[제 4 화] 컬럼방식 무손실 플라이-백 모노카운터 크로노그래프 Da Vinci

디자이너 Guy Bove(좌), 무브 제작자 Stefan Ihnen(우)

　제 4 화를 끝으로 "다빈치 크로노그래프"에 대한 대단원의 막을 내릴려고 합니다. 처음 호로문디에서 다빈치 크로노의 기술적인 내용을 보고 글을 쓰기 시작하였는데, 원리를 완벽히 이해하기 쉽지 않았습니다. 나름 완벽히 이해를 하여 TF에 글을 올려도 언제나 클래식님께 도움을 받아왔던 저이기에... 이번에는 클래식님과 더불어 알라롱님께 구조적인 자문을 얻어가며 작성하였습니다. 아쉽지만 아직도 이해가 되지 않는 부품이 있기에 TF 회원님 中 숨어있는 고수님께서 해답을 주실 것이라 믿고 [제 4 화] 무손실 크로노그래프를 시작합니다.

그림 1. 벨쥬 7750 무브먼트를 사용한 크로노그래프.

　크로노그래프(이하 크로노)라 함은 현재시간과 스탑워치(시간계측)기능을 갖는 시계를 의미합니다. 복잡한 디자인의 시계이지만 기능성을 겸비한 시계입니다. [제 2 화]에서도 언급하였던 벨쥬 7750 무브먼트의 장점은 저렴한 비용으로 크로노를 제작하여 대중화를 이끌어냈다는 것입니다. 혁쓰님께서 작성하닌 글을 읽어보시면 7750이 왜 저렴한 크로노인지 알 수 있답니다. 수많은 크로노 무브는 거의 비슷한 윤열을 갖고 있습니다.

그림 2. 손실 크로노그래프 윤열 개략도

　메인베럴에는 스프링이 감겨있어 시간윤열에서 보았을때 스프링의 힘이 오른쪽 방향으로 전달됩니다. 이때 스탑워치기능을 on하면 트랜스미션 휠(초록색)이 왼쪽으로 이동되어 크로노그래프 휠이 회전되고 크로노-초침과 크로노-분침이 회전됩니다. 이런 이유로 스탑워치가 on인 경우, 더욱 많아진 휠을 회전시켜야 하므로 메인베럴의 힘이 분산되어 현재시간 오차(밸런스의 진폭 오차)가 발생됩니다. 이러한 손실 크로노에 대해 좀 더 쉽게 설명드리기 위해 물레를 비유로 설명드리겠습니다.


　그림 3의 왼쪽은 스탑워치가 정지된 상태이고 오른쪽은 스탑워치가 작동하는 상태를 나타냅니다. 먼저 스탑워치는 정지시켜서 시간윤열만 작동할 경우를 예로 들자면, 물통(메인베럴)안에 물(물의 수위: 스피링의 감긴정도)이 담겨 있다고 보았을때, 첫번째 수도 꼭지로 부터 두번째 양동이(2~4번차)를 거쳐 마지막 꼭지를 통해 물레(이스케잎먼트)를 회전시키게 됩니다. 그러나 스탑워치가 작동된 오른쪽 그림을 보시면 2번째 양동이의 왼쪽에 있는 꼭지(트렌스미션 휠)로부터 물이 흘러나오게 되어 오른쪽 꼭지의 물의 흐름이 달라리게 됩니다. 그래서, 물레의 회전속도는 왼쪽에 비해 느려지게 됩니다. 즉, 손실이 발생되는 것이지요.

그림 3. 손실 크로노그래프의 물레를 비유한 개략도.

