<장비연구> LED 헤드랜턴

3년 전쯤 LED 헤드랜턴이 시장에 선을 보인 이후 헤드랜턴 시장은 엄청난 변신을 거듭하고 있다. 랜턴을 제작 판매하고 있는 모든 유명업체가 LED를 광원으로 하는 제품을 내놓은 것이다. LED는 Light Emitting Diode의 약자로 일종의 반도체인 발광 다이오드를 뜻한다. 주로 일반 전자기기의 표시등이나 숫자 표시에 사용되는, 우리 생활과 밀접한 제품이다. 초창기에는 낮은 휘도와 색깔의 한계가 있었으나, 현재 새로운 LED 원재료와 진보된 생산기술로 다양한 색상의 LED가 생산되고 있다. 특히 최근 들어 보다 고휘도, 고효율의 첨단 LED 제품이 출시되며 더욱 쓰임새가 다양해졌다. 이미 선진국과 국내에서 대형 전광판, 비상구등, 교통신호등, 각종 차량의 표시등에 응용되고 있다. LED는 작고, 가볍고, 내구성이 크며, 수명이 길어 향후 한층 더 광범위한 영역에서 응용될 것으로 보인다. 전문가들은 결국 LED가 기존 광원을 대체할 것으로 전망하고 있다. 그런 면에서 보면 아웃도어장비 산업은 대단히 실험적이며 선구적인 역할을 하는 분야다. 비록 시장 규모는 다른 산업분야에 비하면 작지만, 광원을 LED로 대체하는 작업은 어떤 분야보다 빠르게 진행되고 있기 때문이다. LED를 조명에 사용 가능할 정도로 밝게 만드는 것은 상당한 기술력을 요한다. 최근 국내 업체도 고휘도 백색 LED를 개발해 생산에 들어갔지만, 얼마 전까지만 해도 일본의 니치아(Nichia)사가 핵심기술을 독점하고 있었다. 지금도 세계시장에서 차지하는 이 회사 제품의 점유율은 절대적이라 할 수 있다. 이 회사는 93년에 개발한 고휘도 청색 LED를 기초로 형광체를 조합해 96년 최초의 백색광 LED 개발에 성공했다. 이전에 복수의 LED를 조합시킨 백색 발광을 실용화한 예는 있었지만, 새로운 방식은 구조가 간단하고 제조 단가도 기존의 반 이하로 낮출 수 있어 부가가치가 높다. 고휘도 백색 LED는 특정 전류(20mA)에서 형광등과 같은 색온도의 빛을 발하며, 색채 재현도가 뛰어나고, LED 1개가 흔히 사용하는 자동차 실내등보다 2배 가량 밝다. 그래서 LED 램프를 사용하면 자연광처럼 사물의 식별이 용이하다. 때문에 야간 암벽등반 시 홀드를 정확히 파악할 수 있고, 눈 쌓인 겨울철에는 원근감이 확실해 눈의 피로가 덜하다. 특히 광변환 효율이 높아 소비전력이 일반전구의 1/8, 형광등의 1/2 수준에 불과하다. 이는 매우 중요한 장점으로, 아웃도어용 랜턴의 경우 건전지의 교환 없이 장시간 사용할 수 있어 상당히 획기적인 진보라 할 수 있다. 따라서 일반 전구로는 3~4시간 정도 사용 가능한 전원(1.5V AAA형 건전지 3개)으로도 70~80시간 연속 사용이 가능해졌다. 최근에는 대용량 전지를 사용해 한달 동안 계속 켜둘 수 있는 제품도 나왔다. 또한 광원이 작기 때문에 소형화, 박형화, 경량화 할 수 있고, 최소 50,000시간 이상 사용 가능해 형광등에 비해 10배 이상의 수명을 갖고 있다. 게다가 저소비 전력으로 작동되고, 파손의 염려도 없으며 신뢰성도 높다. 열적 방전적 발광이 아니기 때문에 예열시간이 불필요하며 점등, 소등속도가 매우 빠르다. 간단한 기판에 회로를 구성할 수 있어 부속품이 적게 들고, 가스나 필라멘트가 필요 없어 충격에 강하고 안전하며, 반영구적이기 때문에 쓰레기를 발생시키지 않는다. 