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코일건
2015.01.20 01:35

2008-12-12 코일건 V2 프로젝트

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 코일건 V1에 이은 코일건 V2입니다. 정확한 제작일은 기억할 수 없지만 사진을 찍은 날짜를 기준으로 하니 2008년 12월 12일이더군요. 코일건 V2 또한 일회용 카메라의 충전 회로를 이용하여 캐패시터를 충전하고, 기계적인 스위치를 통해 코일에 전류를 흘려 주는 원리를 가지고 있습니다. 코일건 V1과의 차이점이라면 캐패시터를 좀 더 많이 연결하여 총 저장 에너지를 늘리고, 코일을 굵은 에나멜선을 감아 사용하였다는 것입니다. 또한 여러 개의 충전 회로를 병렬로 연결하여 충전 시간을 단축하고자 한 것이었는데 이는 그다지 효과가 없었을 것이라고 생각합니다. 캐패시터의 충전 속도는 캐패시터 양단에 걸리는 전압에 의해 결정되기 때문입니다. 충전 회로로부터 캐패시터로 전류가 너무 많이 흘러 회로의 출력을 초과하지 않는 이상은 말이죠. 출력을 초과한다면 충전 회로의 출력 전압이 떨어지기 때문에 그러한 경우였다면 이 방법이 효과가 있었을 지도 모릅니다. 그 외에도 AA건전지가 금방 소모되는 점을 고려해 같은 전압의 C 사이즈 건전지를 사용할 수 있게 하였습니다. 그 당시에는 2천원 정도만 주면 아주 훌륭한 기성 홀더를 구매할 수 있다는 사실을 몰랐기 때문에 하드보드지+구리판+고무줄을 통해 홀더를 직접 만들었습니다. 네온 램프를 바깥으로 빼 내어 일회용 카메라처럼 캐패시터 충전이 끝나면 불이 들어오게 하는 것은 전작과 같은 부분입니다.


`1.jpg

내부 사진


 내부 사진에서 볼 수 있듯이 에나멜선을 이용해 배선을 하고 충전 전류가 들어가는 쪽과 방전 전류가 흐르는 부분만 굵은 선을 사용하였습니다. 뚜껑 쪽에 붙어있는 충전용 스위치를 보니 저는 이상한 곳에 퀄리티를 추구하는 경향이 있었던 것 같군요. 케이스는 V1과 달리 실제로 들고 다니면서 발사를 수행할 생각으로 내부 공간을 조금 여유있게 만들었습니다. 작게 못 만들어서 그랬던 건 아닐 겁니다!


`2.jpg

캐패시터 팩


 캐패시터 팩입니다. 전기 용량이 서로 다른 캐패시터를 병렬로 연결했지만 수십 번 정도 발사할 동안 별 문제는 발생하지 않았습니다. 카메라에 원래 달려 있던 캐패시터에 전기 용량 표기가 없었지만 크기로 보았을 때 전체 팩의 용량은 약 400~500uF정도 될 것 같습니다. 캐패시터 팩의 한 쪽 극성은 코일에 사용된 굵은 에나멜선을 바로 연결하였고, 반대쪽 극성은 발사 스위치를 거쳐 코일에 연결되도록 하였습니다.


`3.jpg

코일과 발사체인 볼트를 넣는 부분입니다. 총신은 V1에서 사용된 사인펜 몸통을 그대로 가져왔으며, 입구 부분에 종이로 가이드를 두어서 볼트를 넣을 때 잘 들어가도록 하였습니다.



`4.jpg

 코일건 V2의 앞 부분입니다. 총신 끝부분이 홈에 걸치도록 하여 흔들리지 않도록 했습니다. 이 방식은 나중에 만든 코일건 V3에서도 사용했습니다.



`5.jpg

충전 스위치와 네온 램프


 충전 스위치와 완충을 알리는 네온 램프입니다. 스위치를 왼쪽이나 오른쪽으로 밀어 충전을 하거나 중지할 수 있습니다. 캐패시터가 어느 전압 이상으로 충전되면 램프에 불이 깜박여서 충전이 완료된 것을 알려줍니다.


