목 차
Ⅰ. 생활 속 LED 이용 ··· 1
Ⅱ. LED를 이용한 빛의 합성 ··· 9
Ⅲ. LED 요요 원리 찾기 ··· 15
Ⅳ. LED 파트 제작, 결합하기 ··· 19
Ⅴ. DYNAMIC LED Yo-Yo 완성, 평가 ··· 27
이 프로그램은 학생이 체험 활동을 통해 LED 분야에 관심을 갖고 교육적 차원에서 활 용할 수 있도록 구성하고자 기획하였다. 따라서 LED와 관련한 기초 전자 회로, 빛의 합 성, 물체의 원운동에서 나타나는 원심력 등 생활에서 찾을 수 있는 융합적인 지식을 이 해하고 적용한 DYNAMIC LED Yo-Yo 만들기 과정을 설계하였다. 또한 광범위한 LED 산 업에서 등장하는 특허 및 미래 직업 찾기를 통해 학생에게 진로 탐색 과정을 제시하였 다. 완성단계와 종합적인 평가에서는 동료 평가 및 개인 평가를 동시에 반영하여 학습 활동에 참여한 정도를 알 수 있도록 하였다.
Ⅰ. 생활 속 LED 이용
그림 1. 금호 아시아나 건물
현대의 건축 기술은 건축물의 규모와 형태, 구조적인 변화뿐만 아니라 조명, 디 자인 측면에서도 나날이 진보하고 있다. 건물 외부를 수놓은 여러 가지 색상과 패 턴의 LED 파사드가 대표적이다.
디지털 기술로 인해 계절마다 자연의 색깔이 달라지듯 구조물에도 새로운 외관 상의 변화가 시도되는 셈이다. 이는 역동적인 그래픽과 이미지, 텍스트를 표현하 여 사람의 감성을 자극한다.
① LED 결합제품 찾기
이제는 추억으로, 역사 속으로 사라지는 백열전구. 점차 많은 국가에서 기존의 백열전 구 사용을 규제하고, 상대적으로 친환경적이고 에너지 효율이 높은 전구 사용을 권장하 고 있다.
오스람 루네타 빛나는 우산 LED 우산
대표적으로 LED 램프가 백열전구를 대신할 것으로 예상된다. 우리가 생활하는 영역에 서 LED는 어디에서, 어떻게 이용되고 있을까? 팀별로 5분 동안 자신의 아이디어를 친구 들과 공유하고 발전시켜보자. (마인드 맵)
누가 더 많은 생각을 할까?
( 생활 속 아이디어 제품 소개 )
◇ 오스람 루네타 램프 _ 실내 취침등으로 이용되며 광센서 내장으로 밝기에 따라 램프 를 자동 점멸한다. LED 불빛의 노란 파장은 해충 퇴치에 이용되기도 한다.
◇ '반짝반짝' 빛나는 우산 _ 한국 디자이너 박상견이 만든 '라잇드랍' 우산은 빛을 낸 다. 비가 우산표면에 떨어질 때 가해지는 힘이 PDVF라 불리는 전도성 막에 부딪혀 LED(Light Emitting Diode, 발광 다이오드)로 바뀌는 원리이다. 빗방울이 거세질수록 불빛은 더 밝아진다. 먼 거리에서도 우산을 쓴 보행자가 잘 보인다. 우산을 쓴 사람도 비 오고 어두운 날 쓰면 유용하다.
◇ LED 불빛이 단계적으로 점등되면서 우산 내부에서 외부로 광섬유 조명이 발생한다.
< 읽어 봅시다 >
2018년까지 서울의 모든 공공 조명이 LED로
2014년까지 780만개 우선 보급.
63빌딩 전력 사용량의 약 30배 감축 효과 전망
서울시가 2018년까지 모든 공공 조명을 LED(발광다이오드)로 보급한다. 또 오는 2030년까지 민간 조명을 LED로 보급한다. 서울시는 이러한 내용을 담은 ‘세계적 LED조명 메카 도시 서울 비전’을 18일 발표했다.
시는 우선 2014년까지 공공 부문에 80만개, 민간 부문에 700만 개의 LED 조명을 보급한다. 이렇게 되면 2014년까지 63빌딩 전체 전력사용량(지난해 35Gwh)의 약 30배인 1100Gwh가 줄어들어 연간 1200억 원을 절감할 수 있다. LED조명은 백열등, 할로겐등 보다 전력은 최고 80% 감축하면서도 수명은 5배나 길다. 수은, 필라멘트 등을 사용하지 않아 친환경적이다.
LED설치 자금 225억 원을 마련해 LED 설치 민간 시설에 2.5% 이자율로 최대 10 억 원까지 융자 지원한다. 전국에서 처음으로 LED를 우선 설치 후에 절감된 전기료 차액을 회수하는 ‘선(先) 무상설치, 후(後) 절감 전기료 회수’방법을 도입해 보급을 늘릴 계획이다.
서울시는 LED 보급 확대와 함께 산업 발전과 기술 향상을 추진 전략으로 정하고 일자리도 창출할 방침이다. 공공 부문의 경우 2014년까지 ▲공공 청사 및 도로, 지 하철역사, 지하상가 LED 80만 개 보급 ▲신축 공공건물 LED 의무화 ▲전국 최초 옥 외 조명(가로등, 보안등, 경관 조명) 등 132만 개 밝기 일괄 제어시스템 구축 ▲LED 마을 25개 자치구마다 1곳씩 조성 등을 통해 LED를 보급한다.
[ 이데일리 강경지 기자 2012.07.18 ]
전력 사용량에 따른 전기 요금 알아보기
다음은 주택용 전력(저압) 전기 요금표이다. 이는 계약 전력 3kw 이하의 가정용(아파 트 포함) 고객을 대상으로 적용되는 표이며, 사용하는 전기의 양에 따라 단계별로 요금 이 부과된다.
기본 요금(원/호) 전력량 요금(원/kwh)
100kwh 이하 사용 390 처음 100kwh 까지 57.90 101~200kwh 사용 870 다음 100kwh 까지 120.20 201~300kwh 사용 1,530 다음 100kwh 까지 179.40 301~400kwh 사용 3,680 다음 100kwh 까지 267.80 401~500kwh 사용 6,970 다음 100kwh 까지 398.70 500kwh 초과 사용 12,350 500kwh 초과 677.30 적용일자: 2012년 8월 6일
Q. 준혁이네 집에서 지난 한 달 기준(30일)으로 사용한 총 전력 사용량은 462kwh 이다.
위의 표를 참고하여 전기 요금을 산출해 보자.
HINT: 전기 요금 산출식은 다음과 같다.
