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오래써도 계속 밝~은 형광등 나온다

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오래써도 계속 밝~은 형광등 나온다

2017.03.02 07:32

 

Pixabay 제공
Pixabay 제공

※ 세줄요약
1. 형광등을 오래 사용하면 빛이 점차 어두워진다. 높은 온도에서 빛의 세기가 감소(소광현상)하는 형광체의 특징 때문이다.
2. 국내연구진이 높은 온도에서 사용해도 소광현상이 없는 새로운 형광체를 개발했다.
3. 향후 발광다이오드(LED) 형광등 등에 적용하면 형광등의 수명을 늘리고, 더 다양한 분야에 형광등을 응용할 수 있을 것으로 보인다.

 

5만 시간 수명을 보증한다는 발광다이오드(LED) 형광등. 그런데 어찌, 쓰다보니 눈이 부시도록 밝던 처음의 빛이 점점 약해져 수명을 다하기도 전에 교체하는 일이 일어난다. 

 

전남대 제공
전남대 제공

이제 이런 불편은 사라질 전망이다. 임원빈 전남대 신소재공학부 교수(사진)팀이 높은 온도에서 사용해도 장시간 빛의 세기를 유지하는 새로운 형광체를 개발했기 때문이다.

 

형광등이 어두워지는 이유는 빛을 받아 색을 변환하는 ‘형광체’가 가진 특성 때문이다. 현재 LED 제작에 사용되는 대부분의 형광체는 온도가 올라가면 발광감도가 떨어지는 ‘열적 소광현상’을 보인다. 발광을 일정하게 유지하고, 고출력으로 응용하기 위해선 LED 구동 시 발생하는 열에 안정적인 소재가 필요하다.

 

가정에서 사용되는 상용 형광체의 빛 세기는 200도의 고온에서 상온 대비 12~20% 수준이다. 발광 저하를 극복하기 위해 물리적으로 형광체 표면을 코팅하거나, 유리소재와 결합한 형태로 제작하기도 한다. 하지만 이런 기술은 공정을 추가했음에도 소광현상을 줄일 뿐 근본적으로 해결하지 못하기 때문에 ‘가성비’가 떨어진다.

 

연구진이 사람의 세포가 스스로 상처를 치유한다는 점에서 아이디어를 얻었다. 열적 소광이라는 상처를 치료할 수 있는 치유센터를 형광체 내부에 두기로 한 것이다.

 

연구진이 개발한 ‘스마트 자가치유(Self-healing) 형광체’는 나트륨(Na) 이온이 움직이며 전류가 흐르도록 설계했다. 이때 나트륨 이온은 형광체 내에서 빛을 흡수할 수 있는 에너지 준위를 생성하고, 이 준위 속에 전자들이 가둬진다. 가둬진 전자들이 활성제의 발광센터로 이동하고, 이로 인해 고온에서도 발광 세기가 감소하지 않는 현상이 나타난다.

 

임 교수는 “형광체의 난제로 여겨지던 안정성 문제를 외부의 물리적 방법이 아닌 내부의 특성을 이용해 자체적으로 해결한 것”이라며 “온도가 올라가더라도 빛의 세기가 줄어들지 않는 형광체 원천 기술을 개발한건 세계 최초”라고 말했다.

 

이 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 머터리얼스’ 14일자에 실렸으며, 국내외 특허에 등록됐다.

 

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