기계식 시계: 분해된 모습

• 기계식 시계 무브먼트의 부품을 분해하고 입체적으로 전시하는 모델에 대한 제작 과정을 기록한 글임
• 기존에는 실제 조립 순서와 공간 배치를 유지한 분해 전시물을 시중에서 찾아볼 수 없었음
• 여러 차례 수지(에폭시) 레진을 이용한 시도가 있었으나, 층마다 굴절률과 기포 문제로 어려움을 겪었음
• 낚싯줄(모노필라멘트) 을 활용해 부품을 떠받치고 한 번에 전체를 주입하는 방법이 최종적인 해법이었음
• 수차례 프로토타입 시도를 거쳐, 정확한 위치 제어와 표면 코팅 등의 개선으로 완성도 높은 결과물을 얻은 경험임

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들어가며

• 2022년 5월, Bartosz Ciechanowski의 블로그 글을 통해 기계식 시계 무브먼트의 동작 원리를 접했던 경험에서 시작됨
• 해당 글에서는 인터랙티브한 일러스트레이션을 통해 시계 무브먼트의 각 부품 구조를 시각적으로 "분해"하며 회전시켜 볼 수 있는 기능이 돋보였음
• 이러한 온라인 시각화와 달리, 실제 분해된 시계 모델을 실물로 손에 들고 볼 수 있다면 어떨까 하는 오랜 호기심에 도전하게 됨

현실의 분해 모델을 찾을 수 없음

• 시중에는 시계 부품을 수지 블록에 임의로 배치한 스팀펑크 아트가 종종 판매되나, 실제 무브먼트 구조와는 관련성이 적음
• 레진에 부품을 펼쳐 담은 "buffet style" 전시물도 있으나, 원하는 입체적 조립 순서와 거리를 유지하지 못함
• 무브먼트의 모든 부품을 정확한 위치관계로 "폭발적으로" 전개해 고정하기가 매우 번거로운 일임
• 시계 조립 경험자(워치메이커) 가 아닌 이상 제대로 이를 구현하기 어려운 이유임

어떻게 만들 것인가?

• Bartosz Ciechanowski 블로그에서 참고한 ETA 2824-2 무브먼트는 미세부품이 지나치게 많아 프로토타입에는 적합하지 않음
• 포켓와치 무브먼트는 부품수가 적고 구조가 단순하여 초기에 실험하기 적합함
• 다양한 빈티지 포켓워치 무브먼트는 중고로 저렴하게 구할 수 있고, 초보 워치메이커의 연습대상이기도 함

수지 레이어드 캐스팅 시도

• 실물 모델은 손에 쥘 수 있을 만큼 견고해야 하므로, 투명 에폭시 레진에 부품을 층층이 임베딩하는 전략을 구상함
• 레이어별 경화후 다음층 부으면 층간 경계가 명확히 남고, 노란 변색 및 경화시간 문제도 발생함
• 층간 굴절률차로 인해 시각적으로 이질적이고, 반쯤 경화된 수지는 다루기 어렵고 기포도 많이 생성됨
• 각 층을 따로 만들어 쌓는 방식은 시간과 노력이 지나치게 소모되어 중단함

낚싯줄을 이용한 부품 서스펜션

• 투명한 플라스틱 봉 대신 모노필라멘트 낚싯줄(플라이피싱용)을 선택, 에폭시 레진과 굴절률이 유사해 존재감이 덜함
• 낚싯줄은 감겨져 기억된 형태가 남으므로, 고온 오븐에서 반복적으로 잡아당겨 일자로 곧게 만드는 작업을 시행함
• 트윅과 핀셋, 순간접착제(CA glue)로 부품과 낚싯줄을 정밀하게 부착하는 과정이 필요함

가정용 에폭시 레진 캐스팅

• 여러 종류의 투명 에폭시 레진을 시도해보았으며, 기본 투명도는 양호하고 점도, 경화시간, 기포 발생 특성이 다름
• 완전한 투명도를 위해 진공 챔버를 사용해 기포를 뽑아내는 방법을 적용함
• 레진 혼합, 진공 처리, 몰드에 주입 후 재진공 과정을 순차적으로 거침

1차 프로토타입 실험 결과

• 실린더 형태 몰드는 내부 구조 파악이 어려워 큐브형 몰드가 적합함을 알게 됨
• 낚싯줄은 거의 보이지 않으며, 순간접착제와 레진의 간섭 문제는 특이사항 없음
• 경화과정에서 레진이 수축하며 실린더가 깨지는 문제 발생

2차 프로토타입 및 조립법 개선

분해 및 청소

• 워치 무브먼트를 완전히 분해, 세척 후 세밀한 접착 조립 진행함
• 핀셋, 순간접착제, 낚싯줄 절단 지그 등을 활용해 정확하게 부품 위치를 맞춤

