조명의 발전

인류의 최고의 발견으로 불을 꼽는 데 주저하는 학자는 없을 것입니다.

불은 거처를 따뜻하게 하고, 음식을 요리하고, 맹수로부터 보호하는 중요한 역할을 했습니다. 여기에 한 가지를 추가한다면 불은 어두운 밤을 밝히는 조명이 있습니다. 불의 발견으로 인류는 비로소 밤을 제대로 이용할 수 있게 됐습니다. 불이 조명 역할을 해주지 않았다면, 구석기 시대 걸작품인 알타미라 동굴 벽화나 라스코 동굴 벽화는 존재할 수도 없었을 것입니다.

오래 타는 비밀은 ‘심지’

최초의 조명은 모닥불 형태로, 난방, 요리 등 다양한 용 도로 혼용해 썼습니다.

점차 조명만을 목적으로 하는 도구가 등장 했는데, 나무 막대기 기름이나 송진 등을 묻혀 불을 붙인 횃불 이 가장 원시적인 형태의 조명이라고 말할 수 있습니다. 기름을 더 잘 묻히기 위해 나무 막대기를 천으로 감은 형태로 발전했습니다.

본격적 조명기구인 기름등잔은 기원전 8000년 메소포타미아 유적에서 처음 발견됐습니다. 조명은 화력보다 지속 시간이 더 중요합니다. 이 점에서 심지를 발명한 것은 조명에서 놀라운 진보입니다. 기름에 심지를 꽂아 불을 붙이면 천천히 타기 때문에 오랫동안 주변을 밝힐 수 있습니다. 기름의 종류가 식물, 동물, 석유로 바뀌는 수천 년 동안에도 ‘기름에 심지를 꽂아 밝힌다’는 기본 구조는 바뀌지 않았습니다.

기원전 100년 그리스와 로마인이 아마실에 밀랍을 묻힌 양초를 사용하기 시작했습니다. 밀랍은 꿀벌이 벌집을 만들 때 분비하는 물질로, 대량으로 얻을 수 있는 재료가 아닙니다. 값은 비쌌지만 냄새가 나지 않고 빛의 밝기가 균일해 귀족들의 사랑을 받았습니다. 그렇지만 양초도 등잔의 기본 구조에서 크게 벗어나 지 않습니다. 액체 기름 대신 고체 기름을 사용한다는 점이 다를 뿐입니다

전기 조명 시대를 연 백열전구

산업혁명 기간에 잠깐 가스등이 유행했었습니다.

가스등은 석탄 가스를 이용해 빛을 내는 등잔으로, 가스 저장소, 가스관 등 대형 설비가 필요했고 폭발 위험이 있었지만 기존 전등보다 훨씬 밝은 장점이 있었습니다. 최초의 가로등이 가스등으로 설치됐고, 도시를 중심으로 확산했습니다. 그러나 가스등의 역사는 1879 년까지였습니다.

에디슨이 백열전구를 발명한 것입니다. 사실 에디슨의 업적은 백열전구를 처음 발명한 것이 아니라, 45시간 이상 지속되는 백열전구를 만들어 상용화한 것입니다. 에디슨 이전의 백열전구는 지속 시간이 너무 짧아 쓸 수가 없었습니다. 에디슨은 1500가지 재료로 필라멘트를 만들어 시험한 끝에, 무명실로 만든 필라멘트를 진공상태의 유리병에 넣어 지속시간을 늘리는데 성공했습니다.

에디슨은 백열전구를 확산하기 위해 GE사를 설립하고, 발전소도 운영했습니다. 전기산업이 백열 전구 덕분에 시작됐다고 해도 과언이 아닙니다. 이후 백열전구는 개량을 거듭하며 130년 넘게 가장 많이 쓴 조명이 됐습니다. 그러나 백열전구의 시대는 곧 마감될 예정입니다. 열로 낭비하는 에너지가 95%에 달할 정도로 비효율적인 조명이기 때문입니다. 대부분 OECD 국가도 백열전구를 퇴출시키는 중에 있습니다. 무언가를 ‘태워’ 밝히는 뜨거운 조명의 시대는 끝났습니다.

에너지 절감형 조명의 시대

반면 1938년 인만이 발명한 형광등은 아직 유효합니다.

형광등은 전력 소비가 낮고, 수명이 긴 장점이 있어서 현재 가장 많이 쓰이고 있습니다. 원리는 좀 복잡합니다. 밀폐된 유리관에 아르곤과 수은 증기를 넣고 유리관 양쪽에 전극을 걸면 전자가 튀어 나가 면서 수은과 부딪치며 자외선을 만듭니다. 그러나 자외선은 우리가 볼 수 없는 빛이므로 보이도록 바꿔야 한다. 자외선은 유리관 안쪽에 칠해 놓은 형광물질과 부딪쳐

우리가 볼 수 있는 빛을 냅니다. 유리관 안에 수은 대신 다른 물질을 넣으면 조명의 색을 바꿀 수 있다.

흔히 우리가 네온사인이라고 부르는 것입니다. 질소가 들어가면 노란색, 네온이 들어가면 주황색, 이산화탄소는 흰색, 헬륨은 붉은색이 됩니다.

자동차 전조등으로 널리 쓰는 고 압방전등(HID)도 기본 원리는 형광등과 거의 비슷합니다. 퇴출 당하고 있는 백열등과 달리 형광등은 진화하면서 아직도 생명 력을 유지하고 있습니다. 조만간 형광등의 시대도 마감될 것으로 보이는데, 차세대 조명 인 LED 때문입니다. 반도체소자인 LED는 전류를 흘리면 빛을 내는 특이한 성질을 갖고 있는데, 에너지 효율이 최고 90%에 달하고 수명이 길어 예전부터 차세대 조명으로 주목받았습니다. 초기에는 밝기가 부족해 본격적인 조명으로 쓰기에는 부족했지만, 최근 기술이 비약적으로 발전하면서 단점이 거의 없는 조명으로 거듭나고 있다.

LED 다음에는 어떤 조명이 등장할까. 앞으로는 반딧불이처럼 전기가 없이도 차가운 빛을 내는 화학조명도 밝기가 개선되며 쓰임새가 늘어날 전망입니다. 뜨거운 조명에서 차가운 조명으로, 조명의 변신은 계속되고 있습니다.