월드와이어리스 시스템

이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다. 신뢰할 수 있는 출처에 인용문을 추가하여 이 기사를 개선할 수 있도록 도와주십시오. 공급되지 않은 재료는 도전하여 제거할 수 있다. 출처 찾기: "World Wireless System" – 뉴스 · 신문 · 책 · 학자 · JSTOR (2014년 12월) (이 템플릿 메시지 제거 방법과 시기 학습)

월드와이어리스 시스템은 발명가 니콜라 테슬라가 지구와 그 대기를 전기 전도체로 사용한다는 이론을 바탕으로 고안한 20세기 제안 통신 및 전력 공급 시스템의 전환점이었다. 그는 이 시스템이 무선 통신과 방송뿐만 아니라 "전선 없는 전기 에너지의 전송"을 세계적인 규모로^[1] 허용할 것이라고 주장했다. 그는 1890년대 중반부터 이를 달성하기 위한 두 가지 관련 방법을 거론하며 공개적으로 성명을 발표했다. 1900년 말까지 그는 은행가 J. P. 모건에게 대서양을 횡단하여 영국으로, 그리고 해상의 선박에 메시지를 전송하려는 그의 생각에 기초하여 무선국(결국 워든클리프에 배치됨)의 건설 자금을 지원하도록 설득했다. Guglielmo Marconi의 새로운 라디오 기반 전신 시스템과 더 잘 경쟁하기 위해 무선 전력 전송을 포함하도록 설계를 변경하기로 한 그의 결정은 모건이 변경에 자금을 대는 것을 거절한 것에 부딪쳤다. 그 프로젝트는 1906년에 중단되었고, 결코 운영이 되지 않았다.

이 기간 동안 테슬라는 변압기 설계, 전송 방식, 튜닝 회로, 신호 방식 등 그의 시스템의 기본 기능과 관련된 수많은 특허를 출원했다. 그는 또한 30여 개의 워든클리프 스타일의 통신국을 전세계에 배치하여 기존의 전화와 전신 시스템에 연결시키는 계획을 설명했다. 그는 향후 몇 십 년 동안 언론과 그의 저술에서 시스템의 능력과 그것이 무선 기반 시스템보다 얼마나 우수했는지에 대해 계속 상세히 설명하곤 했다.

'무선전송의 실용적 실험에 착수했다'^[2]는 주장에도 불구하고 그가 비교적 단거리를 넘어 전력을 전송한 기록은 없으며, 현대 과학적인 견해로는 그의 무선전력 방식이 먹혀들지 않았을 것이라는 것이 대체적인 견해다.

역사

오리진스

테슬라의 월드와이어리스 시스템 아이디어는 1890년대 초반부터 헤르츠의 유도 코일 변압기와 스파크 갭을 이용한 전자기파 실험을 알게 되면서부터 시작됐다.^[6][7] 그는 그러한 실험을 반복하고 나서 헤르츠의 무선 송신기를 개선하여 다양한 교류 발전기와 테슬라 코일로 알려진 자신만의 고장력 변압기를 개발했다.^[8][9] 무선 현상에 대한 그의 일차적인 관심은 전력 분배 시스템으로서, 일찍이 무선 조명을 추구한 것이었다.^[10] 1891년부터 테슬라는 1892년 런던과 파리에서 '고전위 고주파 교류의 실험' 등의 강의를 진행하다가 1893년^[12] 무선으로 게이슬러 관을 조명하는 등 '무선 조명'^[11]을 시연했다.

원와이어 전송

첫 번째 실험은 1891년 컬럼비아 칼리지에서 열린 뉴욕시 강연에서 수행된 고주파 유도 코일의 한 단자에 하나의 와이어로 연결된 빛과 동기 장치의 작동이었다. 유도 코일의 2차 단자 중 하나에 연결된 단일 단자 백열등은 "용어의 통상적인 수용에서"^[13] 폐쇄 회로를 형성하지 않지만, 정전식 커플링 또는 '변위 전류'에 의해 2차로의 복귀 경로가 다시 설정된다는 의미에서 회로가 폐쇄된다. 이는 코일의 자유 단자 및 환경에 대한 램프의 필라멘트 또는 내화 버튼 캐패시턴스 때문이며, 자유 단자에는 램프 및 환경에 대한 캐패시턴스도 있다.