기관차측(트레인 휠 사이드) 조립

• 무브먼트의 복잡한 기관차 부분부터 작업을 시작해, 주요 브릿지 등 부품들은 낚싯줄을 나사에 연결해 정렬함
• 소형 부품들은 별도의 낚싯줄 단면에 접착 후 직립시켜 고정함

문자판측 플립 후 조립

• 완성된 하프 어셈블리를 잡아주는 보조지그를 제작해, 반대편 작업도 안정적으로 수행함

몰드 및 레진 준비

• 아크릴 판, 에폭시 방지 테이프, 구조용 접착제 등으로 큐브형 몰드 제작
• 프로토타입 결과, 정확한 높이 제어 및 보다 폭발적인 배열, 손쉬운 부품 정렬이 다음 개선 포인트로 도출됨

3차 프로토타입: 세밀한 위치 제어

• 가위식 리프트(랩잭), 자석 활용 핀셋 등으로 미세조정 정밀도 개선
• 순간접착제 가속제를 점적 도구로 미세하게 적용해 접착 효율성을 높임
• 밸런스 휠과 헤어스프링을 자연스럽게 펼쳐, 시계의 심장을 시각적으로 강조함
• 전체 어셈블리 구조상 거꾸로 캐스팅하여 부품이 제대로 매달리게 구현

4차 프로토타입: ETA-2824/ PT5000 무브먼트

• 최종 목표인 ETA 2824 무브먼트(PT5000 호환모델)로 실험 진행
• 부품 소형화, 오일과 마감 불량문제, 도장 손상 등 난관을 맞았으나, 기본 조립 프로세스는 동일하게 적용 가능함
• 충격 보호 스프링, 밸런스 어셈블리 등 민감한 부품의 서스펜션은 별도 노하우로 구현
• 몰드 크기 한계 등으로 조립물 각도가 비정상적으로 변하고, 레진에 의한 도장 해체 등 실수도 있었으나, 약 18시간 소요 결과물을 완성

완성품 제작과 도장 보존

• 에폭시 및 순간접착제가 도장을 녹인다는 사실로부터, 래커 스프레이 코팅이 최종 솔루션임을 확인
• 낚싯줄 절단 지그, 조립용 보조구를 개발해 반복 생산성이 향상됨
• 조립, 도장, 어셈블리 각 단계별로 상세 과정을 진행함

최종 결과 및 소감

• 완벽한 표면 마감은 어렵지만, 2.5년에 걸친 시도 끝에 원하던 구조를 손에 넣는 경험
• 블로그 글을 계기로 본격적으로 도전할 수 있었음을 강조하며, 다양한 시계 무브먼트의 입체적 분해 모델로 확장 가능성을 기대함

[GN⁺]