➀ 기본 요금
➁ 사용 요금(구간별 사용요금 계산)
➂ 요금 합계(➀+➁)
➃ 부가가치세(사용 요금의 10%)
➄ 청구 금액(➂+➃ 합산 후 10원 미만 절사)
② 조명 시장을 재편성하고 있는 LED 램프, 과연 무엇이 좋고 나쁜가? 다음 신문 기 사를 읽고 LED 특징을 살펴보자.
백열등 'OFF'… LED 'ON' LED 소비 전력 백열등의 5분의1 불과 평균 수명 길고 '친환경 제품' 장점
전력 소모가 적은 발광 다이오드(LED) 조명이 절전 바람과 함께 빛을 보고 있다.
최근 정부와 기업, 가정 할 것 없이 고유가와 여름 전력난에 대비한 에너지 절감 운동이 확산되면서 LED 조명을 찾는 사람들이 늘고 있다. LED 조명이란 반도체를 이용한 조명이어서 형광등이나 백열등과 달리 열로 손실되는 에너지가 적다.
특히 지식경제부와 한국전력은 전기 요금을 산업용 6~7%, 일반 주택용 2~3% 인 상하는 방안을 추진하고 있어 LED 조명이 더욱 관심을 끌고 있다. 여기에 조명 업 체들은 일반 가정용 LED 조명 가격을 2010년 대비 3분의 1 수준까지 낮춰 LED 바 람을 부채질하고 있다.
4일 이마트와 하이마트 등 국내 대형 유통매장에 따르면 LED 조명이 판매가 부쩍 늘었다. 이마트는 1~4월 LED 조명 판매량이 전년 동기 대비 30% 이상 증가했고, 하이마트도 지난달 LED 조명 판매량이 처음 도입한 지난해 7월보다 두 배 이상 늘 었다.
유통업체 관계자는 "정부의 전기료 인상 언급과 고유가 때문에 일반 가정에서도 절전에 대한 관심이 높다"며 "형광등이나 백열등보다 상대적으로 전기요금이 저렴한 LED 전구를 찾는 소비자들이 늘고 있다"고 말했다.
LED 전구가 인기를 끄는 이유는 에너지 효율이 높기 때문. 실제 LED 전구의 소비 전력은 기존 백열등의 5분의 1수준에 불과하다. LED 전구는 수명도 길다. 백열전구 의 평균 수명은 1,000시간인 반면 LED 전구는 최대 3만 시간까지 쓸 수 있다.
LED 전구는 백열등이나 형광등에 들어가는 필라멘트 대신 반도체를 사용하기 때 문에 납(백열등)과 수은(형광등) 등 독성물질이 없는 친환경 제품이란 것도 장점이 다.
문제는 아직까지 백열등 대체용만 나와 있다는 점이다. 국내 가정에서 많이 사용 하는 형광등은 아직까지 LED 조명으로 대체할 경우 백열등을 대체하는 만큼 절전 효과가 크지 않아 업체들이 내놓지 않고 있다. 업체 관계자는 "국내는 형광등을 많 이 쓰지만 전 세계적으로 백열등을 많이 사용하기 때문에 LED 조명업체들이 백열등 에 집중하고 있다"며 "제조 기술이 개선돼 형광등 대체용 LED 조명도 절전 효과가 커지면 널리 보급될 것"이라고 말했다.
- 한국일보. 2012. 6. 5 -
< self-coaching > 위의 신문 내용을 읽고 LED의 특징을 정리해 보자.
LED 장점
LED 단점 내가 바라는 점
③ 그림으로 나타내기. 전기 회로 기호로 나타내 보자.
회로에 LED 소자를 연결함에 있어 극성이 매우 중요하다. (+), (-)극에 해당하는 애노 드(A), 캐소드(K)라는 용어를 기억하면서 회로 기호를 어떻게 나타내는지 각자 그려보도 록 한다.
[ LED 소자의 회로 기호 ] LED는 한 쪽 방향으로만 전류가 흐른다.
④ 동작 전압에 따른 빛의 밝기 그래프로 나타내보기
[ 팀별 학습 ] 색상별(기본색 R, G, B 이용) LED와 건전지를 연결하여 동작전압을 확인하고 다음 차시 빛의 합성에서도 이용할 수 있도록 한다.
그림 7.
LED 회로가 동작하기 위해서는 최소한 전원, LED 소자가 있어야 한다. 전류의 제어를 위해서는 저항 성분도 필요하다.
: 옴의 법칙에 기초하여 V=I x R이며, LED에 흐르는 전류의 크기( I )값을 조절하려면 저항 성분을 연결하여야 한다.
< LED 동작 전압 확인하기 >
1단계. 다음과 같이 LED와 전원을 연결한 후 빛의 밝기를 비교해 보자.
그림 8. LED 동작 전압
2단계. 동작 전압이 빛의 밝기에 어떤 영향을 주는가?
1.5V 전원 연결 빛의 밝기
1개 2개 3개
3단계. 빛의 밝기를 그래프로 나타내보자. 비례 관계인지, 반비례 관계인지 표시해 보자.
<조건> 전압을 높였을 때 LED 빛의 밝기 <조건> 전압은 일정, 저항 성분만 증가 했을 때 빛의 밝기
( ) 관계 ( ) 관계
[ 주의사항 _ 색상별 LED 동작 전압과 전류 ]
LED는 다양한 색상을 가지고 있다. 색상마다 고유의 특징을 갖고 있는 LED인 만큼 불이 켜지는 동작 범위 역시 각기 다르다. 일정한 전압 범위, 전류 범위를 벗어나면 사 양만큼 동작하지 않기에 이점에 유의하면서 회로를 구성해야 한다. LED를 저항 성분 없 이 전원과 직접 연결하면 LED의 수명이 급격하게 줄어든다.
Q&A: 적색 LED 1개에 전압 12V, 전류 1A를 저항 없이 연결하면 과전압과 과전류로 인해 LED 전구가 즉시 수명을 다한다. 전압 3V, 전류 500mA를 연결해도 일시적으로는 동작을 하지만 이 역시 과전압, 과전류로 인해 수명이 급격히 감소하기에 정해진 범위 내에서 사용하는 것이 제품의 효율과 수명을 연장할 수 있는 올바른 사용법이 되겠다.
Ⅱ. LED 이용한 빛의 합성
그림 2. 빛의 궤적 촬영 사진
⦁ 무지갯빛을 합성하면 어떤 색의 빛이 될까?
⦁ 만약 빛이 물체에 닿았을 때 빛을 모두 반사시킨다면 무슨 색으로 보일 까?
⦁ 만약 빛이 물체에 닿았을 때 빛을 모두 흡수시킨다면 무슨 색으로 보일 까?
⦁ 심리 치료에 빛이 이용된다는 것을 알고 있는가?
