| 수동 기계식 계산기의 작동영상 |
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| 1970년대까지 기계식 계산기계의 베스트셀러였던 Curta의 모습. |
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| 전자식 계산기 이전까지 가장 대중적이었던 휴대용 기계식 계산기의 모습. |
1. 개요
機 械 式 計 算 器 / Mechanical calculator전자회로가 아닌 톱니바퀴, 기어 등 기계장치를 이용해 계산을 하는 계산기다.
가끔 20세기 초반을 배경으로 하는 영화를 보면 실내에서 썬캡 모자를 쓰고 팔토시를 한 사람들이 타자기 같지만 자판수는 매우 적고 테이프 같은 좁은 종이 두루마리가 달린 기계를 열심히 치고 레버를 돌리는 것을 볼 수 있는데 이것이 바로 기계식 계산기이다. 다만 이 당시에는 서양에서 주로 쓰였으며 동양 문화권에서는 주로 주판이 쓰였다.
다만 주판(수판)과 비교해서 기계식 계산기가 가지는 이점은 분명히 있었는데, 주판은 주판알 놓는 법, 즉 주산을 어느 정도 배우고 숙달되어야 하지만 계산기는 누르면 숫자가 바로 튀어나오기 때문에 접근성의 차원이 달랐다. 물론 기계식 계산기, 심지어 전자식 계산기도 강력한 퍼포먼스를 내려면 사용법이 숙달되어야 하는 것은 마찬가지였지만, 이건 '엑셀이 없던 시절 업무처리 능력을 뽐내는' 정도의 수준이지[1] 주산처럼 아예 주판알 놓을 줄 몰라서 이게 뭐지? 하는 수준은 결코 아니다.
2. 원리
덧셈의 원리는 간단하다. 톱니바퀴의 톱니 하나가 숫자 하나를 의미하고 이것을 한 칸씩 돌리는 것으로 덧셈을 표현할 수 있다. 톱니 10개짜리 기어를 사용한다면 10진수의 계산이 가능하다. 여기에 자리올림(캐리)이 발생하면[2] 옆 자릿수 톱니를 한 칸만 돌려주는 추가 톱니를 달아주면 된다. 다만 실제로는 구현이 복잡한데, 캐리는 999 -> 1000 처럼 여러 자리에서 동시에 발생할 수 있기 때문에 캐리의 전파에 대해서도 신경써주어야 하기 때문이다.뺄셈은 이론적으로는 톱니를 덧셈의 반대 방향으로 돌리면 가능하다. 하지만 실제로는 이렇게 구현된 경우는 거의 없다. 왜냐하면 뺄셈 중 자리내림이 발생한 경우에도 자리올림과 동일한 장치를 구현해야 하므로 구조가 복잡해지기 때문이다. 그래서 뺄셈은 보수를 사용해 덧셈을 이용하도록 구현되었다.[3]
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| 라이프니츠 휠(스텝 실린더) |
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3. 역사
3.1. 파스칼 계산기
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덧셈과 뺄셈이 가능하며, 뺄셈은 보수법을 사용해 계산한다.
야사에 따르면 세무 법원에서 세금을 계산, 감독하는 파스칼의 아버지를 돕기 위해 개발했다고 한다. 당시 프랑스의 화폐 제도는 10진법이 아니라 20진법/12진법을 동시에 쓰고 있어서 화폐의 계산이 매우 힘들었다고. 실제로 이 당시에 쓰던 리브르 투르누아는 20솔의 가치가 있었고, 1솔은 12 데니어의 가치가 있었다.
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3.2. 라이프니츠 계산기
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3.3. 차분기관과 해석기관
실제로 완성되진 못했지만 찰스 배비지의 차분기관과 해석기관 또한 거대한 기계식 계산기이다.3.4. 전기식 계산기
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1930년대 기계식 계산기로
원주율을 계산하는 모습 정확히는 [math(\dfrac{355}{113})] 공식을 사용했다. |
20세기 중반 전기망과 전기모터가 보급되자 기계식 계산기에 모터를 단 계산기들이 보급된다. 톱니를 돌려주는 부분만 자동화되었을 뿐 실제 계산부는 철저히 기계식으로 구현되었기 때문에 전자계산기는 아니다.
[1]
가끔 옛날 만화를 보면 과장급 실무인력이 전표와 서류, 전자계산기를 드럼 두들기듯 와다다다 넘겨가며 순식간에 업무 끝~! 하는 장면이 있다.
[2]
톱니가 9에서 0으로 갈 때
[3]
뺄셈을 덧셈으로 변환해 계산하는 것은 현대의
컴퓨터 또한 마찬가지다.
보수기 문서 참고.