조명용 LED가 주목받고 있다
1879년 에디슨의 백열전구 발명은 인류의 생활을 송두리째 바꿔놓은 혁명으로 표현된다. 조명기구의 발전은 1938년 GE(General Electric)에서 개발된 형광램프(fluorescent lamp)로 발전하면서 인류의 밤을 50년 이상 한결같이 지켜왔다. 그러나 사회의 발전과 환경오염 문제로 인해 조명도 새로운 변화의 필요성이 대두되기 시작하였다. 따라서 효율적인 저 소비전력으로 긴수명을 유지할 수 있는 조명개발을 위해 최근 차세대 조명으로 주목받고 있는 LED에 집중되고 있는 것이다.
LED는 일반 백열전구에 비해 소비전력이 10분의 1밖에 안되고 반응시간은 백만배나 빠르다. 또한 수명은 반영구적으로 전광판, 신호등, 각종조명 등에 무수히 사용되고 있다. 이러한 특성으로 이뤄진 조명용 LED가 현재 쓰이고 있는 것이다.
LED와 유사한 부품 소재기술로는 Plasma Element(플라스마요소)와 CNT(탄소나노튜브)가 있다. 먼저 플라스마는 고온의 에너지 상태를 형성하여 전기장내에 가두어 높은 에너지 상태를 만들 수 있으며 일정한 전압이상(고전압)에서 번개와 같은 방전을 일으킨다. 방전시 나오는 빛을 이용하는 형광등이나, 네온싸인, PDP(벽걸이 티비)등에 사용되고 있다. 탄소나노튜브는 전기 전도도가 구리와 비슷하고 열전도율이 다이아몬드와 같이 가장 뛰어나다. 일반소재와는 다른 엄청난 빛을 발산하는 성질을 이용하여 초강력 섬유, 수소연료전지 등 응용기술개발에 따라 널리 활용될 수 있다.
그러나 이 기술들은 고전압을 사용해야 하는 단점이 있으며 최근 소재기술로는 유일하게 LED만이 저전압 동작을 한다. 이것이 반도체의 수명을 보장하는 중요한 요소로서 최대 10만시간 이라는 파격적인 수명을 유지할 수 있고 기존 조명장치에 비해 80%의 에너지 절감 효과와 저전압의 안정성을 보장한다.
PWM기술을 활용한 LED의 효용과 가치
LED는 표준용으로 사용되는 7mA 이하 와 조명용으로 사용되는 20mA 이상의 고휘도(밝기가 밝은)LED로 구분되며 같은 방식으로 개발이 이뤄진 소재라 LED란 하나의 이름을 사용하고 있다. 그러나 근본적인 구동방법과 사용처는 다르다. 20mA 이상의 고휘도LED도 전류만 흐르면 불이 들어오나 단순한 정전압, 정전류 방식만으론 소재자체가 갖고 있는 특성, 즉 10만시간이란 긴 수명을 보장하기 어렵다. 따라서 전문가들은 반도체인 고휘도LED가 ON/OFF시 부드럽게 사용될 수 있도록 해야 한다고 말한다. 여기에 사용되는 기술이 바로 PWM(Pulse Width Modulation)이다.
PWM기술은 사용목적에 따라 소프트웨어 PWM과 하드웨어 PWM으로 나뉜다. 소프트웨어 PWM은 조명이 자연스럽게 연출될 수 있어야 하는 실내조명등으로 활용되고 있으며 하드웨어 PWM은 강한 빛을 내기 위한 것으로 옥외서 건물을 비추는 조명등으로 이용되고 있다. 또한 기능상의 목적에 따라 PWM기술 적용을 달리한다. LED는 백열전구나 형광등처럼 단순히 불을 밝히는 조명에서 인간의 생체 리듬을 내장한 조명 원으로서의 가치를 내제하고 있다.
