
지난 2022년 11년 25일부로 유럽에서 실리콘 밸런스 스프링에 대한 특허(정확히는 실리콘 밸런스 스프링 표면에 이산화규소(SiO2)를 코팅해 온도 변화에 영향을 받지 않도록 하는 기술)가 만료되어 공공 도메인으로 전환됐다. 실리콘 밸런스 스프링에 대한 족쇄가 풀린 것이다. 바야흐로 일부 브랜드가 거의 독점 사용하다시피 하고 있는 실리콘 밸런스 스프링 개발에 후발 주자들도 뛰어들 수 있게 됐다.
21세기 워치메이킹의 화두 가운데 하나로 기계식 시계의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 잠재력을 지닌 실리콘의 가장 큰 장점은 비자성이다. 자성은 기계식 시계의 정확성을 크게 저하시키고 이로 인해 소비자는 서비스를 받아야 하는 불편함을 겪는다. 실리콘은 기계식 시계의 가장 큰 적 가운데 하나로 지목되는 자성에 대한 카운터다. 실리콘의 또 다른 특징은 가벼운 무게다. 실리콘의 밀도는 2.33g/cm³로 알루미늄보다 관성이 15% 낮아 동력 효율이 높다. 가볍다는 것은 곧 에너지 효율이 높아짐을 의미한다. 다시 말해, 유실되는 에너지가 줄어들며 파워리저브가 늘어난다. 실리콘은 표면이 매끄러워 마모도 거의 없고, 주유도 필요하지 않거나 최소화할 수 있다. 강도도 높아 특별한 문제가 있지 않은 이상 부품을 교체하지 않아도 된다. 온도 변화에 강해 정확성을 유지할 수 있다는 것도 빼놓을 수 없다. 끝으로 MEMS 같은 정밀 미세 가공을 통해 원하는 형태로 성형할 수 있다. 기존의 합금으로는 구현하기 어려운 기하학적 구조의 부품을 만들 수도 있다. 예를 들면, 이스케이프먼트나 팰릿 포크의 무게를 줄이기 위해 속이 빈 형태로 가공하거나 터미널 커브나 오버코일 성형 없이도 최적의 등시성을 발휘할 수 있도록 밸런스 스프링의 특정 구간을 두껍게 혹은 얇게 만들 수도 있다. 밸런스 스프링과 밸런스 휠을 이어주는 내부의 콜릿이나 레귤레이터 또는 스터드에 고정하기 위한 부착물을 따로 제작해 조립하는 번거로운 과정을 생략할 수 있어 공정 효율을 높이는 것도 가능하다.
물론 좋은 점만 있는 것은 아니다. 실리콘은 수리가 불가능하다. 문제가 생기면 무조건 교체해야 한다. 충격을 받으면 깨지기도 한다. 감성의 문제도 있다. 첨단 산업의 산물인 실리콘은 기계식 시계의 아날로그 감성이나 영속적 가치와는 분명 괴리가 있다. 생산과 수급도 고려해야 한다. 실리콘 부품을 사용하려면 자체 제조 시설을 갖추거나 외부 업체로부터 공급을 받아야 한다. 실리콘 부품의 가격은 전보다 많이 하락했기에 부담은 크게 줄었지만 직접 만들려면 막대한 투자가 뒤따라야 한다. 결정적으로 실리콘 부품을 사용하기 위해서는 특허를 피해야 한다. 실리콘 이스케이프먼트는 리치몬트 그룹이나 LVMH 등 여러 브랜드에서 사용하고 있기에 문제될 것이 없어 보인다. 핵심은 실리콘 밸런스 스프링이다. 실리콘 밸런스 스프링 제작에 대한 특허는 만료됐지만 뒤이어 추가된 여러 특허는 여전히 유효하다. 실리콘 밸런스 스프링 제작에 뛰어드는 후발 주자들은 이러한 사실을 유념해야 한다. 이를 설명하기 위한 좋은 사례가 있다.
