초음파 절단기

sonic cutter

1. 개요

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초음파 트랜스듀싱 테크놀로지를 이용한 도구. 초음파를 사용하여 절삭공구의 연삭능력을[1] 극대화하여 가지런하고 정갈하게 흐트러짐 없이 잘라내는 데 쓰이는 기기이다. 이런 류의 도구가 그러하듯이, 가지런하고 정갈하게 흐트러짐 없이 잘리는 물질엔 사람도 포함되어 있으므로 사용 시 조심해야 한다.
'''SF에나 나올 것 같은데 실제로 상용되는 물건'''으로, 비슷한 예로는 플라즈마 커터와 멀티커터[2], 이온 캐논, 니트로가 있다.

2. 원리

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초음파 커터에서의 초음파는 magnetic transducer를 사용하지 않고 piezo transducer를 사용하는데, 마그네틱 방식은 고주파수에서 출력이 급감하기 때문. 여튼 피에조 방식의 트랜스듀서에다가 절단공구를 연결하면 트랜스듀서가 대개 25KHz 에서 100마이크로미터씩 왕복운동을 하는데 이를 통해 공구 자체가 피절삭물을 갈아내는 효과도 있으며, 주변의 공기를 에어커터마냥 만들어내기도 한다. 물의 경우 초음파 워터캐논 클리닝 시스템이 있다. 트랜스듀서에 공구를 달 때 공구모양을 살짝 안으로 파인 둥근 원기둥으로 만들면 물에 담그고 작동 시 전방으로 강하게 집중된 물의 흐름이 나온다.
이런 식으로 자르려면 아주 고생을 해야하는 여러 가지를 손쉽게 자를 수 있도록 하는 것이다.[3]

3. 구성

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• 초음파 트랜스듀서
• 초음파 발진기 겸 앰플리파이어
• 칼날
• 핸들

그 중에서 트랜스듀서와 핸들은 세트인 경우가 많다. 핸들에 스위치가 달려있는 구조.

4. 용도

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초음파 커터로 케이크를 자르는 사진.

• 음식 - 초음파 커터의 독보적인 예리함을 이용한 대표적인 케이스. 평범한 칼로 조심스럽게 잘라도 뭉개지기 십상인 음식(제과류 등)을 초음파 커터로 자르면 손상 없이 매우 깔끔하게 자를 수 있다. 편의점 샌드위치나 케이크 등, 미리 자른 형태로 나오는 건 전부 초음파 커터를 사용한다. 최근에는 기술이 발전하면서 부엌칼과 합친 제품도 개발되고 있다.[4]
• 플라스틱 표면 가공 프라모델 등의 용도로 초소형으로 나오는 제품도 있다. #
• 여러 섬유를 자를 때

다른 원리로 초음파 에너지를 집속해 직접 발사하는 HIFU라고 해서 초음파 메스라는 물건도 있다. 이건 초점에다가 초음파를 모아서 대상을 태워먹는데 주로 의료용으로 사용한다.

5. 매체에서 등장하는 초음파 커터

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SF장르 등에서는 오래 전부터 상당히 보편적인 개인 장비로 등장했는데, 본격적으로 활용하기 시작한 작가는 로버트 A. 하인라인이라고 여겨지고 있다.
현대 창작 매체에서는 초음파 커터를 뜻하는 의미로 보통 초진동(超振動/Super vibration)이라는 용어(초진동 나이프/바이브로블레이드(Vibroblade) 등) 또는 고주파(고주파 블레이드 등)라는 용어가 사용되며, 절단력이 높은 날붙이라는 점으로 SF나 메카닉물, 판타지물에서 종종 등장한다.

