[설명환의 IT읽기] 150년 동안 진화한 꿈의 광원 'LED'

최영무 2018-03-06  
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2018 평창동계올림픽 개막식에서 LED 조명을 탑재한 드론 1,218대가 평창의 밤을 '오륜기'로 아름답게 수놓았다.

수만 명의 관중들의 감탄을 자아내게 한 올림픽 개막식은 국내는 물론 해외 누리꾼들에게도 극찬을 받았다.

인류는 150년 전까지만 해도 나무, 기름, 양초, 천연가스 등을 태워 어둠을 밝히는 원시적 조명 시대를 살았다.

1878년 토마스 에디슨(Thomas Edison 1847-1931)이 백열전구 발명으로 전기조명 시대를 열었고, 1962년 닉 호로니악(Nick Holonak 1928-)이 개발한 LED가 산업현장이나 일반 가정 등지의 조명으로 널리 쓰이며 백열전구와 형광등을 대체할 광원으로 떠올랐다.

(사진설명: 드론 쇼에 사용된 무게 300g의 드론은 인텔이 LED 조명을 장착해 제작한 '슈팅스타'란 모델로 컴퓨터 프로그램을 이용해 한 사람이 조종했다. 사진=평창동계올림픽대회 조직위원회)

LED(발광다이오드, Lighting Emitting Diode)
반도체 소자의 일종으로 순방향으로 전류를 흐르게 했을 때 N(-) 형 반도체의 전자가 P(+) 형 반도체로 이동해 정공과 결합하면서 전기에너지를 빛으로 전환해주는 광반도체이다.
 
전자가 가지는 전기에너지가 열에너지나 운동에너지 등으로 낭비되지 않고 직접 빛에너지로 변환되기 때문에 에너지 절감 효과가 뛰어나다.
 
국내 한 백화점이 4만 개의 LED를 사용해 초대형 눈송이를 연출하는 이벤트를 진행했는데 이때의 전기 소모량은 토스터기 3개를 가동하는 정도와 같았다
 
백열전구는 전류를 이용한 필라멘트(filament)에 전류를 흘려 저항을 가지고 있는 필라멘트가 가열되어 빛을 발산하는 방식이다이 때문에 95%의 에너지가 적외선과 열에너지로 사용되고 나머지 5% 이하(평균 2.2%)만이 빛에너지로 사용된다.
1887년 한국에 들어온 백열전구는 127년 동안 이용되다가 2014년 1월 1일을 끝으로 국내에서 판매가 중단됐다
 
LED 조명은 똑같은 밝기를 내는 데 형광등에 비해 30%, 백열등이나 할로겐에 비해서는 80% 이상 전기 사용량을 줄일 수 있다.
 
LED 램프의 수명은 백열전구 평균 1,000시간형광등 10,000시간보다 훨씬 긴 20,000~30,000시간 이상으로 약 11 ~ 16년 사용이 가능하다.

(사진설명: 60W 백열전구보다 8W LED 램프의 조도가 훨씬 밝다. 사진=네이버)

LED 램프는 친환경적인 광원이다.
어두운 밤길을 황색으로 밝히는 수은 등은 백열전구와 같은 필라멘트를 사용하는 광원인데장시간 점등으로 필라멘트의 전극이 소모되고 수은을 함유해 환경에 치명적인 문제를 일으키기도 한다
 
LED 파장(색)은 사용하는 화학성분(원소)에 따라 가시광선 LED(VLED), 적외선 LED(IR LED), 자외선 LED(UV LED) 등 다양한 빛을 내는 LED를 생산할 수 있다
 
LED 램프는 자외선이 나오지 않은 빛을 손쉽게 만들 수 있어서 자외선에 민감한 문화재나 예술작품이 많은 박물관 조명에 사용된다.
 
빛을 내지 않는 적외선 LED는 텔레비전 리모컨의 채널 변경디지털카메라의 거리 조절, 적외선 카메라를 이용한 야간 CCTV 촬영에 쓰이고 있다.

(사진설명: LED는 전기를 적게 먹고 발열 또한 없으며 부피까지 작다. 사진=mrventurasigns.com)

디스플레이 분야에서 LED의 발전 속도는 더욱 두드러진다.
 
LED를 현미경으로 봐야 보일 정도로 조그맣게 만든 '마이크로 LED(micro LED, mLED)'로 만든 TV는 화면의 색이 분명하고 반응시간이 짧다.
 
나노과학이 발달하면서 과학자들은 LED의 입자를 나노(nano=10억 분의 1m) 크기로 만들었다이런 미세 LED를 '퀀텀 다트 LED(quantum dot LED 또는 QD-LED, QLED)'라 부른다시각적으로 부드러운 빛을 내는 특징이 있다
 
이후, QLED 기술과 동시에 유기물(polymer)을 사용하는 '유기발광다이오드(organic light emitting diode)' OLED가 개발됐다미세한 입자 크기로 만든 QLED와 OLED는 종이처럼 얇게 제조할 수 있으므로 평면이 아닌 휘어진 화면을 만들 수 있고입자(粒子)의 수를 늘리기만 하면 화면의 크기에 제한을 받지 않는다
 
인류의 광원은 지난 150여 년 사이에 눈부시게 발전했다
우리들이 의식하지 못하는 사이에 세상을 바꾸어놓았고 그 진화는 더욱 빨라지고 있다
 
설명환 칼럼니스트
설명환 칼럼니스트는 반도체인공지능, 4차 산업혁명 등 IT 분야에 대한 폭넓은 지식의 IT(정보기술) 전문가다. 현재 세계 5위권 메모리카드 전문 제조기업의 커뮤니케이션팀장으로 재직하고 있다. 2010년부터 문화체육관광부 KOREPA 정책 위원과 서울특별시교육청 자문 위원으로 활동하며 청소년 진로교육에 대한 종합적인 조언과 강의를 해오고 있다. 이메일 pr1st@naver.com

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