2017년 보메 메르시에는 클리프턴 매뉴얼 1830을 출시했는데 여기에는 파워스케이프(Powerscape™)라고 명명한 실리콘 이스케이프먼트과 실리콘 밸런스 스프링을 장착한 칼리버 BM12-1975M이 들어갔다. 보메 메르시에는 서로 다른 결정 방향을 지닌 두 개의 실리콘 층으로 이루어진 트윈스퍼(Twinspir™) 밸런스 스프링을 선보였다. 여세를 몰아 다음 해에는 실리콘 부품을 사용한 셀프와인딩 칼리버 보매틱까지 내놓았다. 오랜만에 보메 메르시에에 활기가 느껴지던 순간이었다. 하지만 얼마 지나지 않아 특허 침해에 대한 이의 신청이 받아들여지면서 보메 메르시에는 실리콘 밸런스 스프링 대신 합금 밸런스 스프링을 사용한 후속 모델을 출시해야 했다. 그 뒤로 지금까지 리치몬트 그룹은 실리콘 밸런스 스프링을 사용하지 않고 있다.
실리콘 연구는 밀레니엄을 전후로 시작됐다. 선구자는 율리스 나르당이었다. 쿼츠 위기 이후 기계식 시계의 부흥을 주도한 율리스 나르당은 CEO 롤프 슈나이더와 워치메이커 루드비히 외슬린 박사 그리고 최고 운영 책임자(COO)를 역임한 피에르 기각스의 주도하에 실리콘 연구에 뛰어들었다. 율리스 나르당은 2001년에 출시한 프릭(Freak)에 실리콘으로 만든 이스케이프먼트를 사용했다. 실리콘 부품을 도입한 최초의 시계로 기록된 프릭은 도전과 혁신의 상징이자 율리스 나르당을 넘어 21세기 워치메이킹의 아이콘으로 남았다.

2001년 바젤월에서 처음 소개 프릭. 이름처럼 기이한 디자인과 메커니즘으로 시계 업계에 충격을 선사했다. 무브먼트가 회전하며 시간을 알려준다. 무브먼트 케이스에 꽉 들어찬 배럴은 1시간에 한 바퀴 회전하며, 브리지가 1시간에 한 바퀴 회전할 수 있도록 동력을 전달한다.
율리스 나르당이 방아쇠를 당기자 시계 업계의 거물인 파텍 필립, 롤렉스, 스와치 그룹이 뒤를 이었다. 이들은 스위스 전자 및 마이크로 기술 센터(Swiss Center for Electronics and Microtechnology, CSEM)와 컨소시엄을 구성하고 실리콘 연구 개발에 나섰다. 초기 실리콘 밸런스 스프링은 부서지기 쉽고, 온도 변화에 민감해 난항을 겪었으나 결국 실리콘 밸런스 스프링을 산화시켜 표면에 이산화규소 층을 입히는 방식으로 문제를 해결했다. 이들은 인바(Invar) 합금을 발명하여 1920년 노벨 물리학상을 수상한 샤를 에두아르 기욤을 기리는 의미에서 해당 기술을 실린바(Silinvar®)로 명명했다. 이에 반해 율리스 나르당은 실리시움(Silicium, 프랑스어로 실리콘이라는 뜻이기도 함)이라는 독자적인 상표를 등록했다. 이로써 율리스 나르당과 컨소시엄에 참여한 파텍 필립, 롤렉스, 스와치 그룹은 시계에 실리콘 밸런스 스프링을 사용할 수 있는 권리를 취득했다. 특권을 얻은 이들은 실리콘 밸런스 스프링의 성능을 극대화하기 위해 각자의 방식으로 연구를 이어갔다.
