는 거죠.

자주 묻는 질문

기계식 시계에도 배터리가 필요한가요?

아니요. 기계식 시계는 오로지 감긴 메인스프링의 힘으로 움직여요. 크라운을 돌려서 감거나, 오토매틱이라면 손목을 움직여서 감아요.

기계식 시계는 왜 째깍 소리가 나나요?

이스케이프먼트 때문이에요. 팰릿 포크가 밸런스 휠의 진동에 맞춰 이스케이프 휠을 톱니 하나씩 잠갔다 풀어 줘요. 한 번 풀릴 때마다 째깍 소리가 한 번 나요.

기계식 시계는 얼마나 정확한가요?

일반적인 기계식 시계는 하루에 몇 초에서 20초쯤 빨라지거나 느려져요. 인증받은 크로노미터는 더 엄격한 기준을 지켜요. 쿼츠 시계가 훨씬 더 정확해요.

기계식 시계에는 왜 보석(주얼)이 들어가나요?

합성 루비는 단단하고 매끄러워서 마찰이 큰 지점의 베어링으로 쓰여요. 덕분에 부품이 천천히 닳고 오일도 적게 들어요.

메인스프링과 헤어스프링은 뭐가 다른가요?

메인스프링은 에너지를 저장하고 시계를 움직여요. 헤어스프링은 밸런스 휠에 달린 훨씬 가는 스프링으로, 밸런스의 진동을 조절하고 그 결과 시계의 정확도를 좌우해요.