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값싸고 오래가는 ‘무전극 형광등’ 개발


백열등의 필라멘트나 형광등의 전극을 없앤 ‘무전극 형광등’이 최근 국내 연구팀에 의해 개발돼 올 4월부터 시판된다.

태양전지·금호전기·이텍 등 산업계와 한국에너지기술연구소·한국산업기술평가원 등 연구소 그리고 국내 대학 등이 컨소시엄을 구성, 산학연 국책사업으로 지난 2002년부터 ‘고효율 무전극 형광등시스템개발사업’에 들어갔다.

그 결과 이 컨소시엄 연구팀이 작년에 유럽 2개 업체에 이어 3번째로 기술개발에 성공해 했다.

김진모 태양전자 조명연구소장은 “이 형광등은 램프만 봤을 때 수명이 반영구적”이라면서 “형광등을 끼우는 기구 속의 안정기(고전압전류 흐름 및 조절기능) 수명이 오래가면 장기적인 사용이 가능해 기존 형광등보다 최고 3~5배 정도 수명이 늘어난다”고 말했다. 반면 가격은 2배 수준이다.




무전극 형광등은 기존의 백열등이나 형광등과는 전혀 다른 원리를 이용해 빛을 만든다. 백열등의 경우 필라멘트를 통해 발광(發光)이 일어난다. 백열등의 뒤를 이은 형광등은 양 끝단에 각각 플러스·마이너스 전극이 있고, 형광등 내부에는 전기에너지를 빛에너지로 전환시키는 미세분말인 ‘발광체’와 아르곤과 같은 ‘불활성가스’가 뒤섞여 있다. 그래서 전기스위치를 켜면 2만2천볼트의 강한 전압이 걸려 번개치는 식으로 형광등이 점화되고, 이 상태가 유지되는 것이다.

이런 방식은 형광등의 수명이 오래가지 못한다. 형광등은 일정기간 사용하면 양쪽 전극이 고열에 의해 서서히 탄다. 그러면서 이산화탄소와 같은 기체불순물이 형광등 안쪽 유리에 달라붙어 시커멓게 변하는 ‘흑화(黑化)현상’이 일어나 수명을 다하게 된다.

이에 유럽·일본 등 선진국에서는 아예 전극을 없앤 반영구적인 무(無)전극 형광등을 연구해왔으며 일부 상용화했다. 무전극 형광등은 쉽게 말하면 전극을 사용하는 대신 플라즈마의 원리를 이용한 것이다. 원자는 수백만 ~수천만 도의 고온에서 원자핵(+)과 전자(-)가 곁에 있으면서도 서로 분리된 상태로 격렬하게 운동을 하며, 전기적으로 중성인 가스 상태가 된다. 이때가 플라즈마 상태다.

연구팀은 ‘마그네트론’이라는 일종의 ‘모터’를 이용해 형광등 안의 형광체에 불활성가스에 전기충격을 줘서 플라즈마를 발생시켰다. 그리고 이 플라즈마 상에서 형광물질과 불활성가스들이 서로 충돌하면서 발광 즉 빛을 내도록 만들었다.





연구팀이 개발한 무전극 형광등은 일반가정용 형광등(40~60와트)보다 밝은 100~150와트 정도의 밝기를 낸다. 따라서 가정용보다는 상업용 그리고 대형공간의 실내 천정처럼 형광등 교체가 어려운 지점에 설치될 것으로 기대된다. 가령 △천정이 높은 대형 유통점·백화점·체육관과 같은 시설의 실내조명용 △터널용이나 지하차도용 △가로등 △보안용이 대표적이 사용처다.

유럽의 필립스와 오스람 두 회사가 세계 무전극 형광등 시장을 양분하고 있다. 일본은 도시바 등 일부 전자회사가 실험실 수준의 연구를 진행하고 있고, 중국도 시험제품을 국제전시장에 선보였으나 성능이 떨어진다는 평가를 받고 있다.

김 소장은 “4월에 출시될 우리나라 제품이 성능도 우수하고 유럽제품에 비해 가격경쟁력도 갖추고 있다”면서 “아직 가격 책정은 안됐으나 유럽 제품 가격의 70 ~80%수준에서 형성될 것으로 보인다”고 설명했다.

현재 연구팀은 터널용 무전극 형광등 등 일부제품에 대해 개발을 완료하고 특허·의장등록을 준비하고 있다. 또한 4월 경 국제전시회에 참가해 우리 제품의 우수성을 소개할 계획이다.




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