율리스 나르당은 2006년에 미모텍(Mimotec)과 손을 잡고 실리콘 부품 전문 제조 업체 시가텍(Sigatec)이라는 합작사를 설립했다. 스위스 발레(Valais)에 있는 시가텍은 시계 외에도 생물 의학, 우주 항공 분야에 쓰이는 실리콘 부품을 생산한다. 2007년에는 실리콘 부품 표면에 단결정 다이아몬드를 코팅해 성능을 개선한 다이아몬실(Diamonsil®)을 개발해 프릭에 접목시켰다. 이와 더불어 실리콘 밸런스 스프링이 일정하게 수축과 팽창을 할 수 있도록 특정 구간을 두껍게 만들거나 바깥쪽 부분을 타원형으로 만드는 방법을 고안하기도 했다. 이렇게 만든 실리콘 밸런스 스프링은 합금 밸런스 스프링이 도달하기 어려운 최적의 등시성을 구현할 수 있게 해주었다. 율리스 나르당은 실리콘 부품을 사용한 시계의 경우 10년 보증을 제공한다. 이는 실리콘에 관한 기술력에 율리스 나르당이 깊은 신뢰를 가지고 있음을 나타낸다.
파텍 필립은 어드밴스드 리서치(Advanced Research)를 통해 상용화를 모색했다. 2005년 실린바 이스케이프먼트를 필두로 2006년에는 스파이로맥스(Spiromax®) 밸런스 스프링을, 2008년에는 펄소맥스(Pulsomax®) 이스케이프먼트를, 2011년에는 자이로맥시(GyromaxSi) 밸런스를 비롯해 스파이로맥스 밸런스 스프링과 펄소맥스 이스케이프먼트를 통합한 오실로맥스(Oscillomax®)를 연이어 개발했다. 파텍 필립 역시 기하학적이거나 공기역학적으로 우수한 형태의 실리콘 부품을 만들어 시계의 성능을 끌어올렸다. 현재 파텍 필립은 자사의 시계 대부분에 스파이로맥스 밸런스 스프링을 사용할 정도로 실리콘을 신뢰하고 있다. 파텍 필립이 허용하는 기계식 시계의 하루 오차는 -1~+2초로 업계에서 가장 엄격하다. 이 같은 기준을 설정할 수 있는 배경에는 여러 요인이 있겠지만 그 중에는 스파이로맥스 밸런스 스프링의 역할도 분명 작지 않을 것이다.
스와치 그룹은 실리콘 밸런스 스프링과 니바록스 또는 니바크론 같은 합금 밸런스 스프링을 동시에 사용하는 투트랙 전략을 펼치고 있다. 실리콘 밸런스 스프링과 같은 실리콘 부품은 스와치 그룹의 상위 브랜드, 예를 들면 론진, 오메가, 블랑팡, 브레게만 사용한다. 그 외 브랜드는 니바록스 또는 니바크론 밸런스 스프링을 쓴다. 다시 말해 스와치 그룹은 브랜드 포지션에 따라 실리콘을 차등적으로 기용한다. 이는 실리콘이 성능 면에서 우월하거나 혹은 보다 고차원의 워치메이킹에 도달하는데 필요한 조건임을 확인할 수 있는 예라고 할 수도 있다. 생산량이나 소비자의 성향에 맞춰 분류했을 가능성도 있다. 흥미로운 것은 브레게다. 브레게는 실리콘 밸런스 스프링을 도입하기 이전에 브레게 오버코일 밸런스 스프링을 채택했다. 창립자인 아브라함-루이 브레게의 유산이기에 브레게 오버코일 밸런스 스프링의 사용 여부는 단순히 정확성을 위한 것이 아니라 브레게가 지켜야 할 과업이었다. 문제는 취성 때문에 실리콘으로 브레게 오버코일을 성형할 수 없다는 것이었다. 이에 브레게는 2개로 분리한 실리콘 밸런스 스프링을 이어 붙이는 신묘한 해결책을 마련해 전통을 고수했다.