무선전송신

두 번째 결과는 연결선 없이 어떻게 에너지가 공간을 통과할 수 있는지를 보여주었다. 무선 에너지 전송 효과는 두 개의 금속판 사이에 전기장을 생성하여 각각 유도 코일의 2차 권선의 한 단자에 연결된다. 가스 방전관은 전달되는 에너지의 존재를 감지하는 수단으로 사용되었다. 일부 시연에는 실험자의 손에 쥐어진 상태에서 정전기장 교대로 부분적으로 대피한 두 개의 튜브에 조명이 포함되었다.^[14]

개발

1890년대 초반에 그의 이론을 정립하는 동안 테슬라는 전파를 사용하는 생각을 버렸다.^[15] 그는이 Maxwell,[15][16]에 의해 이론이 라디오 전파와 그는 대부분의 물리학자들이 시간에:그 라디오 파장은 직선에서 가시 광선 여행의 방법과 동일하게 장거리 통신에 대한 그들의 제한 사용을 여행할 수 있을까 하는 말에 찬성 블랙 홀의 존재를 믿지 않았다.직선으로[17](라디오 파도니 여행이였지만, 이 많았다. 전리층이 특정 전파를 반사하여 단파 주파수 대역의 하늘파 통신을 장거리에서 가능하게 한다는 사실이 발견되기 수년 전)

그는 가시선 거리 이상으로 전기 신호를 전송하려면 이 한계를 극복하기 위해 지구를 전도 매체로 사용해야 한다고 믿었다.^[15] 1895년 말까지 그는 언론에 "지구의 전하가 교란되어 케이블이나 전선을 사용하지 않고도 어떤 거리에서도 효율적으로 전파가 전달될 수 있다"면서 "지능형 신호"와 "모티브 파워"를 전달하는 데 전파를 사용할 수 있다는 가능성을 밝혔다.^[18] 1896년 4월 11일, 그는 "대기와 그 너머의 에테르를 통해 전파된" 전파를 이용하여 "전 세계 모든 지역에 동시에 메시지가 행해질 수 있다"^[19]고 진술했다. 1897년 9월 그는 전도성 층이 존재해야 한다고 생각한 고도인 3만 피트에서 유지되는 두 개의 테더형 풍선 사이의 송전 전력 계획에 관한 특허를^[20] 신청했다.^[21]

1895년과 1898년 사이에, 그는 지구 전도 이론을 시험하기 위해 돋보기라고 불리는 큰 공진 변압기를 뉴욕시 연구소에 건설했다.^[22] 1899년 그는 콜로라도 스프링스에서 대규모 실험을 했다. 그곳에서 측정해 본 결과, 그는 지구가 "말 그대로 전기적 진동으로 살아 있다"고 결론지었다. 그는 번개가 지구가 에너지의 파동이 그 주위를 도는 큰 전도체라는 것을 의미한다고 언급했다. 그는 직경 51피트(16m)의 대형 돋보기 송출기를 제작했는데, 이는 350만~400만 볼트로 추정되는 작동 전위를 개발할 수 있고, 길이가 30m(100피트)를 넘는 방전이 가능했다.^[23] 그것으로 그는 무선 전력 전송을 시연하기 위해 그의 연구실 근처에 있는 지구 전도 및 백열 전등을 시험했다.

1900년 콜로라도 스프링스에서 뉴욕시로 돌아오면서 그는 지구를 지휘자로 삼아 혁명적인 무선통신과 전력전달시스템으로 본 자금을 조달하기 위해 벤처 투자가들을 찾았다. 1900년 말까지 그는 금융가 J. P. Morgan의 주목을 받았고, 그는 그의 이론에 기초하여, 대서양을 가로질러 메시지, 전화, 심지어 팩시밀리의 이미지들을 영국으로 그리고 해상의 선박으로 전송할 수 있는 파일럿 프로젝트(Whardclyfe 프로젝트가 되기 더 늦음)에 자금을 지원하기로 동의했다. 모건은 전체 특허 수입의 절반뿐만 아니라 회사의 지배지분을 받게 되었다. 거의 계약이 체결되자마자 테슬라는 굴리엘모 마르코니의 라디오 기반 전신 시스템과 더 잘 경쟁하기 위해 지상 무선 송전에 대한 그의 아이디어를 포함하도록 시설을 확장하기로 결정했다.^[26] 모건은 그 변경에 자금을 대는 것을 거부했고, 추가 투자 자본이 확보되지 않자, 1906년 워든클리프의 프로젝트는 중단되었고, 결코 운영이 되지 않았다.