형광등과 같은 수은, 방전용 가스를 사용하지 않기 때문에 환경친화적이라는 것 등이 장점이다. 하지만 단점도 있다. 아직은 값이 비싸다는 점이 가장 큰 문제점이다. LED 한 개당 단가가 높아 원자재비 자체가 많이 들기 때문이기도 하지만, 신제품이라는 이름 값도 적지 않은 것 같다. 향후 국산화와 대량생산이 가능해지면 해소될 것으로 보인다. 또 한가지 큰 단점은 빛이 생각보다 강하지 않다는 점이다. 가까운 곳을 비추거나, 텐트생활에서 요리나 짐 정리 등에는 훌륭한 조명을 제공하지만, 먼 곳의 물체를 식별해야할 때는 성능이 기대 이하다. 특히 초행길에 등산로를 찾거나, 구조활동, 야간등반 시 루트파인딩을 할 때는 매우 불편하다. 험로를 가는 야간산행에는 적당치 않다는 전문가들의 지적이다. 그밖에도 빛이 차가운 느낌이 들고 불빛의 조사각 조절이 힘들다는 것도 단점이다. 현재 국내에 시판되고 있는 LED 랜턴은 수입품이 대부분이다. 유명 헤드램프 제조업체인 프랑스 페츨(Petzl)을 비롯해 미국의 라이트툴과 라이트웨이브, 프린스턴 텍, 블랙다이아몬드 등에서 여러 모델의 제품을 선보이고 있다. 이들 수입품의 가격은 60,000~90,000원 사이에 형성되어 있다. 최근에는 국내 브랜드의 중국산 OEM 제품들도 상당수 선을 보였다. 가스버너 제작사로 잘 알려진 코베아의 데블 아이(Devil Eye)와 할로겐 램프를 겸용으로 사용할 수 있게 만들어 인기 있다. 에코로바도 손전등과 키홀더 형태의 제품을 내놓았다. 이들 국산제품은 성능이 크게 뒤지지 않고 가격도 저렴해(30,000~40,000원) 소비자의 부담을 덜어준다. LED 랜턴은 아직 초기단계라 할 수 있다. 현재 출시되는 제품들을 보면 대부분 디자인과 LED 전구의 숫자에만 변화를 준 수준이다. 약간 발전된 것은 불이 들어오는 전구의 수를 조절할 수 있는 정도다. 하지만 랜턴의 밝기는 LED의 품질에 따라 약간씩 차이가 있는 것이 틀림없다. 구입에 앞서 다른 제품과 밝기를 비교해보는 것이 필요하다. 앞으로는 LED 랜턴이 어떠한 스타일로 진보할지는 알 수 없다. 하지만 한가지 분명한 것은 세계 각국에서 초고휘도 LED 연구가 한창 진행중이라는 점이다. 반도체 산업의 사활이 걸렸다고까지 말하는 이러한 개발 경쟁은 상상할 수 없을 정도로 치열하다. 이러한 추세는 LED가 미래 조명산업의 유일한 대안이라는 데 이견이 없고, 시장 선점이 국가 흥망의 열쇠이기 때문이다. 외국에서는 애질런트와 필립스GE 등이 연합한 연구그룹과 오슬람지맨스 연구그룹이, 우리나라도 삼성전기와 LG이노텍, 나리지온, 에이프로 등 대기업과 벤처기업에서 백색 LED칩 연구를 진행하고 있다. LED는 현재까지 나온 전구 중에 가장 효율이 높은 것으로 알려져 있으나, 전기의 10%밖에 빛으로 만들지 못한다. 양자역학적으로도 25%가 효율을 높일 수 있는 한계라고 한다. 하지만 최근 영국의 과학잡지 네이처는 미국 유타대 발데니 교수 연구팀이 전도성 고분자와 유기물질로 만든 플라스틱 LED를 사용해 전기에너지의 41~63%를 빛으로 전환하는데 성공했다는 실험결과를 실었다. 만약 이러한 꿈의 LED가 생산된다면 충분히 기존의 전구를 대체할 수 있을 것으로 보이며, 등산용 랜턴은 그 가능성을 현실에서 실험하는 최초의 무대가 되지 않을까 기대된다.