‘발광다이오드(LED)는 불을 껐을 때, 왜 모두 노란색으로 보일까?’
요즘 각종 뉴스와 신문에서 가장 자주 등장하는 IT용어 중 하나가 LED 조명입니다. 인류가 120년 전부터 사용해온 백열등보다 에너지 효율이 월등히 높으면서도 형광등에 사용되는 수은 등 유해 중금속이 포함돼 있지 않는 친환경 조명입니다. 인간의 미래를 밝혀줄 차세대 광원으로 안성맞춤인 셈이죠. 그런데 눈에는 보이지 않지만, 이 LED가 실제로 내는 빛이 흰색이 아닌 파란색이라면 믿으지나요? 우리가 생활 속에서 사용하고 있는 LED가 원래 가지고 있는 색은 파란색입니다. 다만 파란색 빛은 있는 그대로 실생활에 사용할 수 없기 때문에 약간의 변형을 가해줘야 하는데, 이 때 필요한 것이 바로 형광체입니다.
Q:LED 조명에 사용되는 형광체는 왜 노랗게 보이나요?
A:형광체는 LED 겉면에 미세한 알갱이 크기로 존재합니다. 맨눈으로 보면 노란색을 띄죠. 여러분이 LED 조명을 사용하기 위해 전원을 켜면, LED에서 나온 파란빛은 이 노란색 형광체와 만나 흰색이 됩니다. 파란빛과 노란빛을 합치면 흰색이 된다는 것은 미술 시간에 배워서 잘 알고 있을 것입니다. LED 조명을 집에서 사용하고 있거나 자전거 안전등 용도로 이용하고 있는 친구들은 조명 내부에 장착된 낱개의 LED를 본 적이 있을 겁니다. 눈치 챘겠지만 LED 조명의 전원을 껐을 때, 이들 LED 색깔이 노란색인 이유는 우리가 LED에 붙어 있는 형광체 색깔을 보고 있기 때문이랍니다.
Q:형광체는 모든 LED에 사용되나요?
A:그렇지 않습니다. 위에서 설명한 대로 흰색 LED를 만들때만 노란색 형광체가 필요합니다. 그 외에 붉은색, 초록색 등은 굳이 형광체를 사용하지 않아도 LED에서 바로 원하는 색을 얻을 수 있죠. 물론 형광체를 쓰지 않고도 LED의 혼합만으로 흰색을 구현하는 방법이 없는 것은 아닙니다. 똑똑한 여러분은 벌써 알았겠지만 붉은색(R)·초록색(G)·푸른색(B) LED 3개를 합치면 푸른색 LED에 노란 형광체를 쓴 것과 마찬가지로 흰색을 낼 수가 있습니다. 바로 RGB LED라고 부르는 건데요. 다만 형광체를 사용할 경우 흰색을 내는데 1개의 LED만 필요한 반면, RGB LED는 최소 3개의 LED가 필요하죠. 이 때문에 생산하는데 더 많은 비용이 들어가게 됩니다. RGB LED보다 푸른색 LED에 형광체를 사용하는 방식을 선호하는 이유입니다.
Q:LED 형광체 종류에는 무엇이 있나요?
A:세계적으로 LED용 형광체를 생산하는 기업은 그리 많지 않습니다. 워낙 기술 장벽이 높아 신생 업체가 참여해 선진 기업들의 생산 노하우를 따라잡기가 여간 어렵지 않기 때문입니다. 세계적으로 일본 니치아화학공업이 만드는 ‘YAG’, 독일 오스람이 제조하는 ‘TAG’, 그리고 일본 도요타고세이와 유럽계 기업들이 생산하는 ‘실리케이트’가 3대 형광체로 꼽힙니다. 이 중 YAG는 니치아화학공업과 특허공유 계약을 맺은 업체들에게만 독점적으로 공급하기 때문에 일반 LED 업체들은 사용하기 어렵습니다. 그래서 요즘 국내 업체들은 실리케이트 형광체를 주로 이용하는 추세입니다. 생산하는 기업이 많고, 가격대비 빛의 효율이나 신뢰성도 비교적 안정적이기 때문입니다.
Q:형광체는 LED에만 사용되나요?
A:그렇지 않습니다. 형광체는 LED 뿐만 아니라 빛을 내는 기기에 다양하게 사용됩니다. 대표적인 게 여러분의 집에 설치돼 있는 형광등입니다. 형광등의 불을 껐을 때 겉면에 뿌연 하얀색을 볼 수 있죠. 이것도 흰색 빛을 내는 형광체의 일종입니다. 그리고 차세대 디스플레이로 각광받고 있는 능동형(AM) 유기발광다이오드(OLED)에도 붉은색(R)·초록색(G)·푸른색(B) 형광물질이 사용됩니다. LED에서 쓰는 것과 완전히 똑같은 성분은 아니지만 각자가 가진 특성을 통해 우리 눈에 더 선명하고 보기 좋은 빛을 보내준다는 점에서, 형광체의 역할은 동일합니다.
안석현기자 ahngija@etnews.co.kr