① 파장에 따른 빛의 분류
빛은 파장의 길이에 따라 분류된 다. 열작용을 하는 ( 선), 사물을 볼 수 있도록 하는 ( 선), 살균 작용을 하는 ( 선), 병원에서 이 용되는 엑스선, 기계의 내부를 검사 하는 감마선으로 분류된다.
➁ 빛 합성해보기(가산혼합)
유치원, 초등학교를 지나면서 색상에 대한 기초적인 지식을 배웠다. 누군가 나에게 색의 3원색? 빛의 3원색 이 무엇인가? 라는 질문을 했을 때 망설임 없이 대답할 수 있어야 하지 않을까?
빛의 삼원색은 ( ), ( ), ( )이다.
✐ 3색 LED를 이용하여 여러 가지 빛을 합성해보고 빛의 성질과 합성에 대해 알아보자.
준비: 3색 LED, 전지홀더, 건전지, 종이컵, 누름 스위 치, 커넥터
3개의 스위치를 각각 눌러보아 불이 들어오는지 확인 한다. 각 스위치를 눌러 빨, 초, 파의 빛이 어떤 스위치 에 나오는지 확인해보자. 마지막으로 조립한 회로를 하 나의 컵 속에 넣는다.
스위치를 눌러 빛을 합성해보고 그 색을 기록해 보자.
---
▷ 빨강 + 파랑 = ? ▷ 빨강 + 초록 = ?
▷ 파랑 + 초록 = ? ▷ 빨강 + 파랑 + 초록 = ?
✐ 생각해 봅시다. 조명 빛의 색에 따라 다르게 보이는 물체의 색
그림 해설 : 백색광을 비추면 흰 종이는 모 든 색의 빛을 반사시키기 때문에 흰색으로 보인다. 빨간 사과는 백색광 중 빨간 빛만 반 사하기 때문에 빨강, 나뭇잎은 녹색 빛만 반 사하기 때문에 녹색으로 보이게 된다.
Quiz. 위와 같은 물체를 놓아두고 빨간색 조명과 녹색 조명을 비출 때 어떤 색으 로 보일까?
빨간색 조명에서 녹색 조명에서
⦁빨간 사과는 무슨 색?
⦁녹색 나뭇잎은 무슨 색?
⦁빨간 사과는 무슨 색?
⦁녹색 나뭇잎은 무슨 색?
테라피(Therapy)
색채의 전달을 통해 정서적 안정을 얻는 방법으로 컬러 테라피, 빛의 치유능력을 이 용한 라이트 테라피가 있다. 빛의 스펙트럼을 이용해 다양한 빛을 사람들에게 노출하여 일상에서 나타나는 다양한 증상 완화 및 치료에 이용된다.
- 남자의 계절 가을? -
우리가 흔히 말하는 계절을 탄다는 의미가 사람에 따른 감수성만의 문제일까? 이런 증상들은 외국에서 SAD(계절 정서 장애, Seasonal Affective Disorder)라는 우울증의 하 나로 분류하고 이에 따른 다양한 연구를 진행하고 있다. 중요한 것은 ‘빛’이 관련되어 있다는 점이다. 그래서 등장한 것이 라이트 테라피(light theraphy)이며 이는 조명이나 특정한 불빛을 바라보는 것만으로도 다양하고 놀라운 치유 효과가 있다.
장점 _ 증상 완화를 위해 약물에 의지하지 않 고도 안전하게 치유 효과를 볼 수 있다.
활용 _ 다이어트, 불면증, 수면 장애, 학습 장애 등에 활용 가능. 예를 들어 불면증의 경우, 밤에 잠이 오지 않는 경우와 새벽에 깊은 수면을 하지 못하는 경우 모두 치유 효과를 얻을 수 있다.
◎ 색상별 느낌 말해보기
학생들에게 특정 색을 떠올리면 어떤 느낌이 드는지 질문을 통해 알아봅시다.
➀ 빨강 :
➁ 주황 :
➂ 노랑 :
➃ 파랑 :
➄ 보라 :
➅ 녹색 :
◎ 색상별 효과 알아보기
색 상 색상별 효과를 적어 보자.
▷ 빨간색 ▷ 주황색 ▷ 노란색 ▷ 파란색 ▷ 보라색 ▷ 녹색
➂ 빛의 궤적 촬영하기
LED 램프를 천장에 매달고 진자운동을 시킨 후, 장 노출로 불빛의 궤적을 촬영하는 것이다. LED 진자가 움직이는 방향에 따라 다양한 모양이 생겨나 흥미롭다. 스마트폰을 이용한 촬영할 경우 무료로 제공되는 어플리케이션을 다운받아 실행한다.
모바일 어플리케이션 명 : Night Shooting 촬영 모드 : 벌브(bulb) 모드
빛의 궤적 촬영 기법의 원리는 다음과 같다. 어두운 곳에 서 설정된 시간(약 30초-2분 정도)동안 진자에 매달린 LED 불빛이 이동하는 궤적을 누적 촬영하여 한 장의 사진에 나 타내는 기법이다. 주의할 점은 이 때 스마트폰은 흔들림 없이 고정되어야 한다.
일반적으로 불꽃놀이 장면, 별의 일주운동 촬영 등에서 이용되는 기법이다.
< 자세히 알아보기 _ B(Bulb) 셔터 >
셔터를 누르고 있는 동안 셔터 막이 열려 노출이 지속되는 방식이다. 카메라에는 Bulb 또는 앞 글자를 따서 B로 표기된다. B셔터는 노출시간을 임의로 조절해야 하 는 상황이 빈번할 때 효과적이다. 예를 들어 불꽃놀이 촬영 시 수동모드에서 셔터속 도를 3초로 설정했다면 불꽃 전개와 관계없이 3초 후엔 셔터가 무조건 닫힌다. 그 러나 B셔터에서는 셔터를 누른 뒤에도 불꽃 전개 과정을 관찰하며 노출시간을 맘대 로 늘리거나 줄일 수 있는 장점이 있다. 때문에 10분, 20분, 30분 등 장시간 노출이 필요할 때도 B셔터를 활용하여 움직임의 경로를 촬영할 수 있다.
✐ 위의 결과를 바탕으로 팀 별 활동을 해 보자.
준비물 : 스마트폰, LED 진자
실험방법 : 어둠 속에서 LED 진자를 천장에 매달고, 약 30초~1분 동안 촬영한다.
LED 진자 LED 진자의 운동 궤적 추적하기(사진) 촬영 조건
촬영 모드 : 노출 시간 : 타이머 설정 : sharpen level :
촬영자 :
Ⅲ. LED 요요 원리 찾기
그림3. 인라인 스케이트 발광 바퀴
킥보드 바퀴에는 원통 모양의 고정된 영구자석이 있고, 주위에는 코일이 감겨있다. 때문 에 바퀴가 회전하면서 코일에 전류가 발생하게 된다. 전류는 LED를 통해 빛으로 변하고 여러 색상을 가진 LED로 교체 시 다양한 빛을 내는 모습을 관찰할 수 있다.
