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더 작게, 더 얇게, 더 가볍게 만드는 LED 목록

조회 : 5838 | 2009-03-31

‘빛의 반도체’라고 불리는 LED가 최근 주목받고 있습니다.
‘2012년 세계 3대 발광다이오드(LED) 강국 진입.’

정부가 LED를 신성장 동력 산업으로 선정하고 내건 야심찬 목표인데요, 현재 8%인 세계시장 점유율을 15%로 두 배 정도 성장시켜야 가능한 목표입니다. 정부는 이를 위해서 LED 핵심 원천 기술을 장악하고 있는 일본과 독일, 네덜란드, 미국 등 해외 기업들의 특허 장벽을 무너뜨리기 위해 3대 핵심 기술 개발에만 1000억 원을 투자할 계획이라고 하네요. 올해 공공 부문 백열전구를 모두 LED 조명으로 교체하고, 2012년까지는 전체 공공기관의 30%를 LED 조명으로 바꿀 예정입니다. LED의 초기 시장을 만드는 LED의 육성 정책 중 하나지요.

달리는 지하철에서 볼 수 있는 선로 벽면에 붙이는 LED광고 그리고 꿈의 화질이라고 불리는 LED TV경쟁이 본격화 되었다는 소식도 들립니다.

[사진] 뉴욕 맨하탄에 설치된 LG전자의 LED 옥외 광고판 (cc) by Christopher Chan



또 LG전자가 미국 뉴욕 맨하탄에 설치한 최첨단 LED 옥외광고판이 몇 년 전에 이슈가 되더니 최근에는 런던 피카디리 광장에도 대형 LED 전광판을 설치에 눈길을 끌고 있네요. 뉴욕 맨하탄의 브로드웨이와 42번가가 교차하는 타임스 스퀘어의 옥외 광고는 웬만한 기업들은 명함조차 내밀 수도 없을 정도로 경쟁이 치열한 곳인데, 이곳의 가장 눈에 띄는 곳에는 LG 전자의 옥외 광고판이 선명한 색깔로 많은 이들의 눈길을 사로잡고 있습니다. 영화 스파이더맨에서 주인공이 뉴욕 맨하탄의 빌딩숲을 이리저리 누비는 장면에서 삼성의 옥외 광고판과 함께 LG전자의 LED 광고판이 4번이나 잡혀 세계적인 관심을 끌었고, 수백억 원이 넘는 광고 효과를 거뒀다고 합니다. 해외시장에서 우리 기업들의 계속되는 선전을 바랍니다.




* 알아보기
- LED가 뭘까?
- LED는 어떤 장점을 가지고 있을까?
- LED가 우리 생활을 어떻게 변화 시켰을까?
- LED로 휘어지는 조명도 가능하다고?




* 관련 단원
- 환경과 생물 (5학년 2학기 1단원) : 빛은 생물의 생활에 어떤 영향을 줄까?
- 에너지 (5학년 2학기 8단원) : 에너지가 변화에 대해서도 알아봅니다.
- 전구에 불켜기 (4학년 1학기 3단원) : 전기를 사용하는 기구 등에 대해 알아봅시다.




LED가 뭘까?
Light Emitting Diode(발광다이오드)의 약자로서 빛을 발하는 반도체 소자를 의미합니다.
다이오드가 발광하는 원리는 전류를 보내면 전자가 일정한 파장으로 튀어나오는 현상입니다. 즉 전기신호를 빛의 신호로 변환하는 소자입니다.
LED는 일반 백열전구에 비하여 소비전력은 1/8밖에 안되고, 반응시간은 1,000,000배나 빠르며, 수명은 반영구적입니다.

그래서 그 동안 각종 산업 분야에서 매우 다양하게 이용되고 있어요. 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, 대체 조명 등에 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.

[사진] 간판 등에 이용되는 예 (cc) by gey_659


LED는 어떤 장점을 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.





또 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?

