SEG - Sound Expert Group

  백열등과 형광등 - 백열등은 1879년 미국의 에디슨이 발명한 조명기구이다. 당시 에디슨은 발명가로서의 명성이 세간에 잘 알려져 있던 터에, 전등을 만들기로 호언장담하였기 때문에 약속을 지키기 위해 전등을 만들지 않으면 안되게 되어 있었다. 에디슨은 사재를 털어가며 전등개발에 몰두 하였다. 세상에 있는 모든 물질을 다 구하여 전등의 발광부를 개발하고자 애를 썼으나 성공하지 못하다가 대나무 숯으로 수명은 길지 않았지만 일단 전등을 만들 수 있었다.

에디슨이 말하기를 천재란 99%의 노력과 1%의 영감으로 이루어 진다고 하였다. 이와 아주 유사한 말을 이미 추사 김정희 선생께서 말씀 하셨다. 99,999의 노력과 1의 재능으로 일이 이루어 진다고. 하여튼 에디슨은 국민학교를 2학년 때 중퇴하고 독학으로 연구에 몰두 하였다. 이 때문에 에디슨은 국민학생들에게 희망을 주는 위인이 되었다. 물방울 하나에 물방울 하나를 더하면 큰 물방울 하나가 된다고 한다든가, 며칠씩 학교에 결석하고 달걀을 품어 병아리를 까려고 했다는 얘기는 엉뚱하더라도 즉, 공부를 잘하지 못하더라도 뛰어난 인물이 될 수 있음을 에디슨이 보여주었기 때문이다. 그러나 전등을 개발할 당시에 에디슨의 노력은 대단하였다. 잠을 거의 자지않고 연구를 하였기 때문에 그의 연구원들 중에는 견디다 못해 에디슨의 곁을 떠나는 사람까지 있었다. 아무튼, 에디슨이 공부하던 시절에는 공학적인 관심사를 학교에서 제대로 교육하지 못하던 시절이었다. 대중교육이 활성화 된 것은 20세기에 들어와서부터라고 할 수 있다. 그러므로 20세기와 19세기의 학교 개념은 크게 다르기 때문에 당시의 국민학교를 중퇴하는 행위를 지금의 대한민국에서 중퇴하는 것과 비교해서는 안 된다. 당시의 학교 중퇴는 미국에서 흔한 일이었고, 아예 학교에 입학할 기회조차 얻기 힘들었다. 드넓은 미국에서 모든 촌 구석까지 교육제도를 일반화 시키기에는 지리적으로나 경제적으로 불가능했던 것이다. 그러기에 링컨도 학교를 다니지 못하지 않았던가?  

그래도 에디슨이 발명으로 성공할 수 있었던 것은 에디슨 당시에 서방에는 특허제도가 잘 정비되어 있었기 때문이다. 사회적으로 발명의 붐이 일었다고 할 수 있는 시절이었다. 에디슨은 사업적인 개념으로 돈을 벌기 위해 발명에 매진했던 것이다.  하여튼 현재의 전등은 에디슨의 전등과는 다르게 텅스텐으로 작은 코일형 필라멘트를 만들고 이를 다시 나선형으로 비틀어 만든 이중코일을 질소로 채워진 유리구 속에 넣어 불빛을 내도록 되어 있다. 텅스텐을 사용하는 이유는 융점이 높기 때문이다. 전류가 전선에 흐른다는 것은 자유전자가 전류의 반대 방향으로 이동하는 것으로써 전압을 높이 걸수록 전자의 이동속도가 빨라진다. 이 때, 이동하는 전자들은 원자와 무수히 충돌하게 되는데, 자유전자와 충돌하여 에너지를 얻은 궤도전자들이 높은 에너지상태의 궤도로 올라갔다가 낮은 에너지 상태로 천이하면서 빛을 방출하는 원리를 이용하는 것이 백열등 이다.