현재 LED 불빛을 생활 속에서 이용한 제품이 많이 보급되었다. 바람을 가르며 시원하게 질주하는 자전거 및 자동차의 라이트, 인라인 스케이트의 발광 바퀴, 킥 보드, 걸을 때마다 불빛이 나는 유아용 신발, 어린이들이 쉽게 볼 수 있는 LED 요 요에 이르기까지 조금만 생각해 보면 여러 곳에서 찾아볼 수 있다. 과연, 이런 제 품에는 어떤 원리가 적용되었을까?
➀ LED 요요의 불빛 작동 원리가 무엇일까?
HINT : 요요는 회전하면서 LED램프가 점등된다.
➁ LED 요요의 핵심이 되는 발광부 예상 구조를 그려보자.(스케치)
HINT : LED, 리튬전지를 기본 구성품에 포함한다.
➂ 회전하는 물체에는 원심력이 작용하여 중심에서 멀어지려 하는 힘이 작용한다. 원심 력이 작용하는 예를 찾아보자.
⦁전차, 자동차가 커브를 돌 때 승객이 커브 바깥쪽으로 튕겨나가는 힘을 느
⦁물체에 실을 매달고 돌리다가 실을 놓으면 물체가 날아갈 때
⦁롤러코스터가 원을 그리면서 위에서 회전하며 하강해도 승객이 떨어지지
>> 더 알아보기
고속도로의 커브 길은 원심력에 의해 자동차가 미끄러지는 것을 막기 위하여 바깥쪽을 높게 설 계한다.
< 알아두면 좋아요 > 원심력과 안전
① 커브길 : 굽은 도로를 도는 자동차는 밖으로 나가지 않기 위해서는 속도를 줄여 원심력을 줄여야 안전하다. 또한 굽은 도로의 바깥쪽을 안쪽보다 약간 높게 만 들어 원심력에 의한 사고를 예방해야 한다.
② 쇼트트랙 : 쇼트트랙에서는 코너를 자주 돌기 때문에 선수들은 체력보다는 섬세 하게 코너를 잘 도는 기술과 순발력이 필요하다. 원을 그리면서 코너를 돌 때에 는 밖으로 밀려나가는 힘을 받게 되는데 원운동을 하는 물체에 원의 중심과 반 대방향인 바깥으로 향하는 원심력이 작용하기 때문이다. 그래서 선수들이 쇼트 트랙의 코너를 돌 때 밖으로 튕겨 나가려는 힘을 이겨내기 위해 몸을 안쪽으로 눕혀서 중심을 잡는 기술이 필요한 것이다. 쇼트트랙 한국 대표 팀은 고무벨트 를 허리에 걸고 코너를 도는 훈련을 하며 이는 원심력에 대한 저항력을 길러주 기 때문에 선수들은 코너를 빠른 속도로 돌 수 있어 우수한 경기 성적을 거둘 수 있는 것이다.
➃ 회전 관성을 크게 하면 어떤 변화가 있을까?
회전하는 물체가 회전을 계속하려는 성질인 회전 관성은 물체의 전체 질량과 질량 분 포 상태에 따라 달라진다. 관성 모멘트는 축 둘레의 질량 분포에 따라 정해지는데, 회전 체의 질량이 회전축으로부터 떨어져서 분포하고 있을수록 크다. 실험을 통해 회전 관성 에 대해 알아보자.
< 팀별 학습 >
경사면에 같은 질량과 반지름을 갖는 2가지 물 체를 올려놓아 속력을 비교해 보는 실험을 한다.
속이 비어있는 원통(도넛 모양), 속이 차있는 원통 (원기둥 모양)을 경사면 위에서 굴렸을 때 어느 쪽이 먼저 지면에 도착할까?
회전 관성을 크게 하면 어떤 점이 유리할까? (이용되는 예 찾기)
>> 운동으로 알아보는 회전관성 (역할극)
[용어] 관성모멘트 : 어떤 물체가 주어진 축을 중심으로 회전을 할 때, 회전 운동을 변화시키기 어려운 정도를 나타내는 물리량이다.
[앵커멘트] 다이빙하면 점프대에 올라 수면으로 떨어지는 낙하운동
이라고 생각하기 쉬운데요, 중요한 것은 회전입니다. 낙하운동과 회전운동의 조화, 다이빙 속 숨은 과학을 이성규 기자가 알려드립니다.
[리포트]다이빙 선수가 스프링보드를 박차고 공중으로 치솟아 오릅니다. 한 바 퀴, 두 바퀴 회전하더니 이내 물속으로 들어갑니다. 공중 회전과 입수 자세가 중요한 다이빙은 대표적인 회전운동입니다. 회전을 많이 할수록 난이도가 높 아 메달의 색깔을 좌우합니다.
회전에서 중요한 것이 관성모멘트. 관성모멘트는 회전 운동에서 물체가 회 전에 저항하려는 성질의 크기를 말합니다.
회전축을 중심으로 물체의 질량이 회전축에서 멀리 분포할수록 관성모멘트 가 커져 회전하기가 어렵습니다. 다이빙 공중 회전처럼 머리부터 발끝까지 몸 전체를 한바퀴 회전하면 허리를 중심으로 회전축이 생깁니다.
몸을 곧게 펴면 회전축을 중심으로 질량이 멀리 분포해 관성모멘트가 커집 니다. 반대로 몸을 접으면 상대적으로 질량이 가까이 분포해 관성모멘트가 작 아집니다.
[인터뷰 : 최규정, 체육과학연구원 스포츠과학연구실장]
"다이빙 선수들이 처음 몇m 걸어와서 위로 점프하고 밑으로 뛰어 내릴 때 몸 을 접는 것은 회전축 주변으로 질량들이 가까이 모일 수 있도록, 그래서 관성 모멘트가 작아지도록 만들어서 여러 번 회전하고 물속에 입수할 수 있도록..."
입수하기 직전에 몸을 곧게 펴면 관성모멘트가 커져 회전운동 속도가 작아집 니다. 이렇게 하면 반듯하게 입수할 수 있고 물보라를 적게 만들어 좋은 점수 를 얻을 수 있는 것입니다.
YTN 사이언스 이성규. 2012. 8
Ⅳ. LED 파트 제작, 결합하기
동작 전 동작 중
그림4. LED 발광부 제작
Yo-Yo LED 파트 결합 후
그림5. LED Yo-Yo 결합 및 완성
주어진 재료를 이용하여 요요가 동작할 때만 LED 불빛이 나도록 스스로 제작해 보는 기회를 갖는다. 간단한 회로이지만 극성 연결 및 접점 동작을 확인해야 하기 에 세심한 관찰과 기초 적인 이해가 필요하다. 이제 스스로 나만의 불빛을 만들어 보자. 지금까지 배운 내용을 바탕으로 LED 파트를 제작하고 요요와 결합 완성할 수 있다.
➀ LED 개발의 역사
시 간 사 건
1907 (헨리 조셉 라운드)에 의해 LED 원리 최초 발견 1960년대
초반
미국의 닉 홀로니악 주니어 교수의 적색 LED 등장.
재료: 갈륨아사나이드포스파이드(GaAsP)
1962 GE(제너럴 일렉트릭)에서 (적색) LED 출시. LED 산업성장 1993 일본 니치아. 나카무라 슈지 박사의 고효율 청색 LED 개발 1997 일본 니치아. 나카무라 슈지 박사의 고효율 백색 LED 개발
빛의 합성과 LED 역사를 보면서 아래 빈칸에 해당하는 색을 유추해 보자.
1997년 일본 니치아 화학공업의 나카무라 박사는 청색 LED에 ( 색) 형광체를 결합해 백색 LED를 개발하는 데 성공했다.
➁ LED의 미래
- 「 LCD를 대체할 기술 OLED 」 AM OLED(능동형 유기발광다이오드)
우리나라에는 휴대폰 액정의 ‘아몰레드’로 익숙한 명칭이다. OLED의 특징을 찾아 말 해보자.
OLED는 Organic Light Emitting Diode의 약자로, 스스로 빛을 내는 화합물이다.
양극과 음극으로부터 주입된 정공과 전자가 내부의 유기 발광 층에서 만나 빛을 발 하는 미래의 디스플레이를 의미한다.
자체발광 소자인 OLED는 백라이트가 필요 없기 때문에 아주 얇고 가볍다. OLED 는 유기물질을 이용하여 만들어지기 때문에 디스플레이를 두루마리처럼 휘거나 구 부릴 수 있고, 투명하게도 구현이 가능하다. (LG 디스플레이)
- 그래핀 LED: 국내 연구진이 산화물반도체와 그래핀(Graphene)을 이용한 새로운 LED(발광다이오드)를 개발했다. 연구 성과의 핵심은 빠른 공정과 저렴한 비용으로 LED
를 대량 제작할 수 있다는 점이다. 휘어지는 디스플레이 개발에 유용하게 사용될 것으 로 전망된다.
▷ 그래핀(grahene)이란 연필심에 쓰이는 흑연을 의미하는 그래파이트(Graphite)와 화 학에서 탄소 이중결합을 가진 분자를 뜻하는 접미사 ‘ene'를 결합해 만든 용어이다. 2차 원 평명 형태를 가지고 있으며 두께는 0.2nm(1nm는 10억분의 1m)로 엄청나게 얇으면 서 반도체에 사용하는 실리콘보다 전기 전도성이 100배 이상 빠르고, 외부의 전력 공급 없이도 휘거나, 누르거나, 진동을 주면 스스로 전력이 발생한다.
➂ 내가 만들어 보는 LED 특허
대한민국 미래를 이끌어 갈 신 성장 동력의 하나인 LED 산업을 위해 많은 관심을 갖 는다면 우리의 미래가 좀 더 밝아질 수 있을 것이다. 만일 내가 LED 연구 기술자라면 어떤 기술을 만들 수 있을까? LED가 새롭게 이용될 수 있도록 아이디어를 제시해보자.
▷ 내가 생각하는 신기술 LED
>> 읽어보기
2012년 삼성전자와 애플(社)의 특허 전쟁은 전 세계 의 관심 속에 진행되고 있다. 이는 애플의 선제 공격 으로 시작되었으며 삼성전자 역시 특허 침해와 관련 하여 소송을 제기하여 특허전쟁이 시작되었다. 애플사 측에서는 삼성전자가 디자인 특허 및 사용자 인터페 이스(UI)를 침해했다고 주장하는 반면, 삼성전자 측에 서는 애플이 데이터 분할전송, 전력제어, 무선 데이터 통신 등 통신 관련 특허를 침해했다고 주장하고 있다.
< 선진 LED기업과 한국 기업 간 최근 특허분쟁 >
LED 산업의 경우 니치아의 원천특허를 중심으로 지배적 시장지위를 강화하기 위해 2002년 도요타 고세이(일본), 필립스 루미레즈(미국), 오스람 옵토(독일), 크리 (미국)의 메이저 기업과 크로스 라이선스 계약을 체결하면서 특허 블록을 구축하였 다. 이런 특허 블록은 신규업체의 시장 진입을 가로막은 장벽으로 작용하고 있다.
대표적인 예로 국내 LED 분야의 대표적 기업인 서울반도체와 니치아의 특허 분 쟁은 많은 소송비용과 시간을 소요함으로 해외 시장 진출에 어려움을 겪었고, 2009년 2월 크로스라이선스를 체결함으로써 일단락되었다. 하지만 최근에 조명 등 LED 관련 응용 시장이 확대되면서 선진 글로벌 LED 업체가 국내 기업들에 대해 특허 소송을 제기하는 등 향후 특허 공세 수위는 갈수록 높아질 것으로 예상된다.
▷ 특허와 관련해 특허 정보 검색 서비스를 이용해본다.
(http://www.kipris.or.kr/)
▷ LED 산업과 관련된 직업 찾기(워크북 뒷면의 참고 자료 참조) : 나에게 적합한 LED 관련 분야 직업에는 어떤 것이 있을까요?
▷ 만일 내가 LED 관련 회사의 CEO가 되었다고 할 때, 이러한 특허 분쟁을 어떻게 대비할 수 있을까?
▷ 특허제도의 기원
- Patent의 어원(語源) : 14세기 영국에서 국왕이 특허권을 부여할 때, 다른 사람이 볼 수 있도록 개봉된 상태로 수여되었으므로 특허증서를 개봉된 문서, 즉 Letters Patent라 하였으며 그 후 "Open" 이라는 뜻을 가진 Patent가 특허권이라는 뜻으로 사용되게 되었음.
▷ 특허란 무엇인가?
