문명을 밝힌 조명의 찬란함
인류의 가장 큰 발명을 꼽으라면 열에 아홉은 단연 에디슨의 전구라 말할 것이다. 우리 생활에 가장 밀접하면서 중요한 조명. 횃불에서 시작돼 전구의 화려한 빛으로 문명의 찬란함을 뽐내고 있다. 인간이 최초로 만든 전기 광원인 에디슨의 백열전구는 100년이 넘도록 인간의 밤을 밝혀주고 있다.
또한 에디슨의 전구와 함께 현재의 어둠을 밝히는 또 다른 조명인 형광등은 60여 년 전 발명되어 현재에 이르고 있다.
조명의 발전으로 인간은 밤에서 해방 되었으며 화려한 빛의 세계를 접할 수 있었다. 이렇듯 현재의 문명은 인류가 에너지를 이용하고 빛을 다루었기 때문에 가능한 것이다.
이러한 역사적 흐름에도 불구하고 아쉽게도 현대인의 조명 생활은 60여 년 전과 크게 다르지 않다. 이는 우리 인류가 아직 무한 에너지를 개발하지 못하여 화석에너지와 전기를 통해 문명을 발전 시켜 왔기 때문이다.
하지만 앞으로 10여 년 후에는 크게 달라질 것으로 예측된다. LED 등과 같은 뛰어난 신기술을 기반으로 한 광원이 빠른 속도로 발전하고 있어 오랫동안 전성기를 누려온 백열등과 형광등의 기대가 종말을 고할 전망이다.
고유가 및 환경 규제 강화에 따른 외부 환경 변화와 첨단 기술의 발전은 조명 기술 변화의 또 다른 축이 될 것이며 향후 조명 기술은 이러한 변화와 소비자의 다양한 요구에 의해 또 다른 모습으로 발전해 나갈 것이다.
미래 조명은 신 광원 기술이 주도
현재 조명은 형광등과 백열등이 가정용, 산업용, 상업용 등 대부분의 분야에서 형광등과 백열등이 여전히 압도적인 점유율을 자랑하고 있다. 그 동안 두 종류의 조명기구는 발광효율, 수명, 연색성(조명에 따라 물체의 색감이 다르게 느껴지는 현상) 등 성능의 지속적인 향상을 통해 많은 부분적인 개선이 이루어졌으나 어느 정도 한계에 도달했으며 친환경적이면서 월등한 수명을 갖는 태생부터 다른 획기적인 신기술의 출현이 요구되고 있는 것이다.
이러한 추세를 반영해 최근 새로운 광원 기술 개발을 둘러싼 움직임이 활발해지고 있다.
기술 개발 속도가 빨라지면서 신기술의 침투는 물론 조명 시장의 주력 교체 가능성까지 점쳐지고 있으며 기술 별로는 LED(Light Emitting Diode, 발광 다이오드), PLS(Plasma Lighting System, 초고주파 방전 광원 시스템), CNT(탄소나노튜브) 등이 주도권 확보를 놓고 경쟁할 것으로 예상되는 추이다.
신 광원 기술 중에서는 반도체 조명 소자의 일종인 LED의 발전이 가장 빠르다. LED는 납이나 수은 등을 사용하지 않아 친환경적이며 백열등에 비해 소비전력이 1/10 정도로 낮고, 수명은 형광등보다 100배 가까이 길다. 비싸다는 단점 때문에 아직까지는 응용 분야가 모바일 기기 조명용 등으로 제한적이지만 기술 향상 속도가 점점 빨라져 1년이면 밝기는 약 두 배 증가 할 것이다. 가격은 대폭 낮아지고 있다.
최근의 기술은 열 방출도 획기적으로 감소시켜 열로 인한 성능 저하 문제도 개선되고 있으며 LED의 밝기와 색재현성 등 성능을 향상 시키는 기술과 저가의 대체 재료를 개발하려는 노력이 LED 전문기업을 중심으로 활발하게 이뤄지고 있다.
