'녹색성장'에 해당되는 글 1건

  1. 2009.05.10 LED, LED 하는데 그게 뭐야? (10)
2009. 5. 10. 01:24

LED, LED 하는데 그게 뭐야?  

빛의 반도체라고 불리는 LED가 주목을 많이 받고 있지요?
달리는 지하철에서 볼 수 있는 선로 벽면에 붙이는 LED광고 그리고 꿈의 화질이라고 불리는 LED TV경쟁이 본격화 되었다는 소식도 들립니다.
LED, LED 말은 많이 들리는데 솔직히 아이가 '엄마, 아빠! LED가 뭐예요?'라고 물으면 대답해 주기는 쉽지 않습니다. 이 글을 쓰는 저도 마찬가지에요. 애들에게 설명해 주는 것은 참 어려워요.
그래서 정리해 봤어요. LED에 대한 칼럼을 쓰면서 자료를 정리해 둔 것이 있어서요.

LED가 뭘까? 

Light Emitting Diode(발광다이오드)의 약자로서 빛을 발하는 반도체 소자를 말해요.
다이오드가 발광하는 원리는 전류를 보내면 전자가 일정한 파장으로 튀어나오는 현상입니다. 즉, 전기신호를 빛의 신호로 변환하는 소자인 거지요.
LED는 일반 백열전구에 비하여 소비전력은 1/8밖에 안되고, 반응시간은 백만 배나 빠르며, 수명은 반영구적입니다.  길거리 응원이 가능하게 했던 옥외 대형 전광판은 물론 정밀 반도체 장비 검사 기구, 자동차 계기판 등의 전자 표시판, 전광판, 산업기계 표시기 및 각종 교통안전 신호등, 휴대폰, 조명 등에 다양하게 사용되고 있습니다.

[사진] 각기 다른 빛깔을 뽐내는 LED 전구들
(cc) by bebop717

백열등은 전기로 섭씨 2000도까지 달궈진 필라멘트가 빛을 내게 되고, 형광등은 내부의 형광물질에 전자가 부딪히면서 빛을 내는 원리에요. 그런데 LED는 전기를 바로 빛으로 바꿀 수 있지요.



[사진] 백열등과 형광등을 대체할 led 전구
(cc) by thingermejig


구슬이 높은 곳에서 떨어지는 것을 생각하면 쉽게 이해가 될 거예요. 높은 곳에 올려놓은 구슬은 높이에 비례하는 위치에너지를 갖고 있지요. 구슬이 떨어지면 지면에서는 그 위치에너지에 해당하는 만큼의 운동에너지를 갖게 되는 거고요. 마찬가지로 반도체에서는 높은 에너지 상태의 전자가 낮은 에너지 상태로 바뀌면서 원래 갖고 있는 에너지를 빛으로 내보내는 거예요. 이때 나타나는 빛의 색깔은 전자가 뛰어내린 높이, 즉 에너지의 차이로 결정 됩니다. 에너지 차이가 크면 파란색 계통의 빛이 나오고, 작을 경우에는 빨간색 빛이 나오지요.


LED는 어떤 장·단점을 가지고 있을까?

LED, 빛내는 발광다이오드(Light Emitting Diode)
는 반도체를 이용해 전기신호를 빛으로 바로 바꿔 수만 시간 동안 지속시킬 수 있어요. 또 납과 수은이 없다는 장점도 가지고 있지요.
LED는 효율성이 높다는 것이 가장 큰 장점인데요. LED의 매력은 백열등 형광등 등 기존 조명과 비교해 보면 쉽게 알 수 있습니다. LED는 백열등과 형광등에 비교해 보면 전기요금을 크게 절약할 수 있는데요. 백열등에 비해서는 무려 70%나 전기요금이 절감된다고 합니다. 백열등과 형광등은 전기에너지를 빛에너지로 바꿔 주는 광전화 효율이 LED의 절반에도 못 미치거든요.
2015년까지 국내 조명의 30%가량을 LED 조명으로 교체한다고 가정하면 매년 160억 kWh의 전력을 절감할 수 있다고 해요. 이것은 LED 보급만으로 680만 톤가량의 이산화탄소 배출을 줄일 수 있다는 것을 의미하는 것인데요. 전기 1kw를 생산하는데 이산화탄소 424g이 배출되거든요. 이정도면 100만kW급 원자력발전소 2기를 짓지 않아도 되는 거라고 하네요. 효율성이 높은 LED를 사용하면 지구온난화의 주범인 이산화탄소의 배출도 줄일 수 있는 거예요.