- 목적 : 특허제도는 발명을 보호·장려함으로써 국가산업의 발전을 도모하기 위한 제도이며 이를 달성하기 위하여 「기술공개의 대가로 특허권을 부여」하는 것을 구 체적인 수단으로 사용
기술공개 → 기술축적, 공개기술 활용 → 산업발전 독점권부여 → 사업화촉진, 발명의욕 고취 → 산업발전
- 특허권의 효력 : 특허권은 설정등록을 통해 효력 발생하며 존속기간은 출원일로 부터 20년(실용신안권 10년), 권리를 획득한 국가 내에만 효력발생 (속지주의)
➃ LED 파트 설계도 그리기
다음과 같은 회로가 구성 되어 있다고 하자. 어떻게 하면 요요가 동작할 때마다 LED 램프가 점등될 수 있을까? 실제 제작하기 전 단계로 그림을 통해 충분한 이해가 필요하 다. 그림을 통해 배운 내용을 종합, 분석해 보는 시간을 갖는다.
< 좀 더 자세히 알아보기 : 원심력에 의한 LED 동작 >
LED 요요의 경우 동작하지 않을 때는 LED가 켜지지 않는다. 그러나 요요가 동작하면 서 회전에 의해 원심력이 작용하게 되면 불이 켜지게 된다. 이는 원심력에 의해서 개방 된 LED 회로가 닫힌 회로가 되면서 전기가 통하여 점등되는 방식을 채택한 것이다.
➄ 제작 과정 (LED 파트 제작 완성하기)
준비물 : 아크릴판, LED 2개(5∅), 스프링, 리튬전지
원형 아크릴판(코르크 판 이용 가능) 중앙에 3V 리튬배터리를 장착하고 양 옆으로 LED가 위치할 구멍을 뚫는다.
LED는 극성이 있으므로 애노드는 애노 드끼리, 캐소드는 캐소드끼리 연결하고 한 쪽만 리튬 전지에 접하도록 제작한 다. 스프링을 리튬전지에 부착하고 캐 소드 연결 부위에 근접하도록 고정한다.
DIY LED 파트 제작 세부 내용은 다음과 같은 방법으로 가능하다.
㉠ 투명 아크릴판(코르크판)을 이용해 원 모양지름 45mm으로 가공한다.
㉡ 아크릴판(or 코르크판)에 LED 헤드 부분을 끼울 수 있도록 구멍을 뚫는다.
㉢ 천공된 부분에 LED 헤드 부분을 끼워 넣고, 극성을 확인하면서 구부린다. 두 개 의 LED 짧은 다리(캐소드)를 서로 연결하고, 긴 다리(애노드)도 서로 연결한다. 이 때, 글루건이나 순간접착제, 납땜을 이용해 같은 극끼리 이어주어야 한다.
㉣ 원심력이 작용할 때만 접점이 만들어지도록 전선 5~6cm를 잘라 스프링을 만든 다. 스트리퍼를 이용해 전선 피복을 벗기고 감아서 스프링처럼 만든다.
㉤ 글루건을 이용하여 원판과 수은 전지, 연결 스프링을 고정시한 후 점등 여부를 확인한다.
㉥ 스프링이 LED 긴 다리(애노드에 해당)에 닿았을 때 불이 켜지면 정상이다.
위의 과정대로 제작하면 LED 파트 완성품이 만들어진다. 스프링에 의해 리튬전지와 LED 사이에 접점이 생기면 LED 램프가 동작하는 모습을 볼 수 있다.
디지털 회로시험기 아날로그 회로시험기
➅ 측정 : 회로시험기(테스터기)를 사용하여 LED 파트에 흐르는 전압과 전류 값을 측정 해 보자.
회로시험기는 전압, 전류, 저항 등을 측정할 수 있는 측정 기구이다. 아날로그 방식과 디지털 방식이 있으며 최근에는 디지털 방식을 이용하는 경우가 많다. 정확한 이해를 위해서는 아날로그 방식 회로시험기를 이용해 학습하는 것이 좋으나 간략한 활용을 위 해서 디지털 방식의 회로시험기를 이용해 보자.
디지털 회로 시험기(Digital Multi- Meter)와 아날로그 회로시험기의 가장 큰 차이점은 디지털 방식에서는 측정값 이 (-)로 나올 수 있다는 것이다. 이는 방 향(극성)이 달라짐을 의미한다.
▷ 왼쪽 화면의 OL (Over Load)은 측 정값이 설정 범위를 넘었을 때의 상태를 의미한다.
회로 시험기에서 사용되는 측정 범위 및 용어에 대해 필수 사항을 알아보자.
㉠ 직류 전압 측정(DC V) : 직류 전압(여기서는 리튬 전지의 전압)을 측정할 수 있다.
㉡ 직류 전류 측정(DC mA) : 직류 전류(여기서는 LED에 흐르는 전류 값)를 측정할 수 있다.
㉢ 저항 측정(Ω) : 전류의 흐름을 방해하는 척도인 저항값을 측정할 수 있다.
㉣ 다이오드 측정 : 전기가 한쪽 방향으로 흐르는지 확인해 볼 수 있다.
㉤ 통전 시험 : 전기가 제대로 통하고 있는지 판단할 수 있다.
다음과 같은 그림에서 캐소드와 리튬 전지를 도체를 이용해 연결한 후 측정해 보자.
측정하기 전 반드시 해당 범위에 전환 스위치를 맞춘 후 측정해야 한다.
- 직류전압 측정 : 리튬전지의 전압은 얼마인가?
- 직류전류 측정 : LED에 흐르는 전류의 크기는 얼 마인가?
- LED 저항 측정 : 다이오드에서 어느 쪽이 A(애노 드), K(캐소드) 인지 극성을 확인해 보자.
➆ 추가 선택 제작(학습자 선택 사항)
Yo-Yo의 양쪽 면 모두 LED 파트를 제작하여 끼워 넣을 수 있다. 그렇지 않다면 반대 쪽 면에는 회전하는 색의 합성을 관찰할 수 있도록 색을 칠한 원판을 끼워 넣어보자.
LED Yo-Yo의 한쪽 면은 빛의 합성을, 반대쪽 면은 색의 합성을 관찰할 수 있을 것이다.
여기서는 투명 아크릴판(코르크판)을 이용해 지름 45mm 로 가공한 후, 중심에 구멍을 뚫어 회전하는 색팽이처럼 만들어 본다.
색의 합성 원판1 색의 합성 원판2 색의 합성 원판3
Ⅴ. DYNAMIC LED Yo-Yo 완성, 평가
Yo-Yo LED 파트 결합 후
그림5. LED Yo-Yo 결합 및 완성
LED 요요가 동작함에 있어 발광 상태는 양호한지, 균형은 잘 맞는지 안 맞는지 확인하고 수정 보완하여 완성도 있는 제품을 만들어 본다. 마무리 단계로 제품에 대한 자기평가 및 동작 평가, 포트폴리오 과제 제출을 통해 학습을 종료한다.
