▲ ‘2016 광도우국제조명전시회’에 출품된 LED조명기구. (사진=김중배 大記者)     © 한국건축신문

 

 

요즘 인스타그램에 멋지게 꾸민 우리집 사진을 인증샷으로 올리는 것이 크게 유행하고 있다. 이런 흐름을 타고 전국에 산재한 조명매장을 찾는 소비자들의 발걸음도 과거에 비해 늘어나는 추세다. 요즘 소비자들이 주로 찾는 제품은 LED조명기구들이다. 워낙 LED조명기구가 에너지 절약 효과가 높다고 언론매체들이 보도를 해댄 영향이 크다. 하지만 LED조명기구, 만만히 볼 상대가 아니다. 꼼꼼하게 따져보고 구입하지 않았다가 후회하는 소비자들이 많다는 얘기다. <편집자주>

 

 

언론보도 영향으로 LED조명기구 구매하려는 소비자 증가
LED조명기구는 한번 잘못 구입하면 두고두고 후회 할수도
연색성 좋고 플리커현상 없고 역률 높은 제품인지 확인을

 

 

지난 4월 중순에 서울시 강남구에서 직원이 50명 정도인 A병원을 운영 중이라는 B병원장이 신문사로 전화를 걸어 왔다. B병원장의 말하는 내용을 들어보니 얼마 전 병원의 조명 전체를 LED조명으로 교체를 하고 난 뒤 병원 직원들의 불평과 불만이 쏟아지고 있다는 얘기였다.

병원 직원들의 불만을 몇 가지 정리하면 다음과 같다. 첫째, 조명기구를 LED로 바꾼 뒤에 물체의 색채가 제대로 나오지 않는다. 둘째, 왜 그런지 모르겠지만, LED조명기구로 바꿔단 뒤부터 눈이 아주 피로하다 셋째, 머리가 아프다거나, 속이 울렁울렁거린다거나, 아예 구토가 난다고 하는 사람들이 부쩍 늘어났다. 넷째, LED조명을 설치하면 전기료가 대폭 절감이 된다더니 조명기구를 교체하기 전이나 교체를 한 뒤의 전기료에 큰 차이가 없다는 것 등이었다.

이 가운데서도 B병원장이 가장 속을 끓이고 있는 점은 세 번째 부분이었다. 시간이 갈수록 병원 직원들의 불만이 높아지더니 나중에는 아예 조명기구를 다시 바꿔달라고 요구하기 시작했다는 것이다.

“그렇다면 조명기구 교체공사를 한 업체와는 이 문제를 놓고 상의를 해보았느냐?”고 묻자 B병원장은 “조명업체에게 얘기를 했더니 한 마디로 ‘LED조명이란 것이 원래 그렇다’는 대답만 하더라”고 말했다. 그리고 “지금에 와서는 아예 전화도 받지 않는다”고 하소연을 했다. 소비자보호원에다가 문의도 해보았지만 “그런 문제는 여기서 취급을 하지 않는다”는 대답만 하더라는 것이다.  

얘기를 다 하고난 B병원장은 “첨단 조명기구를 설치한다고 큰마음을 먹고 수천만원을 들여서 LED조명으로 교체했더니 과거 형광등기구를 사용할 때보다 더 골치가 아픈 일이 생겼다”면서 “어떻게 해결할 방안이 없겠느냐?”고 물어왔다. 

사실 우리 주변에는 LED조명기구를 들여놓았다가 이런 식으로 애를 먹는 소비자들이 알게 모르게 많다. 이런 소비자들은 한결같이 “이럴 줄을 진즉에 알았더라면 LED조명기구로 서둘러 교체하지는 않았을 것”이라고 말한다.

그렇다면, LED조명기구에 무슨 문제가 있어서 이런 일들이 벌어지는 것일까? 여기에는 3가지 비밀이 숨어 있다.

◆첫번째 비밀 : 연색성

첫째 비밀은, LED조명기구는 기존의 백열전구를 사용하는 조명기구나 형광램프를 사용하는 형광등기구와는 전혀 다른 제품이라는 것이다. 여기서 문제의 핵심은 조명기구가 빛을 내는 원리이다.

