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1. 개요
Mainspring[1]/Wind-Up.[2] 축을 중심으로 돌려서 길다란 고탄성 소재를 감은 뒤 돌아가는 힘을 이용해 동력을 만들어내는 장치. 주로 강철, 고래수염, 힘줄, 대나무 등의 탄성이 높은 것으로 만든다.2. 어원
태엽(胎葉)이란 단어는 한자로 되어 있으나 중국과 일본에서는 쓰지 않는 한국식 한자어다. 중국에선 발조(发条/發條)라 하고, 일본에선 말려들어간 잎사귀 모양이 고비와 비슷하다 하여 고비를 뜻하는 ぜんまい(젠마이)[3]로 부른다.19세기 실학자 이규경이 저술한 <오주연문장전산고>에 태엽에 관한 설명이 나오는데 이 당시는 胎鐷(태엽)으로 표기되어 있다. 鐷(⿰金葉)은 설문해자주에 따르면 금, 동, 철 덩어리를 얇게 펴서 잎사귀처럼 만든 것을 뜻하는 글자이다.[4] 즉 기계장치의 내부(뱃속=胎)에 들어있는 쇳조각이란 뜻으로 만들어진 단어임을 알 수 있다. 쇳조각 엽(鐷)은 상용하는 한자가 아니다보니 쇠금변이 생략되고 잎 엽(葉)자로 대체된 것이 지금이 태엽(胎葉)이다.
3. 역사
레오나르도 다 빈치가 목제 활시위를 동력으로 사용한 자동차 설계에서 최초로 고안했으나, 작동시간이 쇠뇌나 투석기의 원시적 스프링처럼 극히 짧았기에 연구 노트의 설계도로만 남았다. 이후 밧줄이나 힘줄을 회전기둥에 감아 풀리는 힘을 이용한 것도 만들었지만 현재에도 쓰는 종류의 태엽은 제대로 된 탄성을 가진 고탄소강을 만들 수 있을 정도로 야금술이 발전된 이후에나 나온다.지금의 강철로 만든 물건은 1500년 독일의 자물쇠공인 P.헨라인이 고안한 것으로, 추를 달아놓은 밧줄을 기둥에 감아놓고 풀리는 힘으로 작동하는 기존의 커다란 시계를 소형화 하기 위한 일환으로 시도했다. 리본 모양의 철 스프링의 한 쪽을 톱니바퀴가 달린 회전 기둥에 고정시키고, 다른 한 쪽을 프레임에 고정시킨 뒤 둥글게 감아서 감은 것이 한순간에 풀리지 않고 서서히 안정적으로 풀리도록 탈진기[5]라는 제어 부품이 들어간다. 다만 일정한 속도가 중요치 않은 경우에는 순식간에 풀리는 것만 방지하는 용도로 공기저항을 최대한으로 받는 구조의 플라이휠을 달기도 한다.[6]
일본에서도 당시 이 기술을 받아들여 가라쿠리같은 자동인형을 만들어냈지만 기술이 부족하여 제작에 필요한 얇은 고탄소강을 만들지 못했기에 대신 탄성이 높은 고래수염을 아교처리하여 사용하였다.
소형 모터가 발명되기 이전 소형의 휴대용 자동 기계들은 전적으로 인력이 아니라면 이것을 동력으로 삼아야 했다. 1970년대부터 1980년대 초반까지 일제 소형 마부치 모터의 수입/카피가 되기 전만 해도 국산 작동 프라모델들의 동력원은 태엽 방식이 대부분이었다.[7] 태엽이 포함된 금속제 기어박스 모듈이 들어 있어서 모터방식보다 훨씬 만들기는 편했지만 당시 기술 부족이거나 저가품을 써서인지 태엽을 끝까지 감을 경우 태엽의 금속판이 끊어지는 경우가 잦았다.[8] 나마지 하나는 프릭션 방식이라 불리던 것으로 플리이휠의 관성으로 가는 것. 태엽에 비해 부품 수가 적고 소형화가 쉬우며 고장이 덜했지만 플라이휠과 감속 기어만 있는 것이라 작동 시간(주행 거리)이 짧으며 굴려서 플라이휠을 휠을 돌려아 할 바퀴가 안 달린 것에는 장착하기 아려웠다.
