CD와 페트병으로 만든 Wimshurst Machine

CD와 페트병으로 Wimshurst Machine 을 만들어 보았다. 

Wimshurst Machine 은 윔스허스트의 기전기 라고도 하며, 정전기유도를 이용하여 고압을 발생시키는데 자주 사용된다. 

Wimshurst Machine 은 서로 맞닿아서 반대방향으로 돌아가는 부도체 재질의 원판이 있고, 이 원판에는 작은 금속편들이 붙어있다. 

이 금속편들은 회전하면서 Neutralizing Rod 에 접촉하게 되는데, 이 Neutralizing Rod 는 해당 원판의 끝과 끝에 있는 금속편을 전기적으로 접속시켜 주는 역할을 한다. 이 때, 맞은편에 있는 원판이 가진 금속편의 전하와 반대전하로 대전되게 되고, 회전을 계속해서 Neutralizing Rod 와의 접속이 떨어져도 해당 전하를 가지고 있게 된다. 또한 이 금속편도 맞은편 원판의 Neutralizing Rod 부분에 위치하게 되면, 맞은편의 원판에 있는 금속편을 대전시켜주게 되어, 일단 미량의 전하를 가지고 있게 되면, 이 전하가 점점 뻥튀기되어 금속편들이 가진 전하는 점점 커진다. 

Neutralizing Rod 를 거칠 때마다 금속편이 가진 전하의 부호가 바뀌어 대전되게 되고, 같은 극성을 가진 금속편들이 각각 양쪽에 모이게 된다. Collecting Comb 에서 코로나 방전을 통해서 축전기에 전하가 모이고, 일정 전압 이상이 되면 방전갭으로 방전이 일어난다.

CD와 페트병으로 만들어 본 윔스허스트의 기전기 이다. 갭의 간격이 약 1cm 이므로 발생전압은 약 3만볼트 정도 된다고 추정할 수 있다. 

디스크에 있는 도르래는 삼다수 병을 잘라서 만들었고, 커패시터 또한 페트병으로 만들었다. 디스크의 축을 지지하는 지지물도 페트병으로 했다. 

방전갭은 위쪽에 위치해 있다.

크랭크 부분은 손으로 돌릴 수도 있고, 모터를 연결해서 돌릴 수도 있다. 

Neutralizing Rod 부분은 가느다란 구리선 한 가닥을 사용했다. 이 부분은 마찰이 일어나는 부분이므로 마찰을 최대한 줄이는 것이 좋다. 

콘덴서 부분은 페트병을 잘라서 안쪽과 바깥쪽에 은박테이프를 붙이는 방법으로 만들었고, 2개를 직렬로 해서 연결하였다.

아래의 동영상은 위의 장치를 시연하는 동영상과 제작에 필요한 주요 과정이 나와있는 동영상이다. 

http://youtu.be/v_K9bMGcaug <- 재생 오류시 클릭

교육기자재로 판매하는 윔스허스트 기전기의 가격이 50만원 정도의 고가이므로 직접 만들어보는것도 좋은 경험이 될 것 같다. 

제작에 소요된 시간은 약 6시간으로, 대부분의 시간은 원판에 은박지를 오려붙이는 시간이 차지한다. (CD 는 영상에서 수동으로 안료부분을 벗겨내지만, 실제로는 자동으로 가공되도록 해서 시간이 오래 걸리지 않았다. CD 를 구매할 때 맨 위와 아래에 있는 투명한 CD 를 사용해도 된다.)