백열전구는 텅스텐 필라멘트에 전기를 통했을 때 텅스텐 필라멘트가 저항을 받아서 뜨겁게 달궈질 때 나오는 빛을 이용하는 것이다. 이때 텅스텐 필라멘트에서 나오는 빛은 색온도 2500~3000K(캘빈도)의 따뜻한 느낌의 붉은 색 광색의 빛이다. 단순히 텅스텐 필라멘트를 전기로 달구어서 여기서 나오는 빛을 조명에 사용하는 것이기 때문에 광색을 바꿀 수는 없다.

형광램프는 음극관(Cold cathod)이라는 필라멘트에서 나온 전자가 형광램프에 바른 수은에 부딪힐 때 생기는 빛을 조명에 이용하는 것이다. 이때 나오는 빛은 푸른빛이다. 하지만 형광램프 안에 형광체를 넣어서 흰빛이 나도록 한다.

 

빛의 삼원색은 빨강, 초록, 파랑이다. 따라서 형광체도 빨강빛을 내는 형광체, 초록빛을 내는 형광체, 파란빛을 내는 형광체 등 3개 종류를 사용한다. 이렇게 3개 종류의 형광체를 쓰는 형광램프를 3파장 형광램프라고 부른다. 특수한 형광램프로 5개의 파장을 내는 형광체를 쓰는 것도 있다.

이런 백열전구나 형광램프에 비해서 LED조명은 빛을 내는 방식이 전혀 다르다. 우리가 요즘 보는 LED조명기구는 1997년 일본의 나카무라 슈지 교수가 우연히(?) 발명한 백색LED를 광원으로 사용한다.

나카무라 슈지 교수가 발명한 백색LED는 원래 파란빛을 내는 LED에 노란색을 내는 형광체를 추가해서 파랑LED+노랑빛을 내는 형광체=백색빛을 내는 LED를 만들어내는 방식이다. 이것을 YAG방식이라고 말한다.

문제는 이렇게 해서 만들어진 백색LED가 사실은 완전한 백색이 아니라는 사실이다. 만일에 노란빛을 내는 형광체가 청색LED에서 나오는 푸른빛을 충분하게 잡아주지 못한다면 이 조명기구에서 나온 빛은 아무래도 푸른빛이 강할 수밖에 없다. 그러니 불을 켜면 물체가 푸른빛 또는 푸른색을 띠는 것으로 보이게 된다. 말하자면 천연의 태양 아래서 보는 것과 같은 자연스러운 색채가 재현되지 않는다는 말이다.

이렇게 되는 이유는 태양빛이 어떻게 구성이 돼 있는가를 살펴보면 쉽게 알 수가 있다. 태양빛을 프리즘으로 분광(分光)을 하면 빨, 주, 노, 초, 파, 남, 보 등 7가지 색깔로 나누어진다.

 

이것은 곧 태양빛이 7가지 색깔의 빛이 하나로 합쳐져서 흰색의 빛으로 보인다는 것을 의미한다. 즉 태양빛은 빨강, 초록, 파랑 등 빛의 3원색이 아니라, 빨, 주, 노, 초, 파, 남, 보 등 7가지 색 즉, 빛의 7원색의 가색혼합을 통해 나타나는 색(빛)이라는 얘기다.

이런 태양빛을 재현한 것이 바로 인공광원(램프)이다. 그런데 LED조명은 7가지 색(빛)을 섞은 것이 아니라 파랑과 노랑 2가지 색을 합쳐서 만들어낸 빛이기 때문에 햇빛 아래서 보는 색채와 LED조명 아래서 보는 색채에 차이가 날 수밖에 없다.

그러므로 LED조명기구를 구입을 할 때는 먼저 이 LED조명기구의 연색성(연색성평가지수=CRI 또는 Ra)가 얼마나 높은가를 따져봐야 한다. 연섹성평가지수(연생성)란 그 빛에 들어 있는 빨, 주, 노, 초, 파, 남, 보의 파장이 태양빛과 얼마나 가까운가를 나타낸 것이다. 가급적 연색성평가지수가 높은 것이 좋은 제품이라고 할 수가 있다.

현재 국내에서 생산되는 LED전구나 직관형 LED램프는 안전인증기준, KS인증기준, 고효율인증기준 등에 맞춰서 제작을 하는데 그 수준은 대략 80Ra 내외이다.

그런데 연색성이 최소한 85Ra는 돼야 연색성이 좋다고 하며, 90Ra 또는 95Ra가 돼야 연색성이 높다고 평가한다. 현재까지 등장한 LED램프나 조명기구 가운데 연색성이 가장 높은 제품은 98Ra인 것으로 파악되고 있다.

