왜 LED 조명인가?
    

범국가적 에너지 수요조절이 화두인 지금, 일상적인 에너지 수요조절에 도움을 주는 에너지 절약 실천 방안으로 LED 조명이 특히 부각되고 있다. 백열전구 혹은 할로겐전구 대체용 LED 전구는 대형 마트에서 손쉽게 구할 수 있으며 노후한 아파트 주차장의 조명등을 LED 등기구로 교체한다는 게시판 공지도 주위에서 쉽게 볼 수 있다. 왜 LED 조명이 대세일까? LED 조명을 하면 어떻게, 얼마나 전기에너지를 절약할 수 있을까? 일상적인 궁금점을 정리해 보았다.

이슈는 바로 조명효율과 수명
일반적으로 어떤 제품의 에너지효율이라고 하면 정해진 일을 하는 데 필요한 에너지가 얼마인지 따진다. 조명기기의 경우 조명 효율(luminous efficacy)이라는 양으로 에너지효율을 평가하는데 1 와트(W)의 전력을 소비하여 몇 루멘(lm)의 광선속을 발생하는가로 정의하며 단위는 lm/W이다. 여기서 광선속(luminous flux)이라는 측정량은 단순히 물리적인 빛의 양을 의미하지 않고 ‘눈이 느끼는 밝기의 강도’를 고려하는 광측정 단위이다.

백열전구는 전기에너지의 대부분을 눈에 보이지 않는 적외선 방출에 소비하고 눈에 보이는 빛으로는 불과 2 % 정도만 변환한다. 100 W 소비전력의 백열전구로 출력하는 광선속은 대략 1000 lm 수준, 조명효율로는 10 lm/W에 해당한다. 반면 형광등은 원리적으로 많은 양의 전기에너지를 눈에 보이는 빛으로 변환할 수 있어 조명효율이 최대 100 lm/W에 이른다. 하지만 형광등의 치명적 단점은 배출 규제 대상 유해물질인 수은을 포함하고 있다는 점이다.

LED 조명은 최근 기술의 발전으로 개별 소자의 경우 조명효율 130 lm/W(조명효율로만 따진다면 백열등의 10배, 형광등의 1.3배)를 넘는 제품이 출시되고 있다.

아직 상대적으로 높은 가격이 LED 조명의 시장 진입을 어렵게 하고 있지만 최근 대량생산 기반이 구축되고 있으므로 가격은 빠르게 낮아 질 것으로 예상된다. 조명시장에서의 또 하나의 중요한 이슈는 바로 수명이다. 현재 LED 조명기구의 수명은 등기구의 설계나 전기부품의 이상이 없는 한 형광등의 5배 이상으로 예측하고 있다.

조명의 품질을 나타내는 연색성
연색성(color rendering)이란 해당 조명 조건 아래에서 다양한 물체의 색상이 본래의 색상을 유지하는가 하는 특성으로 조명의 품질을 나타내는 지표이다. 예를 들어 조명을 외부환경에 맞춰 주광에 맞추었다면 실제 태양광 아래에서 느끼는 색상이 재현되어야 연색성이 높다고 한다. 오래 전부터 사용되어 온 백열전구는 원천적으로 연색성이 높지만 색온도가 낮아서 주황색 빛이 나므로 색온도가 높은 태양광과 같은 조명은 실현할 수가 없었다.

형광등은 초창기에 연색성이 낮아서 ‘흐릿한’ 형광등 아래서는 제대로 색을 알 수 없는 낮은 품질의 조명기구였으나 기술발전이 거듭되면서 ‘삼파장 형광등’이라는 이름으로 연색성이 높은 상품이 출시되고 있다. 하지만 그래도가스방전 원리에 따른 원리적 한계가 있어 형광등에서 본 색이 태양 아래에서 동일하다고 느끼는 사람은 매우 드물 것이다.

몇 년 전 까지만 해도 LED 또한 높은 연색성 재현의 어려움을 겪었지만, 현재는 다양한 형광체의 개발을 통해 상당부분 해소되어 실제로 LED는 백열전구만큼의 높은 연색성의 실현이 가능하고 삼원색의 상대적 세기를 조절하여 백열전구와 같은 낮은 색온도부터 주광과 같은 높은 색온도까지 자유롭게 조절까지 가능하다. LED 조명의 연색성 지표의 표준화에 대한 논의는 현재 국제표준에서 이슈가 되고 있는데, 이는 LED 조명이 그동안의 연색성에 대한 표준화 범위를 뛰어넘는 많은 가능성을 제공하고 있다는 것을 반영한다고 할 수 있다.

다양한 LED 조명의 차별화된 특성들
높은 조명효율과 수명, 그리고 우수한 연색성 외에도 LED 조명이 다양한 분야에서 기존의 조명관련 부품과 기구를 대체하거나 새로운 응용 분야를 개척하고 있는 이유는 LED 조명만이 가지는 여러 부가적 특성 덕분이다. LED는 색이 있는 조명을 매우 효율적이고 쉽게 실현할 수 있다. 여러 색의 LED 부품이 이미 일반 시장에 널리 공급되고 있어 이를 조합하여 다양한 색을 만들 수 있는 ‘광원색의 팔레트’를 제공한다.

LED 조명 소자는 매우 적은 부피에서 빛을 낼 수 있으며 반도체 생산공정을 통한 집적화가 가능하기 때문에 LCD 디스플레이의 배경조명으로 일찍부터 적용되었다. 최근에는 대면적 대량생산이 가능하고 가볍고 휘어지는 특성까지 갖춘 유기 LED, 즉 OLED가 디스플레이 시장을 주도하고 있다. LED는 전기가 가해지면 매우 빠른 시간에 빛을 방출할 수 있는 특성이 있어 빠른 반응시간이 필요한 자동차 후미등과 같은 지시조명 분야에서 오래전부터 상용화 개발을 진행하였다.

결론적으로 LED 조명은 에너지 절약이라는 이슈를 넘어서 빛을 만들어 어둠을 밝히는 기본적인 기능에 더하여 다양한 부가 기능을 융합할 수 있는 가능성을 제공하고 있다. ‘인류가 발견한 두 번째 불’로도 불리던 1880년 에디슨의 발명품 백열전구는 2014년부터 한국 시장 및 OECD 주요국에서 정책적으로 퇴출된다는 뉴스가 LED조명의 새로운 시대가 열리는 문턱에서 주목할 만한 상징적 의미를 주고 있다.

글_이동훈(광도센터)
※이미지출처:http://splitshire.com/