전자담배 온도조절Temperature Control에 관해 3/3

1편과

2편에 이어서.

사진출처 http://www.dicodes-mods.com/files/res-wire/P_resistance-wire.jpg

주제는 다시 와이어로

우리는 빠르게 확산되는 티타늄 와이어(이히의 펌웨어 업그레이드에 감사하게도)에 주목할 필요가 있다.

특정 와이어를 위해서만 프로그래밍된 예전의 가변 기기를 넘어서, TCR을 사용자가 직접 설정해

상상 가능한 모든 와이어를 이용, 온도조절할 수 있는 데까지 현재 기술은 진보해 있다.

북미 시장에는 잘 알려져 있지 않은 Dicodes(이하 다이코드)는

수많은 와이어들에 대응할 수 있는 기기를 최초로 출시했다.

니켈에서 티타늄으로, 이후 SS와 그들이 한창 마케팅중인 Resistherm NiFe30까지 말이다.

(역자 주: 국내 포럼에서 Resistherm(이하 리지스썸)에 대한 논의는 없다고 해도 무방하다.

리지스썸은 70% 니켈과 30% 철로 이루어진 와이어로, 니켈의 온도조절과 칸탈의 강성을 가지고 있다고 평가된다.

현존하는 최고의 온도조절 와이어이지만 가격이 매우 비싸 해외에서도 일부 이용자만 사용하고 있다)

그들은 TC의 원리를 Application Note on TC 에 설명하고 있는데,

요약하자면 와이어 저항을 계속 측정해서 저항이 0.01옴 증가할 때마다

얼마나 온도가 올라가는지를 사용중인 와이어의 TCR에 맞춰 대응한 프로그램이다.

그들의 칩은 이히가 줄 모드의 안정화에 집중하고 있던 올해 가장 혁신적인 TC 기능을 지원했으나

안타깝게도 북미 시장에서 칩에 관련한 마케팅을 하지 않았기에

북미에서는 그들의 40W 원통형 모드기밖에 접할 수 없었다.

한편, 중국에서는 DNA40을 역설계(reverse-engineered)하며 TC 기술을 습득했다.

특별히, 레딧의 사랑받는 제조사인 SXK는 그들의 SXK40칩을 50W,

그리고 나중에는 60W까지 업그레이드하며 칩의 펌웨어를 조금씩 개조했다.

그 중 가장 중요한 개선사항은 '니켈 퓨리티' 세팅을 추가한 것인데,

쉽게 말해 다이코드 칩이 할 수 있는 기술을 백도어로 가능케 만들었다.

이 기술을 사용하면 0.01옴의 증가시마다 얼마나 온도가 증가하는지 나타내는

온도조절계수(TCR)를 개인이 직접 기기에 설정할 수 있다.

이 저항과 온도 간의 관계를 통해 기기가 저항을 측정하고, 일정 수준까지 저항이 증가하면

그 관계를 계산해 '온도제한'을 걸어 실시간으로 전원을 제어하는 것이다.

위에 링크된 다이코드의 PDF가 이 원리를 매우 자세히 설명하고 있다.

이히의 TC 기기에 이목이 쏠려 있을 때, 이볼브도 DNA40의 후속작인 DNA200을 개발하고 있었다.

TC 기술을 더욱 진보시킬 DNA200은 두 가지 혁신적인 기능을 가지고 출시되었다.

첫째, DNA200은 TCR 곡선(Curve)을 이용한 TC 기능을 가지고 있다.

선형 근사(linear approximation)를 통해 TC 사용 온도 범위(300F~600F) 내의 와이어 온도-저항 간 관계를 정의하는데,

실질적으로 TC가 필요한 400F~600F의 제한된 범위 내에서는 상대적으로 정확하나

니켈 외의 다른 저항선에 대해서는 근사치가 정확히 산출되지 않는다.

니켈 와이어가 기존 DNA40의 TC 모드에서 사용된 이유는 니켈이 온도에 매우 민감했기 때문이다.

니켈은 약간의 온도 변화에도 저항이 크게 증가한다.

예를 들어, 니켈 코일의 저항은 베이핑시 실온에서보다 약 3배 가량 증가한다.

