무슨 TV를 사지?
가전매장에서 TV를 고르려고 하면 고민에 빠지게 됩니다. 컴퓨터만큼 다양한 기능을 가지고 있는Smart TV, 화면을 입체적으로 볼 수 있는 3D TV뿐만 아니라, CRT, PDP, LCD, LED등 종류만 해도 이렇게 다양한데 도대체 차이가 무엇일까요?
TV에 붙는 수식어 중 CRT, PDP, LCD, LED라는 용어는 화면을 보여주는 방식에 따라 붙인 명칭이랍니다. CRT는 현재 가전제품매장에서는 거의 찾아보기가 힘든데요, 볼록하게 튀어나온 유리가 매력적인 브라운관 TV가 사용한 방식이랍니다. 화면크기를 크게 만들기 어렵고 너무 많은 공간을 차지하기 때문에 요즘에는 많이 사용하지 않아요. PDP는 전기를 주면 빛을 내는 플라즈마라는 물질을 이용해서 TV의 화면을 표시하는데요, 화면을 보여주는 응답속도가 빠르다는 장점이 있습니다.
최근에 인기 있는 TV 중의 하나는 LCD TV인데요, 이 안에는 액체의 성질과 고체의 성질을 가지는 액정이라는 물질이 있답니다. 액정은 흐르는 전기 양에 따라서 빛을 투과시키는 양을 조절할 수 있어요. 이를 이용해 화면을 표시하는 LCD TV는 가격이 싸다는 장점이 있지만 액정 자체는 빛을 내는 성질이 없기 때문에 빛을 내는 형광등과 같은 광원이 필요해 아주 얇게 만들기는 어렵다고 합니다.
현재 최고의 화두인 LED는 무엇일까요? LED에 대한 많은 관심과는 달리 그 원리나 장점에 대해서는 대부분이 잘 모를 것 같은데요, 오늘은 그 속을 한번 들여다 보겠습니다.
반도체는 전기가 흐르는 것일까 아닐까?
LED에 대해서 알아본다고 하였는데, 왜 갑자기 반도체 이야기를 하는지 궁금하시죠?
LED를 만드는 재료들은 반도체로 이루어져 있기 때문인데요, 우선 많이 들어 보았지만 잘 모르는 반도체에 대해서 알아보겠습니다.
전기가 아주 잘 흐르는 물질은 도체라고 부르고 있는데요, 대표적인 예로는 전선에 많이 쓰이고 있는 구리가 있습니다. 또한 나무는 전기가 흐르지 않는데요, 이렇게 전기가 흐르지 않는 물질은 부도체라고 합니다. 반면에 반도체는 도체와 부도체 사이의 성질을 가지고 있는 것으로 전기가 잘 통하지는 않지만 그렇다고 전혀 흐르지 않는 것은 아닙니다.
이렇게 전기를 적당하게 흐르게 해주는 반도체 물질은 전자기기 부품으로 많이 사용되고 있는데요, 다양한 연구를 통해서 트랜지스터와 같이 전기신호를 증폭시키는 역할뿐만 아니라 컴퓨터의 뇌라고 할 수 있는 CPU와 같이 복잡한 역할을 하는 곳에 사용될 수 있습니다.
LED 정확히 알려줘요 - LED 원리 소개
우리 생활에서 많이 사용되고 있는 반도체 물질 중 몇몇은 아주 특별한 성질을 가지고 있는데요, 전기를 흘려주면 빛을 내는 성질이 바로 그것이랍니다.
반도체 물질에 전기가 흐르는 원리는 컵에 물을 따르는 것과 유사합니다. 컵에 물을 따르기 위해서는 물이 들어 있는 주전자를 컵보다 높은 위치에서 물을 흘려야 컵에 물을 따를 수 있는데요, 이와 비슷하게 반도체에 전기를 흘려주기 위해서는 높은 위치 대신 높은 에너지를 가지는 전기를 흘려야 한답니다. 그런데 컵에 물을 따르다 보면 가끔 컵에서 물방울이 튀어 나가는 경우가 있는데요, 반도체에서도 높은 에너지를 가지는 전기가 튀어 나가기도 합니다. 그렇지만 진짜 전기가 밖으로 나가는 것은 아니고 다른 형태로 바뀌는데요, 그 중 하나가 빛이랍니다.