LED는 레드, 그린, 블루 등 3원색의 빛을 발하할 수 있기 때문에 최대 1,600만가지 컬러의 조합이 가능하다. 이것은 단순히 친환경 소재라는 범위를 넘어 LED의 가치를 부각시키는 요소가 된다.
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다양한 색의 조명이 가져다주는
건강한 삶의 향상
인간은 색을 사용할 줄 알며 색은 인류의 문명 발전에 그 가치를 더하는 재원으로 활용되어 왔으며 생활 환경의 가치를 높이는 소재로 변화되고 있다.
또한 색은 인간의 정신적 건강을 보장함과 아울러 치료 기능이 복합적으로 가능하고 활동 능률을 향상시키는데 소중한 재원인 것이다. 밝은 색은 부드럽고 경쾌하며 가벼운 느낌을 준다. 명도가 낮은 색, 즉 어두운 색은 중압감과 암울하고 무겁게 느껴진다. 색의 조합에서 위쪽이 가볍고 아래쪽이 무거운 느낌의 배색일때 안정감을 주며 반대일 경우는 어딘가 불안해 보인다. 이는 명도차에 의한 대비로 밝고 선명한 색은 원기 왕성하고 활발한 운동감을 느끼게 하며, 어두운 색은 가라앉은 분위기를 만들어 차분함을 느끼게 한다. 따라서 푸른색의 방에는 흥분된 환자를 붉은 방에는 우울증 환자를 두고 색채 치료 요법을 사용할 수 있다. 녹색은 기분을 온화하게 하여 상쾌한 느낌을 준다. 생리적으로 혈관을 넓혀 혈압을 조정하므로 고혈압인 사람에게 좋고 심장의 파동을 진정시키며 눈의 피로를 회복하는데 효과적이다. 보라는 여성의 생식선 활동을 촉진하며 신체조직의 저항력을 강하게 한다. 무채색은 심리적 효과가 중성이나 흰색은 청결 및 위생적인 감정을 느끼게 하고 반사율이 높아 주택·공장·학교·병원 등의 색채 조절에 이용된다.
LED는 이러한 색을 자유롭게 구현할 수 있는 소재이기 때문에 우리의 미래를 책임질 조명원인 것이다. 여기에 인류의 생활에 맞게 낮과 밤을 구별하고 계절적 컬러 감각을 생체 리듬 효과에 적용해 좀 더 건강하고 쾌적한 삶을 추구할 수 있게 된다.
빛의 산업 발전으로 세계를 누빈다
최근 목포시에 시설한 루미나리에(전구을 이용한 조명건축물 축제)는 거리에 LED로 축제의 장을 만들어 거리의 상권을 되살리는 계기가 되었다.
외국산을 사용했을때의 전기료에 대비해 3%밖에 소요되지 않는 소비율로 절전을 실천하는 환경의 첨병 역할을 수행하였다. 이는 빛의 색을 이용해 환경의 훼손없이 삶의 질 향상은 물론 웰빙건강을 추구할 수 있는 것이다. 이러한 이유 때문에 LED를 많이 사용 할 수 있도록 투자와 더불어 조명 기구 분야에 대한 연구개발을 집중해야 한다. 그러나 아직은 갈길 이 멀다 할 수 있으며 가능성에 비해 투자가 원활히 이뤄지지 못하고 있는 것이 현실이다. 이미 우리의 조명 시장은 다국적 기업들인 오스람이나 필립스가 대부분 자리하고 있고 이들이 LED 공장을 직접 운영하여 제품을 제작·납품하고 있는 실정이다. 따라서 지금은 우리의 환경적 관심과 국가적 지원이 절실히 필요한 시기이기도 하다.
SJ-TECH 김정학 사장은 “도전하는 자만이 좋은 기회를 만들 수 있다. 지금이 바로 그 시기이며 기회는 우리에게 있음을 알아야 한다.”고 말한다. 빛으로 사람을 생각하고 환경을 지키는 기업 SJ-TECH는 오늘도 최선의 노력을 다하고 있다. 신규철 기자
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