SCIENCE 3D | 쿼츠 시계

무슨 일이 일어났나

시계는 일정하게 되풀이되는 떨림을 세어 시간을 잽니다. 쿼츠 시계 속 작은 수정은 보통 1 초에 32,768 번 떨고, 회로가 이 떨림을 32,768 번 셀 때마다 1 초를 넘깁니다(미국 표준기술연구소 NIST).

수정에 전기장을 걸면 모양이 바뀌는 성질(압전 효과) 덕분에, 떨리는 수정은 꽤 일정한 진동수의 전기 신호를 만듭니다(NIST).

떨리는 물체는 단단할수록, 가벼울수록 빨리 떱니다. 시뮬레이터의 용수철(20 N/m)에 0.5 kg 추를 달면 한 번 오가는 데 0.993 s 가 걸리지만, 용수철을 500 N/m 로 단단하게 하고 추를 0.1 kg 으로 가볍게 하면 0.0889 s, 곧 1 초에 약 11 번 떱니다. 작고 단단한 수정은 훨씬 빠른 32,768 Hz 로 떱니다.

NIST 는 수정 진동수가 0.1 Hz 만 어긋나도 327,680 초에 1 초, 곧 하루에 약 0.26 초 틀린다고 설명합니다. 1969 년 12 월 25 일 도쿄에서 나온 세이코 쿼츠 아스트론 35SQ 는 8,192 Hz 수정으로 한 달에 5 초 안으로 맞았습니다(IEEE 마일스톤).

💡 생활 속 예시

벽시계 초침이 1 초마다 «째깍» 하고 한 칸씩 움직이는 것은, 안의 회로가 수정의 떨림을 32,768 번 셀 때마다 신호를 보내기 때문입니다.
교실 전자시계와 내 손목시계가 며칠 뒤 몇 초씩 달라지는 것은, 수정마다 진동수가 아주 조금씩 다르기 때문입니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

수정 진동자 — 전기를 받아 보통 1 초에 32,768 번 떠는 작은 수정 조각입니다.
발진 회로 — 수정이 계속 떨도록 전기를 넣고, 그 떨림을 전기 신호로 받습니다.
세는 회로(분주 회로) — 신호를 32,768 번 셀 때마다 1 초 신호를 하나 냅니다.
바늘 구동 장치 · 톱니바퀴 — 1 초 신호마다 초침을 한 칸 돌리고, 톱니로 분침 · 시침에 나눠 줍니다.

전지가 발진 회로에 전기를 넣습니다.
수정이 떨며 1 초에 32,768 번 되풀이되는 신호를 만듭니다.
세는 회로가 32,768 번을 셀 때마다 1 초 신호를 냅니다.
1 초 신호를 받은 바늘 구동 장치가 초침을 한 칸 돌립니다.

확인된 값

쿼츠 시계 수정의 진동수 — 보통 32,768 Hz: 32768 Hz 출처
진동을 32,768 으로 나눠 1 초 째깍을 만든다: 32768 출처
수정 진동수가 0.1 Hz 어긋나면 327,680 초에 1 초 — 하루 약 0.26 초 틀린다: 0.26 s 출처
수정에 전기장을 걸면 모양이 바뀐다 (압전 효과): electric field changes crystal shape 출처
수정이 떨며 꽤 일정한 진동수의 전기 신호를 만든다: relatively constant frequency 출처
수정 발진기 · 수정 시계는 1920 년대부터 개발: 1920s 출처
세이코 쿼츠 아스트론 35SQ 발표 — 1969-12-25 도쿄: 1969-12-25 출처
아스트론 수정의 진동수 — 8,192 Hz: 8192 Hz 출처
아스트론의 정확도 — 한 달에 5 초 안: 5 s 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 통합과학1 · 과학의 기초 [10통과1-01-01]
한국 2022 · 역학과 에너지 · 탄성파와 소리

출처

https://www.nist.gov/pml/time-and-frequency-division/timekeeping-and-clocks-faqs(확인 2026-11-12)
https://www.nist.gov/node/446006(확인 2026-11-12)
https://ethw.org/Milestones:Electronic_Quartz_Wristwatch,_1969(확인 2026-11-12)
https://americanhistory.si.edu/ontime/expanding/seconds.html(확인 2026-11-12)

쿼츠 시계