　그림 3의 왼쪽은 수도꼭지가 총 2개가 열려있고, 오른쪽은 총 3개의 수도꼭지가 열려있어서 오른쪽 물레가 더 느리게 회전된답니다. 잘 이해가 안되신다면 생활속에서 찾아 볼까요? 일명 "앗! 뜨거. c8" 원리.... 식구중에 한명이 샤워를 하고 있을때 다른 욕실에서 찬물을 쎄게 틀면????? 당연히 샤워쪽에서는 찬물의 수압이 낮아져 뜨거운 물이 나오겠죠... 그래서 행복감이 바로~~ 욕으로 승화되겠지요..... - -;;;

그림 4. 앗! 뜨거. c8

　결국 같은 원리에 의해 스탑워치를 작동시키면 당신이 아는 현재시간이 달라지는 c8스런 상황이 연출됩니다....^^ 여기까지가 [제 2 화]의 복습이었습니다. 그렇다면 다빈치 크로노는 어떻게 바뀌었을까요? 그림 3의 물통과 같이 비유하여 설명드리기위해 다빈치 크로노를 그림 5에 나타내었습니다. 왼쪽은 스탑워치가 정지되어 있을 때이고, 오른쪽은 스탑워치의 on을 나타냅니다. 첫번째 물통에는 A 꼭지가 있어서 스탑워치가 off일때는 물이 흘러나오도록 하였고 스탑워치가 on일 때는 A 꼭지가 잠기도록 하였습니다. 또한 초록색 꼭지(트랜스미션 휠)는 A 꼭지와 반대로 작동하도록 하였습니다. 서로 반대로 열리는 두 꼭지에 의해 스탑워치 off 또는 on일때 물레(이스케잎먼트)의 회전속도는 변화없이 전후과정 모두에서 동일하게 회전됩니다. 좌우 그림 모두 열려있는 꼭지의 위치는 다르지만 열린 꼭지의 갯수가 동일하여 물레(이스케잎먼트)는 일정한 속도로 회전할 수 밖에 없답니다.

그림 5. 다빈치 크로노의 물레를 비유한 개략도.

　이해를 돕고자 물레로 설명하였는데, 오히려 방해가 될런지 모르겠습니다. 이제 다빈치 크로노의 실제 무브먼트가 어떻게 동작하는지 알아보기위해 그전에 벨쥬 7750의 작동원리를 복습하겠습니다. 그림 6은 벨쥬 7750의 윤열을 간단하게 그린것으로 oscillating pinion(이하 OP)이 비틀어지는 각도에 따라 크로노 작동에 영향을 주는 방식입니다.

그림 6. 벨쥬 7750의 무브먼트 윤열 개략도.

　하지만 이미 말씀드린 바와 같이 스탑워치 on이 off에 비해 크로노 윤열까지 회전시켜야 하는 부담을 갖게되므로 현재시간의 오차가 발생됩니다. 그래서 IWC는 일명 " 앗! 뜨거~ c8 "의 원리를 사용하게 된 것입니다. 다빈치 크로노(cal.89360)의 전체 윤열을 그림 7에 나타내었습니다. 일반적인 크로노와든 다르게 시침과 분침은 피니언(하늘색 원판)을 경유하여 베럴로 부터 직접적으로 구동됩니다.

그림 7. 다빈치 크로노(cal. 89360) 윤열 개략도

　그럼 이제 어떠한 원리에 의해 스탑워치 작동유무와 관계없이 현재시간이 동일하게 유지되는지를 알아볼까요!!!

　그림 7의 크로노 분 휠(chrono minute wheel)의 구조는 두개의 원판 중앙에 축이 있으며, 핑크색 원판에는 크로노 분침이 연결되어 중앙 축이 완벽히 고정되어 있으나 하늘색 원판은 중앙 축에 미세한 유격을 두어 고정되어 있습니다(그림 8 참고). (크로노 분 휠 구조는 실제 구조와 다를 수도 있습니다.)

그림 8. 크로노 미닛 휠의 구조

　그림 9의 오른쪽과 같이 메인 베럴이 하늘색 원판을 회전시키면 이에따라 축과 핑크색 원판이 같이 회전됩니다. 그러나 왼쪽 그림처럼 brake가 핑크색 원판을 잡아 회전을 정지시키면 핑크색 축과 핑크색 원판은 멈추게되지만 하늘색 원판은 축에 단단히 고정된 것이 아니여서 큰 마찰을 갖고 미끄러지며 회전됩니다.

그림 9. 좌: 스탑워치 off, 우: 스탑워치 on

　그림 9에도 표기를 하였지만 왼쪽이 오른쪽에 비해 상대적으로 마찰력이 크게 발생됩니다. 오른쪽의 경우에는 축을 위아래로 지탱해주는 보석 베어링에 의한 마찰만 존재하게 되므로 마찰이 매우 미세하여 "없음"으로 표기하였습니다.