전구를 사용하다 보면 필라멘트가 증발하여 빛이 흐려지므로 전구가 어두워지면 교환하는 것이 경제적이다. 전구의 밝기가 처음의 80%로 감소하는데 걸리는 사용시간이 전구의 수명이 된다. 보통 전구는 1000시간의 수명을 갖는다. 즉, 하루에 6시간 씩 사용한다면 170일이 전구의 수명이 되므로 1년에 두번 교환해 주는 것이 좋다. 전구의 필라멘트는 진동에 약하므로 전등이 흔들리지 않도록해야 하며, 특히 스위치를 키고 끌때 흔들리면 끊어지기 쉽다. 전구의 에너지 효율은 7% 정도이다. 즉, 전기에너지의 90% 이상이 열로 낭비되고 7%만이 빛으로 바뀐다.  이 처럼 백열전구의 효율이 낮아서 우리나라는 2014년도부터 생산중단 조치를 취하였다.

형광등은 20세기에 교류발전을 주장한 크로아티아 태생인 테스라(Tesla)가 발명한 것으로 알려져 있다. 테스라는 에디슨과는 달리 욕심이나 돈을 벌려고 하지 않는 성품이라서 자기의 발명품을 특허를 내거나 발명 사실을 적극 알리지는 않았다. 그러므로 미국의 GE사에서 상업용 형광등을 개발하여 보급한 사실을 근거로 GE사에서 형광등을 발명한 것으로 잘 못 알려져 있기도 하다. GE(General Electric)사는 에디슨이 설립한 회사이며 테스라는 GE사에서 일한 적이 있다.

형광등은 백열전구 보다 수명이 길고 전기 소모도 백열등의 30% 정도만 소비하므로 경제적이다. 형광등의 유리관 양쪽에도 필라멘트가 있다. 그리고 유리벽에는 형광물질이 몇가지 혼합되어 칠해지고 안에는 아르곤과 기체상태의 수은이 들어 있다. 형광등의 스위치를 넣으면 필라멘트가 가열되고, 이 순간에 전기 회로를 바꾸어 주면 방전이 일어난다. 방전은 양쪽 필라멘트 사이에 전자가 이동하는 현상으로 이 전자가 수은원자에 부딪혀 파장이 짧은 엑스선과 자외선을 방출하고, 엑스선과 자외선이 유리벽의 형광물질을 때려 눈에 보이는 가시광선을 내보내는 것이다. 방전이 일어나도록 회로를 변경시키는 도구가 바이메탈로 만드는 꼬마전구이다. 이런 과정 때문에 형광등에 불이 켜지는데 시간이 필요하고, 이런 뜻에서 반응이 늦은 사람을 형광등이라 부르기도 한다. 형광등은 20도에서 가장 밝고 춥거나 더우면 밝기가 감소한다. 그러므로 겨울에 형광등을 옥외용으로 사용하는 것은 좋지 않다.

근래에는 부엌이나 이발소, 대중탕의 빗 등을 보관하는 위생시설에 프르스름한 빛의 살균등을 많이 설치하고 있다. 살균등은 형광등과 똑 같으되 유리벽에 형광물질을 바르지 않아 자외선이 직접 밖으로 방출하도록 만든 것이다. 다만 보통의 유리는 자외선을 잘 흡수하고 통과시키지 않기 때문에 특별히 수정유리를 사용한다. 살균등을 맨눈으로 보는 것은 좋지 않다. 그리고 살균력이 강한 자외선은 3,600Å=0.36마이크로미터의 파장을 가진다.

네온사인은 밤거리의 광고용으로 각광을 받고 있다. 도시의 밤풍경을 연출하는 것에는 고층빌딩의 불빛과 가로등도 있지만 단연, 네온사인의 불빛이 가장 아름답다. 네온사인의 전기에너지 소비는 별로 크지 않으나 보통 1m당 10,000볼트의 고압전기를 사용해야 한다. 네온사인도 형광등과 같이 방전을 이용하되 유리관 속의 가스와 유리관의 유리색에 따라 다양한 색을 낼 수 있는 것이다. 네온가스를 넣으면 붉은색이 되고, 아르곤을 넣으면 보라색, 아르곤과 수은을 넣으면 푸른색의 네온사인이 된다. 노란 유리관에 아르곤과 수은을 넣으면 녹색의 네온사인이 만들어 진다.

최근에는 새로운 필름형태의 면광원의 조명기구도 만들어지고 있으며,  비교적 가열이 심하지 않은 즉, 효율이 좋은 광다이오드(LED) 광원도 상용화되어 판매되고 있다. 머지않아 백열등은 주변에서 찾아보기 어려운 시대가 올 것이다.