LED는 내구성이 크고 소형화·슬림화가 가능해 디자인에도 제약이 없어요. 더 작고, 얇고, 가벼운 제품이 만들어 질 수 있는 거지요.
이외에도 LED는 거의 모든 면에서 백열등과 형광등을 앞서요. 가장 눈에
띄는 분야는 조명인데요, 기존 조명이 아날로그 조명이라면 LED는 디지털 조명이라고 할 수 있어요. LED는 빛의 밝기와 색상을 미세하게 자유자재로 컨트롤하는 게 가능하답니다.

또 LED는 밝게 하거나 아름답게 하는 조명으로서의 역할만 담당하는 것은 아니에요. 최근에는 농업분야에도 이용되고 있는데요, 식물의 생장에 필요한 파장의 빛을 연출해 인위적으로 생육 속도를 조절함으로써 생산량을 획기적으로 늘리는 것이 가능할 거라고 합니다. 전기요금은 절감하고 원예작물의 생산량은 늘리고 품질은 향상시킬 수 있다니 LED의 힘이 정말 대단하지요?

[사진] 뉴
타임스퀘어에 설치된 LG전자의 LED 옥외 광고판
(cc) by Christopher Chan


LED도 아직 단점있어요. LED의 유일하다고도 할 수 있는 단점은 아직은 가격이 너무 비싸다는 것입니다. 현재 LED는 백열등 소비를 앞질렀지만 아직 형광등 소비에는 뒤지고 있답니다. 곧 LED의 시장이 확대되면 가격은 자연스레 낮아지겠지요. ‘하이츠 법칙’에 따르면 LED 가격이 10년마다 10분의 1로 하락하고 성능은 20배 향상될 것이라니 LED의 단점인 가격은 곧 극복될 거예요.

LED가 우리 생활을 어떻게 변화 시켰을까?

- LED가 만든 기적, 길거리 응원
2002년과 2006년, 전국 곳곳에서 수많은 붉은악마들은 전광판에 비친 우리 선수들의 몸짓 하나하나에 울고 웃었어요.
옛날에는 전광판에 TV에 있는 브라운관을 축소한 미니 브라운관이나 미니 형광램프가 사용되었는데 5000시간 정도밖에 사용할 수가 없어서 자주 교체를 해줘야하는 번거로움이 있었어요. 게다가 전력 소모도 많고 값도 비쌌고요. 그런데 LED는 전기를 바로 빛으로 바꾸기 때문에 브라운관이나 형광램프가 필요 없을뿐더러 수명도 반영구적이고 에너지 효율 또한 높아졌습니다. 건강에도 해로운 납이나 수은이 사용되지 않는다는 것은 두 번 말할 필요 없겠지요? 

[사진] 2006년 길거리 응원의 모습 - 서울 시청앞
(cc) by gypsycrystal


- 더욱 선명해진 화면

LED는 전광판 외에도 우리 일상생활에서 쉽게 접할 수 있어요. 텔레비전은 물론 컴퓨터나 모니터 등 각종 전자기기의 전원 표시(각종 전자제품의 백라이트 유닛 으로 LED가 쓰인다. 기존 LCD 화면에 광원으로 LED를 채택하는 것으로 좀 더 선명해진 화면과 에너지 절감이 가능하다.)에 쓰이고, 휴대전화의 숫자판 조명, 자동차 내부의 속도계나 디지털 숫자를 나타내는 표시기, 브레이크등에도 쓰여요. 또 교통표지판, 신호등, 심지어 크리스마스트리 장식용 꼬마전구에도 쓰이고 있지요.

