시간을 알려주거나 집과 건물 내부를 꾸미는 시계

 

시간을 보여줄 뿐만 아니라 집과 건물 내부를 꾸미는 구실

특히 손목시계는 장신구로도 사용한다. 기계로 만든 최초의 시계는 13세기 말에 개발되었다. 이 시계에는 시곗바늘이 없었고 종을 울려서 시간을 알렸다. 오늘날 시계는 작고 값싼 것부터 아름다운 장식과 여러 가지 소리를 내는 추시계까지 종류가 많다. 문자판 시계라고 흔히 말하는 전통적인 시계는 시곗바늘이 문자판의 숫자를 가리켜서 시간을 나타내고 디지털시계는 숫자로 시간을 나타낸다. 많은 시계가 시간을 알리는 소리를 낸다. 시계는 외형을 이루는 상자와 그 내부의 기계장치로 이루어져 있다. 기계장치는 시간을 보여주고 시계에 동력을 공급하며 시간을 정확하게 유지한다. 이 항목에서는 동력에 따라 기계시계와 전자시계로 나눈다. 시계는 대부분 진자운동과 같은 규칙적인 반복 운동으로 시간을 정확하게 유지한다. 이제까지 만들어진 것 중 가장 정확한 시계는 원자시계로 아주 안정된 진동수를 가진 원자의 진동을 이용한다. 가장 정확한 원자시계는 25만 년 동안 1초도 틀리지 않는다. (1) 기계시계: 일정한 시간마다 태엽을 감아야 움직이는 기계장치의 동력으로 작동한다. 매일 태엽을 감아야 하는 것도 있고 7~8일에 한 번 감는 것도 있다. 기계시계는 추시계와 태엽시계로 나뉘며 대부분 시곗바늘이 달린 문자 판시계이다. 추시계는 체인이나 줄에 매달린 무거운 추로 작동한다. 시계의 태엽을 감으면 줄이나 체인이 드럼에 감기면서 드럼 가까이로 추를 들어 올린다. 중력 때문에 추가 내려가면 줄이나 체인이 서서히 풀리면서 드럼을 돌리면 드럼에 연결된 기어들이 돌아간다. 시곗바늘은 일정한 속도로 회전하는 각각의 기어에 붙어 있다. 진자와 '탈진기'라는 장치가 추가 너무 빨리 떨어지지 않도록 해서 시계의 속도를 조절한다. 탈진기는 방탈 기어와 축으로 되어 있다. 방탈 기어는 시계가 돌 때 같이 돌고, 진자는 시간을 정확하게 유지하기 위해 일정하게 흔들린다. 진자의 흔들림에 따라 축이 기울어지면 축 양쪽에 있는 고리가 방탈 기어를 잡아서 멈추게 한다. 진자가 되돌아가면 고리는 다시 방탈 기어를 놓게 되고 이때 방탈 기어가 약간 회전한다. 이런 과정을 반복하면서 방탈 기어와 연결된 기어의 속도가 조절된다. 시계의 똑딱거리는 소리도 이 과정에서 난다. 태엽 시계는 태엽을 감아서 작동시키는데 태엽이 서서히 풀리면서 기어가 돌아간다. 태엽시계 중에는 태엽이 완전히 풀리기 전에 자동으로 다시 감기는 것도 있다. 태엽시계의 탈진기는 추시계와 비슷하지만 시간을 유지하는 장치로 대개 '평형 바퀴'를 사용한다. 평형 바퀴에는 실 태엽이 연결되어 있어 실 태엽이 감겼다 풀렸다 하면서 평형 바퀴를 앞뒤로 일정하게 흔들어 축 양쪽 고리가 방탈 기어를 잡았다 놓았다 하면서 기어의 속도를 조절한다. (2) 전기시계: 전지로 동력을 공급하는 것과 전원에 플러그를 꽂아서 전기를 공급하는 것이 있다. 1930년대 이후에 생산된 디지털시계는 대부분 전기시계이다. 전지 시계는 전지 시계에는 대부분 속도를 조절하기 위한 평형 바퀴나 진자가 있는데 이와 달리 작은 소리굽쇠나 수정으로 된 작은 막대가 들어 있는 시계도 있다. 전지가 소리굽쇠나 수정 막대를 울리면 높고 일정한 진동수로 진동한다. 수정 시계는 복잡한 전자회로가 수정의 진동수를 시간으로 바꾸는데 수정은 1초에 32,768회 진동한다. 수정 시계는 아주 정밀해서 1년에 1분 이상 틀리지 않는다. 외부 전원 시계는 외부 전기로 동력과 속도를 조절한다. 외부에서 공급되는 전류는 교류로, 흐르는 방향이 1분에 120번 바뀌기 때문에 전동기나 집적회로가 이 전류의 방향 변화를 세서 시간을 조절한다. 디지털시계는 대부분 외부 전원을 사용한다. 디지털시계는 숫자가 인쇄된 카드를 넘기거나, 드럼이나 테이프를 돌려서 시간을 표시한다. 수정 시계에는 전자 디지털 화면이 있는데, 화면은 액정이나 발광다이오드(LED)로 만든다. 액정화면은 빛을 반사해서 숫자를 표시하고 발광다이오드 화면은 숫자 모양으로 배열된 다이오드가 빛을 낸다. 전자 손목시계는 수정 시계이며 전지에 의해 작동되는 작은 집적회로가 수정의 진동을 만들고 진동수를 전기 파동으로 바꾼다. 아날로그시계는 작은 전동기가 수정의 진동 신호를 받아서 시곗바늘을 정확한 속도로 돌린다. 디지털 손목시계는 시간이 시계 앞면의 액정화면(LCD)에 숫자로 표시된다. 액정화면은 얇은 유리판 사이에 액정이 들어 있는 것인데 전류가 흐르면 액정이 흐려져 숫자를 검게 나타낸다. 아날로그 액정화면 손목시계는 숫자 대신 시곗바늘 모양으로 나타난다. 액정화면은 전력을 적게 소모하지만 어두운 곳에서는 잘 보이지 않기 때문에 액정화면 손목시계 중에는 액정화면을 밝히는 작은 등이 달린 것도 있다.