향후 제조 기업들의 생산성 등을 가정했을 때 LED는 2007년이면 백열등과, 2010년이면 형광등과 대등한 가격경쟁력을 확보할 것으로 예상된다.
조명이란 그 근본 요소로 빛을 발산하는 소재를 이용하여 인간이 필요한 절대 공간의 광도를 갖추도록 함으로써 인간의 생활에 도움이 되도록 하는데 그 가치 요소를 내제한다고 할 수 있다.
실제로 조명에 의한 효과를 보면 건축물의 조경용으로 조명을 사용한 건물과 그렇지 않은 건축물은 느낌부터가 다르다. 세계의 유명한 건축물의 사진을 보면 한결 같이 조경용 조명을 사용하고 있다. 이것은 단순히 어둠을 밝히는 조명의 역할 보다는 그 조명이 가지고 있는 절대적 효과 때문일 것이다.
조명 기술은 전구에 색을 칠하여 색감을 표현하는 시대에서 LED라는 소재를 사용 함으로써 기술 발전의 단계를 달리하는 역사적 전환기를 맞고 있다. LED는 소재 자체가 반도체이기 때문에 환경친화적 소재이며 근본적으로 전력효율이 다른 소재에 비해 높다.
LED는 소형 저전력 indicator로 실용화 되기 시작하여 현재의 조명 분야에 이르기까지 많은 발전을 거듭해 왔다. LED는 백열전구에 비해 85%이상 전기 소모량이 적고 수명이 약 10만 시간에 달해 반 영구적으로 사용할 수 있으며 햇빛에 의해 불빛이 반사되지 않아 흐린 날이나, 비가 오는 날 신호와 색을 식별하는데 탁월한 효과가 있다.
이것은 백색 LED의 개발이 가능해졌기 때문인데 백색LED는 전류 소모 대비 밝기가 다른 컬러 LED에 비해 탁월하다.
수년 내 백색 LED가 일반 조명 시장을 대체 하면서 10조원 규모 이상의 시장으로 성장할 것으로 예측된다. 그러나 조명에서의 LED 사용은 단순히 소자(부품)만의 싸움은 아니다.
조명용 LED는 그 색감이 조명기구의 생명력을 좌우한다. LED의 색은 제어 방식과 사용 전원에 많은 영향을 받기 때문이다.
우리의 LED 조명은 단순히 소자에 전원을 넣어 불을 밝히던 에디슨 시대에 살고 있는 것이 아니기 때문에 더욱 중요하다.
LED 조명은 정전류 원에 의해 불을 밝혀야 하며 색감을 맞추기 위해 소자의 임계값을1) 정확히 맞춰 수명과 색 온도를 조절해야 하는 고도의 기술이 필요한 분야이다. 현재 우리나라의 LED 조명 시장은 누구나 할 수 있는 사업이란 개념으로 난립해 있는 것이 현실이다. 하지만 LED로 누구나 불을 켤 수 있지만 색감과 색 온도를 맞추어 물건을 만드는 것은 누구나 할 수 있는 일이 아니다.
이런 LED 조명 사용의 절대량과 사용법에 대해서는 필수 불가결한 요소임에도 불구하고 체계화된 정보가 미흡한 것이 사실이다.
고유가 지속이 전기에너지 절감에 관심
최근 고유가가 지속 되면서 에너지 비용의 상승 압박이 과거보다 훨씬 높아지고 있어 미국, 일본 등 각국 정부의 관심이 에너지 절감, 특히 조명용 전기에너지 절감에 쏠리고 있다. 선진국의 경우 조명용 전기에너지가 총 전력의 25%(우리나라의 경우 20%)를 차지하고 있어 잠재적인 절감의 폭이 크기 때문이다.
