가정주택의 거실 조명밝기는 얼마가 적당할까요?
LED 조명의 밝기에 대하여
분명 사람의 눈은 주관적이라 해도 정상적인 시력을 가진 사람이면 대다수 비슷하게 느끼는 것이 있습니다. 바로 밝기라는 것입니다. 대표적인게 호롱불은 어둡다고 누구나 생각 할 것이고 태양빛은 너무 밝아 제대로 태양의 모습을 볼 수 없다는 점도 그렇습니다.
하지만 공학의 매력은 바로 이러한 밝기조차 수치로 표현 하고 싶어 합니다. 객관적으로 어느정도 밝은지를 알려 줄 수 있는 것이지요.
전기기사 자격증 실기 부분에선 조명에 대해 한 파트 다룹니다. 이때 광속, 광도, 조도, 광속발산도, 휘도등의 정의가 나오고 여기에 맞는 단위와 계산하는 공식을 이용하는 등을 배우고 적절한 값을 찾는 과정이 있습니다. 그러나 일반인은 여기까지 모~두 신경 쓸 필요가 없습니다.
굳이 알아야 한다면 광속과 조도정도 입니다.
광속(luminous flux)의 사전적 정의는 복사 에너지를 눈으로 보았을때 빛으로 느껴지는 크기를 나타낸 것으로 광원으로부터 발산되는 빛 에너지 양을 말합니다. 설명이 참 교재 스럽죠?
그냥 간단하게 빛의 밝기라고 생각하시면 됩니다. 기호로는 F, 단위는 [lm;루멘]을 사용합니다.
중요한 것은 빛의 속력에서의 광속(光速)과는 전혀 다른 개념입니다.
과거 백열전구는 매우 간단한 전기적 구조로 되어 있기 때문에 밝기를 나타낼때 소비전력의 단위인 [W;와트]를 사용했습니다. 촛불 몇 개라는 개념으로 '촉'이라는 단위도 많이 사용했지요.
가끔 저희 소망전기에 찾아오셔서 이런 말씀을 하시는 나이 지긋한 분들이 있답니다.
"100촉짜리 전구 다마[!] 있어요? 없으면 60촉짜리라도..."
참고로 현재 백열전구는 200W 미만 제품은 국내에서 생산이 불가능 하기에 바다 건너 먼 나라에서 수입해오곤 합니다.
그런데 LED 램프는 바로 광속, 보다 정확하게 루멘이 빛의 밝기를 이야기 해줍니다. 물론 소비전력과도 대체적으로 비례관계이지만 30W LED와 30W 백열전구의 밝기는 확 차이가 날 정도로 LED가 밝습니다.
그런데 소망 김기사처럼 호기심이 많은 사람은 반문을 제기 할 수 있습니다. 거실에서 쓰는 조명을 화장실에 달면 너무 밝고 그렇다고 화장실 조명을 거실에서 쓰면 너무 어두울텐데...
이럴때를 위한 단위가 하나 더 있습니다. 바로 빛의 대상 기준으로 입사하는 빛의 양을 말 하는 조도(illumination)라고 하는 것으로 기호로는 E, 단위는 [lx;룩스]를 사용합니다.
조도[lx]=광속[lm]/면적[㎡]
위의 식을 보면 조도를 구할 수 있습니다. 500lm짜리 LED 조명을 하나 구입했는데 가로 세로 길이가 2m인 욕실에서 사용할때 조도는 간단하게 다음과 같이 구할 수 있습니다.
E=500/(2X2)=500/4=125[lx]
위의 공식을 보면 아시겠지만 실제 밝기를 2배 더 밝게 하시려면 단순히 2배 더 높은 루멘을 가진 조명을 구입하실게 아니라 4배 더 밝은 조명을 구입하셔야 한다는 점을 알 수 있습니다. 루멘이 높을수록 가격이 비싸지는 것은 덤으로 알아두시구요.
조도값
실제 예
10-5 lx
가장 밝은 별(시리우스)의 빛
10-4 lx
하늘읖 덮은 완전한 별빛
0.002 lx
대기광이 있는 달 없는 맑은 밤 하늘
0.01 lx
초승달
0.27 lx
맑은 밤의 보름달
1 lx
열대 위도를 덮은 보름달
3.4 lx
맑은 하늘 아래의 어두운 황혼
50 lx
거실
80 lx
복도/화장실
100 lx
매우 어두운 낮
320 lx
권장 오피스 조명 (오스트레일리아)
400 lx
맑은 날의 해돋이 또는 해넘이
1000 lx
인공 조명; 일반적인 TV 스튜디오 조명
10,000~25,000 lx
낮 (바로 비치는 햇빛은 없음)
32,000~130,000 lx
바로 비치는 햇빛
미국표준협회(ANSI)는 위의 표와 같이 밝기에 대해 조도로 표현한 것이 있습니다. 참고삼아 보실만 합니다. 우리나라의 일반 실내 환경에서는 아래 기준에 맞게 조명을 구입하시면 됩니다.
