손목시계의 유리에 습기가 서리는 까닭은 무엇일까?

흔히 '시계의 유리에 김이 서린다.' 또는 '습기가 찾다.' 라고도 하는 이 현상은 시계 내부에 수분이 침투하였다는 것을 의미한다. 고객이 습기가 서린 시계를 가져왔을 때 "시계에 물이 들어갔습니다." 라고 말하면 한결같이 물에 넣은 적이 없는데 물은 무슨 물이 들어갔는가 하고 되묻는다.

그러나 시계를 반드시 물 속에 넣어야 시계에 물이 들어가는 것은 아니다. 분명하게 말하지만 시계를 물에 넣어서 물이 들어간 예는 극히 드물다. 시계가 침수가 되는 가장 많은 이유는 물에 접촉하였을 때 케이스의 틈새로 모세관 현상에 의하여 물이 침투해 시계를 침수시키는 경우이다.

이 모세관 현상에 의한 침수가 시계에 가장 치명적인 문제를 주고 있다. 소비자가 시계를 실수로 물에 넣었을 경우는 시계가 침수되었을 것이라는 관심을 가지고 있어 주의를 기울이게 되지만, 모세관 현상으로 인하여 침수된 시계는 무관심으로 인하여 내부의 므브먼트가 손상되고 있다는 것을 알 수가 없다.

[그림 1] 70년대에 제작된 최고의 방수성능을 자랑하는 로렉스 씨드웰러이다. 9시 방향에 헬륨가스를 내보내는 안전밸브가 있다.

시계 유리에 김이 서리는 이유는 시계 케이스 내부에 있는 수분이 자잘한 알갱이가 되어서 유리 안쪽에 부착이 되므로 생겨진다. 이것을 현미경을 이용하여 들여다보면 작은 물방울들이 밀집되면서 각각 독립되어 부착되어 있음을 알 수 있다. 여름에 생맥주를 마시기 위해 주문을 하면 맥주컵에 김이 서리는 것을 볼 수 있다. 둘 다 같은 현상이다.

수증기는 공기 중 어느 곳에서도 존재하고 있으며 공기 중에 있는 수증기가 온도가 낮은 컵으로 이동을 하면서 생기는 현상이다. 즉 공기 중에 있는 수증기가 냉각되어 액화 수증기가 모이게 되므로 물방울이 되는 것이다.

자잘한 물방울의 경우는 작은 볼록렌즈를 많이 늘어 놓은 것 같으므로 각각의 렌즈를 통하여 빛이 혼입(混入)되기 때문에 투명도가 없어져 흐리게 보인다. 그러므로 시계내부에 많은 양의 물이 있을 경우에는 오히려 흐려져 문자판이 보이질 않는다.

[그림 2] 시계를 구성하고 있는 부분품의 측면도이다. 습기는 외장의 작은 틈새로 침입하여 가장 차가운 곳에 안착된다.

그러므로 시계 유리가 흐려져 있다는 것은 비교적 소량의 물이나 약간의 물에 침수될 때 나타나는 현상이다. 한 방울의 물이 시계 안에 들어가면 그 물은 시계 내부에서 한곳에만 안착되어 있지 않다는 것을 의미하기도 한다.

시계 케이스에 침투한 수분은 시계를 손목에 착용하였을 경우에 작은 대류작용이 나타난다. 즉 사람의 체온은 평균 36˚정도이며 시계 유리는 외부의 온도에 의하여 변화가 있겠지만 보통 17˚에서 25˚정도를 유지하고 있다 . 이러한 시계의 환경은 체온에 의하여 열을 갖게 된 수분이 기체화하게 되고, 기체화 된 수분은 대류작용에 의하여 시계 내부에서 가장 온도가 낮은 유리쪽으로 이동을 하게 된다.

작은 양의 수분이라 하여도 시계 내부의 온도가 체온에 의하여 상승되었으므로 증발된 수분은 수증기가 되고 온도의 상승에 의하여 수증기의 양은 팽창하게 된다. 팽창된 수증기는 시계 내부의 모든 곳을 아무런 저항 없이 통과하거나 접촉하게 되며 쉽게 안착되는 성질을 갖게 된다.

[그림 3] 잠수시계의 방수구도이다 유리와 케이스의 접착부분에 가스켓-링이 방수구조를 보완한다.

당연히 팽창된 소량의 수증기는 시계의 많은 촉수(Fe)에 안착되고 산화되기 시작하며, 시계의 수명을 연장하기 위하여 사용되어진 보석(Rubi)과 윤활유에도 영향을 주게 된다. 고정도의 높은 점도(viscosity)를 요구하고 있는 윤활유의 손상 역시 피할 수 없다.

손상된 윤활유와 보석은 산화되기 시작한 촉수의 손상을 급속하게 진행시키게 되며, 시계의 모든 톨크는 무너지게 된다. 사람으로 말하면 골다공증의 시작이라고 볼 수 있을 것이다. 가벼운 충격에도 내부의 기계는 쉽게 고장을 일으키게 된다. 윤활유의 손상은 촉수의 마모를 일으키므로 루마티스 관절염이라고 볼 수 있을 것이며, 유리는 김이 서렸으니 백내장 현상이라고 할 수 있을 것이다.