Hacker News 의견

• Bartosz Ciechanowski의 블로그 게시글이 인터넷에서 현재 찾을 수 있는 최고의 콘텐츠라고 생각함 링크
  • 이 분은 같은 수준의 디테일로 여러 프로젝트를 진행한 바 있음 아카이브 링크
  • 이 주제는 3년 전에도 Hacker News에서 논의가 되었으며, 4천 포인트 이상을 받아 역사상 8번째로 인기 많은 글로 등극한 명실상부한 클래식임 관련 토론
• 정말 멋진 작업임. 한 아티스트가 카메라 같은 사물을 레진에 캡슐화한 후 워터젯 커터로 잘라 색다른 ‘폭발도(expoded view)’를 만든 것이 떠오름. 하지만 링크는 찾지 못함
  • Fabian Oefner가 실제로 해당 작업을 한 사례
• 레진의 굴절률을 조절할 방법이 있다면, 낚시줄(서스펜션)이 완전히 사라질 수 있겠다는 생각을 해봤음
  • 진지하게 고민해보진 않았지만, 어떤 첨가물이 필요할지 궁금함. 검색해보니 광학 분야에서 관련된 선행 연구가 상당히 많음. 여전히 가능성 있는 주제라고 느낌
• 도구나 경험이 없어서 완전히 매끈한 미러 피니시를 내긴 어렵다는 이야기에 공감함. 예전에 LGA CPU 소켓을 코스터로 만든 적이 있는데, 일반 사포로 점점 높은 그릿으로 샌딩해서 거의 완벽한 직육면체 형태를 만들 수 있었음. 유리 표면에 사포를 붙인 뒤 움직였고, 마지막에는 폴리싱 컴파운드를 썼는지는 기억 안 남
  • 샌딩 작업이 오래 걸려 지칠 것 같아 오비탈 샌더가 있었으면 함. 표면 연마 작업도 필요하고, 시간과 공간이 있다면 다양한 샌더와 연마 도구를 쓰고 싶음. 신뢰도 높은 에폭시 벤더의 실제 영상에서 과정을 볼 수 있음 영상 링크
  • 유리에 사포를 붙이거나 테이프로 고정하면 정말 평평한 표면 연마가 가능함. 이 방법으로 칼을 얼마나 날카롭게 만들 수 있는지 직접 경험함
• PT5000 무브먼트를 사용한 점이 반가움. 내가 좋아하는 칼리버 중 하나임. 이 무브먼트는 ETA 2824-2의 중국제 클론으로, AliExpress에서 저렴하게 접할 수 있는 시계들에 많이 사용됨. 사파이어 크리스탈, 세라믹 베젤, 야광, 완전 방수 등 스펙을 갖춘 Submariner 오마주 시계를 100달러에 구매할 수 있는데, 이 무브먼트로 스위스 시계와 비슷한 정확도를 보여줌(COSC 기준 내 유지). 예전에 소유했던 시계가 +5초/일로 작동했으며, 중국 시계 산업의 발전이 실감남
  • AliExpress에서 기계식 시계 클론을 구입할 때 좋은 리소스나 팁이 있다면 추천받고 싶음. 가성비 파악 후 구매하고 싶음
  • 소비자용 전자제품의 가공 및 조립 기술에 대한 경험이 중국 시계 시장 성장에 큰 역할을 했다고 생각함
  • 정말 놀라운 일임. 레진으로 시계를 망치지 않을 때는 시계 오버홀 취미를 즐기고, 다음 목표로는 크로노그래프 메커니즘 익히기 예정임. ST19 무브먼트가 곧 도착 예정이며, 이것 역시 저렴하고 신뢰도 높으며 완전 기계식이며 칼럼 휠 구조임. 중국 시계 산업에 박수를 보냄
• 일부는 이 작업이 일종의 ‘신성모독’ 느낌임. 이런 놀라운 기계의 매력은 내부 구조뿐 아니라 수십 년간 잘 작동한다는 데 있고, 고장났다가 수리로 되살아나는 과정이 진짜 마법임. Wristwatch Revival 유튜브 링크. 어릴 때 동생이 레진 작업으로 바다 밑처럼 보이게 소품을 만들던 기억임. 나는 성격이 급해 완전히 경화되기도 전에 만져서 항상 실패했음
  • 앤틱 숍에서 포켓워치를 동 가격으로 판매하는 모습을 쉽게 볼 수 있음. 전체가 살아 있지만 청소와 오일만 갈면 돌아오는 개체를 구하는 게 꽤 쉬움. 소유자에 비해 포켓워치가 10배는 많아 실습 재료로 유용함. 수리 단가는 높지만 기술자와 도구가 부족해 수요가 적음(본인도 두 점 소유)
  • 교육용 도구로 생각하면 더 도움이 될 듯함. 실제로 해당 프로젝트 영감이 된 디지털 버전도 교육 목적이 있었음
  • 수리 과정의 마법도 멋지지만, 메커니즘 작동을 이해하는 것도 그 못지않게 흥미로움. 두 가지 모두에 매력을 느끼는 게 자연스러움
• 단단하게 굳기 전까지 젤처럼 있다가 위치를 손으로 조정할 수 있는 투명 물질이 없을지 궁금함. 젤 서스펜션으로 3D 프린트하듯 부품을 띄워두고 마지막에 완전히 굳히는 원리. SLA 3D 프린터용 레진 점도가 충분하면, 원하는 위치 맞춘 뒤 UV로 전부 경화시키는 방법을 떠올림 관련 영상
  • 젤 타입 레진도 있지만, 기포 문제 때문에 구현이 어렵고, 여러 번 분할해서 레이어로 주입하는 캐스팅 방식이 일반적임. 굴절률이 미세하게 달라 경계선이 남는 점은 회피하기 쉽지 않음
  • 만약 유동성이 있으면 항상 부력/밀도로 인해 부품이 떠오르거나 가라앉음. 같은 굴절률인 작은 비즈로 임시 고정한 뒤, 전체에 레진을 부어 위치를 유지하는 방식도 생각해볼 수 있음. 실제로 수조 장식 등에서 비슷하게 사용되는 방법임 관련 영상
• Bartosz, 혹시 이 글을 본다면 직접 연락해주길 바람. 작업은 당신의 블로그 덕분에 할 수 있었고 완성품을 보내드리고 싶음. 부가 프로젝트임에도 이 정도 퀄리티와 마무리 디테일에 감탄함
• 서스펜션(서포트)이 동일한 굴절률의 재료면 보이지 않아야 함
  • 나일론과 에폭시 레진은 비슷한 굴절률을 가지긴 하지만 완벽하진 않음. 나일론 대신 에폭시로 얇은 막대를 직접 만들어보려 했지만 원하는 결과는 얻지 못함
• 완성품 외형이 인상적임. 박물관 전시용으로도 인기 많을 듯함. 또한 ciechanow.ski 사이트는 언제나 큰 영감임