　그림 10에는 다빈치 크로노의 스탑워치 off와 on에 따른 작동원리를 나타낸 것입니다. "크로노 분 휠"은 "스탑워치 off"일때 brake가 걸려 하늘색 원판이 큰 마찰력을 갖고 헛돌게 되나 OP와 크로노 휠은 맞물려 있지 않아 마찰력은 없습니다. 반면에 "스탑워치 on"의 경우에는 brake가 "크로노 분 휠"(핑크색 원판)로 부터 떨어져 하늘색 원판과 같이 맞물려 회전되므로 마찰력이 없게되지만 OP와 크로노 휠이 맞물려 회전되어 마찰이 발생하게 됩니다. 즉!!!!! 스탑워치 on일때와 off일때도 마찰을 인위적으로 만들어 작동 전후과정에서 밸런스의 진폭변화가 없도록 한 것입니다.

그림 10. 다빈치 크로노의 스탑워치 작동 유무에 따른 윤열.

　그림 10의 표를 보시면 off와 on에서 마찰력이 발생되는 위치는 각각 다르지만 기술적으로 두 상태에서 발생되는 마찰력을 동일하게 만들어 밸런스의 진폭변화가 발생되지 않도록 한 것입니다. 그림 10에서 유추할 수 있듯이 크로노 분 휠에 brake가 걸린 경우와 OP와 "크로노 휠"이 맞물려 회전될 경우에 각각 발생되는 마찰이 동일하도록 하는 것이 가장 큰 난제였을 겁니다. 이를 해결하기 위해 스탑워치 on일때 OP와 크로노 휠에서 마찰력이 크게 발생하도록 크로노 휠의 지름을 6 mm로 키워 마찰을 키우게 됩니다. 게다가 "크로노 휠"에는 240개의 톱니를 내어 OP와 잘 맞물릴 수 있도록 하여 초기 작동시 역회전 및 건너뜀 현상을 줄였습니다.

그럼 이제 다빈치 크로노를 하나씩 분해하여 설명드리겠습니다. 다빈치 크로노를 뒤집어 보면 뒤의 사파이어 크리스탈을 통해 가장 먼저 로터를 감상하실 수 있습니다(그림 11 참고).

그림 11. 다빈치 크로노의 케이스 백

　이미 3화[클릭]에서 설명하였듯이 충격완화를 위해 인지니어에 사용되는 S자형 브릿지를 채용하였고(그림 13 참고), 그림 12와 같이 펠라톤 와인딩 방식을 double-pawl 와인딩 방식으로 수정하여 감기효율을 높였습니다.

그림 12. double-pawl 와인딩 방식 구조 및 로터.

그림 13. 로터를 제거한 다빈치 크로노(cal. 89360)

　그림 13을 보면 로터가 제거된 무브의 "S 브릿지" 바로 밑에 "크라운 휠"이 보이는데, 이는 메일베럴의 스프링을 감기위한 중개 휠로서 용두(크라운)을 회전시키면 "크라운 휠"에서 "래칫 휠"로 에너지가 전달되는 구조입니다. 보통은 용두 근처에 메인베럴이 위치하지만 cal. 89360은 용두와 멀리 떨어진 점이 좀 독특하다고 볼 수 있습니다. 또한 수동감기에서도 효율을 높이기 위해 여러개의 기어를 사용하여 베럴을 회전시키는 구조가 아닌 단독의 기어를 사용하여 효율을 높였습니다. "크라운 휠"에는 4개의 루비가 지지를 하고 있어 무브의 수명과 신뢰성도 높였습니다.

　

그림 14. 메인베럴과 밸런스를 제거한 다빈치 크로노 무므먼트 실사.

그림 15. 다빈치 크로노 무브먼트 CG

　time 윤열과 크로노 윤열을 자세히 보기 위해 위의 브릿지를 제거헌 무브먼트 실사를 그림 14에 나타내었습니다. 앞서 설명드린 무손실 크로노 개략도를 실사(그림 14)와 비교하여 보기 위해, 그림 16에 실사를 시계방향으로 90도 만큼 틀어 개략도(그림 7)와 비교해볼까요!