`6.jpg

내부 충전 회로


 내부 충전 회로는 일회용 카메라의 충전 회로 3개가 병렬로 연결되어 있습니다. 아래 부분이 캐패시터 충전 전압이 나오는 곳이고, 윗부분에 굵은 에나멜선으로 연결한 곳이 네온 램프와 연결되는 부분입니다. 각 회로는 먼저 순간접착제를 이용해 하드보드지 조각에 붙여서 모듈을 만든 다음, 그 모듈을 코일건 케이스에 붙이는 식으로 고정하였습니다. 빠른 충전을 노리고 회로를 병렬로 연결하였지만 결과는 앞서 언급하였듯 충전속도가 제가 느끼는 한도 내에서는 더 빨라지거나 하지는 않았습니다. 배터리 전압에 따라 충전속도의 차이는 있었는데, 새 배터리를 쓰는 경우가 충전이 가장 빨랐습니다. 이로부터 캐패시터쪽으로 내보내는 출력 전압은 일정하지 않으며 입력 전압을 단순히 몇 배 증가시켜 준다는 것을 알 수 있습니다.


`7.jpg

충전 스위치 뒷면


 충전 스위치의 뒷면입니다. 들어간 회로는 3개인데 연결 단자는 4쌍이 있네요. 충전 스위치를 밀어서 켤 때 각 회로가 연결되는 시간은 발진 주파수나 다른 회로 특성 시간에 비해 상당한 차이가 있었을 것입니다. 즉 3개의 회로가 병렬 연결된 상태에서 일부분의 회로만 고전압을 출력하는 순간이 있었을 것입니다. 즉 발진이 이루어지지 않은 상태에서 다른 회로에 의해 출력단에 고전압이 걸리는 경우가 있었을 것이고, 그다지 좋은 상황이라고는 할 수 없습니다. 하지만 일반적인 일회용 카메라의 회로를 참고해 보니 충전쪽 회로 전체가 캐패시터에 병렬로 연결되어 있어 회로 양단의 전압은 캐패시터의 전압과 같이 천천히 상승했을 것입니다.


발사 영상


 코일건 V2의 발사 영상입니다. 볼트를 위로 넣는다고 해 놓고 영상을 보니 앞으로 장전했네요! 벌써 오래 전 일이다 보니...... V1보다 긴 볼트를 사용하고도 더 빠른 발사체 속도를 냈기 때문에 운동에너지는 크게 증가했다고 볼 수 있습니다. 그러나 여전히 코일건 본연의 목적으로 사용하기엔 연약한 성능을 보여 주었습니다. 다만 이 단계부터 맞으면 '아프다'라는 정도가 되었다고 할 수 있습니다. 실제로 나무로 된 교탁같은 물체 표면에는 발사된 볼트의 찍힘 자국까지도 만들어낼 수 있었습니다. 또한 V2는 현재까지 가장 많은 대외 활동(?)을 수행한 기종입니다. 고등학생일 당시 이걸 학교에 가져 갔는데, 반에서 소위 '잘 나가는' 친구들이 알아서 여기저기 실전 테스트를 수행해 주었습니다. 덕분에 V2에 대한 보복 등의 위험은 전혀 없었지만, 이것 말고도 챙겨간 전기충격기 등과 연계되어 반에서 매드 사이언티스트의 칭호를 얻어 버렸습니다. 그 외에도 동생을 통해 경기도의 모 과학고등학교 물리 시간에 수업 교재로 이용되거나... 하는 눈부신 활약이 있었던 작품입니다. 옛날 얘기를 하고 보니, 제작품 보관상자에 들어 있는 녀석을 다시 꺼내서 한 번쯤 작동시켜 보고 싶은 충동이 드는군요. 코일건 V3로 이어집니다.


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