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| 개발자 니콜라 테슬라와 테슬라 코일[1] |
위 영상은 국립과천과학관에 있는 테슬라 코일 전시물의 작동 영상이다. 소리가 시끄러울 수 있으니 주의할 것.
1. 개요
세르비아 출신 미국인 과학자 니콜라 테슬라가 개발한 고주파 고전압 발생 장치. 국립과천과학관이나 국립중앙과학관의 창의나래관에 가면 볼 수 있다. 실제로 들어보면 굉장히 시끄럽다.기본적인 동작원리는 아크방전 시 발생하는 고주파 전기신호를 변압기를 통해 고전압으로 끌어올리는 장치. 결과적으로 고주파 고전압이 얻어진다.
좀 더 정확하게, 테슬라 코일은 1차 코일과 커패시터 및 스파크 갭 사이에 고전압 방전이 일어나면 방전 시의 랜덤 주파수 중 LC 공진주파수에 맞는 신호만이 증폭되어 1차 코일에 흐르게 된다. 그래서 테슬라 코일의 1차 코일은 대개 슬라이닥스처럼 권선 중간에 선을 물려 길이를 조절하는 식으로 만들어진다.
2차 코일도 마찬가지로, 공진 주파수를 맞추어야 하는데, 테슬라 코일에서의 권선비는 몇 만분의 1 수준으로 다른 변압기에 비해 매우 높기 때문에 공진주파수에 맞지 않는 길이의 코일을 쓰면 2차전압의 유기가 제대로 이루어지지 않는다.
현재는 SSTC 라는 것이 있는데, 이것은 수백 KHz~MHz의 고주파에서도 반응하는 전력용 MOSFET이나 IGBT를 이용한 것으로, 이때 발생되는 공진주파수인 반송자 주파수를 미리 계산 해 둔 것으로 만들면 스파크 갭 없이 조용한 테슬라코일을 만들 수 있다. 더 근래에는 실리콘 대신 GaN이나 탄화규소(SiC) 기반의 소자를 SSTC에 사용하기도 한다. 트랜지스터를 진공관으로 대신한 경우 VTTC로 불린다. 여담으로 저기에 단속파 변조까지 하면 스피커로도 변신한다. 하이파이용으로 쓰이는 이온 트위터가 바로 이거다.[2]
원래는 초고압 교류 변압기로 테슬라 박사의 천재성을 대변해주는 장치라고도 한다. 시대에 맞지 않는 수준의 오버 테크놀로지를 구사하고 있어서 이것으로 테슬라를 엄친아라고 부르기도 하며 테슬라 빠들이 군침질질 흘리는 장치이기도 하다.
테슬라 코일은 라디오의 발명과 보급에 간접적으로 큰 역할을 했다. 하지만 직접적인 실용적 용도는 없다. 본인은 이걸 이용해서 전기의 무전선 송전을 하려고 했다고 하지만...현재는 잘해봐야 인공번개 실험이 전부고, 나머지는 그저 특수효과 연출이나 무대 소품, 전시관 물품으로나 쓰이는 상황.[3] 특유의 스파크가 신비롭고 예쁘긴 하다.(하지만 소음이 매우 엄청나다)
고전압에 관심이 있는 학생들이 제작하거나 대학 졸업작품용으로도 종종 나온다. 만약 테슬라 코일을 자작한다면 공진 주파수를 맞추는 것이 관건인데, 가장 쉬운 방법으로는 함수발생기와 오실로스코프로 대략적인 공진 주파수를 찾아내고, 이를 참고하여 제작한 발진 회로에서 주파수를 미세 조절하여 최대 출력이 나오는 지점을 찾으면 된다.
2. 대중매체
뭔가 구소련의 과학자스러운 이미지 때문인지[4][5]커맨드 앤 컨커 레드얼럿 시리즈에 나오는 방어건물에 대해선 테슬라 코일(레드얼럿 시리즈)를 참조 바란다.
던전앤파이터에 등장하는 마도학자라는 직업도 '플로레 컬레이더'라는 기술을 사용한다. 제작자가 'C&C(레드얼럿)시리즈에서 모티브를 따왔다'라고 언급 했다.
2009년에 히라사와 스스무가 이걸 가지고 음악 라이브를 하기도 했다.
여담이지만, 월드 오브 워크래프트의 낙스라마스 레이드 던전의 피조물 지구 최종 보스 타디우스의 공략 시, 준 보스인 퓨진과 스탈라그를 조종하고 있는 전기 기구의 이름이기도 하다.
테슬라 코일로 예술적인 활동을 하는 사람들도 있다. 위험해보여도 사슬 갑옷 같은 도체 피복이 '패러데이 케이지'의 차폐 효과를 주기 때문에 이론적으로는 사람이 안전하긴 한데… 그렇다고는 해도 일반인이 뭣도 모르고 흉내내는 것은 완전히 정신나간 짓이다. 하지만 아마 테슬라 본인은 이 짓을 자주 한 듯(...).