[사진] 더욱 선명해진 화질을 자랑하는 LED TV(LED TV는 LCD 화면에 백라이트 유닛으로 LED를 쓴 것임)
(cc) by xcode




- 더욱 효율적이고 자연스러워진 조명

최근에는 실내조명으로도 많이 쓰이고 있고요. 빛의 삼원색인 적색·녹색·청색을 내는 LED를 합치면 자연광과 같은 백색이 나오기 때문입니다. 전력 소모의 상당부분을 차지하는 조명을 에너지 효율이 좋은 LED로 교체하면 날로 심각해지는 에너지 문제 해소에도 도움이 될 거예요. 새로 지어지는 신도시에는 LED 조명이 이용되도록 할 것이라고 하네요. 

[사진] LED조명으로 장식된 식탁
 (cc) by oskay


- LED로 휘어지는 조명도 가능하다고?
반도체 대신 탄소가 함유된 복합체를 이용해 빛을 내는 유기발광다이오드(OLED)도 미래 조명으로 주목받고 있습니다. 미국 사우스캘리포니아대 마크 톰슨 교수팀은 과학 전문지 ‘네이처’에 발표한 논문에서 자연광에 가까운 빛을 내고 에너지 소비량도 적은 OLED를 얇은 막 형태로 개발하는 데 성공했다고 했어요.
이 논문대로라면 OLED 박막(*필름이나 종이, 수면 위의 기름막처럼 얇은 막을 박막, thin film이라고 한다.)을 타일이나 종이처럼 사용하면 벽이나 천장, 가구 등 집 안의 거의 모든 것이 전등으로 사용될 수 있지요.
전기를 모두 빛으로 바꾸니까 에너지 효율이 높은 것은 물론이고 수명도 5~10년 정도로 길고요. 얇고 휘어지기도 하는 조명, 생각만 해도 재미있는 모양들이 제품화 될 것 같네요.







*여기에 쓰인 사진은 CC (creativecommons)에서 가져왔으며, 저작권자는 각 사진 아래에 명시하였습니다.
*이 글은 본인이 기고한 LG 사이언스 랜드 '따끈따끈 과학' 코너의 칼럼을 재정리 한 것임을 밝혀둡니다.
칼럼 보기

Posted by 異眼(이안)

댓글을 달아 주세요

  1. DuTa 2009.05.10 10:08 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    포스팅 잘봤습니다.
    저도 LED 단어는 만이 들었지만 정확히 무슨의미인지 몰랐습니다.
    그리고 아파트의 경우 조명기구를 LED로 전환할경우 한전에서 지원 합니다.
    여유있는 아파트는 지하주차장이나 항공장애등을 LED로 전환하고 있는 상태입니다.
    단점인 가격면을 한전측에서 지원하므로
    이산화탄소 배출을 감소하고 전력의 소비도 줄이는 정책이죠..
    휴일 잘보내시바랍니다.

  2. 따뜻한카리스마 2009.05.11 07:47 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    우리가 공부할때는 '발광다이오드'라는 말을 오히려 많이 들었던 기억이 있습니다.
    그런데 이제는 LED를 모르는 사람이 없어졌죠.
    다만 말씀하신 것처럼 그 뜻이나 원리를 이해하는 사람은 거의 없죠-__---;;;
    저도 마찬가지,,,ㅋ

  3. 솔이아빠 2009.05.12 08:37 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    저도 전자가 출신이라 발광다이오드라고 많이 불렀는데...ㅋㅋ 잘 배우고 갑니다. 좋은하루 되세요.

  4. Kay~ 2009.05.12 09:14 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    노트북 사양중에 LED 백라이트라고 해서 뭔말인가 했는데..
    lcd 뒷쪽에서 빛을 밝히는 것이군요. ^^ 역시.. 쉬운 설명입니다.

  5. 윤주열 2009.05.12 18:22  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    ㅎㅎ 새롭게 정리를 해 주시네요~ 잘 보고가요,,, 후아범