d라이브러리









5!, 4!, 3!, 2!, 1!
와~, 드디어 2012년 새해가 밝았어! 이제 곧 보신각 종소리가 웅장하게 울려 퍼질 거야~. 어? 이게 무슨 일이지? 갑자기 무대에 있는 조명이 모두 꺼졌어. 연말 시상식에서 사람들과 함께 보신각 타종을 보려 했는데 한 치 앞도 보이질 않아. 안 되겠어. 나, 에디슨이 직접 백열전구를 사 와야겠어.


빛 트리오의 3색 매력
조명 가게에 가서 백열전구를 달라고 했더니 요샌 잘 안 쓴다면서 형광등이나 LED조명을 사라는 거 있지? 얼마 전까지만 해도 사람들이 거의 다 형광등만 찾았는데, 요즘은 오래 쓰고 친환경적인 LED조명을 찾는 사람이 늘었다고 말이야. 대체 왜 그런 거지?


열내서 빛나는 백열전구

전기가 흐르면 필라멘트가 2500℃ 가까이 뜨거워지며 빛을 낸다.

필라멘트는 열에 강한 텅스텐으로 만든다.
태양광과 비슷한 주황빛 을 낸다.
발명년도: 1879년
재료: 구리, 알루미늄, 텅스텐, 아르곤과 질소 가스 등
수명: 약 1000시간
가격: 천 원 정도로 저렴함
효율: 에너지 대비 효율 낮음
눈부심: 빛이 세지 않아 눈부심 적음


 


부딪쳐서 빛나는 형광등
전류가 흐르면 열전자와 수은전자가 부딪쳐 자외선이 생긴다. 자외선이 형광물질을 통과하면 우리 눈에 보이는 빛이 된다.
유리 안쪽에 바른 형광물질이 자외선을 가시광선으로 바꾼다.흰빛 또는 약간 푸른빛 을 낸다.
흰빛 또는 약간 푸른빛 을 낸다.
발명년도: 1938년
재료: 형광물질, 텅스텐, 수은, 아르곤 가스 등
수명: 약 8000시간
가격: 백열전구보다 4~6배 비쌈
효율: 에너지 대비 효율 높음
눈부심: 약간 눈부심




 

전압으로 빛나는 LED조명
반도체에 전압을 가하면 빛이 생기는 현상을 이용해 만들었다.
표면적을 넓게 해 열이 빨리 식도록 만들었다. 다양한 색 의 빛을 낼 수 있다.
발명년도: 1996년(흰색)
재료: 알루미늄, 갈륨, 비소, 인, 인듐 등
수명: 약 25000~50000시간
가격: 백열전구보다 15~20배 비쌈
효율: 효율은 높으나 열손실 많음

눈부심: 눈부심이 심한 편



 
빛, 도시를 디자인하다!

발명한 지 20년도 안 된 조명이 133년 전통을 가진 백열전구보다 인기가 많다니…. 어? 저건 뭐지? 건물 전체가 그림처럼 움직이잖아. 자세히 보니까 아까 봤던 LED조명이군. 건물 바깥벽에 LED를 달아서 이미지나 영상을 표현하고 있어. 정말 대단한걸!


LED예술 작품, 미디어 파사드

파사드는 보통 건물의 정면을 뜻하는 프랑스어예요. 즉 미디어 파사드는 건물의 외관에 LED조명을 설치해 글이나 이미지, 동영상을 다양한 형태로 표현하는 것을 말해요. 여기에는 아름다운 예술작품 뿐 아니라 유용한 정보를 알려 줄 수도 있지요. 서울역 앞에 있는 서울스퀘어빌딩에는 아시아에서 가장 큰 미디어 파사드가 있어요. 지상 4층부터 23층의 건물 정면에 LED조명을 설치했지요. 폭 99m, 높이 78m의 미디어 파사드에는 LED 약 4만 개가 붙어있답니다.



 
각 LED는 가로 51.5㎝, 유리창이 있을 경우 가로 97㎝, 세로 30㎝ 간격으로 설치돼 있다. 실제로는 LED가 각각 떨어져 있지만, 멀리서 보면 빛이 서로 연결돼 보인다.
천만 개가 넘는 색을 표현하는 LED

미디어 파사드는 LED조명 덕분에 탄생했어요. LED소자는 가로•세로 크 기가 2㎝도 안되는 작은 부품이지만 1600만~281조 개의 색을 표현할 수 있거 든요. LED소자를 자세히 보면 3개의 작은 부품을 볼 수 있 어요. 각각 빛의 3원색인 빨강, 초록, 파랑을 나타내는 광원이에요. 이 세 가지 빛의 세기를 조절하면 다양한 색의 빛을 얻을 수 있답니다.


 
빛의 3원색. 세 가지 색의 빛이 모두 섞이면 흰색 빛이 된다.
잠깐!  우리나라 가로등 모두 LED로!

