석영과 시계의 관계

안녕하세요?

석영은 찾아보니, 장석에 이어 지각에서 두번째로 많은 광물이면서 산소(O)와 규소 (Si)가 결합해서 생성이 된다고 합니다. 다만 순수한 석영 (SiO2)의 형태로 존재하는 경우는 드물고, 철, 티타늄, 망간 등이 부분적으로 결합해서 다양한 변종들, 예를 들면 자수정, 황수정, 장미수정등의 형태로 존재한다고 합니다.

그런데 과학동아 2017년 6월호의 기사를 보니, 석영에 전류를 흘리면 진동을 하고 하고, 반대로 압력을 가하면 전기가 발생하는 '압전효과'가 있다고 합니다. 여기서 석영에 전류가 흐르면 일정한 주기로 진동을 하는데, 1927년 벨 연구소에서 이런 진동을 하는 석영의 성질을 이용해서 석영 진동자 시계를 발명 했다고 합니다. 

위 그림에 나와 있는 도면이 바로 쿼츠시계-석영에 전류를 흘려주면 일정한 주기로 진동하는 성질을 이용해서 만든 '전자시계'의 도면입니다. 일단 위 그림에서 붉은색 동그라미를 친 곳이 바로 석영(Quartz)입니다. 이 석영이 전류를 받아서 일정한 주기로 진동을 하면, 이를 감지해서 시간-초를 측정하는 방법을 쓴다고 합니다. 

재미있는 사실은 이 석영을 이용한 시계가 기존의 기계식 시계인 태엽시계에 비해서 값이 싸면서도 내구력이 좋고, 거기다가 시간의 정확성까지 좋다고 합니다. 즉 모든 면에서 우위에 있었기 때문에, 그간 시장을 지배하고 있던 스위스의 기계식 시계라는 이 태엽장치 시계를 모두 제쳤다고 합니다.

이 전자식 시계-석영을 이용한 쿼츠시계의 발명이 현대문명의 획기적인 발명품 중에 하나라고 일컫어지고 있다고 합니다. 어찌보면 전혀 상관이 없어보이는 광물인 석영과 시계이지만, 이렇게 석영에 전류를 흘려주면 일정 주기로 진동을 한다는 특성을 이용해서 시계를 만들 생각을 한 것도 놀랍지만, 이게 우리가 쓰는 일반적인 시계 대부분을 차지한다는 사실은 더 놀랍다는 생각이 듭니다.