낮·밤 따라 바뀌는 스마트조명…건강까지 챙긴다

생체리듬 반영, 백색 발광바이오드 조명 개발

▲다양한 색상의 발광다이오드.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자]인간의 일주기 리듬을 타는 스마트조명이 개발됐다. 이번에 개발된 조명은 백색 발광다이오드로 사람의 건강 등에 조명이 미치는 영향까지 반영해 만들어졌다. 시간에 따라 색상이 바뀌고 자연광과 비슷한 광원이어서 편안함을 준다.

최근 수명이 길고 소비전력이 적은 발광다이오드가 조명으로 각광받으면서 밝기, 효율, 색상 등에 대한 최적화 연구가 활발히 진행되고 있다. 반면 백색 발광다이오드 조명이 건강 등에 미치는 영향을 평가할 수 있는 성능지표에 대한 연구는 최근에야 주목을 받고 있다.

국내연구팀은 적색, 호박색, 녹색, 청색 4가지 형광체를 조합해 색 조절이 가능한 고색상 품질, 고효율의 백색 광원을 개발했다. 색 조절을 통해 자연광의 일주기성을 그대로 담아 일주기 리듬의 교란을 최소화 하고 유지시켜주는 스마트 조명이다.

연구팀은 자연광(태양)의 일주기에 맞춰 낮에 활동할 때에는 차가운 백색, 해가 질수록 따뜻한 백색이 일주기 리듬 교란 최소화에 도움이 될 것이라는 점에 착안했다. 저녁에 따뜻한 백색에 비해 청색 빛을 많이 나타내는 차가운 백색의 빛에 노출되면 청색 빛에 의해 멜라토닌(호르몬으로 밤과 낮의 길이나 계절에 따른 일조시간의 변화 등과 같은 광주기를 감지해 생체리듬에 관여하는 물질) 분비가 억제돼 숙면을 방해받는다. 조명에 쓰이는 빛의 색을 일주기 리듬에 맞도록 조절할 수 있도록 한 것이다.

연구팀이 개발한 형광체 주입한 백색 발광다이오드가 형광체를 이용하지 않고 발광다이오드 자체의 색에 의존하는 기존 반도체 발광다이오드와 비교할 때 색온도에 따라 조절이 가능한 것도 특징이다. 특정 온도 구간에서는 시각적 효율이 약 1.5 배 증가하는 등(96 lm/W 이상) 효율이 뛰어났다.

이번 연구는 국민대 생명나노화학과 도영락 교수, 오지혜 박사과정, 양수지 석사과정 연구원이 수행했다. 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도약)의 지원으로 이뤄졌으며 네이처출판그룹(NPG)이 발행하는 국제학술지 Light: science & applications 2월 14일자 온라인판((논문명 Healthy, natural, efficient and tunable lighting: four-package white LEDs for optimizing the circadian effect, color quality and vision performance)에 이름을 올렸다.

도 교수는 "효율과 색상의 품질을 모두 만족시키면서 일주기 리듬 교란을 최소화하고 리듬을 유지시켜주는 자연광에 가까운 고효율백색 발광다이오드를 개발한 것"이라며 "현재 연구실 내에서 시제품 조명 제작을 진행 중인데 앞으로 3년 이내에 실용화가 가능할 것"이라고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr