쿼츠 시계

RADO 사 시계의 쿼츠 무브먼트의 구조

1. 개요2. 발전3. 특징

3.1. 배터리3.2. 가격

4. 유명 브랜드5. 기타6. TCXO7. 관련 문서

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1. 개요

수정진동자, 즉 석영의 고유 성질을 이용해서 전지로 작동하는 전자식 시계. 내부는 디지털 회로를 쓰지만 시각 표시 방식에 따라 아날로그 시계와 디지털 시계로 나뉜다. 압전소자인 쿼츠(석영)에 전압을 가하면 일정한 주파수로 진동하는데[1], IC칩이 이를 기준으로 1초를 계산해서 1초마다 모터를 움직이게 하는 원리이다. 일반적으로 석영 진동자의 진동 주파수는 32768(= 2¹⁵)헤르츠를 목표로 잡아서, 석영 진동자 32768회 진동을 1초의 기준으로 삼는다.[2]

거의 모든 전자시계에는 'QUARTZ'라고 쓰여있는데 이는 시계 회사 이름이 아닌 석영(Quartz)을 뜻한다. 여담으로 다이얼이 좀 큰 시계들은 주로 중앙 하단에 적혀있는데, 이곳이 예전에는 태엽 구멍이 일반적으로 있던 위치 중 하나, 즉 태엽 감을 곳 찾을 때 가장 먼저 볼 법한 위치다. 한마디로 태엽 감을 곳 찾지 말라는 의미.

2. 발전

일반적으로는 그냥 간단하게 전기로 굴러가는 시계, 혹은 배터리가 들어가는 시계라고 생각하면 된다. 손목시계건 벽시계건 탁상시계건, 주변에서 가장 많이 볼 수 있는 시계. 디지털 시계도 물론 쿼츠 시계이고, 심지어 스마트폰 등 휴대전화에 들어가는 시계조차 쿼츠 시계이다.[3] 다만 건전지가 들어가는 시계라고 백프로 쿼츠인 것은 아닌데, 아직 쿼츠 시계가 발명되기 이전에 쓰이던 과도기적 방식으로, 기계식 시계의 구조는 모두 유지하고 있지만, 추나 태엽이 아니라 전기의 힘으로 작동되는 전자석이 진자에 달린 자석과 반발하는 힘을 동력으로 삼는 물건이 존재한다. 이런 원리로 되어 있다 태엽도 추도 없는데 작동되는 기계식 시계가 있다면 십중팔구 이것.[4]

최초의 쿼츠 시계는 1927년에 미국 벨 연구소의 연구원인 워렌 메리슨이 크리스탈 발진기를 응용해서 만들었고, 1948년에 파텍 필립이 최초로 쿼츠 시계를 만든 브랜드가 되었다. 실용화는 1967년에 발표하고 1969년에 만든 세이코의 아스트론(Astron)이다. 사실 세이코 내부에서 조차 쿼츠 시계 개발팀을 회사를 말아먹을 놈들이라고 공공연히 불렀을 정도로 지지를 못 받았지만, 상층부에서 밀고나가 기존 스위스 기계식이 장악하던 시계 시장을 단번에 뒤집을 정도로 충격이 매우 컸다. 그러나 스위스에서도 구조조정과 인수 합병을 통해 힘을 길렀고, 쿼츠 시장에서도 후발주자들의 가격공세로 인해 세이코도 그렇게까지는 재미를 못 봤다.

특이한 쿼츠시계로는 그랜드 세이코에서 나온 스프링 드라이브[5]도 있는데 동력원은 전지가 아니라 태엽을 사용하고 기계적 회전자의 속도제어에만 쿼츠회로를 사용한다. 그래서 보통 쿼츠시계는 1초에 한번씩 초침 바늘이 움직이지만 이런 시계는 매우 부드럽게 연속적으로 초침바늘이 돌아간다. 정밀도는 고급 쿼츠시계와 동등하고 보통 기계식 고급시계보다 훨씬 비싸다.

대부분의 디지털 회로에도 쿼츠 무브먼트가 들어가는데, 기기의 동작 클럭을 정밀하게 생성하기 위해 사용한다. 싸구려 회로의 경우 원가 절감의 목적으로 쿼츠가 아닌 일반적인 발진회로가 쓰이기도 한다.

3. 특징

1970년대에 상용화된 이래, 기존 기계식 시계가 독점하던 시계 시장을 크게 뒤흔들었다. 그 이유는 기계식 시계가 가진 기계적 성능을 거의 모든면에서 능가하는 쿼츠 시계의 장점 때문인데 이유는 다음과 같다.

정확하다
기계식 시계는 충격이나 온도 등 제한된 최적의 조건하에서 유명한 고가브랜드의 정확하다는 무브먼트조차 하루 오차 -4~+6초지만, 쿼츠 시계는 흔한 5만원짜리 시계도 하루 ±5초 정도고 보급형 쿼츠 시계는 한 달에 15-20초 정도의 오차가 발생한다. 고가형은 한 달에 ±10초 정도. 특히 비싼 쿼츠 시계의 경우 '연오차'[6]라는 경악스러운 수준으로 표시한다. 예를 들어, SEIKO 9F는 연오차 10초 정도이고, 가장 정확한 손목시계인 CITIZEN 칼리버 0100은 연오차 1초이다. 근래의 크로노미터들은 연오차 5초까지 정확도를 끌어올렸다.[7] 하지만 온도에 따라 발진 주파수가 변하기 때문에 정밀한 장비에서는 TCXO를 사용하고, 더 높은 정밀도를 요구하는 경우 수정 발진자를 사용할 수 없고 루비듐 클럭을 사용해야 한다.

편하다
일오차가 거의 없다보니 한번 정확하게 맞춰두면 시간을 다시 조정할 일이 별로 없다. 또 동력으로 배터리를 쓰기 때문에 시계에 태엽을 감아 동력을 공급해줄 필요도 없어졌다. 기존의 기계식 기계에서 시간을 조정하거나 동력을 공급하기 위해 신경을 계속 썼던 것을 생각해보면, 사용성이 있어서 훨씬 편해진 것이다.

고장이 적다
오차가 적어 시간 조정을 할 일이 없고, 동력으로 전기를 쓰다보니 용두를 돌릴 필요도 없어지면서 용두를 건드릴 일이 적어졌고, 따라서 빈번한 용두 조작으로 인한 고장 확률이 낮다. 그리고 기본적으로 단순한 구조를 가지고 있어 고장날 여지가 적기도 하다.

내구성이 좋다
기본적으로 오토매틱보다 단순한 메카닉을 사용하기에 험하게 다루었을 때 고장날 확률이 그만큼 낮다. 구조가 간단해졌다보니 종류가 적어졌다는 부품들도, 전자부품 특성상 러기드한 밀스펙 전자부품들을 거의 그대로 가져다 쓰면 되는지라 개별 부품들도 튼튼하게 만들기가 매우 쉽다.

저렴하다
기계식 시계에 비해 부품의 수가 적어서 가공비 등 원가가 크게 줄어든다. 게다가 부품의 수가 줄고 그마저도 대부분 전자부품이어서, 대량생산에 적합해 시계의 단가는 더 내려간다.

유지도 쉽다
사용시에도 오버홀 비용같이 이래저래 주기적으로 신경 써 줘야 하는 기계식에 비해, 쿼츠 시계에서는 유지 비용으로 몇천 원 하는 배터리 값만 부담하면 된다.

생산성이 좋다
일정 수준 이상의 반도체 기술만 있으면 누구나 만들 수 있으며, 그마저도 없다면 무브먼트만 수입해서 장착하면 된다. 따라서 대량생산도 유리하다.

부가기능 추가가 쉽다
리피터 기능 같은 것을 기계식 시계에 넣으려면 무지막지한 기술력과 노력이 필요하지만[8], 쿼츠 시계에는 약간의 전자적인 기능 변경으로 손쉽게 넣을 수 있다.

매우 오래 간다
감긴 태엽이 풀리는 힘으로 돌아가는 오토매틱 시계는 태엽 작동시간이 길어봐야 며칠 단위이고, 그 시간 안에 착용하거나 와인더에 넣어주지 않으면 멈춰버리는 데에 반해, 건전지로 가는 쿼츠 시계는 팔에 차든 안 차든 수 개월~수 년을 쉬지 않고 가며, 만약 태양광 충전 기능이라도 달려 있다면 적게 잡아도 10년 이상은 전지 교체가 전혀 필요없다.

이러한 많은 장점으로 인하여, 등장한 지 얼마 안 되어 당시 수많은 기계식 시계 및 브랜드들을 떡실신시키고 우리 주변의 거의 모든 시계가 쿼츠 시계로 대체되었다. 물론 기계식 시계 역시 살아남긴 했지만 대체로 브랜드 네임밸류를 앞세운 고가의 악세사리에 가까워졌다. 다만 첨언하자면 유럽 전통 고급 시계 브랜드들의 물건이야 그렇지만, 후발 일제 브랜드들은 오토매틱 시계도 보급형으로 많이 찍어내서 방식 자체가 귀한 것까지는 아니다. 예를 들어 미요타 저급 오토매틱의 경우에는 벌크로 공급할 경우에는 개당 1000원대 가격이 나온다!

3.1. 배터리

전기를 이용하므로 당연히 배터리가 필요하며, 교체 주기는 시계마다 다르지만 보통 1~2년 이상은 간다. 물론 쿼츠시계도 물건 나름이라 그 품질이나 가격에 따라 다르지만 세이코 프리미어 같은 경우는 한 번의 배터리 교체로 3년, 세이코 튜나의 경우 사측에서 5년주기를 권장하며 실질적으로 7년이상도 간다. 카시오에서 나오는 손목시계는 배터리 하나로 10년동안 동작하는 것도 있다!

건전지 사용시간을 더 늘리기 위해 일부 모델에 따라서는 재충전이나 자가발전 기능까지 달려 있다. 카시오(Casio) 등의 여러 제조사에서 만드는 태양전지, 마찬가지로 빛을 이용해 충전하는 시티즌의 '에코드라이브', 손목의 움직임으로 회전하는 로테이터가[9] 발전기를 돌려 생성된 전기를 충전지에 충전하는 세이코의 '키네틱' 등이 있다. 일반 일회용 전지를 쓰는 모델에 비해 조금 비싸지만, 홍보자료에 따르면 시계를 매일 착용하는 사용 패턴이라면 시계를 차고 활동한다면 충전원인 '빛'을 보거나 손을 '움직이므로' 거의 반영구적으로 쓸 수 있다고 한다. 전지 교체가 귀찮은 소비자들은 고려해볼 만할 듯. 다만 여기에 들어가는 배터리도 충방전을 반복하다보면 수명이 줄어든다. 10~15년 정도 사용하면 교체해주는게 좋다. 다만 배터리 가격이 약간 더 비싸다.

3.2. 가격

일반적으로 저렴하다. 하지만 모든 쿼츠 시계가 싸다고 생각하면 오산이다. 저가 기계가 장착된 시계와 고급 쿼츠 무브 시계에는 큰 차이가 있다. 고품질의 재료를 쓰는 등의 차이가 있겠지만, 가장 큰 차이점은 고가 무브는 부분적인 수리가 가능하다는 것이다. 티쏘나 해밀턴같이 100만원 내외의 시계 브랜드에서 출시하는 쿼츠조차 무브가 고장나면 통째로 들어내야 하는 일이 많다.

간단한 IC칩과 저품질 석영결정으로 만든 쿼츠 시계의 경우 값이 워낙 싸다 보니 냉장고, 전자렌지, 리모컨 등등 간단한 디스플레이가 붙어 있는 전자제품이라면 거의 대부분 시계 기능이 들어 있을 정도이다. 시각표시, 타이머 기능이 필요한 전자제품이라면 거의 전부 내장하고 있다. 심지어 액정으로 주파수가 표시되는 일부 휴대용 라디오에도 쿼츠시계가 내장되어 있다. 이런 싸구려 쿼츠들은 월 오차가 분 단위로 나오는 등 성능이 엉망인 경우도 많지만, 그만큼 대량생산이 쉽고 크기가 작아 아무 데나 적용시킬 수 있는 범용성을 나타내는 예시 이기도 하다.

4. 유명 브랜드

보통 명품 시계의 품질을 평할땐 오토매틱 시계의 기술력과 역사로 평가되는게 보통이지만, 예외적으로 오토매틱이 아닌 쿼츠시계의 기술력으로 두각을 드러내면서 쿼츠시계 시장을 선두에서 주도해 그 품격과 가치를 크게 인정받는 브랜드들을 나열한다.

SEIKO
쿼츠 파동을 일으킨 장본인. 특히 SEIKO社의 최상위 브랜드 중 하나인 그랜드세이코는 별개의 독립브랜드로 독립하여 세계적으로 좋은 평가를 받아 현재는 수백만원대 이상의 스위스 명품시계들과 어깨를 나란히 한다. 저가 시계중 입문용으로 많이 선택되는 알바( ALBA)가 동가격대 타브랜드의 시계들에 비해 큰 신뢰를 받고있는 이유가 바로 세이코의 무브먼트를 납품받고 있기 때문이다. 수많은 마이크로브랜드에서 제작되는 크로노그래프 시계의 무브먼트 역시도 세이코의 메카쿼츠로 유명하다[10]. 동서고금을 막론하고 전세계가 인정하는 명실상부 최고의 쿼츠시계 명가.

CITIZEN
일본내 세이코와 쌍벽을 이루는 브랜드. 특히 주파수를 잡아내 시간을 조정하는 라디오 컨트롤 기술력으로 유명한 브랜드다. 전술했던 세이코의 그랜드세이코와 경쟁하는 "더 시티즌"이라는 상위 브랜드가 존재하나, 명품시계 세계에서의 존재감은 크게 없다. 그 밖에 스마트 워치에 대항함과 동시에 시계 시장에서 헤리티지를 확보하기 위해서 프레드릭 콘스탄트, 후술할 부로바 등 지명도 있는 시계 브랜드들을 인수하면서 몸집을 불릴 만큼 기업 규모가 상당히 크다. 최근 들어 세이코마저도 스위스 시계 회사들을 따라 기계식 무브먼트 모델들을 강화하고 있고, 그랜드세이코도 자사기술인 스프링 드라이브를 적용하기 시작하자, 더 시티즌을 포함한 주요 라인업에서 쿼츠를 여전히 메인으로 밀고 있는 시티즌이 부각되고 있다. 스위스 회사들이 쿼츠 모델들을 속속 단종시키는 마당에 이대로 가다가는 시티즌이 마지막으로 남을 쿼츠시계의 명가가 될 수도 있다는 말도 나오는 중.

Bulova
소리굽쇠를 이용한 '아큐트론'이라는 파격적인 무브먼트를 시작으로[11], 쿼츠 파동 이후로도 일제 시계에 뒤지지 않는 초고진동 쿼츠 기술력을 선보이는 등 오버 테크놀러지의 선두를 달렸던 브랜드였다. 한때 미국을 대표하는 시계였고, 세계 최초로 텔레비전을 이용하여 상품을 광고한 회사라는 타이틀도 갖고 있었다. 한국에서도 오메가에 비견되는 예물시계로 각광받았다. 찬란했던 과거의 명성과는 달리, 21세기 부터는 경영난을 겪다가 결국 경쟁사였던 시티즌에게 인수당해 그저 그런 브랜드로 전락했으나, 최근엔 여러 복각시리즈를 내세워 다시 과거의 명성을 찾으려 노력중이다.

Junghans
한국에선 크게 알려지진 않았으나 독일의 국민시계로 유명한 브랜드. 19세기 말부터 시작된 유서깊은 브랜드지만 본격적으로 명성을 떨친 건 쿼츠시계로 영역을 넓히면서 시작되었다. 의외로 쿼츠 기술이나 라디오 컨트롤 기능 등은 일본의 세이코나 시티즌보다 앞선 역사를 가지고 있다. 실제로 이러한 기술력을 다지고 다져 쿼츠파동의 여파에 큰 피해가 없었던 숨겨진 쿼츠 명가.

CASIO
세이코가 쿼츠 파동을 시작했다면, 카시오는 대중 쿼츠 시계와 디지털 시계의 시작이자 끝이다. 일명 수능시계라 불리는 초저가 시계부터 시작해서, 라디오 컨트롤 등을 지원하는 고가 라인업[12]은 물론, 카시오의 본업인 LCD 제조에서 기원한 압도적인 시인성에서 비롯한 절대적 수준의 가성비를 자랑하는 디지털 시계들을 생산해내 명성을 떨치고 있다. 카시오 F-91W라는 가격대비 희대의 성능을 자랑하는 디지털 시계로 시작해서, 압도적인 스펙과 다양한 기능은 물론, 특화영역 세분화에 엄청난 내구력까지 갖춘 절대적 가성비를 자랑하는 디지털 툴워치 G-SHOCK 또한 매우 유명하다. 시계를 사치재가 아니라 실용용품으로 쓴다면 가장 먼저 잡히는 쿼츠 시계의 보급자이며, 이런 높은 실용성 덕분에 패션시계 브랜드들은 물론, 웬만한 마이크로브랜드보다도 신뢰성이 높다[13].

5. 기타

아르마니 같은 패션시계에 주로 미요타 [14][15]의 저가 무브먼트가 들어가 일제 쿼츠 무브먼트가 스위스제 쿼츠 무브먼트보다 못하다는 생각을 하기 쉬우나 그렇지는 않다. 세계에서 가장 정확한 쿼츠 무브먼트인 시티즌의 A660 쿼츠 무브먼트도, 시티즌의 최고급 라인인 캄파놀라 라인의 무브먼트 미요타에서 생산한다. A660 다음으로 정확한 쿼츠 무브먼트 역시 일제인 세이코사의 9F 무브먼트다.[16] 이처럼 미요타에서는 저가 보급형 무브먼트부터 고성능 무브먼트까지 만들 줄 알지만, 아르마니와 같은 저가형 시계 브랜드들에서 가장 흔히 쓰는 무브먼트가 미요타의 저가 무브먼트라서 이러한 부정적인 편견 또한 덤으로 따라오게 되었다.

퀴츠 시계가 저가형에도 널리 쓰이기 때문에 고가는 드물다고 오해하기 쉽지만, 스위스의 자타공인 최고 시계 브랜드인 Patek Philippe도 쿼츠 시계를 생산한다. 그러나 실제로 최고급 브랜드는 쿼츠를 점점 출시하지 않고 있다.

시각 표시 방식에 따른 분류인 디지털 시계를 '전자식 시계' 혹은 '전자 시계'라고 불러 개념의 혼란을 일으키는 사례가 가끔 있다. 수능 시험장에 전자식 시계 반입 전면 금지 2016.11.01. YTN ~~본격 기계식 시계를 권장하는 수능~~ YBM의 토익 유의 사항

6. TCXO

Temperature Compensated Crystal Oscillator
일부 통신 기기들의 경우 온도에 따라 주파수가 미세하게 변하는 일반 수정 발진기로는 정밀도를 유지할 수 없다. 따라서 쿼츠 무브먼트에 온도 센서와 온도 차이에 의한 주파수 변화를 보상하는 회로를 넣어 보완한 TCXO 클럭을 사용하게 된다. 이것으로도 불가능한 경우 루비듐을 사용한다.

7. 관련 문서

[1] 쿼츠, 즉 석영 결정을 특정한 면으로 절단하여 만든 작은 조각 양끝에 전극을 달고 그에 전압을 걸면 일정한 진동이 일어나는 피에조 효과를 이용한 것이다. 이 진동은 일정한 주기를 가지는데다 여러 가지 외부 변화에도 진동 주기에 큰 변화가 없기 때문에 시간을 측정하기 좋은 특성을 지닌다. 이 장치는 컴퓨터 등의 클럭 발생기로 쓰이기도 하며, 오버클럭 극초창기에는 이 장치(부품)를 통째로 바꾸는 방식으로 클럭을 올렸다. [2] 실제로는 석영 진동자를 가공할 시에 32768헤르츠보다 살짝 더 낮은 주파수를 갖도록 세팅해서 사용한다. 수정 진동자 가공 작업에서 오차가 발생할 경우에 이를 15비트 안에서 전자적으로 보정할 수 있기 때문이다. 예컨대 수정 진동자가 32766헤르츠를 가질 경우에는, 전자 회로의 15비트 카운터가 111111111111110을 가리킬 때 1초가 넘어가도록 세팅하면 오차를 보정할 수 있으나, 32769헤르츠를 가질 경우에는 이를 보정하려고 하면 15비트 카운터로는 오버플로우가 발생하게 된다. 16비트를 쓰면 되지 않냐고 생각할 수 있지만 전자 시계같은 초저가, 초저전력 전자회로는 고도로 최적화가 이루어져야 하기 때문에 1비트를 더 구현하기 위해 낭비되는 실리콘과 전력도 아껴야 한다. [3] 다만 휴대전화의 경우 전원을 켤 때나 전화를 송수신할 때 기지국으로부터 GPS 위성이 쏘아준 시간 정보를 받아 오차를 수정한다. 뒤집어 말하면 그런 정보를 일절 수신하지 못하게 한다면 점점 오차가 쌓인다는 의미인데, 그런 이유로 책상에 놓여진 여러 개의 휴대폰들이 몇초씩 시간에 차이가 나는 것을 볼 수 있다. (물론 휴대폰에서 기지국 시간을 받아오기 기능이 켜져 있으면 전화사용을 안해도 일정 시간마다 시간을 받아온다.) 여담으로 과거 CDMA 방식의 폰 들은 특성상 시간동기를 정확하게 맞춰야 되기 때문에 전화 송수신은 물론 기지국과 연결(즉 안테나 표시가 나와있는)할 때에도 시간동기를 한다. 즉 늘 언제나 정확한 시간이라는 뜻. [4] 1957년에 출시된 HAMILTON의 벤츄라가 대표적인 케이스다. [5] 기계식 쿼츠시계 [6] 즉 하루에 ±0.1초보다 적은 오차가 난다는 소리다. [7] 그래서 몇천 원 짜리 싸구려 탁상시계 조차 한 달에 10초 내외의 오차를 보이는 물건이 있을 정도이다. 이런 시계들은 큰 디스플레이가 장착되어 배터리를 손목시계보다 자주 갈아줘야 하다 보니 여기서 더 정확하게 만들어 봐야 의미가 없다. [8] 보통 기계식 시계에 부가기능 하나가 추가적으로 들어갈 때마다 가격이 2배 이상으로 뛴다. 그만큼 기술력과 노력이 추가적으로 많이 든다는 소리. [9] 여기까지는 오토매틱의 원리. [10] 특히 빈티지스타일의 크로노그래프 시계엔 필수적으로 채택이 되는데 그 이유는 빈티지 컨셉에 맞게 오토매틱과 같이 물결처럼 흐르는 초침 때문이다. 스위스 고진동 무브먼트의 가격을 생각하면 그야말로 최고의 가성비. [11] 이 소리굽쇠는 훗날 부로바의 심볼마크가 되었다. [12] 사실 고가라곤 하지만, 카시오 내 하이엔드 브랜드인 오셔너스조차 기성 시계업계의 엔트리 혹은 보급 라인업 가격대인 200만원 대를 초과하지 않는다. 후술할 지샥의 플래그십 라인업인 MR-G의 스페셜 모델 정도가 럭셔리 라인 가격대(1000만원 대)를 차지하지만, 말 그대로 스페셜 모델이라 살 사람만 사는 물건들이고. [13] 시계를 평가하는 기준은 상당히 많지만, 내구성만 본다면 사실상 절대적 1인자라고 보면된다. 중국 공장들에서 생산하는 시계들도 많은데, 가격을 불문하고 빌드 퀄리티가 안정적이고 높아서 설계와 생산관리도 뛰어나다고 칭찬받는다. [14] 한때 전세계 쿼츠 무브먼트 생산량 1위를 찍는 등 전통과 물량의 쿼츠 무브 생산 전문 회사. 시티즌社의 계열사이다. [15] 최근 나오는 알마니의 상위브랜드인 알마니 스위스메이드의 쿼츠 시계들은 주로 미요타 무브가 아닌 론다 무브가 들어간다. [16] 다만 6시 방향에 금색 별이 달려 있으면 A660과 동일한 연오차 5초 이내의 최상급 9F.