　그림 16의 오른쪽 개략도에는 2번차와 "크로노 휠"이 상당히 멀리 떨어져있지만 실사에서 보면 "크로노 휠" 바로 아래에 2번차가 위치하고 있습니다. 또한 "크로노 휠"을 회전시키기 위해 4번차에 OP를 사용하여 맞물릴 수 있도록 층 구조로 설계하였습니다. 그래야 영구 분침(2번차)과 크로노 초침(크로노 휠)이 중앙에 위치할 수 있기 때문이죠. 스탑워치 on상태가 되면 4번차와 함께 회전되던 OP는 비스듬하게 움직여 "크로노 휠"의 이빨에 맞물리게 되어 중앙 크로노 초침이 회전됩니다. 여기서 주목할 점은 "크로노 휠"의 지름입니다. 영구초침이 연결된 4번차보다도 지름이 큰 휠을 볼 수 있는데, 이는 스탑워치 off상태에서 "크로노 분 휠"에 brake가 걸렸을때의 마찰과 동일한 마찰을 갖도록 하기 위함입니다. 오른쪽 개략도에는 "크로노 분 휠", "크로노 시 휠", "크로노 인터미디에이트 휠"이 보이지만 실사에서는 "크로노 시 휠"이 "크로노 분 휠"아래에 위치하는 관계로 보이지 않게 됩니다.

그림 16. 다빈치 크로노의 실사와 개략도 비교.

　OP는 4번차와 "크로노 휠"을 연결하기 위한 것으로 한쪽끝은 4번차와 맞물려 항상 회전하지만 스탑워치 on 상태에서는 OP가 기울어져 "크로노 휠"과 맞물려 4번차의 에너지가 전달됩니다(그림 17 참고). 그림 18에서도 보이듯이 "크로노 휠"은 4번차에 비해 지름이 더 크고 톱니 갯수도 많은 이유로인해 그림 17처럼 OP의 위, 아래의 톱니 갯수가 다르게 제작되었습니다.

그림 17. 다빈치 크로노에 사용된 Oscillating Pinion (OP)

　그림 18은 OP, 4번차, "크로노 휠"의 윤열을 나타낸것으로 上은 무브먼트 위에서 바라본 모습이고, 下는 옆에서 바라본 경우입니다. 下 그림은 OP가 기울어져 4번차와 OP가 회전되어 "크로노 휠"은 정지된 상태입니다. 上에서 빨간색 화살표로 표시된 방향으로 기구가 움직이게 되면 OP는 반대방향으로 기울어져 "크로노 휠"과 맞물리게 되어 회전될 수 있도록 고안되었습니다.

그림 18. 4번차와 "크로노 휠" 연결을 위한 OP브릿지 기구.

　cal. 89360은 기존 벨쥬 7750과 다른 "컬럼휠" 방식을 사용합니다. 일반적으로 크로노그래프 무브를 보면 start 버튼과 컬럼휠이 상당히 떨어져 있어서 컬럼휠을 회전시켜주는 컬럼 휠 레버가 무브먼트를 가로지르게 되는 구조를 갖습니다. 그러나 cal. 89360은 start 버튼과 컬럼휠을 최소한의 공간내에서 직접적으로 작동되는 구조를 선택하였습니다. 그래서 누를때 다른 잡것들과는 사뭇 다른 부드러운 느낌을 전해줍니다. 그림 19에서 start/stop 버튼을 누르게 되면 컬럼휠은 반시계방향으로 회전되어 OP 브릿지를 빨간색 화살표 방향으로 움직이게 됩니다. 그럼 OP는 위쪽 방향 기울어져 "크로노 휠"과 분리됩니다.

그림 19. 컬럼휭에 의해 작동되는 OP 브릿지 동작원리.

