J.S.Park's Wimshurst Machine

조회 수 51433 추천 수 0 2010.02.18 23:49:06

정전기발생장치의 일종인 윔스허스트장치는 1883년 영국의 공학자인 J.윔스허스트가 고안한 것으로서 공간전위를 중심으로 +전하와 -전하를 손쉽게 나누어 줄 수 있는 장치라고도 할 수 있습니다. 반데그라프(Van de Graaff)발전기역시 정전기를 만드는 장치라 할 수 있습니다. 현재 정전기공급장치라 하면 대표적으로 이 두가지 장치를 일컫고 있습니다. 이에 반해 테슬라코일은 정전기가 아닌 고전압의 교류파형을 얻을 수 있다고 할 수 있습니다. 다시 생각해보면 윔스허스트장치와 반데그라프장치는 직류고전압, 테슬라코일은 교류고전압을 만들어 내는 것이라 할 수 있습니다.

우선 제가 제작해본 윔스허스트 장치의 전체적인 형상은 아래와 같습니다.


 mywim.jpg

 

Fig.1 완성된 J.S.Park's Wimshurst Machine


 

처음에 조립했을때는 깨끗해서 예뻣는데.. 원판에 담배연기들이 작동시 발생되는 정전기로 인해 달라붙어 뿌옇게 변했네요. ^^ 그리고 아직 전극부의 방전부를 설치를 하지 않은 상태이며 라이덴병도 제작을 하지 않고, 바닥판도 없는 상태입니다. 다음의 Fig.2는 회전 손잡이 부분입니다. 제작하고 남은 아크릴 쪼가리를 가공해서 만들었습니다. 그리고 손잡이 부분은 예전에 하드드라이브를 분해하고 남은 부품중에서 베아링이 들어있는 부분이 있더군요. 손잡이로 적당할 것 같아 달아봤습니다.

 

 handle.jpg

 

Fig.2 회전손잡이 부분

 

Fig.3은 아크릴 원판을 회전시켜주는 로울러부분입니다. 사진에서 보는 바와 같이 앞쪽의 로울러는 축에 고정이 된 상태이고 뒤쪽의 로울러는 자유롭게 회전할 수 있도록 했습니다. 이 구조로 해서 원판은 서로 반대방향으로 회전할 수 있습니다. 회전방향은 보라색의 화살표와 같습니다.

 roller.jpg

 

Fig.3 로울러부분

 

Fig.4 는 원판의 회전부에 뉴트럴 바를 설치한 것을 보여줍니다. 각각의 원판은 4개의 볼베어링으로 축에 연결이 되어있고 두 원판사이에는 두께 약 2 mm의 스페이서 링을 가공해 넣었습니다. 그리고 뉴트럴바는 그림과 같이 황동을 선반가공해서 링을 만들고 1.3 mm구멍을 양쪽에 뚫고 1.3 mm동선을 관통시켜 납땜으로 고정하고 링의 안쪽에서 구멍을 막고있는 동선을 니퍼로 잘라내는 방식으로 제작하여 축에 끼웠습니다.


 

 newtrl.jpg

 

Fig.4 회전축부분


 

Fig.5 는 뉴트럴 바의 브러쉬 부분입니다. 처음에는 0.3 mm 동판을 가위로 오려 사용하려 했었는데 알미늄테입 및 아크릴 판의 표면에 자국이 남더군요. 그래서 기타픽업코일로 쓰이는 0.06 mm에나멜 선을 잘라서 사진과 같이 납땜을 이용해 동판에 붙였습니다.


 

 brush.jpg

 

Fig.5 뉴트럴 바의 브러쉬부분

 

그리고 Fig.6는 + 및 - 전하들을 모아들이는 전극부의 사진입니다. 테슬라코일을 제작하고 남은 1.3mm 동선을 사용해서 만들었습니다. 그리고 전하들을 효율적으로 모을 수 있도록 사진과 같이 동테이프를 붙이고 가위로 뾰족뾰족하게 잘라냈습니다. 이 전극은 아크릴원판에 접촉하질 않고 일정 높이만큼 떨어져 있게 셋팅합니다.


 

 electrat.jpg

 

Fig.6 전하들을 모으는 전극 부분

 

지금은 전극부분을 1.3 mm의 가느다란 동선을 사용했습니다만 좀 굵은 동파이프를 구입해서 제작하는 것이 좋을 것 같습니다. 아크릴 원판에서는 많은 양의 정전기가 발생하고 있고 전극에 걸어놓은 하드디스크의 금속디스크가 손가락을 접근시키면 손가락 쪽으로 딸려올 정도의 강한 정전인력을 나타냅니다만 두 전극을 길게해서 스파크갭을 만들어 실험해보니 약 10 mm정도 까지의 간격에서 밖에 방전이 일어나질 않고 있습니다. 좀 개량을 해야겠지만 이 윔셔스트장치를 작동시키면 앞쪽으로 뻗어나온 두 전극에서 시원한 이온풍이 뿜어져나오기 때문에 나름대로 쓸모는 있습니다. ^^;

외국에서 제작한 윔셔스트장치들과 같이 방전아크가 길어지려면 전기를 모으는 전극이나 모서리등을 둥글둥글하게 해주어야 할 것 같습니다. 정전기는 뾰족한 부분을 통해 공기중으로 쉽게 달아나버리려는 성질이 있기 때문에 뾰족한 부분이 많게 제작된 이 윔스허스트장치는 원판에서 발생된 정전기를 공기중으로 쉽게 잃어버리는 것으로 생각됩니다. 만일 이것을 제작하실때 모서리나 뾰족한 부분들을 최소화시킨다면 제가 제작한 것보다 성능이 훨씬 좋은 윔스허스트장치를 제작하실 수 있으리라 생각합니다.

- J.S.Park -

List of Articles
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
4 J.S.Park's Wimshurst Machine 작동 동영상 file [레벨:3]drzeno 2011-05-05 50135
» J.S.Park's Wimshurst Machine file [레벨:3]drzeno 2010-02-18 51433
2 윔스허스트머신의 작동사진 file [레벨:3]drzeno 2010-02-13 45314
1 윔스허스트머신의 작동원리 file [레벨:3]drzeno 2010-02-12 45372

Wimshurst Machine



XE Login