영구기관처럼 보이는 구조지만…

외부에서 에너지를 가하지 않고도 일을 계속하는 영구기관(perpetual motion)은 현실에선 실현 불가능하다. 하지만 인터넷에선 마치 영구기관을 실현한 것처럼 보이는 게 판매되고 있다.

영상 속 영구기관을 보면 상단 접시에서 떨어진 금속공이 레일을 굴러 레일에서 점프해 원래 접시로 돌아가는 움직임을 계속 반복한다. 어떤 에너지도 가해지지 않으면 금속공이 원래 위치로 돌아갈 수 없기 때문에 어떤 장치도 적용된다.

영구기관 같은 구조는 내부 외형에서 알 수 있듯 전력을 사용하는 어떤 구조로 동작하고 있다. 전원을 끈 상태에서 금속공을 굴려도 금속공 위치 에너지는 레일과의 마찰로 손실되기 때문에 금속공은 접시로 돌아가기에 충분한 운동 에너지를 얻을 수 없다. 다시 말해 전력을 사용하는 어떤 구조가 금속공에 운동 에너지를 줘서 가속시키고 있는 것이다.

금속공에 운동 에너지를 가하는 건 전자석이다. 자력으로 금속공을 끌어 가속시키고 있는 것이다. 전자석이 아닌 영구자석을 이용하면 금속공이 자석에 붙어 움직이지 않는다. 다시 말해 금속공이 전자석에 붙지 않게 타이밍 좋게 전자석 온오프를 전환하는 동작이 필요하게 된다.

전자석을 켜고 끄는 타이밍을 결정하기 위해 전자석에 도달하기 전 부분에 금속 센서가 내장되어 있다. 전자석에 전력이 공급되는 시간을 측정해보면 전력은 10ms 동안만 공급되는 것으로 나타났다. 다시 말해 센서가 금속공을 검출하고 나서 10밀리초간 전자석에 전력이 공급되고 금속공은 그 순간 자력으로 당겨져 가속한다고 한다.

덧붙여 전력은 콘덴서에 공급되고 나서 전자석에 공급된다. 이 때문에 단시간에 금속공을 연속 투하하면 2구째 이후가 접시로 잘 돌아오지 않는 현상이 발생한다. 기판에 부착된 청색 부품에선 전자석에 가해지는 전압과 전력이 공급되는 시간을 설정할 수 있다.

물론 본체 어딘가에 전원 스위치가 보이면 분위기가 손상될 수 있어 전원 스위치는 터치식을 채택하고 있다. 내장된 충전지가 전원이 되며 충전은 본체 밑면에서 실시한다. 이런 연구로 마치 영구기관이 실현된 것처럼 보이는 것이다.