주식회사 디에스이｜조명이야기

LIGHTING STORIES

빛 이야기

가시광선

우리가 보통 빛이라고 말하는 것은 수많은 전자기파 중에서 인간의 눈으로 지각되는 범위를 말하는데, 가시광선은 전자기파 스펙트럼의 380~780nm(나노미터) 사이에 해당되는 아주 좁은 영역에서 방사된다. 380nm보다 짧은 파장에 자외선, X선, Y선 등이 있으며, 파장이 더 긴 영역에는 적외선, 전자파 등이 있다. 백색광인 태양광선을 프리즘을 통해서 분광시켜 만들어지는 색띠를 보면 가시광선은 보라색, 남색, 파랑, 녹색, 노란색, 주황색, 빨강색의 각기 다른 파장을 가지는데, 이들이 모두 존재할 때 우리는 흰색으로 인지하게 된다. 흰색은 단색이 아니라 여러 가지 색의 혼합색이라는 것이다. 일반적으로 스펙트럼의 파장이 긴 쪽(장파장)의 방사에너지가 많이 포함되었을 때에는 붉은 색으로 보이고, 짧은 쪽(단파장)의 방사에너지가 많이 포함되었을 때에는 푸른색으로 보인다.

Red, Green, Blue의 세 가지 색광을 백색 스크린에 투사하면 이들 색광의 겹침으로 인한 혼합색을 볼 수 있다. 이 혼합은 혼합된 색의 명도는 혼합하려는 색의 명도보다 높아지며(혼합색이 밝아진다) 보색끼리의 혼합은 무채색이 된다. R, G, B의 빛의 3원색을 동시에 혼합하면 백색광이 되며 이러한 가법 혼색의 용도는 스포트라이트, 컬러TV, 기타 조명 등에 사용된다. (Blue+Green+Red=White)

- 감법 혼색 (감색 혼합)

색은 사물 자체의 특성이 아닌 빛의 특성으로 본다.

빛에 대한 사물의 선택적 흡수가 가지 스펙트럼의 일부만을 반사 또는 투과시켜서 색을 느끼게 한다. 예를 들어 물체가 빨갛게 보이는 것은 다른 색은 흡수하고 빨간 색만을 반사하기 때문이다. 대체적으로 검은색의 표면은 스펙트럼의 모든 색을 흡수하고, 반면에 흰색의 표면은 모든 색을 반사한다.

서로 보색 관계인 두 색광을 섞으면 백색광이 된다.

- 가법 혼색 (가산 혼합 또는 색광의 혼색)

두 가지 색 필터를 겹쳐서 빛을 투사하여 스크린에 비춰보면 위의 가법 혼색과는 다른 결과가 나타나서 빛의 색깔이 변화한다. 필터의 색이 진하거나 그 수가 증가할수록 필터로 인한 빛의 흡수 비율이 커지므로 혼합색은 명도가 낮아져 어두워지게 된다. 이러한 혼색을 감법 혼색이라고 하며, 그림물감의 혼합, 염료의 혼합 등 색채의 혼합을 말한다. Yellow, Magenta, Cyan을 3원색으로 한다. 이들의 3원색은 가법 혼색의 2차색이 된다. (Magenta+Yellow+Cyan=Black)

광원의 연색성

색은 환경에 따라 변한다. 즉, 색이 있는 사물은 그 사물에 제공되는 주위환경의 빛에 영향을 받는다. 그리고 어떤 물체의 색이 조명에 따라 달라져 보이는 것을 광원의 연색성이라고 부른다. 백열등 조명하에서는 스펙트럼의 빨강색 쪽으로 기울어 빨강색, 노란색이 강조되어 보이고, 형광등 조명하에서는 푸른색 계통이 선명하게 보이는데 이렇게 조명이 자연광과 비교하여 색이 다르게 보이는 정도의 기준을 연색평가지수(Ra)라 하여 조명 디자인 시 적용한다. 연색평가지수 100은 자연광에 충실한 조명으로 쾌적한 느낌을 준다. 조명계획 시 2종류 이상의 광원을 혼합하여 사용하는 것이 연색성을 좋게 하는데 효과적이다. 국제조명위원회(CIE)에서 연색성 지표를 규정하였다. 이것은 광원들의 스펙트럼 성분을 균분하여 각 광원을 0에서 100까지 등급을 매긴 것이다. 이 지표에 의하면 숫자가 높을수록 자기의 색 온도에서의 연색성이 더욱 더 정확하다. 여러 가지 램프의 연색성을 비교할 경우 색의 온도가 같을 때에만 비교될 수 있다는 것을 기억하는 것이 중요하다.

조건등색

광원의 연색성과는 달리 서로 다른 두 가지 색이 하나의 광원 아래서 같은 색으로 보이는 경우가 있는데 이것을 조건등색이라고 부른다.

색온도

모든 빛은 색을 지니고 있으며 이러한 빛의 색을 구별하기 위하여 고안해 낸 것이 색온도이며, 온도에 따라 색이 변화하는 것을 표현할 수 있다. 단위는 절대온도 ‘K(켈빈온도)’이다. 태양광의 경우 6500K로 표시되는데, 조명의 색온도가 6500K에 가까울수록 태양광에 가까운 빛이 된다. 그러나 주광의 색온도는 변화가 심하다.

이 개념을 이해하려면 서서히 가열되고 있는 철제 막대를 생각해보면 된다. 처음에 막대가 가열되기 시작하면 눈에 보이지 않는 적외선(열)만을 방출하다가 더 가열되면서 뚜렷하지 않은 빨강색으로 변한다. 막대가 더욱 뜨거워짐에 따라 색깔은 더욱 오렌지 빛을 띠게 되고 다음에는 노란색 그리고 온도가 매우 높아지면 백열이 되어 흰빛이 난다.

물체가 제 빛을 발휘하기 위해서는 낮은 조도일 때는 색온도가 낮은 광원을 사용하고 높은 조도에서는 높은 색온도를 광원을 사용하는 것이 바람직하다.

조명과 마감재료

마감 재료의 색, 재질감, 광택의 정도에 따라 빛의 반사율이 달라지므로 공간의 밝기에 영향을 미치게 된다.

눈의 반응 (암순응, 명순응)

색체 자극은 망막 뒤에 있는 흩어져 있는 추상체와 간상체라는 시신경 세포에 의해서 수용되며 이들은 모든 색(밝기)에 대해 똑같이 반응하지 않는다. 감도의 파장 분포에 있어서 낮(밝은 곳)에서는 추상체로부터, 밤의 어두운 곳에서는 간상체로 이동하는 현상이 일어난다. 시신경은 조명이 잘 된 조건에서는 스펙트럼의 녹색과 노란색 영역에서 가장 효과적으로 반응하고, 스펙트럼의 끝부분(청색, 보라색, 빨강색)에서 비효과적으로 반응을 한다. 눈이 어두운 상태에 적응했을 때 어두운 상태에서 시신경이 가장 크게 반응을 나타내는 곳은 스펙트럼의 청색과 녹색 부분으로 바뀐다. 밤에 녹색 신호등이 빨강색 신호등보다 훨씬 더 밝은 것처럼 보이는 것과 비상문을 표시할 때 녹색을 사용하는 이유가 바로 이 때문이다. 이와 같이 밝은 곳에서 어두운 곳으로 이동할 때 가장 먼저 보이지 않게 되는 색은 장파장인 빨강색이며, 단파장인 청색 쪽은 시감도가 높아져 밝게 보이기 시작 한다(푸르킨예 현상).