공간별 요구되는 조도의 범위 (출처 : 조명디자인 실무)
위의 그래프를 통해 보시면 아시겠지만 주택의 경우 가능한 1,000lx를 넘기지 않습니다. 일부 LED 조명이 너무 환하다고 느껴지면 이는 지나치게 밝은 LED 조명을 달았기 때문입니다.
위의 LED 조명 스펙은 얼마전 소망전기공사가 시공한 동탄 타운하우스의 거실용 엣지등의 스펙입니다. 루멘은 4500lm 이상이라고 표기되었고 당시 가로, 세로 길이가 약 2.2m였습니다. 이때 조도는 얼마가 나올까요?
E=4500/(2.2)^2=4500/4.84=929.752[lx]
900lx 이상 값이 나와 거실에서 사용하기에 충분히 밝은 것으로 나타납니다.
현실적으로 LED 조명을 구입할땐 조도 값을 알 수 없습니다. 왜냐하면 사용 하는 곳에 면적에 따라 모두 달라지기 때문입니다. 그리고 루멘값도 잘 표기 하지 않은 제품도 많습니다. 이럴땐 그냥 직관적으로 와트로 밝기를 가늠 하는게 좋습니다.
집안 장소
LED 조명 추천 와트
현관 및 욕실등
15~40W
거실등
75~180W
주방등
25~75W
식탁등
10~60W
침실(안방)등
50~75W
서재, 공부방 등
50~75W
위의 표는 일반 가정집(20평~40평)에서 추천할만 와트를 나타낸 것입니다. 사실 이는 정확하게 정해진 규정은 없습니다. 집안에 눈이 어두운 분이 있으시면 좀 더 밝은 조명을 선택하는게 좋습니다. 마찬가지로 너무 밝다 느껴지면 좀 어두운 조명을 선택하는 것이 좋겠지요. 이도 저도 아니고 모르겠다 싶으시면 설치업자에게 문의를 하면 됩니다.
가끔가다 LED 조명의 '고휘도', '저휘도'라는 단어를 보신 분이 있을겁니다. 휘도(luminace)란 광원을 임의의 방향에서 바라 본 수직투영면적당의 광도로써 광원이 빛나는 정도를 정의합니다. 역시나 교재스럽죠? 간단히 말해 눈부심 정도입니다. 이는 조명 그 자체의 발광 뿐만 아니라 다른 것에 반사되어 빛나는 2차적인 밝기를 나타냅니다. 따라서 고휘도 제품일수록 눈부심이 심합니다. 이를 단점으로 해석 할 수 있는데 정밀한 작업을 할때는 오히려 도움이 됩니다. 그리고 휘도는 공간의 전체적인 인상으로 밝고 어둡기를 느낄 수 있는 단위이기도 합니다.
- 색에도 온도가 있다.
지금 이 포스팅을 쓰고 있는 2018년 12월 30일. 올들어 가장 추운 날이라고 합니다. 2018년이 이틀밖에 안남았으니 맞는 말이기도 하겠네요 ㅎ
우리가 춥다, 시원하다, 따뜻하다, 덥다와 같은 느낌은 온도와 관련이 있습니다. 마찬가지로 차갑다, 뜨겁다도 그렇겠지요. 재미있는 사실은 빛에도 온도가 있다는 것입니다.
이는 우리가 학창시절에도 배웠던 사실 입니다. 밤하늘의 떠 있는 별을 보며 그 별의 색상을 통해 온도를 가늠한다고 배웠습니다. 소망 김기사는 이를 배우고 밤하늘의 별을 무심코 바라봤지만... 별은 다 하얀 점으로만 보여서 도대체 교육이 얼마나 형편 없는가~ 라고 좌절했던 기억이 있습니다. 사실 천체망원경으로 봐야 정석이지 맨눈으로 별의 색상까지 구분할 사람은 거의 없을 겁니다.
이때 한가지 놀라웠던 것은 푸른색 불일수록 더 뜨겁다는 것이었습니다. 보통 불은 붉은색으로 보여지기에 붉은색이 뜨겁다고 생각했지만 의외로 붉은색 불빛은 덜 뜨겁다는 사실이었죠. 그런데 푸른색 불빛은 어디에서 볼 수 있느냐? 바로 가스레인지 입니다. 가스레인지는 푸른 불빛을 내며 음식을 가열하는데 온도가 매우 높기 때문에 시골집에서 쓰이던 아궁이나 과거에 사용했던 석유곤로 등에 비해 물이 빨리 끓었습니다.
가스레인지 불꽃은 매우 뜨겁기에 푸른색에 가깝다
불이란 모두 뜨거운건 사실이지만 덜 뜨거우면 붉은색, 더 뜨거우면 푸른색이라는 개념을 잘 기억하면 이제 나올 설명을 이해하는데엔 쉽습니다.
- LED 조명의 색온도
LED 조명도 그렇지만 모든 조명에는 색 온도라는 개념이 있습니다. 조명의 색온도도 마찬가지로 푸른색 계통이 온도가 높고 붉은색 계통이 온도가 낮습니다. 그러나 조명은 정확하게 푸른색 조명, 붉은색 조명 이렇게 색으로 구분하기엔 워낙 주관적인 것이 개입 할 소지가 많아 수치로 표현 합니다. 이 개념이 바로 색온도이고 단위는 [K;켈빈]을 사용합니다. 공대를 졸업한 사람이라면 잘 아는 절대온도의 단위입니다.