이에 반해 롤렉스는 비교적 신중한 행보를 보여줬다. 롤렉스는 특허를 얻은 뒤로도 한참이 지난 2014년에서야 실록시(Syloxi) 헤어스프링을 칼리버 2236에만 적용했다. 현재 롤렉스는 실록시 헤어스프링을 당사의 무브먼트 가운데 작은 축에 속하는 칼리버 2236과 칼리버 7140에만 투입하고 있다. 나머지 제품에는 우리가 잘 아는 블루 파라크롬 헤어스프링을 쓴다. 이는 실리콘의 우월함을 롤렉스가 모르기 때문만은 아닐 것이다. 추측하기론 롤렉스는 시계 제작의 전통을 어느 정도 지키길 원하며, 그들의 모토인 변하지 않는 가치 혹은 영속성(perpetual)이라는 측면에서 합금 밸런스 스프링이 낫다는 결론에 도달하지 않았을까 싶다. 뿐만 아니라 어떤 환경에서도 견뎌낼 수 있는 강인함을 기치로 내건 프로페셔널 모델의 경우 상대적으로 충격에 약한 실리콘 밸런스 스프링은 롤렉스의 눈높이를 맞추지 못했을 수도 있다. 종합하자면, 여성용 제품이나 퍼페추얼 1908처럼 케이스 크기가 작고 이로 인해 공간의 제약이 있을 경우 실록시 헤어스프링을 사용한다고 보는 것이 합리적일 것이다.
현재 율리스 나르당, 파텍 필립, 롤렉스, 스와치 그룹을 제외하고 실리콘 밸런스 스프링 제조 기술을 가지고 있거나 실리콘 밸런스 스프링을 시계에 접목한 브랜드는 손에 꼽을 정도다. 이들은 모두 시계의 요람인 스위스를 거점으로 하고 있다. 하지만 스위스가 아닌 곳에서도 실리콘 밸런스 스프링을 개발하거나 개발하려는 시도가 이어지고 있다.
나노 기술, 재료 분석, 정밀 엔지니어링을 비롯해 다양한 기술을 연구하고 개발하는 마스터 다이나믹(Master Dynamic)은 2013년 실리콘 밸런스 스프링 개발에 성공했고 2017년에 특허를 취득했다. 이들은 DRIE 공정에서 일반적으로 사용되는 001 실리콘 웨이퍼 대신 110 실리콘 웨이퍼를 이용했다. 001 실리콘 웨이퍼를 이용한 방식은 CSEM이 특허를 가지고 있기에 우회한 것으로 보인다. 실리콘 웨이퍼의 결정 방향에 따라 실리콘의 구조나 물리 및 화학적 특성이 달라지며, 공정과 소자 특성에도 영향을 끼친다고 한다. 분명 마스터 다이나믹은 기존과는 다른 방식으로 실리콘 밸런스 스프링을 제작한 것이다. 마스터 다이나믹은 열을 가해 실리콘 밸런스 스프링을 구부려 브레게 오버코일을 성형하는 기술도 개발했다. 마스터 다이나믹은 실리콘 밸런스 스프링과 합금 밸런스 스프링의 장점을 취합한 이론적으로는 궁극의 부품을 만들어냈다. 하지만 마스터 다이나믹의 실리콘 밸런스 스프링이 상용화됐다는 소식은 아직까지 들려오지 않고 있다.
미국에서도 비슷한 움직임이 있었다. 컬럼비아 대학교의 마이크로 및 나노 제조 연구소에서 실리콘 부품을 연구하고 개발한 파이어하우스 오롤로지(Firehouse Horology)다. 2015년에 설립된 파이어하우스 오롤로지는 2019년 F.P. 주른과 협업을 한다고 발표하며 업계를 놀라게 했다. F.P. 주른은 파이어하우스 오롤로지의 실리콘 밸런스 스프링을 자사의 무브먼트에 장착해 테스트를 진행했고, 뛰어난 성능을 발휘한다는 사실을 확인한 것으로 보인다. 하지만 그 뒤로 F.P. 주른은 실리콘 밸런스 스프링을 채택하지 않았다. 실리콘 부품과 F.P. 주른이 추구하는 가치가 상충하여 끝내 합의가 이루어지지 않았던 걸까? 현재 파이어하우스 오롤로지의 웹사이트는 접속이 되지 않는다. 코로나로 인한 팬데믹으로 연구가 정체됐을 수도 있고, 파이어하우스 오롤로지가 더 이상 사업을 영위하지 못하는 상황에 처했을 수도 있다.
