[별별 과학] LED와 조명의 단위

예전에 전구를 고르는 기준은 전력량이 몇 와트(W)인지를 기준으로 했다. 백열전구는 대략 100W, 형광등은 25W 이런 식으로 구입했었다. 하지만 친환경 조명인 LED(발광다이오드)가 대중화된 지금은 와트 기준으로는 그 밝기가 어느 정도인지 가늠하기 힘들다.

사실 조명의 표준은 와트가 아니라 칸델라, 루멘, 룩스 등의 단위를 사용한다. 광원의 세기, 즉 광도의 단위인 칸델라(cd)는 촛불의 영어단어 ‘Candle’로부터 기원한다.

1칸델라는 촛불 하나의 광원 세기를 기준으로 했다. 1칸델라의 광원인 촛불로부터 1m 떨어진 위치에서의 조명도, 즉 밝기는 1룩스(lx)로 정의되며, 이 광원이 사방으로 균일하게 빛을 내보낼 때 총 광량은 12.6루멘(lm)이다.

총 광량의 단위인 루멘은 기존의 와트와 비슷한 개념이다. 광원이 방출하는 에너지양인데, 전적으로 사람 눈이 볼 수 있는 가시광선의 에너지만을 고려한다.

가시광선 중에서도 사람 눈에 가장 민감한 녹색을 기준으로 하며, 다른 색의 빛은 사람 눈이 느끼는 차이를 보정한다. 예를 들어 같은 와트의 에너지라도 녹색 빛보다 빨간색 빛의 루멘 광량은 10분의 1 정도 작은 값으로 계산된다.

60W의 백열전구에서 방출하는 에너지 가운데 가시광선으로 전환되는 비율은 대략 5∼7% 남짓이다. 나머지는 열 혹은 적외선으로 방출되어 사람 눈 기준의 조명도에는 별다른 영향을 주지 않는다. 그러니 조명 효율이 좋지 않다.

하지만 LED 조명은 가시광선으로 전환되는 효율이 이론적으로 50%를 넘으며, 현재 상용화된 제품도 40%를 상회한다. 효율이 백열전구보다 6배 이상 좋으니, 10W 이하의 LED로 60W 백열전구 정도의 밝은 조명을 비출 수 있는 것이다.

루멘 기준으로는 60W 백열전구나 10W LED 조명이나 모두 비슷한 800lm 정도의 광량을 내보낸다. 일반 가정의 거실용으로는 보통 2000lm 정도의 전구를 사용하면 적절한 밝기를 비출 수 있다.

이남영 과학칼럼니스트

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