에너지관리공단은 전국에 있는 가로등을 모두 LED조명으로 바꾼다는 계획을 발표했어요. 기존의 백열전구와 형광등, 가로등을 LED조명으로 바꾸면 전력소비를 줄일 수 있기 때문이죠. 우리나라에 있는 가로등 270만 개를 LED조명으로 모두 바꾸면 1년간 약 112만MWh*를 줄일 수 있다고 해요. 이렇게 절약한 전력은 4인 가족 75만 가구가 1년간 사용할 수 있는 양이랍니다



햇빛 대신 식물을 키운다!
이렇게 조그만 데서 그렇게 밝은 빛이 나오다니 정말 신기하구먼~. 잠깐! 이 빛이라면 내가 옛날에 연구하던 식물들도 더 빨리 키울 수 있지 않을까? 식물에 있는 성분으로 고무를 만들려고 연구 중이었거든. 백열전구는 빛 효율이 낮아서 식물이 잘 안 자라더라고~.


햇빛 대신 조명 빛으로 크는 식물

빛은 식물이 광합성을 하는 데 꼭 필요해요. 식물의 세포에 있는 엽록체는 빛이 있어야 영양분을 만들 수 있거든요. 식물공장에서는 흙 대신 스펀지, 그리고 햇빛 대신 조명이 식물을 키워요. 따라서 햇빛이 없는 지하에서도 조명을 이용해 식물을 기를 수 있답니다. 이 밖에도 온도나 습도, 양분과 같은 환경을 사람이 조절할 수 있어요. 기르는 식물이 가장 잘 자라는 환경을 만들어 주기에 편리하지요. 하지만 식물공장에서 자라는 식물은 보통 자연환경에서 자라는 것보다 덜 튼실한 경우가 많답니다.


"상추 같은 엽채류는 빛에 민감하지 않아서 조명 빛으로도 잘 자라요. 일곱 배 이상 많답니다. 하지만 꽃을 피우거나 열매를 맺는 식물은 조명 빛만으로는 제대로 자랄 수 없지요. 실제로 태양이 내는 빛의 양은 20㎝ 거리에 있는 조명 빛의 양보다 일곱 배 이상 많답니다."
이혜진 (농촌진흥청 국립농업과학원농업공학부)



식물은 빨강, 파랑 빛을 좋아한다?

식물공장에서 식물에 쏘이는 빛의 색을 보면 빨강, 파랑이 많아요. 식물이 빨간색과 파란색 빛만 좋아하는 걸까요? 비밀은 광합성에 있어요. 식물은 빨간색, 파란색 빛 아래에서 광합성을 가장 활발하게 해요. 엽록소a는 빨간색인 650~680㎚ 파장에서, 엽록소b는 파란색인 430~450㎚ 파장에서 광합성이 가장 빠르지요. 하지만 두 가지 색의 빛으로만 식물이 튼튼하게 자랄 수는 없어요. 노란색 빛은 광합성에 도움을 주지 않지만, 해충으로부터 식물을 보호하기도 하거든요.


 









과도한 빛이 주는 피해! ‘빛공해’
햇빛 없이 조명으로 식물을 키우다니, 우리 때는 정말 상상도 못할 일이야! 으…, 갑자기 눈이 왜 이렇게 피로하지? 하루 종일 조명을 보러 다녀서 그런가? 생각해 보니 백열전구 발명할 때도 잠을 잘 못 잤던 것 같아. 혹시 빛을 많이 보면 키도 잘 안 크는 거 아냐?


빛공해로 철새도 떠난다

서울 명동과 같은 번화가는 현란한 조명 때문에 밤에도 낮처럼 무척 밝아요. 밤하늘에 떠 있는 별도 잘 보이지 않지요. 과도한 인공 빛 때문에 생기는 문제들을 빛공해라고 해요. 필요 이상의 빛 때문에 눈이 피로해지고, 심하면 호르몬 분비에 문제가 생겨서 수면장애나 성장장애가 나타나기도 해요. 또한 밝은 가로등 밑에서 자라는 벼는 껍질만 있는 쭉정이가 많이 생기죠. 빛공해로 철새들은 이동 경로를 잃고, 밤낮이 헷갈린 매미가 밤에 시끄럽게 우는 거랍니다.



도시에 무분별하게 많이 설치한 네온사인은 에너지 낭비와 더불어 거리의 아름다운 풍경을 망치기도 한다.

자동차의 앞이나 뒤에 달린 전등이 너무 밝으면 다른 차의 운전자 시각을 방해하여 사고가 날 수 있다.

대형 전광판은 보통 LED소자를 좁은 간격으로 배치해 만든다.  국제 기준은 1㎡ 당 1000~1500㏅* 이지만 우리나라의 대형 전광판은 국제 기준보다 2~6배 더 밝다.

*㏅(칸델라): 빛의 양을 뜻하는 광도의 단위

사람이 적은 늦은 밤에도 고층 빌딩에 환하게 불이 켜진 모습을 자주 볼 수 있다. 필요 없는 빛 때문에 연간 수천만 원의 에너지가 낭비된다.



