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스마트홈 시대의 똑똑한 전구-LED
나경수 (사)전자정보인협회 회장
 
서울시민신문
▲ 나경수 (사)전자정보인협회 회장.    

전구(電球)는 필라멘트에 전류를 보태 가열시킨 뒤 그 온도 복사를 이용해서 발광(發光)시키는 전등을 말한다. 필라멘트에는 텅스텐의 가는 선이 사용된다. 전구 속을 진공으로 하든가(진공전구), 불활성기체를 봉입하든가(가스봉입 전구)해서 필라멘트가 산화로 타서 끊어지는 것을 방지한다.

가스 봉입의 경우는 많은 손실을 줄이기 위해 필라멘트를 단일 코일, 또는 2중 코일로 한다. 눈이 부시는 것(flickering)을 방지하기 위해서는 유리구의 내면을 금강사 등으로 간젖빛전구와, 젖빛전구의 안쪽에 실리카 가루를 칠한 전광(全光)전구가 있다. 진동이 심한 곳에서 쓰는 내진 전구, 측광용 표준전구 등 특수전구도 있다.
 
전등
전등(電燈)은 전기에너지에 의해서 발광하는 광원의 총칭이다. 전류가 통해서 고온이 된 물체의 열복사에 의한 발광과 전기 루미네슨스(luminescence)에 의한 발광이 있다.

이를 주발광부(主發光部) 별로 분류하여 열복사에 의한 발광에는, 첫째 필라멘트 : 백열전구·요드 전구 등, 둘째 전극 : 탄소아크등·크세논(Xenon)아크 램프 등이 있고, 전기 루미네슨스에 의한 발광에는 첫째 부(負)글로 : 네온 램프·아르곤 램프 등, 둘째 양광주(陽光柱) :저 압수은등·형광방전등 등, 셋째 아크 : 발염(發炎)아크등·고압수은등 등이 있다.

전등의 목표는 태양의 주광(晝光)과 동일한 빛을 내는 일인데, 현재는 텅스텐의 3635K(녹는 점)의 필라멘트가 최고 온도이며, 태양온도 약 5500K에는 미치지 못한다. 전기 루미네슨스에서는 그 분광분포가 주광의 분광분포와 비슷하면 된다.
냉광(冷光)으로 번역되는 루미네슨스는 물질의 열·X선·방사선·입자선(粒子線)을 받거나 또는 기계적·화학적 자극을 받아서 열이 없는 빛을 내는 현상을 말한다. 형광과 인광(燐光)의 둘로 구분된다.
 
주광전구
주광전구(晝光電球)는 산화코발트 및 산화구리를 함유하는 담청색 유리구를 사용하여 광색을 자연광(自然光)에 가깝게 만든 전구를 말한다. 보통 전구의 색온도는 2,800K쯤 되고, 적색부의 빛이 많다. 그래서 위와 같은 유리구를 사용하여 적색광을 흡수시켜 광색을 자연광에 가깝게 한다. 이 전구의 색온도는 3,300~3,600K이지만 빛 손실도 30~40%쯤 된다. 자연광(自然光)은 편광(偏光)되지 않는 빛이다. 자연에 존재하는 광원으로 부터의 빛처럼 진행방향에 수직인 면안에서 모든 방향으로 골고루 진동하는 빛이다. 반사·굴절한 빛은 부분적으로 편광되어 있다.
 
편광
편광(偏光)은 진동이 규칙적인 빛이다. 광파(光波)는 횡파(橫波)로서 그 진동방향은 빛의 진행방향에 수직이다. 광파의 진행방향과 마주 대하고 보았을 때, 전기장 벡터(vector:方向量)의 끝의 궤적(軌跡)이 시간과 더불어 각각 타원편광·원편광·직선편광이 된다. 또 전기장 벡터의 회전이 시계바늘 방향과 반시계 방향의 것을 각각 우회전편광·좌회전편광이라 한다. 자연광(自然光)과 편광이 섞인 것을 부분편광이라 한다.
 