◆두번째 비밀 : 플리커현상

현재 국내의 LED조명 보급 수준은 30% 정도이다. 나머지 70%는 아직도 형광램프를 사용하는 형광등기구를 쓰고 있다는 뜻이다.

정부에서는 에너지 절감을 위해서 2060계획을 추진 중이다. 이것은 2020년까지 LED조명의 보급률을 60%로 늘린다는 것이다. 정부에서는 이 때가 되면 정부와 지자체 등 공공 부문의 조명 100%, 민간 부문의 조명 중 60%를 LED조명으로 바꿀 수가 있을 것으로 전망하고 있다.

이런 상황에서 등장한 것이 바로 플리커현상이라는 것이다. 플리커현상이란 LED조명기구를 켰을 때 LED램프 부분(광원 부분)이 계속해서 깜박거리는 현상을 말한다. 이것은 LED조명을 점등하는 데 사용되는 전기(직류)와 우리가 일상적으로 사용하는 전기(교류) 간의 전기적인 특성 차이에서 오는 것이라고 할 수가 있다.

원래 LED는 우리가 일상적으로 사용하는 전기인 교류(AC)가 아니라, 건전지와 같은 직류(DC)를 사용해서 점등하게 돼 있다. 그렇기 때문에 교류를 직류로 바꿔주는 장치인 LED 드라이버를 사용하게 된다.

이 LED 드라이버에서 핵심 역할을 하는 것은 바로 교류를 직류로 전환시키는 장치인 커패시티(콘덴서)이다. 이 커패시티(콘덴서)가 교류를 직류로 전환시켜주기 때문에 LED조명기구에 불이 켜지는 것이다.

커패시티에는 2종류가 있다. 기존의 커패시티(콘댄서)는 전해질을 사용하는 것이었다. 그런데 이런 전해질 커패시티는 전해질 용액이 증발하는 현상 때문에 시간이 지나면 수먕이 다 해서 불이 나가게 된다. 이렇게 되기까지 걸리는 시간이 1만 5000 시간에서 2만 시간 정도라고 알려졌다.

이렇게 전해질 커패시티의 수명이 짧기 때문에 그 대안으로 나온 것이 반도체 칩을 사용하는 IC 커패시티(콘덴서)이다. IC 커패시티는 수명이 5~10만 시간에 이르기 때문에 LED조명기구를 훨씬 오래 사용할 수가 있다.

문제는 이런 커패시티를 이용해서 교류(AC)를 직류(DC)로 변환할 때 완벽하게 변환이 되지 않는 수가 있다는 것이다. 이렇게 불완전하게 변환이 되면 변환이 되지 않은 전류(잔여전류)가 생기게 되고 이 때문에 LED가 계속 전류가 들어왔다 나갔다 하는 현상이 나타나게 된다.

이렇게 되면 우리 눈이 미처 인식하지 못하는 사이에 LED조명기구는 계속 깜빡거리게 되는데, 이것을 가리켜 플리커(Flicker)현상이라고 부른다.  

플리커현상은 일종의 광전자 섬광과 같은 것으로, 플리커현상에 노출이 되면 사람들은 어지러움, 두통, 구토증세 같은 신체적인 이상현상을 겪게 된다. 심지어는 우울증에 빠지는 경우도 있다고 한다.

이런 플리커현상을 예방하기 위해서 유럽 각국에서는 LED조명기구에 플리커현상이 발생하지 않도록 하는 기술적인 기준을 만들어서 규제를 하고 있는 중이다.

플리커현상으로 인한 신체적인 이상은 일시적인 것이 아니라 문제의 led조명기구를 사용하는 한 계속 나타나게 된다. 따라서 최고의 예방법은 플리커현상이 나타나지 않는 LED조명기구를 잘 선택해서 구입을 하는 수밖에는 없다.

문제는 일반 소비자가 구입하려는 LED조명기구에 플리커현상이 나타나는지, 나타나지 않는지를 알 수가 없다는 점이다. 이런 때에는 스마트폰으로 LED조명기구를 비춰보면 된다. 플리커현상이 나타나는 LED조명기구라면 스마트폰 화면에 줄이 죽죽 가는 것을 볼 수가 있다. 이런 제품은 플리커현상이 나타나는 것이므로 구입을 하지 않도록 한다.

