LED 조명의 기원과 경제 발전에 미치는 영향

LED 조명의 기원과 특징

다른 첨단 기술과 마찬가지로 발광다이오드에는 오랫동안 알려지지 않은 역사가 있다. LED의 기원은 1874년으로 거슬러 올라간다. 독일의 물리학자 페르디난트 브라운은 한 방향으로 전기를 전도하는 결정 반도체인 다이오드를 발명했다. 그 후 다이오드의 개발은 매일 플러그를 꽂고, 켜고, 지켜보고, 구동하는 것을 가능하게 하는 수백 가지의 중요한 응용 부문으로 발전했다. 중요한 발견 중 하나는 특정한 조건에서 다이오드가 빛을 방출하는 방식이다. 이는 1907년에 처음 관측되었지만, 과학자들은 당시 이런 장치가 실제로 사용되는 것은 전혀 보지 못했다. 이 모든 상황이 1960년대에 제너럴일렉트릭, 텍사스인스트루먼트, 휼렛패커드가 상업용으로 개발해 특허를 받고 전문화하면서 바뀌었다. 1994년 일본 과학자 세 명이 고휘도 LED 전구를 발명해 2014년에 노벨물리학상을 받았다.

 

LED는 1960년대에 처음 상용화되었을 때 전자제품, 간판, 크리스마스 조명에 사용되었다. 오늘날엔 LED를 다양하게 묶어서 배열하는 등 유용하고 강력한 용도로 사용한다. 산광기를 사용하면 더욱더 넓은 영역을 비추거나 좀 더 집중적으로 비출 수 있다. LED는 기본 규격에 맞춰 출시되므로 재래식 소켓에도 끼울 수 있다. 이는 현재 사용할 수 있는 다양한 범위의 LED 조명이 상용 또는 주거용으로 사용되는 거의 모든 유형의 전구를 대체할 수 있음을 의미한다. LED는 에너지 사용량의 80퍼센트를 빛을 생성하도록 전환하고, 그에 따라 냉방 부하를 감소시킨다.

 

조명의 종류

조명해는 크게 세 종류가 있으며, 각각 다른 메커니즘을 사용해 빛을 만든다. 백열전구는 진공에서 전하를 띤 텅스텐 필라멘트를 가열한다. 형광등은 전기를 이용해 가스를 이온화한다. 튜브를 코팅하는 인광체에 의해 흡수되는 자외선이 방출된다. 인광체는 가시광선을 방출한다. LED는 고체 상태이며, 전장 발광이라 불리는 과정을 통해 빛의 기본 단위인 광자를 방출하는 전하를 생성한다.

 

백열전구는 너무 비효율적이라서 빛을 조금 발산하는 실내 난방기에 비유되어왔다. LED 전구는 많은 빛을 발산하며, 반대로 작용하는 마이크로컴퓨터나 태양전지판과 좀 더 유사하다. 즉 태양은 광자를 전자로, LED는 전자를 광자로 변환하는 것이다. 태양광과 LED는 같은 종류의 반도체를 가지고 있지만 LED는 회로판을 포함한다. 조명 스위치가 키보드 역할을 한다. LED는 같은 양의 빛을 낼 때 백열전구보다 90퍼센트나 더 적은 에너지를 사용하고, 소형 형광등의 절반쯤 되는 에너지를 사용하며, 유독 수은도 없다. 게다가 LED 전구는 백열전구나 형광등보다 훨씬 더 오래간다. 하루에 5시간을 켠다고 가정할 때 수명이 27년이나 된다. 이는 오래된 전구를 LED로 교체한다면 10~30퍼센트의 이익을 볼 수 있다는 뜻이다.

 

LED 조명의 효과

LED는 가로등 불빛으로도 도시 공간을 변화시키고 있다. LED 가로등은 최대 70퍼센트의 에너지를 절약할 수 있고 유지·보수 비용을 크게 줄일 수 있는데, 이는 자체적으로 비용을 충당하는 LED를 통해 도시가 낡고 비효율적인 가로등을 개량할 수 있음을 의미한다. LED는 인간에게 건강상의 이점을 제공하고 야생동물을 보호하도록 조정될 수 있다.

 

태양광 LED 조명이 인간의 복지와 경제 발전에 미치는 영향은 일상생활에서 인공조명이 수행하는 필수적인 역할을 대변한다. 태양광 LED 조명을 통해 인간은 밤늦게까지 계속 활동할 수 있으며, 햇빛이 비치는 곳뿐만 아니라 그 너머까지 공간을 확장한다. 조명은 인간의 삶과 직결되어 있으며 세계 전기 사용량의 15퍼센트를 차지하는데, 이는 전 세계 모든 원자력발전소의 발전량보다 많다. 또한 수요가 증가하고 있다. LED는 에너지 사용과 배출은 물론 비용도 줄이면서 수요를 충족시키는 데 필수적이다. LED 기술로 전환을 의무화한 국가들은 이미 길을 밝히고 보상을 거둬들이고 있으며, 모두를 위해 가격을 낮추고 있다.

 

LED가 2050년까지 가정용 조명 시장의 90퍼센트, 상업용 조명의 82퍼센트를 차지할 것이라고 가정한다. LED가 다른 저효율 조명을 대체함에 따라 주거지역에서는 7.8기가톤의 이산화탄소 배출을, 상업지역에서는 5기가톤의 이산화탄소 배출을 피할 수 있다. 여기서 계산하지 않은 추가적인 이득은 독립형 등유 조명을 태양광 LED 조명 기술로 대체함으로써 얻을 수 있다.