니켈은 다른 TC 와이어들의 온도 민감성에 대한 상대적 기준으로서 활용된다.

이 기준이란 저항 측정과 측정 빈도(frequency)를 다른 덜 민감한 티타늄(니켈의 50%)이나 SS(니켈의 10%) 등의 와이어에서

니켈 대비 얼마나 정확히, 또 얼마나 자주 측정해야 되는지를 정하는 기준을 말한다.

다양한 TC 와이어들의 저항 그래프와 DNA200에서 와이어 사용을 하기 위한 프로필의 다운로드)는

스팀엔진Steam-Engine의 Wire Wizard calculator에서 확인 가능하다.

둘째, DNA는 TC 모드에서의 와트와 저항의 한계를 박살내버렸다(DNA throws open the wattage and resistance floodgates in TC mode).

몇몇 와이어와 리빌드가 극도로 낮은 저항을 가지고 있거나, 사용 가능한 온도까지 가열하는데 많은 힘을 필요로 하기에

DNA200은 200와트 전부를 TC 모드에서 사용 가능하게 했으며, 칩 스펙상의 '최저 저항' 이하로 리빌드를 할 수 있도록 허용하고 있다.

와트 제한이 저항에 반비례하고 칩이 스펙상 최고 암페어 이상의 출력을 제한하고 있음에도,

이론적으로는 0.02옴 빌드에서 50W 가량의 출력을 낼 수 있다. 공식 이볼브 DNA200 데이터시트를 통해 더 자세히 확인할 수 있다.

근본적으로 가변 기기의 발전에 있어 TC는 두 가지 큰 블루프린트를 제시했는데

첫째, TC는 코일의 최고 온도를 제한해 유해 화합물의 생성을 차단했다.

기술적으로 연초담배의 '건강한 대체재'로 베이핑을 한 단계 승격시켰으며,

이를 통해 차후 전자담배가 담배 중독자들의 금연 치료를 위한 의료 기기로서

합법적 승인을 받을 수 있도록 하는 첫 도약이 될 것이다.

둘째, TC는 베이핑 경험을 크게 개선했다.

무화의 양을 무화의 온도와 별개로 분리함으로써 과다한 열을 제거함과 동시에 열을 효율적으로 관리할 수 있게 되었다.

이것은 배터리 사용 시간의 증가와 효율의 개선을 가져왔으며 웜 베이핑을 싫어하는 사람들의 고와트 베이핑 접근성을 향상시켰다.

또한 코일이 과열되면서 생기는 탄맛 등으로 인한 불편을 제거하고 입호흡 유저 등을 위해 코일의 가열 속도를 조절할 수 있게 만들었다.

마지막으로, 비현실적으로 들리던 초고와트 영역대 베이핑의 가능성을 많은 사람들에게 열어주었으며

동시에 고와트 영역대에서 필연적으로 발생하던 불쾌한 탄맛이나 과열을 제거할 수 있었다.

이런 관점에서 미래의 TC는 과거에 볼 수 없었던 신기술의 발전으로 이어지는 매개체 역할을 하며

코일의 현재 상태를 정확하게 인식, 조절하는 단계로 이어질 것이다.

우리는 이후 베이핑 커뮤니티의 발전에 힘입은 크라우드소스 코딩Croud-sourced coding이

(역자 주: 커뮤니티에서 TC에 관련한 기술을 논의하고 소스코드를 같이 작성하는 것)

어떤 방식으로 아레스Ares 칩에 적용되고 진보했는지 알아보고,

아두이노Arduino IDE와 GPIO 핀 등의 하드웨어를 통해 TC를 다음 단계로 진보시킬 가능성에 대해 연구해 볼 것이다.

전자담배 산업이 볼트/와트 조절을 통해 안정적이고, 조절 가능한 전자담배의 길을 닦았다면

온도 조절은 그 길에서 법적 인정을 받는 첫 발걸음을 내딛는 역할을 했다.

온도 조절 기술이 전자담배 산업에 등장한 지 1년밖에 되지 않았다는 사실을 감안한다면

그 가능성은 우리가 상상하는 것 그 이상일 지도 모른다.

끝.