한편 한국에서는 남병철(추보속해, 춘추일식고의 저자)의 의기집설(1859년 추정)에 시계와 관련된 항목에서 개화기가 얼마 남지 않은 시기임에도 조선에서는 태엽을 만들지 못했다고 기술되어 있다.
4. 오늘날의 사용례
에너지 저장용으로는 전기의 효율이 월등하다보니 현재에 와선 배터리와 모터로 거의 대체됐으나, 그래도 일부 장난감이나 총의 탄창[9], 서바이벌 라디오 등의 도구가 여전히 사용한다.손목시계의 경우 건전지 구동식과 태엽 구동식 두 가지가 있으며, 과거 전자시계 소형화가 힘들던 시절에는 전자 손목시계가 고급이었지만 이후 전자시계가 대량 양산되며 기본형으로 자리잡자 태엽식이 특유의 감성으로 고가화되었고 사치품으로 분류된다.
출력은 적지만 지속적으로 에너지를 방출할 수는 있고 별다른 추가 관리 없이 사람의 힘으로 쉽게 되감을 수 있는 특성상 타이머로는 아직도 아주 널리 쓰인다. 일단 구형 오븐이나 전자렌지, 보급형 선풍기 등 가전제품 중에 전기를 끊어도 타이머는 돌아가는 것들이 있는데 이것들이 기계식 태엽을 사용하는 것들이다. 시간을 세팅할 때 특유의 저항감과 함께 "지이익" 하는 소리가 발생하므로 쉽게 구분할 수 있다.
이런 기기들도 이제는 철편이 둘둘 말려있는 형태의 전통적인 태엽을 쓰는 경우는 드물고 대부분 소형 스프링에 탄성을 저장하지만 어쨌든 태엽의 정의에 부합한다.
또한 요리용 타이머의 경우 전기를 아예 쓰지 않아 관리가 필요없고 축적된 탄성력으로 시간 측정과 자명종 역할까지 함께 할 수 있는 장점이 있어 여전히 널리 쓰인다. (예) 필요할 때에만 되감아서 쓰고 처박아두면 되므로 태엽시계의 단점인 태엽 감는 것을 깜빡하여 시간이 틀리게 되는 부분이 두드러지지 않는다. 아날로그 특성상 측정시간이 약간 부정확할 수 있다는 부분도 요리용은 완벽한 정밀도를 요구하지 않으므로 큰 문제가 되지 않는다. 감는 것이 귀찮다는 태생적인 한계도, 타이머의 경우는 시간을 세팅하는 것 자체가 태엽을 감는 행위이기 때문에 사용자가 불편함을 잘 느끼지 못한다.
보석함 등에 들어가는 소형 오르골도 소리정보가 기록된 원통을 돌리기 위해 태엽을 쓰는 로 유명하다. 물론 전기로 메커니즘을 돌려도 소리는 잘만 나기 마련이고 귀찮게 태엽도 감아줘야 하지만, 구식 기기 특유의 감성이 있는데다 애써 기계식으로 소리를 발생시켜놓고 메커니즘을 굴리는 것만 굳이 전기로 하는 것도 이상하기 때문인지 이런 오르골은 여전히 기계식 태엽이 주로 쓰인다. 물론 풀 전자식으로 동작하는 것도 용도만 비슷하면 오르골이라고 부르는 경우가 있기는 하지만.
특이하게도 기관단총의 휴대성을 높이기 위해 탑재한 적도 있었는데 MGD PM9는 총몸 길이를 줄여서 휴대성을 높이는 동시에 낮은 연사속도를 유지하기 위해 태엽 스프링을 탑재했다.
장식용으로 특유의 나비모양을 한 태엽감개 손잡이 부분만 활용하기도 한다. 태엽 메커니즘을 쓰는 게 아니고 외관만 이용한 것이긴 하지만 그래도 파생된 사용처라고 할 법 하다. 아래처럼 장난감 같은 자동차에 달아주면 그럴싸 하다. 다만 아래 사진처럼 장착하면 차량의 공기저항이 커지고 장식품이 날아갈 위험도 있어서(운동화 밑창 재료인 EVA 폼으로 만든 거라, 떨어져나간다 해도 위험하지는 않다) 그리 권장되지는 않는다.
