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 토마스 에디슨은 여러가지 백열전구로 많은 실험을 했고 결국 백열전구를 최초로 발명합니다. 백열 전구는 간단한 원리입니다. 전자의 이동이 전기라고 여러번 말씀드렸습니다. 전자가 전선은 아무 문제없이 이동하지만 필라멘트를 통과할 때는 쉽게 통과할 수가 없습니다. 필라멘트가 전자의 흐름을 방해하는 것입니다.

 

전자는 필라멘트를 어렵게 통과하면서 원자를 격렬하게 흔들어 놓고 이로 인한 열이 우리가 보는 빛을 만들어 내는 것입니다.



 

백열전구에서 중요한 것은 전구 안을 진공으로 만들어 놓아야 하는 것입니다. 왜냐하면 백열전구안에 산소가 없어야 필라멘트가 타버리지 않고 오래 사용할 수 있기 때문입니다. 만약 백열전구에 금이라도 가서 산소가 들어간다면 대략 1초정도만 지나면 필라멘트는 타버리게 됩니다




형광등도 우리의 삶에 없어서는 안되는 조명기구로 있은지 100년이 넘었습니다. 형광등의 내부는 필라멘트를 태우는 것이 아니고 빛을 낼 수 있는 가스를 집어넣어서 빛을 만들어 냅니다. 대개 형광등은 다들 아시는 것 처럼 상당히 날렵하고 긴 원기둥 모양으로 되어 있습니다.




그리고 후에 나온 것이 형광등 전구입니다. 형광등 전구는 모양이 형광등과는 다르지만 기본적인 원리는 거의 동일합니다. 다만 한 가지 다른 점은 전구 내부에 전자장치가 있어서 빛의 밝기를 조절하여 최대치의 빛을 발생할 수 있게 한 것입니다.

 

형광등이나 형광등 전구의 원리가 똑같다고 말씀드렸죠. ! 모든 전구가 똑같이 수은 증기가 들어가는데, 수은이 인간에게 미치는 위험이 꽤나 치명적입니다. 공기 중에 돌아다니는 수은증기를 계속 마시게 되면 체내에 축적되어 만성피로, 신경과민, 폐렴 등 호흡기 증상을 일으킬 수 있습니다. 그래서 형광등은 수명이 다 한 후에 절대로 깨뜨리거나 파손하지 말고 제대로 재활용을 해야 합니다.




 또 다른 타입의 전구가 LED전구입니다. LED는 발광다이오드(Light Emitting Diode)의 약자입니다. 이 전구는 빛을 내는 다이오드라는 전자장치를 가지고 있는 전구입니다. 기존의 전구에 비해 빛을 내는데 효율적이고 매우 적은 열을 발생합니다.





 LED전구는 매우 적은 열이 발생하므로 다른 형태의 전구보다 수명이 수백배 정도 깁니다. 1970년대 초기에 만들어진 LED전구의 많은 것들이 현재에도 여전히 사용되고 있으니까 말이죠.

 

기억하실지 모르겠지만 작년에 노벨물리학상을 수상한 이사무 아카사키, 히로시 아마노, 슈지 나카무라 교수는 다름 아닌 청색 발광다이오드를 발명해 낸 것으로 수상의 영광을 안았습니다.

 

단순히 전류를 흘려보내 저항을 일으켜서 빛을 내는 전구는 너무 간단하게 구현할 수 있지만, 발광다이오드는 매우 어려운 내용의 전자공학기술이 들어간 제품이죠.




다이오드의 모습

 

 서로 극성이 다른 반도체를 접합시켜 만들어 놓은 것이 간단한 형태의 다이오드입니다. 다이오드는 한방향으로 전류를 흘리는 놀라운 특성이 있습니다. 이게 뭐 대단하냐? 하고 말할 수도 있겠지만, 다이오드가 없으면 쉽게 말해서 발전소에서 아무리 발전을 해내도 이를 가정에서 전혀 사용할 수가 없습니다. 다이오드로 전류를 한방향으로 흐르게 해주기 때문입니다. 발전소의 교류를 직류로 바꾸는데 결정적인 역할을 합니다.

 

 LED전구로 돌아가서 얘기하자면 60와트 백열전구(일반적으로 가장 많이 사용하는 전구)는 보통 1시간에 60와트가 필요합니다. 이와 똑같은 밝기의 일반적인 LED는 겨우 9.5와트 밖에 쓰지 않습니다. 밝기가 똑같다면 1와트당 루멘수(얼마나 많은 빛을 발산하는가)를 비교하면 대략 6.5배가 앞서있습니다. 게다가 앞의 백열전구는 수명이 대략 1,000시간인데 비해 LED 2만 시간이 됩니다. 물론 LED전구가 매우 비싸지만, 앞으로 어떤 전구를 사용해야 할지는 명백합니다.

 

 요약하면 전류가 흐르면서 열로 바뀌는 것보다 전류가 흐르는 것을 그대로 빛에너지로 바꿀 수 있는 기술이 바로 발광다이오드의 핵심인데, 앞으로 이를 이용한 발전은 어디까지 나아가게 될지 정말 궁금합니다.







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