조명기기 자체의 고효율화는 이미 형광등 내에서도 꾸준히 진행되어 왔다. 과거에 비해 30%가량 전력 소비를 줄인 첨단 인버터 방식의 삼파장 형광등이 대표적이기는 하나 소비전력을 보다 획기적으로 줄일 수 있는 LED 조명과 같은 신기술이 주목받게 될 것이고 센서와 연동된 조광기(조명밝기 조정장치)가 장착된 조명의 수요는 더욱 늘어날 것으로 보인다.
전력 낭비를 최대 90% 이상 줄이면서 수명에는 영향을 주지 않기 때문에 이미 아파트 층계에서는 사람이 지나가는 것을 감지하는 ‘절전형 센서등’이 보편화 되어 있다. 조만간 최대 수요를 예측하고 제어하는 시스템이 내장된 형태로까지 발전하게 될 것이며 실내의 밝기에 따라 자동으로 조명의 밝기도 조절되는 에너지 절약 기능이 결합된 조명제품도 일반화 될 것으로 보인다.
이와 함께 친환경 조명 제품 개발이 중요한 화두로 떠오르고 있다. 기존 제품들도 수은 함유량이 적은 조명을 개발하는 등 노력을 기울이고 있으나 친환경적인 LED, PLS, CNT 광원등이 빠르게 발전하고 있어 이들 중심으로 시장 전환이 대세로 여겨지고 있다.최근에는 가로등과 수목 등에 LED를 조명 소재로 사용하여 태양전지로 불을 밝히는 재상가능 에너지를 접목시킨 친환경 제품들도 등장하고 있으며 인간친화적 생체 리듬 조명으로의 진화도 예상 된다.
소비자는 조명을 통해 자신이 머무는 공간을 아름답게 꾸미는 것 외에 밝은 느낌이나 편안히 쉬는 느낌 등 심리적인 효과도 함께 얻기를 원한다. 앞으로는 조명을 통해 자유로운 디자인 구현 뿐만 아니라 다양한 분위기의 연출도 중요해질 것이다.
예컨대 미래의 조명은 모양과 설치에 제한이 없는 디자인 설계의 유연성을 갖춰야 하며, 다양한 색감과 분위기를 표현할 수 있어야 한다. 조명기기는 더욱 소형화, 슬림화 될 것이며, 궁극적으로는 LED 나 CNT 광원처럼 어떤 형태도 소화해 낼 수 있는 제품이 주목 받을 것으로 예상된다. 또한 잠잘 때는 어두운 파란색이 되고, 겨울에는 햇빛처럼 보이는 조명으로 따뜻한 느낌을 주는 등의 색상 관리(Color Management) 기능이 부가된 조명제어 시스템이 우리 가정에 선보일 것이다.
이러한 제품은 집 뿐만 아니라 사무실에서 작업자의 능률을 높이기 위한 분위기 조성용 등의 다양한 영역으로 응용이 가능할 전망이며, 조만간 컴퓨터 프로그램을 통해 조명 제어 시스템을 작동할 수 있다. LED 조명업계에서는 홈네트워크 등의 통합 환경의 적용이 늦어 일반에는 소개가 되지 않고 있지만 일반 가정의 거실이나 안방의 조명 밝기가 에너지 절약을 극대화 하도록 시간에 따라 자동으로 제어되고, 아이의 수면을 돕거나 파티 분위기를 내는 조명 패턴도 미리 입력해둔 시간 스케줄에 따라 작동하는 기술도 개발해 놓았다.
또한 학교나 관공서 등에서는 출퇴근 시간과 청소 등의 스케줄에 맞춰 조명이 제어 될 것이다. 더 나아가 조명기기는 사람의 존재 감지는 물론 눈부심 제어, 작업 환경에 맞는 휘도와 조도를 스스로 조절함으로써 최적의 작업 환경을 제공한다.
이러한 변화를 반영해 미래의 조명기기에서는 조명이 홈 네트워크의 발전과 함께 친 환경적이면서 인간을 이해하는 생체 리듬 조명 시스템으로 거듭나며, 인테리어 개념을 포함한 전자 제품으로서 격상될 전망이다. SJ테크 어경원소장
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