만약 시계를 벗어 놓으면 가장 차가운 곳은 다시 뒤백이 되니 수분은 뒤백으로 몰리게 되고, 다시 착용을 하면 내부 온도의 상승으로 대류작용이 일어나고 팽창된 수증기는 시계의 내부에서 여러 부분을 통과한 후 유리와 차가운 성질을 갖고있는 철(Fe)에 안착을 하게 된다. 이것은 분명히 바이러스에 감염되었다고 할 수 있으며, 한마디로 총체적인 병의 원인이 된 것이다.

[그림 4] 수심 300m이상의 잠수용시계의 용두 구조이다. 4겹의 방수링 구조가 철저하게 습기를 차단하고 있다. 그러나 이 시계도 3-4년의 정기적인 점검이 필요하다.

목욕탕에서도 마찬가지다. 온탕에 있었던 시계는 방수 기능을 보조하는 O-ring 과 가스켓이 탄력을 잃게 되고 약한 부분으로 팽창된 공기가 밖으로 새어나가게 된다. 이 때 갑자기 냉탕으로 들어간다면 냉각된 시계의 내부의 공기는 수축되니 내부의 낮아진 기압 변화는 수분을 끌어들일 것이다.

또한 방수 성능이 우수한 시계라 하여도 심한 수영, 다이빙을 하게 되면 부분적으로 과대한 수압이 가해지므로 역시 방수 성능을 보장할 수 없다.

방수시계라고 하는 것은 시계의 외장, 즉 케이스에 방수시공을 한 시계를 방수시계라고 한다. 시계의 케이스는 본체, 유리, 베젤, 백. 가스켓, O-ring, 용두 등으로 구성되어 있으며 이 모든 부분품이 1/1000mm 이상의 완벽한 조화를 이루어져야 만이 방수성능이 보장되는 것이다.

그러므로 모든 시계제조업체는 방수성능을 보장하기 위하여 시계의 외장 부분에 많은 연구와 투자를 하고 있다. 특히 외장인 케이스는 시계 디자인과 직결되므로 방수성능의 보장과 함께 소비자의 구매욕을 충족시켜야 하는 과제를 가지고 있다. 외장의 디자인에 손상을 주지 않고 방수성능이 보장된다하여도 모든 시계는 3-5년의 정기적인 검진이 반드시 필요하다.

[그림 5] 대표적인 밀리터리 잠수용시계이다. 완벽한 방수성능을 유지하기 위하여 백부분을 케이스에 알곤용접을 하였다. 이시계 역시 3-4년의 정기적인 점검이 필요하다.

이를 보완하기 위하여 접착부분에는 특수 가공된 방수링(O-ring)을 삽입하고 있다. 그러나 방수를 보완하는 가스켓과 오링 등은 부분품 사이에서 항시 큰 압력을 받고 있으므로 일정한 시일(3-4년)이 경과하면 이를 보호하기 위하여 실리콘유를 재 코팅하여야 한다. 그러나 이는 임시적인 조치일 뿐이며 소모품적인 성격을 가지고 있으므로 교체가 필요하게 된다.

방수구조를 완벽하게 밀폐(密閉)한다는 점은 실제에 있어서 용이한 문제가 아니다. 완성된 제품이 비롯 실험을 통하여 방수성능이 우수하더라도 시계의 제조시와 동일한 습도, 기압 등과 같은 외부조건에서는 방수성능은 보장 될 수 있으나, 제조과정과 다른 급격한 외부조건의 변화에는 민감하게 영향을 받게 되고 부분품간에 작은 틈새가 발생하게 된다.

[그림 6] 초박형 슬립형 방수시계이다. 이러한 초박형의 슬립오픈 시계는 숙달된 기능사가 주의깊게 오픈한다 하여도 7회이상 오픈 하였을 경우 방수성능을 보장하기는 어렵다.

이와 같이 시계의 방수기능은 외장부분품들이 조립 제조과정에서 케이스가 완성되었다 하더라도 유통과정과 사용과정에서 방수보전에 많은 난관이 있으므로 시계의 방수에 항시 많은 문제점을 내포하고 있는 것이다.

여기서 일반 소비자들이 주의하여야 할 점은 비록 방수시계가 제조 업체에서 엄밀한 검사를 통하여 최종적인 방수성능을 검사하여 출고하였다 하더라도, 제품의 방수성능의 취약성에 관하여 전문지식이 없는 소비자는 함부로 뒤백을 열어 전지를 교환하거나 유리를 교환하는 등을 하여 방수성능에 이상을 자초하는 행위를 하여서는 안된다는 점이다.

그러므로 시계의 방수에 문제가 발생하였을 경우에는, 해당 취급자는 검사와 수리과정을 반드시 전문 기능인으로서 책임 있게 다루어야 하고, 전문기구 없이 개폐(開閉)하여서는 안 된다.