LED – Yo-Yo 완성 및 평가
이제 모든 제작 과정이 끝나고 원하는 제품이 만들어졌다. 이제는 실전을 위한 준비 단계가 필요하다. LED 요요 평가의 경우, 제작 과정 뿐 아니라 제품 완성 및 결과물 동 작도 중요한 요소로 작용한다. 아래와 같은 평가 요소를 살펴보고 자체 점검을 통해 완 성도를 높여보자.
주요 동작 평가 점검표 (Self – 체크리스트)
Q. 요요 양쪽의 무게 차이로 인한 쏠림 현상은 없는가?
Q. 쏠림 현상이 있다면 어떻게 수정 및 보완해야 하는가?
Q. 스트링(줄)의 꼬임으로 인한 동작의 문제는 없는가?
Q. 회전시 원심력에 의해 LED 램프가 점등되는가? (평상시 점멸 상태)
Q. 회 전 하 지 않 을 경 우 에 도 램 프 가 점 등 된 다 면 어 떻 게 수 정 및 보 완 해 야 하 는 가 ?
제품 제작 후기를 간략히 적어보자.
어려웠던 점은 무엇이었는지? 새롭게 알게 된 점은?
◎ 인지적 영역에 대한 바람직한 변화 확인해 보기
프로그램을 통해 달라진 나의 모습을 5단계로 평가해 봅시다.
(감소) <--- 배우기 전 --->
(증가) -2 -1 0 +1 +2
1. 이 과정을 통해 새롭게 알게 된 지식이 생겼다.
2. 체험 활동을 통해 알고 있던 내용을 이해하고 적용하는 데 도움 되었다.
3. 활동 과정에서 쉽게 해결되지 않는 부분을 고민하고 탐구하려는 노력을 했다.
4. 최종 결과물의 동작 원리에 대해 설명할 수 있다.
5. LED와 관련하여 창의적인 아이디어를 생각하고 의견을 공유했는가?
6. 평가 항목과 기준을 바탕으로 나의 활동을 점검하고 평가할 수 있는가?
결과 활용 Tip : 평가 문항 1-6 까지 합을 계산하여 프로그램 적용 결과를 파악, 피드백 에 활용할 수 있다.
◎ 프로그램 개선을 위해 바라는 점을 써 봅시다. “이런 내용이 있었으면 좋겠어요!!”
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◎ 평가 항목 및 배점은 다음과 같다.
총점(100점) = 관찰(20) + 제품(30) + 평가(10) + 포트폴리오(40)
팀별 관찰 및 제품 평가
팀 명 : 학생 A 학생 B 학생 C
관찰 평가(20)
팀 기여도 3
태도 15
토의참여 2
제품 평가(30)
완성도(제한시간 내) 10 동작 평가1 (요요) 5 동작 평가2 (LED) 5 실습 준비 및 정리 10
❖ 각 숫자는 영역 만점을 나타낸 것임.
자기 평가 및 동료 평가
자기 평가(5)
팀원들과 협력적으로 참여 했다.
5/3/1 제품을 만들면서 LED에 대해 알게 되었다.
창의적으로 제품을 설계했고 잘 동작한다.
동료 평가(5)
활동에 가장 적극적인 팀 (5) 팀 명 : 활동함에 있어 부족함이 보이는 팀 (1) 팀 명 : 의사소통이 적절히 이루어지는 팀 (3) 팀 명 :
창의적인 팀 (3) 팀 명 :
❖ 각 숫자는 영역 만점을 나타낸 것임.
분 야 신성장 동력
녹색기술산업 신재생 에너지, LED 응용, 탄소저감 에너지, 고도물 처리 등 첨단융합산업 IT융합 시스템, 로봇응용, 신소재, 바이오제약, 의료기기 등 고부가 서비스 산업 글로벌 헬스케어, 글로벌 교육서비스, 녹색금융, 관광 등
포트폴리오평가
수업 활동 과정 및 결과물 상태 완성도 점 수
조직적이고 계획적으로 정리되어 전체적인 수업 과정의 이해
가 가능하다. 90% 이상 40점
정리 상태는 잘 되어있으나 수업 내용 기록은 약간 부족하다. 70~-90% 35점
정리 상태가 보통이고 수업 내용 기록 상태도 보통이다. 50~70% 30점
수업 내용 기록 및 정리 상태가 부족하다. 30~-50% 25점
대부분이 미완성된 내용들이다. 30% 미만 20점
❖ 각 숫자는 영역 만점을 나타낸 것임.
[ 참고 자료 ] 2009. 12 한국 고용정보원 발간 『신성장동력, 미래의 직업 세계를 가다 편』
앞으로 우리나라는 기존 산업과 차별화된 주력 산업을 육성해야 한다. 미래의 성 장 잠재력과 국가 경쟁력을 확보할 수 있으면서도 청정 환경을 보존할 수 있는 분 야를 발굴하는 일이 무엇보다 중요하다. 이와 관련해 우리 정부에서는 미래 한국을 이끌어 갈 17개의 신성장동력 분야를 선정했다. 녹색기술산업, 첨단융합산업, 고부 가 서비스 산업의 3대 분야가 해당한다.
또한, 2009년 6월, 한국 고용 정보원에서는 신성장동력 분야에서 중추가 될 태양 광발전 연구 및 개발자, 로봇감 성인지전문가, LED 소자 연구원, 의료관광 코디네이 터 등 55개 직업을 선정·발표하였다. LED와 관련된 미래의 직업을 살펴보자.
< LED와 관련된 직업 알아보기 >
1. LED 소자 연구원 : 재료(반도체) 종류와 구성 물질에 따라 다른 파장의 빛이 발광 하는 LED의 특성을 활용하여 새로운 파장의 빛을 발광하는 LED소자를 연구하고 개발한 다. 또한 LED 소자의 구조를 개선하여 밝기를 향상시키는 업무를 수행하며 다양한 분야 에서 활용 가능한 LED 소자를 연구한다. 제조 공정에 따라 LED 웨이퍼, 칩, 패키지, BLU 등으로 연구 분야가 세분화된다.
* BLU(Back Light Unit- LCD 패널의 뒷면에 위치하여 LCD를 발광시켜주는 장치)
2. LED 조명 시스템 기술자 : 기존 조명을 LED 조명으로 교체하거나 설치할 경우 빛 에 대해 평가를 하거나 전기적인 특성 등을 고려하여 교체의 적절성을 파악하고 효과 성, 용이성 등과 관련한 기술적인 검토를 수행한다. 또한 LED 조명 설치 시 발생할 수 있는 기술적 문제에 대해 조언하고 해결책을 제시한다.
3. LED 방열 시스템 기술자 : LED가 전기를 빛으로 변환하는 과정에서 발생하는 열을 제거하여 열에 약한 반도체의 손상을 막는 시스템을 연구·개발하는 업무를 수행한다. 세 부적으로 이들은 방열 소재를 개발하거나, 방열 소재를 활용하여 시스템을 설계하고 LED가 장기간 사용될 수 있도록 한다.