우리가 일상 생활에서 쓰는 온도는 상대온도인 섭씨[℃]나 화씨[℉]를 사용하기에 좀 헷갈릴 수 있습니다만 색온도는 K로 표현한다는 점을 꼭 기억해두시기 바랍니다. 그리고 소문자 [k]는 SI 접두어로 '킬로'를 말하기 때문에 반드시 대문자 [K]를 사용해야 합니다.
위의 이미지는 LED 조명의 색온도를 사용합니다. 2,700K~7,000K 수준의 색온도가 우리가 일반적으로 구입할 수 있는 색온도의 범위 입니다.
오른쪽 스케일 차트를 보면 참고삼아 볼만 합니다. 촛불의 경우 1,900K, 100W 할로겐은 3,000K 수준입니다. 직접 받는 햇빛의 수준은 4,800K 정도라는 것을 알 수 있습니다.
보통 이 색온도를 가지고 LED 조명을 구입할때 일일히 색온도를 말하기 보단 색온도에 맞는 색상을 말하는 경우가 많습니다.
예를들어 2,700K의 색온도는 전구색을 말합니다. 이렇게 LED 조명은 크게 4가지 색상으로 구분되어 집니다.
색상
색온도
전구색
2700K~3000K
온백색
3001K~4500K
주백색
4501K~5700K
주광색
5701K~7100K
LED 조명을 구입할때 가장 흔하게 볼 수 있는 색상은 주광(晝光)색입니다. 이 색상은 그냥 너무 하얗다 못해 약간의 푸른 빛이 도는 느낌이라 매우 깔끔하게 보여지는 색입니다. 그런데 많은 분들이 주황색과 헷갈려 하십니다. 주황색은 말 그대로 붉은색과 노란색 사이의 색상을 이야기 하고 주광색은 한자 뜻 그대로 낮의 빛(주광) 색깔을 말합니다.
오히려 주황색은 위의 색상 중에 전구색에 가깝습니다. 전구색은 백열전구와 비슷한 느낌으로 대체적으로 붉은 기운이 돌며 따뜻한 느낌을 줍니다.
조명의 색깔은 글과 숫자로 보는 것보단 직접 보며 설명 드리는 것이 이해가 빠를 것 같습니다.
주광색(6,500K)
주광색은 일반 사무실에서 많이 사용되는 색으로 선명하고 차가운 느낌의 백색을 가진 색입니다
주백색(5,700K)
주백색은 거실에서 많이 사용하는 색상으로 청색광이 빠져 백색이면서도 차가운 느낌이 없습니다.
온백색(4.000K)
온백색은 고급스러우면서 은은한 색상으로 눈이 가장 편하게 느끼는 색상입니다. 집안 메인등으로 두기에 가장 괜찮습니다.
전구색(3,000K)
전구색은 백열전구의 느낌이 나는 색상으로 따뜻하면서 분위기와 편안함을 느낄 수 있습니다.
이렇게 크게 4개의 종류의 LED 조명의 색상을 보았는데요. LED 조명의 모든 것이 저렇게 색상별로 나와 있지는 않습니다. 가장 흔한 것부터 순서대로 말씀드리면 주광색>전구색>온백색>주백색 이런 순서입니다. 가격도 수율때문에 주광색이 가장 저렴한 편입니다.
- LED 조명과 눈 건강
그런데 한가지 또 알아두셔야 할 점은 같은 광속의 밝기를 가진 제품이라 해도 대체적으로 색 온도가 낮을 수록 좀더 어둡게 보이는 것은 있습니다.
과거 백열전구를 쓰던 시절엔 색온도가 2,700K에서 3,200K 정도였지만 삼파장 램프로 바뀐 이후 약 5,700K, 그리고 LED가 보급화가 되며 6,500K 수준으로 색온도가 올라가면서 LED 조명은 눈이 아프다는 이야기가 나오게 되었습니다. 이는 눈이 아직 색온도에 적응을 못했기 때문이기도 하고 더 밝게 느껴지기 때문입니다. 특히 시중에서 구하기 힘든 10,000K 이상의 색온도를 가진 제품은 계속 노출 시 눈의 피로가 가중되고 휴식이나 숙면에도 방해가 됩니다.
최근 시력 저하의 및 안구건조증의 원인이 되는 LED의 블루라이트(blue light) 같은 경우는 실제로 조명에 영향은 거의 없습니다. 일반적인 연구 결과 6,700K 이상의 색온도에서 블루라이트가 감지가 된다고 합니다. 보통 LED TV나 모니터, 그리고 스마트폰등이 블루라이트가 많이 발생 합니다. 그래서 이들 제품은 자기전에 사용하지 말고 계속 들여다 보다가 적당히 쉬라고 하는 이유가 있는 것입니다.