 

11세기부터 발명된 시계의 역사

선사시대 사람들은 그림자를 보고 시간을 알았다. 태양이 이동하면 그림자 길이도 달라지는데, 그림자가 짧아지면 정오에 가까운 시간이고, 그림자가 길면 아침이나 저녁 시간임을 알았다. 해시계는 4000년 전에 만들어진 가장 오래된 시계이다. 태양이 움직이면서 시계에 그림자를 만들면, 그림자 길이나 각도로 시간을 알았다. 모래시계와 물시계는 한 용기에서 다른 용기로 일정한 속도로 모래나 물을 흐르게 해서 한쪽 용기에 있는 모래나 물의 양으로 시간 경과를 알 수 있다. 최초의 기계시계는 11세기 중반 중국에서 발명되었으나 크게 발전하지 못했고, 13세기 후반에 서양에서 여러 가지 기계시계가 개발되었다. 이 시계들은 추가 움직여서 작동했고 진자와 바늘 없이 종을 울려서 시간을 알렸다. 14세기 중반에 문자판과 바늘이 있는 시계가 개발되었고, 태엽시계는 15세기 후반에 이탈리아에서 개발되었다. 초기의 시계들은 대개 일정하게 작동하지 않아서 시간이 정확하지 않았다. 17세기 중반에 진자와 실 태엽이 개발되어 시계가 많이 정확해졌으며, 초침과 분침이 있는 시계가 널리 쓰이게 되었다. 18세기 중반에는 오늘날 사용하는 기계시계와 거의 같은 시계가 개발되었다. 전기시계는 19세기 중반에 개발되어 1920년대에 널리 사용되었다. 1930년대에 수정 시계가, 1940년대에는 원자시계가 최초로 개발되었다. 디지털시계는 1970대에 널리 사용되었는데 주로 손목시계가 많았다. 1980년대에는 '실리콘 칩'을 넣은 시계가 등장했다. 실리콘 칩을 넣은 시계 중에는 시간을 표시할 뿐만 아니라, 계산기나 게임기 기능이 있는 것도 있다.