이러한 반도체가 빛을 내는 성질을 이용해 만든 것이 LED인데요, 반도체를 이루는 물질을울 변화 시키면 내는 빛의 종류를 붉은색에서 초록색, 또는 파란색이나 백색으로 바꿀 수 있습니다. LED를 만드는 데에 사용하는 물질은 갈륨이나 인듐과 같은 것들로 만들고 있는데요, 탄소와 수소로 이루어진 유기물을 주로 이용해서 만든 LED에 경우는 OLED라고 따로 부르고 있습니다.
LED 왜 이렇게 유명하지?
최근 들어 핸드폰 디스플레이뿐만 아니라 TV에 까지 사용될 정도로 인기 있는 LED는 왜 갑자기 유명세를 타기 시작한 것일까요?
LED는 전기를 이용해 빛을 낼 수 있기 때문에 조명으로 사용되는데요, 일반적으로 효율이 좋은 것으로 알려져 있습니다. 백열전구에의 경우 전기에너지를 이용해 필라멘트를 가열하고 2000도 이상으로 가열될 경우 빛을 내는 원리를 이용하고 있는데요. 이때 가열되면서 열로 빠져나가는 전기 에너지가 많아서 효율이 떨어집니다.
반면 LED는 가열 과정이 없어서 이론적으로 100% 효율을 가질 수 있고 실제로도 효율이 높아서 백열램프의 10배, 형광램프의 2배 정도에요. 즉 같은 빛을 내기 위해 백열램프의 10분의 1, 형광램프의 2분의 1 정도의 에너지만 있으면 되기 때문에 에너지 소모량이 적답니다. 또한 수명이 길다는 것도 LED램프의 장점입니다. 백열램프의 경우, 1000~1500시간대, 할로겐램프는 3000시간대, 형광램프가 2400~1만 시간 정도지만 LED램프의 수명은 6만~10만대로 반영구적으로 오랫동안 사용할 수 있답니다.
LED에 경우 매우 작게 제작할 수도 있어요. LED 칩 하나의 크기는 가로 0.3mm, 세로 0.3mm, 높이 0.1mm 정도에 불과하며 1mm 이하인 칩 32개를 조합하여 형광램프 수준의 밝기를 낼 수가 있다고 알려져 있습니다. 이렇게 작게 만들 수 있기 때문에 조명뿐만 아니라 TV와 같은 곳에 디스플레이로 적용가능 한데요, LCD는 광원이 필요하지만 LED는 이루는 물질이 빛을 내기 때문에 광원이 필요 없어서 얇은 기기를 만들 수도 있고 다양한 색을 내기 때문에 선명도도 증가되어서 각광 받고 있는 것입니다.
LED는 태양전지와 사촌?!
이렇듯 많은 장점을 가진 LED가 태양전지와 유사하다면 믿으실 수 있나요?
태양전지는 태양광을 이용해 직접 전기를 생산하는 장치로 석유와 달리 환경오염 물질이 지속적으로 사용할 수 있는 에너지원이어서 국내에서도 많은 연구가 진행되고 있습니다. 한화케미칼에서도 이러한 중요성을 인지하고 태양광 분야에 투자를 아끼지 않고 연구를 진행하고 있답니다.
태양전지를 만드는 데에 반도체를 사용하는데요, 앞서 말한 것처럼 반도체는 빛을 내는 물질도 있지만, 반대로 빛을 흡수하는 물질도 있답니다. 이렇게 반도체가 빛을 흡수 할 경우 전자를 만들 수 있고 이를 이용해 전기를 생산할 수 있는데요, 이것이 태양전지의 원리이랍니다.
LED는 태양전지가 전기를 만들어 내는 과정과 반대이므로 LED에 사용되는 반도체가 빛을 흡수할 수 있을 경우 전기가 만들어 지지 않을까 생각할 수 있는데요, 실제로도 가능합니다. LED에 사용되는 물질은 자신이 낼 수 있는 빛과 유사한 빛을 흡수할 수 있어서 전기를 만들어 낼 수 있고 이 같은 이유 때문에 태양전지에 사용되는 물질과 LED에 사용되는 물질이 같은 경우도 있답니다.
에너지도 절약해주고 밝은 빛과 선명한 화면까지 만들어 주는 LED, 아직은 가격이 많이 비싸서 많이 사용되지 않지만, 미래에는 더 값싼 LED가 나와서 사람들에게 애용 되었으면 좋겠습니다.
* 참고문헌: LED, 한국과학기술정보연구원
실리콘 태양전지, 이수홍
디지털 TV의 시장환경과 최근의 수출입동향, 전자부품연구원 전자정보센터