쇼어햄에 있는 워드클리프 "무선 공장"의 건설은 1901년 말에 시작되어 이후 3년 동안 계속되었다. 이 공장에는 스탠포드 화이트가 설계한 94xft(29x29m) 벽돌 건물, 테스에서는 186피트(57m) 높이의 목재 프레임 타워, 직경 68피트(21m)의 큐폴라, 120피트(37m)의 샤프트가 포함됐으며, 기계는 샤프트 아래에서 16개의 "한 길이씩" 300피트(91m)를 구동했다."지구 전체가 떨릴 수 있도록 지구를 움켜쥐는 것"^[27][28]이라는 la의 말이다. 자금 문제는 계속해서 워든클리프를 괴롭혔고 1905-1906년까지 이 사이트 활동의 대부분은 중단되어야 했다.

요소들

1890년대 후반과 워든클리프 건설 과정에서 테슬라는 그의 무선 시스템을 구성하는 많은 요소들을 포괄하는 특허를 출원했다. 그가 고안한 시스템은 전하가 지면을 통해 전도되는 전기 전도뿐만 아니라 이론화된 대기 중 전도층을 통해서도 고안되었다.^[29][30] 설계는 공진변압기 송신기로서 접지된 테슬라 코일로 구성되었는데, 오실레이터의 상승 단자를 교대로 충전하여 방전함으로써 지구의 전하를 변위시킬 수 있을 것으로 생각되었다. 이것은 먼 곳에서 수신 모드로 사용되는 두 번째 테슬라 코일과 함께 작동하며, 또한 접지된 헬리컬 공명기와 상승된 단자도 함께 사용할 수 있다.^[31][32][33] 그는 송신기와 동일한 주파수에 맞춰 조정된 수신기의 역할에서 지구 표면의 다른 지점에 접지된 공진 변압기를 배치하면 둘 사이에 전류가 지구를 통과할 수 있다고 믿었다.

그는 송신탑에서 나오는 전류의 파동이 지구 저편에서 반사되어 지구상 어느 지점에서나 활용할 수 있는 정지된 전류의 파동을 증폭시켜 송전소로 직접 송전하는 국지화시킬 수 있다고도 믿었다. 그의 시스템의 또 다른 측면은 "등가 전기 변위"^[34]를 통해 그가 존재한다고 생각했던 충전 전도성 상층을 통해 대기의 "등가 전기 변위"를 통해 되돌아온 것인데,^[21][29] 이 이론은 말론 뢰미스가 개발한 제안된 무선 전송-감지 시스템에 대한 1872년의 아이디어로 거슬러 올라간다.^[35] 전류는 통신용 수신기에서 사용할 수 있고, 전기 장치를 구동할 수 있다고 생각되었다.^[32]

테슬라는 친구에게 자신의 계획에 세계 주요 인구센터 근처에 30개 이상의 송수신소를 건설하는 것을 포함시켰고,^[36] 워든클리프가 첫 번째라고 말했다. 만약 계획이 중단 없이 진행되었다면 롱아일랜드의 원형에는 영국령 섬, 아마도 글래스고 근처의 스코틀랜드 서쪽 해안가에 건설된 두 번째 공장이 뒤따랐을 것이다. 이러한 각 시설은 1899년 콜로라도 스프링스 실험장에서 조립된 기구에 기초하여 느슨하게 설계의 대형 확대 전송기를 포함하도록 되어 있었다.^[37]

