Geneva drive · 연속 회전을 한 칸 이동과 잠긴 정지로 바꾸는 간헐 운동 기구
Artifact
Geneva drive 또는 Maltese-cross mechanism에는 계속 회전하는 입력 원판과 방사형 홈을 가진 출력 바퀴가 있다. 입력 원판의 한쪽 면에 박힌 핀이 출력 바퀴의 홈에 들어가면, 핀은 홈을 따라 미끄러지며 출력 바퀴를 정해진 각도만큼 민다. 핀이 홈에서 빠져나오면 출력의 회전은 멈춘다.
그 정지는 단순한 관성의 소진이 아니다. 입력 원판의 볼록한 원형 잠금면이 출력 바퀴의 오목한 면과 맞물려 다음 핀이 들어올 때까지 위치를 붙잡는다. 입력은 계속 움직이면서도 출력에는 빠른 한 칸 이동과 잠긴 dwell을 번갈아 만든다. 홈의 수가 한 번에 이동하는 각도를, 핀과 원판의 기하가 이동과 정지의 시간 비율을 정한다.
영화 영사기에서는 출력축에 연결된 스프로킷이 필름을 한 프레임씩 이동시킨다. 필름이 움직일 때 셔터는 빛을 가리고, 필름이 정지한 동안 셔터가 열려 한 프레임을 스크린에 비춘다. 화면의 연속 운동은 필름이 계속 흐르기 때문이 아니라, 보이지 않는 곳에서 이동과 정지가 정확히 교대하기 때문에 생긴다.
Observation
Hero는 1910년 35mm 가정용 영사기의 실제 내부 기구다. 프레임, 축, 기어와 Maltese-cross 바퀴가 노출되어 있어 손잡이나 모터의 연속 회전이 필름 이송 계통으로 전달되는 공간 배치를 볼 수 있다. 십자형에 가까운 슬롯 바퀴는 출력이 한 번에 일정한 각도만 이동하도록 만드는 부분이다.
하지만 정지의 핵심은 정지 사진만으로 완전히 확인할 수 없다. 핀이 어느 홈에 진입하고 이탈하는지, 볼록한 잠금면이 언제 출력 바퀴를 고정하는지, 셔터가 필름 이동 중 빛을 언제 차단하는지는 시간축이 필요하다. 마모, 윤활, 백래시와 고속 충격이 정지 위치에 만드는 오차도 사진에는 보이지 않는다.
Multiple Lenses
핀과 홈의 렌즈
입력의 한 점인 핀은 홈과 접촉하는 짧은 구간에만 토크를 전달한다. 계속되는 회전 중 일부만 출력 운동으로 선택된다.
잠금면의 렌즈
핀의 부재가 곧 자유를 뜻하지 않는다. 핀이 빠진 동안 원형 면이 출력 바퀴를 붙잡아 정지를 능동적으로 유지한다.
시간 분할의 렌즈
한 회전은 이동 구간과 dwell 구간으로 나뉜다. 기구는 속도를 낮추는 대신 시간을 서로 다른 상태로 절단한다.
프레임의 렌즈
영화의 한 장면은 필름이 멈춘 동안만 선명하게 투사된다. 관객이 보는 운동은 기계 내부의 반복 정지 위에 세워진다.
충격과 마모의 렌즈
핀은 홈에 들어가며 출력 바퀴를 가속하고 빠져나오며 감속시킨다. 빠른 인덱싱은 접촉 응력, 진동과 윤활이라는 비용을 만든다.
Twist
연속 회전을 간헐 회전으로 바꾸는 일은 운동을 중간중간 제거하는 것처럼 보인다. 그러나 Geneva drive에서 dwell은 남은 시간이 아니다. 입력 원판은 그 시간에도 계속 돌며, 자신의 잠금면으로 출력의 위치를 지킨다. 움직임이 정지를 생산하고 유지한다.
영화 영사기에서는 이 역설이 한 단계 더 이어진다. 필름은 관객에게 운동을 보여 주기 위해 매 프레임마다 멈춰야 한다. 이동은 다음 이미지를 가져오지만, 이미지를 보이게 하는 것은 정지다. 따라서 연속성은 끊김의 반대가 아니라, 보이지 않도록 조율된 이동·차광·정지·노출의 반복에서 생긴다.
Core Question
입력 바퀴가 계속 도는 동안 핀이 홈에 들어갈 때만 다른 바퀴가 한 칸 움직이고, 나머지 시간에는 원형 잠금면이 그것을 붙잡는다면, 멈춤은 운동이 없는 빈 시간일까 계속되는 운동이 만들어 내는 정밀한 출력일까?
Related Works / Contrast Cases
Tacita Dean, FILM (2011)
공통점: Dean의 작품은 35mm 필름과 영사기를 재료로 삼아, 연속해 보이는 영상이 실제 필름 스트립과 투사 장치에 의존한다는 사실을 전면에 놓는다.
결정적 차이: FILM은 아날로그 필름의 물질성과 빛, 수직 스크린을 관객이 경험하게 한다. Geneva drive는 보통 영사기 내부에 숨은 채 각 프레임을 빠르게 옮기고 멈추게 하는 시간 분할을 수행한다.
질문을 선명하게 하는 점: 스크린의 움직이는 빛을 가능하게 하는 것은 필름의 지속적인 흐름이 아니라 프레임마다 반복되는 기계적 정지다. 움직이는 이미지의 매체는 운동일까, 운동 사이에 확보된 정지일까? Tate
Contrast Case — 스테퍼 모터 인덱싱
스테퍼 모터는 전기 펄스의 순서와 피드백 제어로 축을 정해진 각도만큼 이동시키고 정지시킬 수 있다. Geneva drive는 하나의 연속 회전과 고정된 기하만으로 이동 각도와 dwell을 만든다. 전자는 시간을 명령으로 프로그램하고, 후자는 시간을 물체의 모양에 새긴다.
Further Reading
- Purdue University, “The Geneva Mechanism” — 연속 입력, 핀–홈 접촉 구간, 출력의 정지와 영화 영사기 적용을 운동학적으로 설명한다.
- Cornell University, “Geneva Wheel Intermittent Mechanism” — 필름을 이동한 뒤 노출 시간 동안 멈추게 하는 Reuleaux 기구 모형을 제공한다.
- Museum of Cinema, “Pathé Renforcé” — 1908년 영사기와 4슬롯 Maltese-cross 간헐 이송 기구의 역사적 사용을 설명한다.
- Who’s Who of Victorian Cinema, “Machines” — 1890년대 Maltese-cross, claw, beater와 연속 필름 방식이 공존한 초기 영사기 계보를 비교할 수 있다.
- US Patent 6,183,087, “Geneva mechanism and motion picture projector using same” — 필름을 프레임 단위로 이동하고 노출 동안 정지시키는 Geneva 기구와 셔터 동기화를 상세히 기술한다.