◆세번째 비밀 : 역률

지금까지 LED조명기구에 대해서 알려진 것도 많다.예를 들어서 LED조명기구의 효율은 1W당 루멘(lm)으로 나타내며, 이 값이 클수록 에너지 효율이 높다는 것, LED조명을 켰을 때 물체에 푸른빛이 감도는 것처럼 보이는 이유는 청색 LED 때문이라는 것, 이런 현상을 피하려면 연색성(Ra)이 높은 제품을 구입해야 한다는 것, LED조명기구를 켰을 때 어지럽거나 두통이 나는 것은 플리커현상 때문이라는 것 등이다.

하지만 아직도 LED조명에 대해서 잘 알려지지 않은 것들이 있다. 그 가운데 하나가 역률이라는 문제이다. 역률이란 전기제품에 투입되는 전기 에너지 가운데 얼마가 원래 목적에 사용되는가 하는 것을 나타내는 전문용어이다.

예를 들어서 역률이 1이라고 하면 전기제품에 투입되는 전기 에너지의 100%가 원래의 목적에 사용된다는 얘기가 된다. 즉, 전기 에너지의 낭비가 전혀 없다는 뜻이다.

그러나 역률이 1인 전기제품은 이상적이기는 하지만 현실에서는 존재하기가 어렵다. 전기제품에 사용되는 전선 같은 것에서 저항이 발생하기 때문에 그만큼 - 어쩔 수 없이 - 전기 에너지의 손실이 생길 수밖에 없는 까닭이다.

요즘은 전기제품의 효율이 높아져서 역률이 0.97, 0.98 하는 식으로 높게 나오는 경우가 많다. 이것은 LED조명기구도 마찬가지다.

하지만 외국에서 수입되는 LED조명기구나 램프 가운데는 역률이 형편없는 경우도 없지 않다. 예를 들어서 2014년에 한 언론매체가 국내에 유통되는 중국, 베트남, 대만, 말레이시아 등에서 수입된 LED전구의 역률을 조사해 봤더니 역률이 0.4 수준에 불과한 제품도 있었다고 한다.

역률이 0.4라고 한다면, 투입된 전기 에너지 가운데 실제 용도에  사용되는 전기 에너지는 40%에 불과하다는 얘기다. 나머지 60%는 모두 불필요한 열 등으로 낭비가 된다는 말이다.

이런 LED조명기구나 LED램프를 사용하면 조명 에너지를 절약하기는커녕 엄청난 전기료 폭탄을 맞게 될 가능성이 높다. 배보다 배꼽이 더 크게 되는 셈이다.

그러므로 LED조명기구나 LED램프를 구입할 때는 꼭 역률이 얼마나 되는가를 확인해 봐야 한다. 역률은 조명기구나 조명기구 상자에 부착돼 있는 안전인증 스티커에 기재가 돼 있으므로 이 부분을 꼼꼼하게 살펴볼 필요가 있다.

 

◆소비자가 꼼꼼하게 따져보고 구입하는 지혜 가져야

LED가 발명된 것은 60년도 넘는 일이다. 하지만 1997년 일본 니치아화학의 연구원인 나카무라 슈지 교수가 청색LED에 이어 백색LED를 발명하면서 비로소 조명의 광원으로 사용되기 시작했다. 이렇게 보면 LED가 조명 광원으로 사용된 것은 불과 20년이 채 되지 않았다.

 

그렇기 때문에 LED는 아직 조명 광원으로서 개발, 응용되는 과정에 있다고 해도 크게 틀린 말은 아니다. 따라서 LED조명의 장점 못지 않게 내재된 문제점들도 앞으로 시간이 지나면서 드러날 수가 있다.

 

특히 LED조명이 사람의 몸과 눈에 어떤 영향을 미치느가에 대해서는 아직 연구하고 검증해야 할 일들이 많다는 것이 이 분야 과학자들의 한결같은 지적이다.

그러므로 LED조명은 무조건 좋다거나, 무조건 나쁘다고 말하는 것은 바람직하지 않다. 그 대신 LED조명의 장점과 단점, 개선해야 할 문제점들을 꼼꼼이 따져보면서 용도에 맞게 사용하는 지혜와 노력이 필요하다.
/김중배 大記者 

 

사진설명 :

‘2016 광도우국제조명전시회’에 출품된 LED조명기구. (사진=김중배 大記者)