• 붕괴3rd - 고주파 절단도
• 9S - 무참[5], 나루카미노미코토
• 겁스 - 울트라테크 서플리먼트에서 TL10 무기로 나온다. 이걸 TL11에 나오는 Hyperdense Material[6]과 조합하면 장갑관통력 10의 궁극의 백병전 병기가 나온다. 이 바이브로블레이드는 물질에 갖다대면 자기가 알아서 해당 물질의 고유 진동수를 찾아서 그에 맞게 진동하는 녀석이라는 설정이라서 그렇다.
• 강식장갑 가이버 - 유니트 가이버의 고주파 소드. 해당 물질의 분자결합 자체를 끊어버리는 원리의 무기다.
• 기동전사 건담 더블오 - 유니온과 AEU소속 기체. 작중 정식 명칭은 '소닉 블레이드'이며, 평상시에는 팔내부의 수납부에 장착된다. 종류가 폴딩나이프이고, 초음파 커터라는점을 보면 에반게리온의 프로그래시브 나이프의 오마쥬로 추측.[7]
• 기동전사 건담 UC - 암드 아머 VN
• 메탈기어 시리즈 - 여기서는 고주파 블레이드라고 등장하며, 대표적인 사용자들은 다음과 같다.
  • 메탈기어 솔리드 - 그레이 폭스
  • 메탈기어 솔리드 2 - 솔리더스 스네이크, 사이보그 닌자, 라이덴
  • 메탈기어 솔리드 4 - 라이덴
  • 메탈기어 라이징 리벤전스 - 주인공과 사무엘 호드리게스를 포함한 등장 인물들 전원. 이 게임에 등장하는 도검형 무기는 전부 초음파 커터라고 보면 OK(...).[8]
• 신세기 에반게리온 - 프로그레시브 나이프[9] 에반게리온의 어깨 장갑에 수납되어 있는 에바 사이즈의 초음파 단검이다. 원래 역할은 전투중 비상시에 사용하는 임기응변용이지만 에바의 주무기였던 마고로쿠 익스터미네이션 소드가 기획 도중 삭제되어 대부분 사도의 코어를 찔러 마무리 하는데 쓰이는 사실상 주무기가 되었다
• 스타워즈 - 바이브로블레이드[10]
• 엘펜리트 - 벡터
• 쿠로무쿠로 - 에피도르그, 오우마 켄노스케 토키사다
• 코드기어스 - MVS(Maser Viberation Sword)
• 파이널 판타지 8 - 스퀄 레온하트의 건블레이드[11]
• 풀 메탈 패닉 - 단분자 커터
• 프레데터 - 스마트 디스크
• 포션빨로 연명합니다! - 성검[12]
• 현자의 손자 - 신 월포드의 바이브레이션 소드[13]
• 어떤 마술의 금서목록-미사카 미코토[14]

5.1. 매체에 나오는 초음파 커터에 대한 단상

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당연히 가능하다. 비록 트랜스듀서의 가격이 1개에 50만원이 넘는데다가 전원 문제가 약간 있지만 현대의 기술로 10W 출력의 군용 칼 크기정도의 초음파 커터는 제작 가능하다. 단, 작동시간은 1시간 정도. 이미 실제로 초소형 초음파 커터는 공작용도로 민간에 판매중이다.
이것이 가능한 데엔 다음 이유를 따른다.

• 리튬이온 배터리 기술 발달
• 요즘 트랜스듀서는 전달면 이외의 방향으로 초음파 진동전달하는 정도가 줄었다.[15]
• DC-DC-AC 기술의 발전.

만들어보고 싶은 사람은 해보도록.

[1] 이리저리 움직이면서 표면을 갈아내는 것.

[2] 작동원리를 생각해보면 가장 유사한 물건이다.

[3] 짤방 중 하나인 존나 카와이 하게 잘라 볼게요의 상황을 예시로 들 수 있는데, 샌드위치를 일반 칼로 자르면 빵이 잘 잘리지 않아 짤방처럼 모양을 망친다.

[4] 멕스기연 제품인데 한국회사다! 링크.

[5] 이 무기는 단순한 절단을 넘어 고유 주파수를 맞춰 대상을 융해시킨다.

[6] 한 유저가 '극고밀도 물질'이란 번역어를 밀고 있는데 아직 정식으로 채택된 번역어는 아니다.

[7] 여담이지만, 소음이 장난이 아닌지 1화에서 패트릭 콜라사워의 이넥트가 이걸 사용하자마자 주변의 사람들이 귀를 막고 난리가 났다. 물론 몇분만에 건담 엑시아에게 데꿀멍 했지만(…).

[8] 사이보그나 전쟁용 로봇이 보편화되면서 근접 무장으로 이런 것들이 굉장히 쓸 만해졌기 때문. 그런데 어째서인지 동력원이 안 보이는데도 작동하면서 칼날에 번개(...)가 나타나고, 칼날의 길이 이상이 되는 물체도 썰어버리면서, 종류도 쓸데없이 많아서 마체테, 목검, 심지어 옛 장인이 만든 일본도도 보인다.

[9] 프로그 나이프라고 줄여 부르기도 한다

[10] 직접적인 언급은 없지만, 설정상으로 영화에 등장하는 대부분의 날붙이는 바이브로블레이드다.

[11] 초음파는 아니고, 손잡이에서 발사된 탄환의 힘으로 칼날에 진동을 가하는 구조이다.

[12] 고분자 초진동 소드... 모양을 한 포션 병.....

[13] 멜리다 보웬이 가르쳐준 마도구 제작 능력을 아낌없이 사용하여 검날에 초음파진동(超音波振動)의 다섯글자를 새겨넣었기 때문에, 마력을 흘려보내면 검날이 진동하면서 초음파 절단기의 성능을 발휘한다.

[14] 사철을 진동시켜서 검으로 사용한다.

[15] 이게 중요한 이유. 초음파가 손으로 전해지면 마찰열로 손이 익어버린다.