 

"연구를 하다 보면 다양한 조명을 하루에도 수백, 수천 개 이상 볼 때가 있어요. 물론 20분 정도 조명을 보면 30분 정도 휴식을 취하지요. 그런데도 빛을 많이 본 날은 밤에 잠이 오지 않아 고생하기 일쑤예요. 피곤한데 새벽까지 뜬눈으로 지새울 수밖에 없는 날은 정말 고통스럽답니다" 김정수 (한국조명연구원 해외인증팀). 



빛공해 이제 법으로 다스린다

이미 많은 나라에서 빛공해를 방지하는 제도를 법으로 정해 놓고 있어요. 미국은 빛의 빠르기인 광속에 따라 조명기구를 규제하고, 영국은 사용 목적에 따라 조명을 분류해 빛공해를 관리하고 있지요. 또한 이탈리아는 전등갓이나 가림막을 사용해 빛을 내는 광원이 밖으로 노출되지 않도록 규제하고 있어요. 광원을 직접 보면 눈에 크게 자극을 주며, 잔상이 남아서 잠깐 동안 앞이 보이지 않거든요. 우리나라 역시 공공건물에 설치된 조명을 11시에는 꼭 끄도록 하는 내용이 담긴 빛공해 방지법이 곧 제정될 예정이랍니다.


스타를 빛내는 빛의 힘!

빛도 과하면 공해가 될 수 있다니 충격적이군! 흠…. 오잉? 저기엔 왜 사람들이 조명을 들고 서있지? 아하! 방송 촬영 중이구나~! 더 화려하고 멋진 화면을 담기 위해서는 빛이 정말 중요하지. 가까이 가서 구경 한 번 해 볼까?

역광

인물 뒤에서 들어오는 빛으로,  실루엣을 강조해 후광과 같은 테두리를 만들어 인물이 돋보이게 한다.

톱라이트
인물 바로 위에서 오는 빛으로 주로 넓은 무대에서 인물의 위치를 표시할 때 사용한다.

측광
인물의 측면을 밝게 하고 입체감을 표현한다. 밝고 어두운 부분의 차이를 크게 낼 수 있어 강렬한 인상을 만들 수 있다.

순광

인물의 정면에서 들어오는 빛으로, 밝기 조절이 쉽지만 입체감을 표현하기가 어렵다

언더라이트
인물의 턱 아래에서 내는 빛으로 파란색 필터와 함께 무서운 장면을 연출할 때 많이 쓰인다



조명이 감동을 밝힌다!

무대조명은 관객이 무대를 보는 데 도움을 주는 빛의 효과를 말해요.  특히 연극이나 뮤지컬 같은 무대에서는 빛을 비추는 조명이 없으면
관객이 무대를 전혀 볼 수 없죠. 또한 어떤 조명을 비췄는지에 따라 같은 인물이라도 느낌이 확 달라져요. 하나의 소극장에 설치된 조명만 해도 100개가 넘어서 조명만으로도 수많은 연출을 할 수 있지요. 내용이나 느낌에 맞춰 조명을 사용하면 더욱 멋진 무대가 완성된답니다.


빛깔나는 무대 분위기

방송국 스튜디오는 한 공간에서  수많은 프로그램을 촬영해요. 주어진 공간은 같지만 프로그램 내용에 따라 세트장을 꾸미고 조명으로 분위기를 연출하지요.
특히 음악 프로그램에서는 조명이 가장 큰 역할을 해요. 발라드 가수의 노래가 흘러나올 때는 은은하고 따듯한 조명으로 분위기를 내고,
댄스 가수의 노래에는 다양한 색의 조명들이 현란하게 움직이지요.



 
댕~댕~댕.’
값 싸고 효율 좋은 형광등과 무한한 색을 표현할 수 있는 LED조명 으로 2012년 새해의 빛을 환하게 밝혔어. 2013년이면 우리나라에 서 백열전구 생산이 중단된다고 해. 이제 갈수록 백열전구는 보기 어렵겠지만 형광등과 LED조명, 그리고 앞으로 새롭게 나올 조명들이 그 자리를 대신해 주겠지? 그럼 더욱 눈부시게 발전할 조명을 기대하며, 나는 이만 시상식에 가야지~!

이 기사의 내용이 궁금하신가요?

기사 전문을 보시려면500(500원)이 필요합니다.

2012년 01호 어린이과학동아 정보

  • 이혜림 기자
  • 사진

    이혜림 기자
  • 도움

    김정수
  • 도움

    이휘영
  • 도움

    임종민
  • 도움

    양흥규
  • 도움

    이혜진
  • 진행

    유경민

🎓️ 진로 추천

  • 전자공학
  • 환경학·환경공학
  • 물리학
이 기사를 읽은 분이 본
다른 인기기사는?