4.1. 비상용 동력원으로서의 태엽
스마트폰과 태블릿의 발달로 배터리에 목마른 21세기에 비상상황에 대비해 태엽으로 스마트기기 배터리를 대신할 수 있지 않을까 생각하는 경우도 있는데, 두 가지 문제가 있다.일단 상당수의 태엽식 충전기라는 장비들이 실은 태엽과 무관하다. 예를 들어 이런 제품의 경우 상품명은 태엽식이라고 써있지만 그냥 수동식 직류 자가 발전기이다. 즉 태엽 항목에서는 별 의미가 없다.[10]
다음으로, 정말로 태엽을 이용해 지속적으로 전기를 발생시키는 장치를 만들 경우, 에너지 저장량이 부족하여 실제로 써먹으려면 크기가 제법 커져야 한다. 사실 1998년에 이런 컨셉트로 휴대폰용 태엽 배터리를 만드는데에 성공하기는 했다. 다만 이때도 전력 충전은 통화 한 번 하는 정도가 전부였기에 통화 전에 매번 태엽을 감아야 했다고 한다.
태엽식이든 아니든 이런 형태의 수동발전기는 LED손전등이나 라디오 등 저전력 기구를 잠깐 작동시킬 수 있는 레벨에 불과하며, 최소한 그 용도에는 적절하다. 3세계에서는 실제로 라디오에 사용한다. 일본의 경우 "방재(防災)용 라디오" 라는 상품명으로 손으로 돌리는 수동발전기로 작동하는 AM/FM 라디오+랜턴 겸용 기기가 흔히 판매되고 있다. 소니 등 대기업 제품도 있을 정도.
이 방면에서 그나마 더 효율적인건 태양광 발전인데, 날씨나 지역의 영향을 받는다. 연료전지등도 완전히 아무 것도 없는 상황에서는 쓸 수 없는 것이 단점이다. 생체에너지를 이용한 배터리 충전의 경우 활발히 연구되고는 있으나 실용화된 적은 없다.
단, 오토매틱 시계는 비록 비상용으로 만들어진 것은 아니지만, 이 컨셉트를 거의 완벽하게 구현하는 데에 성공한 제품군이다. 사람이 발생시키는 잉여 운동에너지를 태엽에 계속 저장하는 것이다. 물론 기본적으로 시계라는 장치 자체가 에너지 요구량이 많지 않아서 가능한 것이기는 하지만. 향후 이런 컨셉트의 범용 장치가 나온다면 태엽에 비해 부피나 무게 대비 효율이 월등한 배터리에 에너지를 저장할테니 역시 태엽과는 관계가 없어져 버린다.
기계식 배터리라는 개념은 태엽보다는 다른 곳에서 더 많이 보인다. 예를 들어 발전소에서 잉여전기가 생기면 이를 가지고 물을 퍼올린 뒤 전기가 더 필요할 때 물에서 나오는 위치에너지로 전기를 얻는 경우가 있고, 플라이휠도 기계식 에너지 저장 용도로 쓰이고 있다. 자세한 것은 에너지 저장 체계 항목 참고.
5. 대중문화에서의 태엽
스팀펑크 등 창작물에서 구멍이 2개 뚫린 나비 모양 태엽감는 쇠를 단 것이 자주 나온다. 주로 머리나 등에 달려 있어 빙글빙글 도는 것이 보통. 왠지 태엽인형이 아닌 듯한 것도 달고 다니는 것으로 보아 자동인형을 상징하는 듯 하다. 실제 역사상의 오토마톤또한 태엽 동력인 것이 있었고, 오토마톤이 극적으로 발전하고 움직이고 사고하는 세계관인 사이베리아게임에서도 태엽은 주요 요소로 등장한다.5.1. 태엽과 관련된 캐릭터
서브컬처에서 주로 자동인형 속성의 캐릭터에게 주는 경우가 많다. 다른 동력이 많음에도 일부러 태엽을 손수 감아주는 장면을 추가해 인형 속성을 더해주는 경우.- 리그 오브 레전드 - 오리아나
- 마법선생 네기마 - 카라쿠리 차차마루
- 벤10 얼티메이트 에일리언 - 클락워크
- 신비의 세계 엘하자드 - 이프리타를 비롯한 고대병기 시리즈
- 외계돼지 피피 - 로이
디자인과 대사에 태엽이라는 것이 들어 있다. - 일상 - 시노노메 나노
동력을 얻기 위한 것이 아니고 엄지발가락USB를 날리기 위한(...)도구동력을 얻기 위한 것 이었다면 하카세 팔이 남아나질 않았을 것이다. - 로젠메이든 - 모든 인형 캐릭터들
- 도타 2 - 태엽장이
- 쿠키런: 오븐브레이크 - 롤리팝맛 쿠키
- 타임보칸(애니메이션) - 쵸로보
태엽 동력으로 움직이는 인간형 로봇이다. - 에빌리오스 시리즈 - 키릴 클락워커
태엽장치의 자장가 시리즈 참고.