　물론 "크로노 휠"은 OP와 분리된 후 정지되어야 하므로 "크로노 휠 stopper"를 사용하게 됩니다. 그림 20의 실사에 "크로노 휠 stopper"주위를 빨간색으로 표기하였습니다. 만약 stopper가 없으면 OP로 부터 자유로워진 "크로노 휠"은 움직이기 쉽상입니다. 그래서 컬럼휠에 의해 OP가 "크로노 휠"과 맞물리면 stopper는 떨어지게 하였고, 반대로 OP와 "크로노 휠"이 분리되면 stopper가 "크로노 휠"을 고정시킬 수 있게 됩니다. 그림 20의 stopper가 노란색 화살표 방향으로 움직이는 것을 상상해보시면 이해가 되실겁니다.

그림 20. 컬럼휠에 의해 작동되는 "크로노 휠 stopper"

　"크로노 휠"은 스탑워치가 start 되었을때만 회전되며, 이때 저항이 발생되어 벨런스의 진폭변화를 야기시킵니다. 그래서 현재시간의 오차가 발생되는 이유이기도 하지요. 하지만 스탑워치 stop/reset의 경우에도 같은 저항을 느끼도록 마찰력을 발생시킨다면 이야기는 달라지게 됩니다. 즉!!!! 스탑워치 작동유무에 상관없이 언제나 각기 다른 위치에서 동일한 마찰이 존재한다면 벨런스의 진폭변화는 없게되고 현재시간의 오차도 발생되지 않게 됩니다. 이것이 바로 무손실 크로노그래프인 cal. 89360의 장점이라고 볼 수 있습니다.


　이제 크로노 분침과 시침 카운터에 대하여 논하고자 합니다. 어떻게 스탑워치 stop 또는 reset의 경우에 마찰을 발생시킬까요? 이미 그림 8에서 "크로노 분 휠"을 논하였지만 실제 구조를 조금 단순화시켜 표현했습니다. 실제로는 "크로노 분(미닛) 휠"은 그림 21과 같이 동일한 축에 "캠 - 베럴용 휠 - 크로노 미닛 휠" 순서로 층을 이루고 있습니다. 가운데에 위치한 "베럴용 휠" 은 축과 미세한 유격을 두고 있어서 전체가 같이 회전되기도 하고 헛돌수도 있도록 고안되었습니다. (이 부분은 그림 8에서도 설명하였듯이 확실치는 않습니다.)

그림 21. 좀더 사실에 가깝게 표현한 "크로노 분 휠"(또는 크로노 미닛 휠)

　그래서 "크로노 미닛 휠"의 작동은 그림 22처럼 스탑워치 stop과 reset의 경우에 메인베럴에 맞물려있지만 brake(stopper) 또는 hammer에 의해 단속되기도 합니다. 여기서 주목할 점은 stop 및 reset 경우 모두 "메인 베럴" 회전이 멈출 것 같지만 "캠, 미닛 휠, 축"은 정지한체로 "베럴용 휠"만 메인베럴과 함께 회전된답니다. 그림 23도 함께 참고하시길 바랍니다.

그림 22. "크로노 미닛 휠"의 동작 미케니즘.

그림 23. 실제 무브먼트 내부에서 동작되는 "크로노 미닛 휠"의 CG. (좌: 크로노 stop, 우: 크로노 reset)

　이제 무손실 크로노그래프의 원리가 이해 되시나요? ^^ 이해를 돕고자 노력을 했는데... 도움이 되었는지 모르겠습니다. 다빈치 크로노 무브(cal. 89360)는 벨쥬 7750이 사용하는 OP를 튼튼한 이유로 사용하였을 뿐 컬럼휠의 사용, 마찰을 이용한 무손실 크로노라는 점이 너무나 독특한 무브입니다. 이제 마지막으로 동일한 축을 사용한 크로노 분침과 시침의 구조 및 동작 원리를 설명드리도록 하겠습니다.

그림 24. 크로노 시침과 분침에 사용되는 윤열 해부도.

　그림 24에서 볼 수 있듯이 크로노 시침과 분침은 동일한 축을 갖도록 "크로노 미닛 휠" 아래에 "아워 휠"이 위치하며 두 휠을 "크로노 인터미디에이트 휠"을 이용하여 중개휠로 사용하였습니다. 그림에서는 보이지 않지만 크로노 reset 버튼이 작동될 경우에는 "크로노 미닛 휠 (아워 휠) hammer"가 움직여 크로노 시침과 분침을 제로 위치시키는데, "크로노 시침"을 제로로 보내기 위해서는 "크로노 아워 cam 휠"을 사용하였습니다. 좀 더 자세히 관찰해 보기 위해 그림 25와 26에 확대하여 나타냈습니다.

