수은등
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
수은등은 수은 증기를 이용해 빛을 내는 고휘도 방전 램프의 일종이다. 1835년 수은 증기에서의 방전 스펙트럼이 관찰된 이후, 1901년 피터 쿠퍼 휴잇이 실용적인 수은등을 발명하면서 널리 사용되었다. 수은등은 구조와 작동 방식에 따라 여러 종류로 나뉘며, 특히 고압 수은등은 가로등, 공장, 체육관 등 넓은 공간의 조명에 널리 사용되었다. 하지만 수은의 유해성, 낮은 연색성, 긴 점등 시간 등의 단점과 2020년부터의 제조 및 수입 금지 조치로 인해 LED 등 다른 조명으로 대체되고 있다.
더 읽어볼만한 페이지
- 수은 - 아말감
아말감은 수은을 주성분으로 하는 금속 합금으로, 과거 금속 채굴, 도금, 치과 치료 등에 사용되었으나, 수은 독성 문제로 사용이 감소하고 있으며, 은, 주석, 구리, 아연 등의 성분이 아말감의 성질에 영향을 미친다. - 수은 - 수은 온도계
수은 온도계는 수은의 열팽창을 이용하여 넓은 온도 범위를 측정하는 장치로, 과거에는 널리 사용되었으나 수은의 독성 때문에 현재는 사용이 줄어들고 안전한 대체재로 대체되는 추세이다. - 조명 - 발광 다이오드
발광 다이오드(LED)는 전기에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자이며, 낮은 소비전력과 긴 수명을 바탕으로 조명, 디스플레이 등 다양한 분야에서 활용된다. - 조명 - 고래기름
고래기름은 고래 지방을 끓여 추출한 기름으로, 과거 산업 사회에서 연료, 비누, 윤활유 등으로 널리 사용되었으나, 석유와 식물성 기름의 등장 및 포경 금지로 인해 현재는 생산과 사용이 크게 감소하여 일부 원주민 공동체에서만 제한적으로 사용된다. - 글로벌세계대백과를 인용한 문서/{{{분류3 - 공 (악기)
공은 금속으로 제작된 타악기로, 다양한 문화권에서 의식, 신호, 음악 연주 등에 사용되며, 형태와 용도에 따라 여러 종류로 나뉜다. - 글로벌세계대백과를 인용한 문서/{{{분류3 - 국무회의
국무회의는 대한민국 대통령을 의장으로, 예산, 법률안, 외교, 군사 등 국정 현안을 심의하는 중요한 기관이며, 대통령, 국무총리, 국무위원으로 구성되고, 정례회의는 매주 1회, 임시회의는 필요에 따라 소집된다.
| 수은등 | |
|---|---|
| 지도 | |
| 기본 정보 | |
| 종류 | 방전등 |
| 작동 원리 | 전기 방전 |
| 가스 | 수은 증기 |
| 색깔 | 푸른색, 초록색 |
| 기술적 세부 사항 | |
| 발광 메커니즘 | 전기 아크를 통해 수은 증기 여기 여기된 수은 원자가 기저 상태로 돌아가면서 자외선 방출 형광체 코팅으로 자외선을 가시광선으로 변환 (일부 모델) |
| 효율 | 초기 효율이 좋지만 시간이 지나면서 감소 |
| 장점 | 효율성 및 수명 수명이 길고 경제적 |
| 단점 | 전원을 켤 때 초기 빛이 약하고 작동에 시간이 오래 걸림 수은 함유로 인한 환경 문제 발생 가능성 빛 스펙트럼의 왜곡으로 인한 색 재현 문제 초기 빛이 어두움 자외선 노출 위험 |
| 용도 | 가로등 공장 조명 스포츠 경기장 조명 대형 실내 공간 조명 |
| 역사 | |
| 개발 | 1901년 피터 쿠퍼 휴잇이 개발 |
| 초기 사용 | 1930년대부터 가로등으로 사용되기 시작 |
| 현재 | 고효율 LED 조명으로 대체되는 추세 |
| 환경 문제 | |
| 수은 | 수은 함유로 인한 환경 문제 발생 가능성 |
| 폐기 | 적절한 폐기 및 재활용이 중요 |
| 관련 규제 | |
| 수은 사용 제한 | 미나마타 협약에 따라 수은 사용 제한 및 대체 기술 개발 추진 |
2. 역사
수은등의 역사는 19세기 중반, 과학자들의 수은 증기 방전 현상 연구에서 시작되었다. 1835년 찰스 휘트스톤이 수은 증기의 방전 스펙트럼을 관찰하고 자외선을 확인한 것을 시작으로, 1860년 존 토마스 웨이가 수은 증기 아크 램프를 조명에 사용했고, 1892년 레오 아론스가 수은 아크 램프를 개발했다. 1896년에는 허버트 존 도윙과 H. S. 키팅이 수은 증기 램프 특허를 획득했다.[4][5][6]
이후, 1901년 피터 쿠퍼 휴잇이 상업적으로 성공한 수은등을 발명하고 특허를 획득했으며, 1903년에는 색 품질을 개선하여 산업 현장에 널리 보급되었다. 1910년에는 수은등의 자외선이 수처리에도 활용되기 시작했다. 1930년대에는 제너럴 일렉트릭(GE)(General Electric)과 오스람 GEC(Osram GEC) 등이 현대적인 형태의 수은등을 개발하여 일반 조명에 널리 사용되기 시작했다.