기본적으로 LED와 관련된 연구 및 개발을 위해서는 화학, 반도체, 재료, 신소재, 전기, 전자, 기계, 물리 등 이공계 계열의 석사 학위 이상을 취득해야 한다. 예를 들 어 LED 조명 시스템 기술자의 경우 가로등 등 무선 통신을 이용하여 일괄 제어할 수 있도록 통신공학 전공자의 진입도 증가하고 있다. 또한 LED 방열 시스템 기술자 는 열해석과 관련하여 열전달 및 유체역학에 대한 지식이 요구된다. 연구원들은 주 로 LED 관련 업체나 정부의 국책연구소 등에서 근무한다.
4. LED 생산 관리 및 품질 관리 기술자 : LED 생산 관리 기술자는 LED 생산과 관련 된 계획을 수립하고 일정대로 제품이 생산되는지를 점검하여 일정 관리를 수행한다. 이 밖에 생산과 관련된 부품의 재고를 파악하여 자재부서와 협의한다. LED 품질 관리 기술 자는 제품의 검사, 시험, 평가를 위한 방법과 절차 개발, 샘플링 절차 고안, 품질과 신뢰 성의 기록 및 평가 등의 LED 제품 품질을 관리한다.
5. LED 상품기획자 : 제품의 매출 현황, 소비자의 구매 유형 등의 시장 동향을 파악하 여 LED 제품을 기획한다. 수시로 디자이너 및 제작자와 협의하여 생산 수량과 소비자 가격 등을 결정하여 최종 생산 품목을 결정한다.
6. LED 기술 영업원 : 기술 및 제품에 관한 지식을 활용하여 LED 제품을 판매하고 고 객에게 기술적인 조언을 제공한다.
LED 생산 및 품질관리기술자, LED 상품기획자, LED 기술영업원은 기본적으로 학 사 이상의 학력으로 전기, 전자, 기계, 재료, 반도체, 산업공학 등 이공계열 전공자가 진출할 수 있다. 이들은 LED 제품을 제작하는 기업체에서 일한다. 기술영업원은 상 경계열 전공자도 진출할 수 있어 비교적 전공 제한이 크지 않고 고객을 만나는 외 근 업무가 주를 이룬다.
7. LED 생산 제조원 : 에피 웨이퍼, 패키지 공정 등 LED 제조 공정 라인에서 제조 장 비를 조작해 LED 제품을 생산하고, 외관 검사 및 현미경 검사 등을 통해 불량 제품을 선별하는 검사 작업을 수행한다. 고졸 이상의 학력이 요구되며, 주로 교대 근무를 하며, 미세 먼지에 민감한 제품 특성상 클린룸이라는 공간에서 방진복을 착용하고 일을 한다.
◇ 연관 직업
LED와 관련된 다양한 직업(전자제품 개발기술자, 재료공학 기술자, 반도체공학 기 술자, 통신공학 기술자, 생산관리 기술자, 품질관리 기술자 등)을 알아보려면?
※ 자세한 내용은 한국직업정보시스템(KNOW, know.work.go.kr) 참조
<참고. 우리의 미래, 어떤 산업이 발전할까요?>
한국 산업기술 평가관리원에서는 국가 기술 경쟁력 강화를 위해 산업 분야에서 지식 경제부 지원 사업, 중소기업청 지원 사업 등을 통해 연구·개발 활동을 지원 한다. 이는 세계 최고 수준의 기술 경쟁력을 확보하여 지속적 성장을 하는 동력이 되며 국가 기술 의 중추적인 기관이다. 따라서 미래를 주도할 핵심 기술 및 유망 산업을 이해하는 데 큰 도움이 될 것이다.
※ 자세한 내용은 한국 산업 기술 평가관리원 http://www.keit.re.kr 참조
>> 읽어보기 _ LED 관련 직업에서 하는 일
나 차광원은 LED 소자 연구소에서 연구원으로 근무하고 있다. LED는 백열등, 형 광등 등 재래색 조명과는 달리 전기 에너지를 빛 에너지로 전화하는 효율이 높아 에너지를 절감 효과가 크고 친환경적인 특징이 있어 요즘 각광받고 있는 분야이 다. LED 관련 연구원 중에는 LED 조명 시스템 연구원이라 하여 전반적인 전기적 특성을 연구하는 사람도 있고, 열에 약한 반도체의 특성을 보강하는 LED 방영시스 템 기술자도 있다. 나는 반도체의 종류와 구성 물질에 따라 다른 파장의 빛을 내 는 LED의 특성을 활용하여 새로운 파장의 빛을 발생시키는 소자를 연구하고 있다.
대학원에서 전기공학 석사 학위를 받고 지금 다니는 첫 직장에 와보니 신소재를 개발한다는 자부심도 느낄 수 있었지만 도전거리도 많았다. 이론적으로 배운 기초 지식은 많았지만 실제 기술개발 현장에 적용하는 노하우가 부족해 스스로 숙련된 연구원이라고 느끼게 될 때까지 약 1년의 시간이 필요했다. 또한 함께 일하는 동 료나 선배 중에는 다양한 BLU(Back Lihgt Unit : 뒤쪽에서 빛을 쏘아주는 장치)를 설계하고 Embedded 시스템(어떤 장치에 적용되어 그 장치를 제어하는 프로그램, Ex) LED 전광판의 문자가 일정 시간마다 바뀌는 것)을 고안하고, Auto CAD 활용 능력을 갖춘 사람도 많았다.
우리 연구소에는 LED 기술을 연구하고 개발하는 연구원들 외에도 국내외의 거래 처를 관리하고, 영업을 담당하는 직원들이 있다. 그들은 LED 조명에 대한 기술적 지식을 활용하여 제품을 판매하고 고객에게 기술적인 조언을 제공한다. 영업직 동 료들의 경우에는 다른 회사에서 기술 영업을 해 본 경력자가 많다고 했다. 영업직 이기 때문에 회사에서 상경 계열을 선호할 것이라고 생각했는데 실제로는 이공 계 열 졸업자를 더 선호한다고 한다.
최근 우리 연구팀의 주요 실적 중의 하나는 OLED라는 것이다. 주로 실리콘과 같 은 광물이 빛을 내는 것이 일반 LED라고 한다면, OLED는 유기물이 빛을 내는 것 을 말한다. 스스로 빛을 내기 때문에 일반 LED처럼 얇게 만들 수도 있고, 거기에 더해 구부릴 수도 있다. OLED 기술의 개발은 세계적으로도 우리나라에서 1위의 시장 점유율을 가진 만큼 우리 팀에서는 이것을 ‘꿈의 디스플레이’라고 부르며 자 축하였다.