내셔널 지오그래픽 채널의 한 프로그램인 '스트리트 사이언스' 에서도 테슬라 코일 위에 사람을 올리는
Mythbusters에서 전기물총 실험을 할 때 전압이 자꾸 새서 실패하자 테슬라 코일을 이용해서 목표물을 지져버린(...) 전과가 있다. 동영상
크리스토퍼 놀란의 영화 프레스티지에서도 특별 출연한 적이 있다.
2010년 개봉한 영화 마법사의 제자에서는 주인공이 저걸로 위의 동영상과 거의 비슷한 짓을 했다(...) 또한 저걸로 최종보스를 때려잡기도 했다.[6]
폴아웃 3에서는 올드 올니의 버려진 건물에 이것이 존재하는데, 주인공이 Broken Steel에서 이것을 뽑아 와 브라더후드 오브 스틸에게 건네주고, BoS에서는 이것을 바탕으로 하여 테슬라 캐논을 제작한다.
사족이지만 이 장치는 절대로 영구기관이 아니니 누가 테슬라 코일을 통해서 무한 에너지를 얻을 수 있다고 주장하더라도 낚이지 말자. 이런데 낚이면 시민들의 세금을 직간접으로 낭비하게됩니다.
스래시 메탈 밴드 메탈리카의 영화에서 4개나 등장했다. 현존[7] 최대규모.
울펜슈타인: 더 뉴 오더에서도 간간히 등장한다.
오버워치에서 윈스턴의 무기로 나온다. 또 로드호그의 할로윈 스킨 정켄슈타인의 괴물 스킨의 등 뒤에 꽂혀 있다.
3. 음악
Moppy와 같이 떠오른 신생악기다.임페리얼 마치
본격 포스 라이트닝 놀이. 시간없는 분들은 40초경부터 보아도 좋다.
거대테슬라 코일로 연주하는 '어서와 쟈파리 파크에[8]
소형 테슬라 코일로 연주하는 어서와 쟈파리파크에 다른버전[9]
이런식으로 테슬라코일 방전음으로 음악을 연주하는 것을 Musical Tesla coil이라 하며[10], 아예 이런 것을 전문적으로 하는 테슬라 코일 음악 팀도 있다고 한다.
주로 위와 같이 노래를 연주하는 테슬라 코일은 DRSSTC(Dual Resonant SSTC) 라는 반도체 테슬라 코일의 한 종류로써, 외부에서 광섬유를 통해 테슬라 코일의 발진회로에 인터럽트를 주는 방식으로 작동한다. 제작 난이도가 높은 편이지만 킷을 구매하여 제작하는 방법도 있다.
4. 관련 문서
[1]
이 사진이 합성이라는 주장이 제기된 적이 있는데, 이는 반은 맞고 반은 틀리다. 이 사진은 이중노출 기술을 이용해 한 필름을 사용해 두번 찍은 것이다. 따라서 합성은 맞으나 테슬라 본인도 이 사진이 찍혔다는 것을 알았으므로 제3자에 의한 완전한 합성은 아니다.
[2]
이온 트위터는 단속파 변조가 아닌 가청 주파수 이상, 혹은 직류 방전에 진폭 변조(AM)를 이용하여 소리를 출력한다. 단속파 변조 방식은 낼 수 있는 소리가 제한적이다.
[3]
일설에는 교류변압기의 우월성을 증명하기 위해 만들었다는 소문도 있고, 말년에 외계인과 교신하기 위해 만들었다는 음모론도 있다.
[4]
테슬라는 실제로는
크로아티아 출신의
세르비아계
미국인이다. 러시아에서는 공부를 한 적도, 일을 한 적도 없다. 물론 러시아나 세르비아나 모두 동유럽이므로 저러한 이미지가 형성된 것이 이상한 일은 아니다. 레드얼럿 시리즈의 경우 유럽에서의 제2차 세계대전이 현실에서보다 10년이나 늦게 시작되었기 때문에, 페이퍼클립 작전으로 유럽의 내로라하는 인재들이 미국으로 올 일도 없었다. 덕분에 실제 역사에서 맨해튼 계획에 참여해서 핵무기를 만들어야 할 인재들이 유럽에 남아있다가 소련에 의해 납치당해 공밀레를 당해서 소련이 세계에서 최초로 핵무기를 개발하는데 성공한다.
[5]
실제로 테슬라가
소련과
공산주의에 호의적이었다는건 사실이다. 심지어 미국 대신에 러시아로 갔어야했는데... 라고 후회했다고.
[6]
마법의 힘을 약간 빌리긴 했지만. 참고로 이 영화의 마법은 전기 에너지를 컨트롤한다는 개념이다. 결국 그게 그거라는 소리.
[7]
2013년 기준
[8]
저 업체는 의뢰를 하면 체험도 하게 해준다.
[9]
개인은 위의 영상처럼 작은 코일 사다가 연주한다.
[10]
영화
어메이징 스파이더맨 2에서도
일렉트로가 뉴욕시 발전소로 이것을 시전했다. 연주한 곡은 Itsy Bitsy Spider(거미가 줄을 타고 올라갑니다)...