연색성
연색성(演色性)이란 광원(光源)의 색의 성질을 나타내는 말이다. 그 빛으로 물체를 비추었을 때 어떻게 보이는가 하는 성질이며, 물체의 색이 태양광선 밑에서 본 경우에 가까울수록 연색성이 좋다고 한다. 다시 말해서 어떤 빛으로 물체를 조사(照射)해서 볼 때 보이는 물체의 색의 느낌을 연색성(color rendering)이라 한다. 연색성에 영향을 주는 광원의 성질은 주로 그 분광 에너지 분포이며, 기준의 광원, 예를 들면 국제조명위원회(CIE)의 C광원과, 현재 대상이 되고 있는 광원으로 조명해 보아 그 차이에서 연색성을 판단한다.
 
스마트전구
각 가정의 전자기기를 스마트기기로 연결하여 원격으로 제어하는 “스마트홈(Smart Home)” 시대가 도래할 것으로 예상되고 있다. TV나 에어콘·냉장고·세탁기 같은 백색가전제품이 아니라 스마트 전구가 첨병이 될 전망이다. 부피가 큰 대형가전제품에 비해 가격이 저렴하고 단순한 기능 때문이다. 스마트 전구가 사물인터넷(IOT:Internet of Things) 시대의 도래를 예상하고 주목받고 있다.

최근에는 스마트 전구가 잇따라 출시되고 있다. 스마트 전구는 스마트폰 앱이나 미리 만든 프로그램으로 색상이나 밝기를 자유자재로 조절하고 설정된 시간에 켜거나 끄는 것이 가능한 전구를 말한다. 모바일이나 블루투스로 전구를 연결해서 스마트기기로 전원을 켜거나 끄고, 불빛의 밝기나 색감을 마음대로 조절할 수 있는 제품이다. 최대 64개까지 동시에 밝기를 조절하는 “그룹제어” 기능까지 갖춘 것도 있다.
 
LED조명
가정에서 별도의 전기공사를 하지 않고 형광등이 있던 소켓에 끼우면 바로 쓸 수 있는 LED조명도 개발되어 조만간 출시될 것으로 예상하고 있다. 60와트 백열전구 소켓에 끼울 수 있는 가정용 제품도 출시되고 있다. 스마트기기에서 사용할 수 있는데, 소파나 침대에서 굳이 일어날 필요 없이 한 번의 터치로 불을 끌 수 있는 것이 편리하다.
단순히 켜고 끄는 것뿐만 아니라 스마트폰을 가볍게 흔들어 주면 은은한 밝기로 조명을 조절할 수 있는 일종의 디밍(dimming)기능도 있다. 전화가 오면 전등이 깜빡거려 전화가 와 있음을 알려준다.

열효율이 나쁜 백열전구에 비해서 80% 이상 에너지효율이 높고, 매일 5시간씩 10년 이상 사용할 수 있다. 기능이 다양하지만 전구 1개 가격이 3만원을 넘는 것은 일반 대중에게는 부담스러운 것임에는 틀림이 없다. 앞으로는 대량생산하여 대량으로 판매·유통이 되면 가격은 지금의 반 정도 이하로 떨어질 것으로 보인다.
 
LED조명의 전망
세계 각국은 에너지효율이 낮은 백열전구에 대한 규제 분위기가 만연되어 있다. 우리나라도 금년부터 일반조명용 백열전구가 퇴출되어, 생산·수입·판매가 금지되어 있다. 이러한 상황이 스마트조명 산업성장에 긍정적 요소가 될 것으로 전망하고 있다. 일본과 유럽은 2012년부터 백열전구의 생산을 중단했다. 중국은 2016년부터 백열전구가 규제된다.
결국 백열전구 판매규제로 LED(발광다이오드) 조명시장이 확대되면 자연스럽게 스마트전구로 일반 대중의 관심이 옮아갈 것으로 예상이 된다. LED 조명산업에 지속적인 투자가 필요하며 혁신제품을 개발하여 내수시장을 넘어 글로벌 시장으로 계속 진출해야 할 것이다. 


기사입력: 2014/08/11 [14:49]  최종편집: ⓒ 서울시민신문
 
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