5.2. 유희왕의 태엽 카드군
[1] 이쪽은 태엽 그 자체를 말하는 것이다. Clockwork라고 칭하기도 하지만 이는 태엽뿐만이 아닌 시계장치 전반을 가리키는 경우가 더 많아서 굳이 맞춘다면 시계태엽으로 번역하는 쪽이 더 가깝다.[2] 이쪽은 흔히 태엽하면 생각나는 태엽감개를 말하는 것이다. 야구용어 와인드업과는 혼동하지 않도록 주의. 그쪽은 영어로 쓰면 하이픈이 없다.[3] 한자로 표기할 때는 중국과 같이 발조(発条)로 표기한다. 또 다른 표기로는 미(薇)로도 표기하는데 장미의 '미' 자가 맞다. 장미 문서에 들어가 보면 薇라는 한자가 고사리도 뜻한다고 쓰여 있는데 고비와 고사리를 헷갈리는 것은 대부분의 나라에 공통적으로 해당되는 사항으로 추정된다.[4] 형성자 또는 형성겸회의로 볼 수 있다. 이체자로 鍱(⿰金枼)으로 쓰기도 한다. 비슷한 뜻의 한자로 판금 집(鏶, ⿰金集)자가 있다.[5] 脫進機, 진자 등을 이용하여 속도를 조절, 일정한 시간 간격으로 톱니바퀴를 한 이씩 회전시키는 장치. 시계 등에 이용한다. 여기서는 쉽게 말해 벽시계의 시계추.[6] 괘종시계 내부 타종장치 부분을 보면 딱히 어디 물려있지도 않은데 빠른 속도로 돌아가는 금속판이 있는데 이 부분이 이에 해당한다.[7] 역발상으로 태엽의 구조를 이용한 경우도 있었다. 아카데미 과학사의 마하1호라는 자동차 프라모델이 그 경우인데 태엽의 금속판이 풀리면서 직경이 늘어나는 특성을 이용해 금속판이 주행 도중에 스위치를 건드려 자동차가 360도 회전하는 묘기가 가능했다.[8] 요즘 나오는 태엽을 사용하는 물건들은 overwinding을 검색해 보면 과하게 감는다고 태엽이 손상되는 것은 물리적으로 불가능하다는 것이 중론인 것으로 추정된다.[9] 드럼 탄창, 원반 탄창, 나선 탄창 등...[10] 모터를 돌리면 전기가 발생하는 원리와 같다. 안정적인 출력을 위해 내장된 기어 및 메커니즘 덕에 핸들을 돌릴 때의 손맛이 태엽과 일부 비슷할 뿐이다. 그리고 이런 것을 써봤자 현실은.. 댓글 참조. 요약하자면, 한번 충전하는데 넉넉히 한달동안 감아야 한다. 석유, 원자로 만세 또한 이런 걸로 스마트폰을 직접 충전시킬 경우 출력전압 제어가 잘 안 되는 충전기이거나 사용자가 사용법을 제대로 지키지 못했을 경우 폰을 망가뜨릴 수도 있으니 별로 실용적이지 못하다. 위험부담을 감수한다 한들 정말 비상시에 전화 한 통 하는 정도만 가능한 레벨. 물론 정말 아무것도 없는 상황에선 이것이라도 감지덕지이기는 하다.