요청된 응용 프로그램

1895년 테슬라의 무선 전송 아이디어에 대한 설명에는 세계 낙후된 지역에 풍부한 전기 에너지를 공급할 뿐만 아니라 국가들간의 더 긴밀한 통신을 육성하는 인도주의적인 용도가 포함되어 있다.^[38] 1900년 6월, Century Magazine의 기사 "인체에너지를 증가시키는 문제"에서, 그는 지구의 특성과 지구를 통신과 전선 없는 힘의 전달의 매개체로 사용할 수 있는 시스템의 원리에 대해 상세히 기술했다. 그는 어떤 거리에서도 의사소통이 가능하다고 썼다. 그는 또한 이 같은 과정이 빙산이나 배와 같은 해양 물체를 바다에서 찾는데 사용될 수 있으며 "이러한 규모의 전기적 움직임"이 다른 행성과 통신할 수 있다고 언급했다.^[16]

1909년에 테슬라는 다음과 같이 말했다.

"예를 들어 뉴욕의 사업가가 지시를 내리고 런던이나 다른 곳에서 즉시 활자로 나타나게 하는 것은 곧 가능해질 것이다. 그는 책상에서 전화를 걸어 세계의 어떤 전화 가입자와도 통화할 수 있을 것이다. 그것은 단지 시계보다 크지 않은 값싼 악기를 가지고 다니기만 하면 될 것이며, 그것은 그것의 소지자가 수천 마일 떨어진 바다나 육지의 어느 곳에서도 들을 수 있게 할 것이다. 사람들은 세계의 가장 먼 곳까지 연설이나 노래를 듣거나 전달할 수 있다."^[39][40]

그는 또한 상층 대기를 흐르는 높은 잠재 전류가 그것을 빛나게 하여 대양 항로에서 야간 조명을 제공할 수 있다고 믿었다.^[35]

그는 '진짜 무선'이라는 제목의 1919년 전기 실험기사에서 월드와이어리스에 대해 상세히 설명하면서 장거리 통신 능력을 상세히 설명하고 전파 전파 전파 전파의 보편적 이론이 부정확하다는 견해를 제시했다.^[15][41]

"무선전송의 헤르츠파 이론은 당분간은 계속 유지될 수 있을지 모르지만, 단기간에 역사상 기록된 과학 정신의 가장 주목할 만하고 설명할 수 없는 일탈 중 하나로 인식될 것이라고 나는 주저하지 않는다."

타당성

콜로라도 스프링스에서 테슬라의 무선 전력 전송 시연회는 그의 대형 실험용 돋보기 송신기가 있는 구조물 근처에 위치한 조명 백열 전등으로 구성됐으며 송신기에서 591m까지 범위가 넓었다.^[42][25] 그가 이러한 사진적으로 문서화된 시위를 넘어 권력을 이양했다는 직접적인 증거는 거의 없다.^{[43][44][45][46][47][48][49][50][51]} 그는 그 후에 자신이 "무선 전송에 관한 실제적인 실험을 했다"고 주장할 것이다.^[2] 그는 자신의 이론에 따르면 어떤 지상 거리에서도 전기적 효과를 낼 수 있는 지구 전기적 공명을 달성했다고 믿었다.^[52]

테슬라가 무선 시스템을 통해 이룬 성과에 대해 수년 동안 다양한 주장이 제기되어 왔다. 콜로라도 스프링스에서 나온 그의 노트는 그가 장거리 송신에 성공했는지에 대해 불분명하다.^[53] 테슬라는 1916년 드루리 W. 쿠퍼 변호사에게 제출한 성명에서 1899년 약 16km의 거리에서 정량적 전송-감지 데이터를 수집했다고 주장했다.^[54] 테슬라의 전기 작가 존 J. 오닐은 1944년 저서 "Gulatal Genius"에서 다음과 같이 주장했다. 1899년 콜로라도 스프링스에서 테슬라가 26마일(42km) 떨어진 곳에서 백열등 200개를 켠 니콜라 테슬라의 생애.^[53][55] 작가 마크 시퍼(Mark Seifer)의 저서 마법사(Wizard: Nikola Tesla의 Life and Times of Nikola Tesla는 테슬라 지지자들 사이에서 실현 불가능한 아이디어에서부터 테슬라의 일부 관찰이 타당하다는 주장까지 다양한 의견을 제시했다.^[56] 다른 조사관들은 테슬라가 지구와 대기의 전도성을 과대평가했고, 먼 거리에서의 전력 손실을 엄청나게 과소평가했다고 진술했다.^{[44][45][50][57][58][59][60][61]}