그림 25. 크로노 분침과 시침 윤열 구조

에너지 전달 순서는 크로노 미닛 휠 → 인터미디에이트 휠 → 아워 휠 → 아워 cam 휠 입니다. 분침과 시침이 연결된 구조를 보기 위해 뒤집어서 놓고 보면 아래와 같답니다.

그림 26. 크로노 분침과 시침 윤열 구조를 다이얼면에서 바라본 경우.

　자~~~ 눈을 감으면 크로노의 작동 원리가 그려지시나요??? 그림 27에 밸런스와 메인베럴을 제외한 무브먼트 사진을 다시한번 나타내었습니다. 이제 스스로 하나씩 복습해보시길 바랍니다. ^^

그림 27. 다빈치 크로노 무브 실사.

　앗! 그림 27의 크라운 위에 있는 reset/fly-back 버튼이 뭐냐고요??? IWC는 기존 크로노그래프의 모든 기록들을 뒤엎었을 뿐만아니라 크로노의 정점인 fly-back까지 탑재하였습니다. 이로써 가장 완벽하고 복잡한 컬럼방식 무손실 플라이-백 모노 카운터 크로노그래프를 완성하게 되지요.


- 컬럼 휠

- 분침/시침을 동일한 축에 위치시킨 모노 카운터

- 마찰을 이용한 무손실 크로노

- fly-back 크로노


　IWC의 첫 자사 크로노 그래프치고는 상당히 복잡한 무브를 만들어 냈다고 볼 수 있습니다. fly-back 동작 원리에 대해 이해를 돕고자 그림 28로 설명을 대신하겠습니다.

그림 28. reset/ fly-back 버튼에 의해 크로노 초침, 분침, 시침의 동작 원리.

　다빈치 크로노가 최초로 모노 카운터 방식을 사용한 것은 아닐지도 모릅니다. 이미 TF에 여러번 소개되었지만 파빈치라는 제품도 모노 카운터 방식을 사용하였지요. 그림 29와 같이 파빈치는 6시 방향에 크로노 시침과 분침이 동일한 축을 갖는 모노 카운터 방식을 사용하였습니다. 하지만!!!! 60분 카운터가 아닌 30분 카운터를 사용하였다는 점에서 보면 60분 카운터를 사용한 다빈치 크로노에 더 점수를 주고 싶네요~

그림 29. Patek Philippe - Annual Calendar Chronograph (5960p)

　하나 알아 두셔야 할 것은 '다빈치 크로노'와 함께 출시된 '다빈치 퍼페츄얼 켈린더'는 cal. 89360에 퍼페튜얼 켈린더를 탑재한 것이 아니라는 사실!!! 그림 30을 보시면 알 수 있듯이 '다빈치 퍼페츄얼 켈린더'는 모노 카운터가 아니랍니다. 물론 IWC에서는 cal. 89360에 퍼페츄얼 켈린더 모듈을 열심히 탑재 중이라고 합니다~

그림 30. 다빈치 크로노와 퍼페츄얼 켈린더 비교.

마지막 서비스로 다빈치 크로노의 동영상을 쏩니다!!!!!

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[제 1 화] : https://www.timeforum.co.kr/mboard.asp?exec=view&strBoardID=f_04&intSeq=11879


[제 2 화] : https://www.timeforum.co.kr/mboard.asp?exec=view&strBoardID=f_04&intSeq=12456


[제 3 화] : https://www.timeforum.co.kr/mboard.asp?exec=view&strBoardID=f_04&intSeq=12461


[제 4 화] :  https://www.timeforum.co.kr/mboard.asp?exec=view&strBoardID=f_04&intSeq=17043


다빈치 실제 착용 샷 : https://www.timeforum.co.kr/mboard.asp?exec=view&strBoardID=f_04&intSeq=11911




위에 사용된 참고자료