고압 세라믹 콘덴서로 만든 막스 제너레이터(Marx Generator)

D 사이트에서 고압 세라믹 콘덴서 10kV 1000pF 짜리와 1/2W 1M 저항을 구매하였다. 이 저항과 콘덴서를 이용하여 막스 제너레이터를 구성해 보았다.

먼저 저항 19개를 일렬로 연결해 준다. 방전갭의 전극으로 사용할 수 있도록 저항의 다리 하나씩을 길쭉하게 남기면서 연결하면 작업이 수월해진다. 

같은 모양으로 하나 더 만들어준다. 이 때 길이가 거의 비슷해야 만들기가 쉽다. 

저항의 사이사이에 콘덴서를 납땜한 후, 방전갭을 만들어 주면 아래 사진과 같이 된다. 

막스 제너레이터는 순간적으로 매우 높은 전압이 생성되므로 땅과 절연이 잘 되어있어야 한다. 그래서 플라스틱 상자를 높이 띄운 다음 그 위에 제작한 회로를 올려두었다. 

막스 제너레이터의 방전갭은 둥근 모양으로 하는 것이 좋다. 막스 제너레이터의 방전갭 부분이 뾰족하면 코로나 방전으로 전하가 빠져나가서 출력이 약해진다. 

예전에 만들어 둔 플라이백 트랜스 장치를 이용하여 전원을 공급했더니 거의 10cm 간격의 스파크캡에 불꽃방전이 관측된다. 

조명을 끄고 보았더니 방전되는 경로가 선명하게 보인다. 사진에는 나오지 않았지만 실제로는 벼락처럼 한 줄이 아니라 여러 줄의 방전 경로가 보였다.

옆에서 본 모습이다. 약간 어두운 조명을 가했더니 완전히 어두울 때 보다 더 잘 보이는 것 같다. 

아래 동영상은 만든 장치를 구동하는 영상이다.

http://youtu.be/WkL_OQhJseM

이번에는 동일한 모양의 막스 제너레이터를 하나 더 제작한 후, 세로로 세워보았다. 그런 다음 서로 다른 극성의 전압이 꼭대기에서 발생하도록 꾸며보았다. 

갭의 길이는 하나일 때 보다 2배인 20cm 로 했다.

아래의 사진은 왼쪽 타워의 모습이다. 왼쪽 것이 나중에 만든 것인데 빨리 만드느라 직선에서 약간 벗어난 것 같다. 하지만 작동은 잘 된다.

오른쪽 타워의 모습이다. 왼쪽 타워와 대칭이다. 거울에 비친 모습과 같다. 

전원을 공급하는 부분이다. 레이저프린터에서 빼낸 고전압 발생장치를 이용하였다. 

전원을 공급해 보았더니 20cm 에서 불꽃방전이 일어나는 것을 볼 수 있다. 간헐적으로 매우 높은 전압이 나오기 때문에 가까이 가면 전기충격을 받거나 가전제품이 고장날 수도 있다. 

아래 동영상은 만든 장치를 구동하는 영상이다.

http://youtu.be/FANK_MO9B-I

동영상에서처럼 매우 높은 전압이 발생하므로 함부로 따라하면 매우 위험할 수 있다.

공기의 절연내력이 3kV/mm 이므로 20cm 를 관통하려면 600,000V 가 필요하다. 하지만 여기서는 10kV 짜리 콘덴서 40개가 직렬연결된 꼴이 되므로 최대 400,000V 의 전압이 나온다고 추정할 수 있다. 

미니 벼락 실험같은것을 할 때 유용할 것 같다. 

재료비: 약 2만원, 제작시간: 약 1시간 30분. 재료비는 막스 제너레이터를 구성하는 콘덴서와 저항에 대한 재료비입니다. 

이 실험은 상해의 위험이 있으므로 함부로 따라하지 마세요.