관련특허

• 1891년 4월 25일 전기 조명 시스템, 미국 특허 454,622, 1891년 6월 23일.
• 1893년 8월 2일, 미국 특허 514,168,1894년 2월 6일, 전류를 발생시키기 위한 수단.
• 전기 변압기, 1897년 3월 20일, 미국 특허 593,138, 11월 2일.
• 1898년 7월 1일, 미국 특허권 613,809,1898년 11월 8일 움직이는 선박 또는 차량의 메커니즘 제어를 위한 방법 및 장치
• 전기 에너지 전송 시스템, 1897년 9월 2일 미국 특허 645,576, 1900년 3월 20일
• 전기 에너지 전송 장치, 1897년 9월 2일 미국 특허 649,621, 1900년 5월 15일.
• 자연 매체를 통해 전달된 효과 강화 및 활용 방법, 1899년 6월 24일 미국 특허 685,953, 1901년 11월 5일.
• 자연 매체를 통해 전달된 효과 활용 방법, 1899년 8월 1일 미국 특허 685,954, 1901년 11월 5일.
• 1899년 6월 24일 천연 미디어를 통해 수신 장치로 전송된 효과 활용 장치, 미국 특허 685,955, 1901년 11월 5일.
• 1900년 3월 21일 천연 미디어를 통해 전달된 효과 활용 기구, 미국 특허 685,956, 1901년 11월 5일.
• 신호 방법 1900년 7월 16일 미국 특허권 723,188, 1903년 3월 17일.
• 1900년 7월 16일 미국 특허 72만5,605, 1903년 4월 14일 신호체계
• 1900년 5월 16일 천연 매체를 통한 전기 에너지 전달 기술, 미국 특허 787,412, 1905년 4월 18일.
• 1906년 4월 17일 천연 매개체를 통한 전기 에너지 전달 기술, 1912년 8월 13일 캐나다 특허 142,352
• 전기 에너지 전송 장치, 1902년 1월 18일 미국 특허 1,119,732, 1914년 12월 1일.

참고 항목

• 무선 에너지 전송
• 표면 플라스몬
• 표면파 유지 모드
• 전송 매체
• 분산 생성
• 전기분배
• 전력 송전

기구

• 발전기
• 등시성 전기기계 오실레이터
• 테슬라 코일
• 돋보기 송신기

메모들

추가 읽기

• 니콜라 테슬라의 진정한 무선: 패러다임 미스, IEEE
• 1898년 11월 5일 "경계 없는 공간: 버스바" 전기 세계, 제32권, 제19호, 제19호.
• Tesla, Nikola, Century Magazine, 1900년 6월, "태양 에너지의 이용에 대한 특별 참조로 인간 에너지를 증가시키는 문제"
• Tesla, Nikola, Electric World and Engineer, 1905년 1월 7일 "전선이 없는 전기 에너지의 전송"
• 매시, 월터 웬트워스, 무선 전신 그리고 전화는 대중적으로 설명되었다. 뉴욕, 반 노스트랜드. 1908("니코아 테슬라의 특별 기사"와 함께)
• 테슬라, 니콜라, "The True Wireless", 전기 실험가, 1919년
• 1927년 10월 16일, 테슬라, 니콜라, "에너지 무선 전송의 세계 시스템".
• 전기 우주선 – 1998년 9월 14일 이슈 26에 실린 릴랜드 앤더슨의 인터랙티브 리서치 저널 "Tesla에서 Wardsonclyfe로 보낸 레어 노트" 베오그라드의 니콜라 테슬라 박물관에 보관된 1901년 테슬라 노트의 도면과 선별된 활자를 포함한다.

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 월드와이어리스 시스템과 관련된 미디어가 있다.

• 꿈의 번개탑, 글로벌 무선통신의 PBS 테슬라 마스터
• 구조대의 워든클리프 타워