LED도 아직 단점은 있어요. 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 것 같습니다.




LED가 우리 생활을 어떻게 변화 시켰을까? - LED가 만든 기적, 길거리 응원
LED가 없었으면 거리응원도 없었을 거예요.

2002년과 2006년, 전국 곳곳에서 수많은 붉은악마들은 전광판에 비친 우리 선수들의 몸짓 하나하나에 울고 웃었어요. 이 모두가 반영구적인 반도체를 이용한 발광다이오드, 바로 LED가 빛을 냈기 때문이랍니다.

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 유닛으로 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] LG LED TV



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] LED 조명으로 장식된 크리스마스트리(왼쪽)와 LED조명으로 장식된 식탁
왼쪽부터 (cc) by Mastery of Maps, (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.





* 오늘의 중요 용어정리
[LED, 발광다이오드]

Light Emitting Diode(발광다이오드)의 약자로서 빛을 발하는 반도체 소자를 의미합니다.
다이오드가 발광하는 원리는 전류를 보내면 전자가 일정한 파장으로 튀어나오는 현상입니다. 즉 전기신호를 빛의 신호로 변환하는 소자를 말하는 거지요.
LED는 일반 백열전구에 비하여 소비전력은 1/8밖에 안되고, 반응시간은 1,000,000배나 빠르며, 수명은 반영구적입니다.




[LED 백라이트 유닛]

휴대전화와 노트북PC, 휴대용게임기 등 액정디스플레이(LCD)를 사용하는 제품을 일상생활에서 흔히 볼 수 있습니다. 보통 LED TV라고 하면 LED가 LCD(액정디스플레이)를 대체하는 것으로 오해를 할 수 있는데, 사실은 LED TV는 LCD패널에 빛을 밝혀주는 광원으로 LED를 사용한 것을 뜻합니다.
LCD패널에서 다양한 색을 구현하는 액정(liquid crystal)은 스스로 빛을 내지 못하고 빛을 차단하거나 투과하는 특성을 갖추고 있기 때문에 액정 앞에서 빛을 밝혀 색을 보여주는 방법(프론트라이트)이나 액정 뒤편에서 빛을 밝혀 액정을 투과시키는 백라이트 방식을 사용해야 합니다. LCD의 백라이트로 LED가 각광 받는 이유는 여러 장점 때문인데요. LED를 쓰면 백라이트 유닛의 두께가 다른 장치를 쓸 때보다 1/3수준으로 줄일 수 있습니다. 더 얇아진 TV가 가능한 거지요. 또 LED를 이용하면 소비전력도 크게 절감되고, 자연스러운 빛을 내는 것도 LED의 장점이지요. 수은과 같은 유해물질이 없기 때문에 친환경적인 것도 장점이라고 할 수 있네요.





*더 찾아보아요.
☆ 인터넷으로 찾아보아요.

- 사이언스 올 나노과학기술여행 페이지 : 반도체 조명의 시대를 여는 LED에 대해 비교적 자세히 설명되어 있어요.


- 대한민국 정책포털 Korea.kr : 정책과 현장 페이지(목록 5번째 페이지)에 보면 녹색성장을 위해 필요한 태양광, 풍력, LED, 전력 IT 등에 대한 자료도 참고 할 수 있습니다.






* 한 걸음 더!
☆ LED가 이용된(백라이트 유닛으로 사용된 것 포함) 제품들을 찾아보세요. 각 회사에서는 이 제품들이 어떤 장점들이 있다고 광고하는지도 알아보도록 합니다.

☆ 농업분야에서 LED를 광원으로 사용하여 농작물의 품질을 향상시키고 생산량도 증대시키고 있는 연구 현황을 알아보세요. 농업진흥청 국립농업과학원의 보도자료를 참고할 수 있고, 여러 신문이나 방송에서 이 보도자료를 토대로 기사가 나왔으니 참고하세요.




주제!
전해질 ,이온
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