독일에서는 다마스코가 실리콘 밸런스 스프링과 실리콘 이스케이프먼트 상용화에 성공한 바 있다. 이들은 2008년 실리콘 부품에 대한 독일 표준을 수립하고 실리콘 밸런스 스프링에 대한 특허를 취득했다. 다마스코는 특정 모델에 EPS® 스파이럴이라고 명명한 실리콘 밸런스 스프링을 비롯해 실리콘 이스케이프먼트를 사용한다. 초반에는 CSEM의 특허를 피하려는 의도였는지 다결정 실리콘을 채택했으나 이후에는 고급 백색광 간섭계(WLI) 측정 프로세스를 통해 단결정 실리콘으로 선회한 것으로 보인다. 다마스코는 이를 통해 실리콘 밸런스 스프링의 성능을 개선했다고 밝혔다.
이외에도 실리콘 밸런스 스프링을 사용하는 브랜드는 오라쥐가 있다. 잘 알려지지 않은 이 스위스 브랜드는 오래 전부터 외부 업체와 실리콘 부품에 대한 연구를 진행해왔다. 실리콘 밸런스 스프링 특허가 만료된 시점에 맞춰 오라쥐는 마이크로 로터 방식의 셀프와인딩 칼리버 K2에 실리콘 밸런스 스프링은 물론이고 실리콘으로 만든 이스케이프 휠과 팰릿 포크를 사용한다. 실리콘 이스케이프먼트 부품을 세트로 활용하는 예는 실리콘 부품에 대한 초기 특허를 지닌 브랜드가 아니면 찾아보기 어렵다. 칼리버 K2를 장착한 오라쥐 시계의 가격은 4490스위스프랑(한화 약 710만원)부터 시작한다.
애호가 사이에서도 실리콘에 대한 호불호와 의견이 엇갈린다. 소위 순수주의자라고 자부하는 이들은 실리콘에 대한 비토가 강할 것이다. 기계식 시계의 감성을 해친다는 것이 이유일 게다. 누군가는 기계식 시계의 상향 표준화를 위해 더 많은 브랜드가 실리콘을 도입해야 한다고 주장한다. 어느 쪽도 틀린 말은 아니다.
시계 제조사도 실리콘을 받아들이는 쪽과 실리콘을 대체할 수 있는 소재를 개발하는 쪽으로 나뉜다. 후자의 대표적인 예는 니오븀과 티타늄 합금인 PE5000으로 제작한 밸런스 스프링을 앞세운 H. 모저 앤 씨, 티타늄 합금으로 만든 니바크론 밸런스 스프링을 개발한 스와치 그룹과 오메가 피게, 탄소 복합소재로 헤어스프링을 만든 태그호이어를 꼽을 수 있다. 이들은 실리콘처럼 항자성을 가지지만 깨지지는 않는 합금을 대안으로 삼고 있다.
실리콘 밸런스 스프링을 비롯해 실리콘 부품을 개발하려는 시도는 계속될 것이지만 표준으로 자리잡을지는 미지수다. 리치몬트 그룹이나 LVMH 그룹이 실리콘 밸런스 스프링 제작에 뛰어들 것인지도 지켜볼 일이다. 오라쥐의 예에서 알 수 있듯이 소규모 혹은 신생 브랜드의 참전도 배제할 수 없다. 실리콘은 시계 제작에 새로운 영역을 열어 종래의 기술로는 불가능한 것으로 여겨졌던 복잡한 기능과 뛰어난 효율의 오실레이터를 실현할 수 있게 해주지만 아직까지는 모두에게 개방되지 않았다. 과연 실리콘은 미래에도 틈새시장으로 남을까? 아니면 기존의 관습을 허물고 주류로 올라설 수 있을까?
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