2. 1. 초기 연구
1835년 찰스 휘트스톤은 수은 증기에서의 방전 스펙트럼을 관찰하고 그 스펙트럼에서 자외선을 확인했다.[4] 1860년 존 토마스 웨이는 대기압에서 공기와 수은 증기 혼합물로 작동하는 아크 램프를 조명에 사용했다.[4] 독일 물리학자 레오 아론스(1860–1919)는 1892년 수은 방전을 연구하고 수은 아크를 기반으로 한 램프를 개발했다.[5] 1896년 2월 영국의 허버트 존 도윙과 H. S. 키팅은 수은 증기 램프에 대한 특허를 받았는데, 일부에서는 이를 최초의 진정한 수은 증기 램프로 간주한다.[6]2. 2. 피터 쿠퍼 휴잇의 발명
1901년 미국 엔지니어 피터 쿠퍼 휴잇(Peter Cooper Hewitt)이 최초로 상업적 성공을 거둔 수은등을 발명했다.[7] 휴잇은 1901년 9월 17일 미국 특허 제682,692호를 획득했다.[8] 1903년에는 색 품질을 개선한 개량형 수은등을 개발하여 산업 현장에 널리 보급했다.[7] 1910년에는 수은등의 자외선이 수처리에도 활용되기 시작했다. 휴잇의 램프는 많은 양의 수은을 사용했다. 1930년대에 오스람-GEC사(Osram-GEC company), 제너럴 일렉트릭(General Electric)사 등이 개발한 현대적인 형태의 개선된 램프는 일반 조명에 수은등이 널리 사용되는 계기가 되었다.2. 3. 현대적 발전
1930년대에 오스람-GEC사(Osram-GEC company), 제너럴 일렉트릭(General Electric) 등에서 현대적인 형태의 수은등을 개발하면서, 수은등이 일반 조명에 널리 사용되기 시작하였다.[7] 대한민국에서는 1960년대부터 수은등이 본격적으로 보급되어 가로등, 공장, 경기장 등 다양한 장소에서 사용되었다.
3. 작동 원리
수은등은 유리관 안에 소량의 수은과 아르곤 가스를 넣고, 전극에 전압을 가하여 방전을 일으켜 빛을 내는 방식이다. 램프가 최대 밝기를 내려면 수은을 기화시켜 이온화해야 한다.[1]
램프 시동을 쉽게 하기 위해 주 전극 중 하나 근처에 시동 전극을 설치하고, 저항을 통해 다른 주 전극에 연결한다. 전원이 공급되면 아르곤을 이온화할 만큼 충분한 전압이 가해지고, 이온화된 아르곤 가스가 시동 전극과 인접한 주 전극 사이에 작은 아크를 발생시킨다. 여기서 발생한 열로 액체 수은이 기화되고, 두 주 전극 사이의 전압이 수은 가스를 이온화한다. 그러면 두 주 전극 사이에 아크가 발생하고, 램프는 주로 자외선, 보라색 및 청색 방출선을 방출한다.[9]
액체 수은이 계속 기화하면 아크관 압력이 증가하고, 이에 따라 램프의 밝기도 더 밝아진다.[10][11] 일부 전구에는 열 스위치가 포함되어 있어 주 아크가 발생하면 시동 전극과 인접한 주 전극을 단락시켜 시동 아크를 소멸시킨다.
수은등은 음의 저항 소자이다. 즉, 관을 통과하는 전류가 증가하면 저항이 감소한다. 따라서 램프가 정전압원에 직접 연결되면 램프가 파손될 때까지 전류가 증가하므로, 전류를 제한하는 안정기가 필요하다. 자체 안정형 수은등은 아크관과 직렬로 텅스텐 필라멘트를 사용하여 저항 안정기 역할을 한다.
3. 1. 구조
발광관(내관)은 석영유리로 만들어졌으며, 소량의 아르곤 가스와 수은이 들어 있다. 양 끝에는 전자 방출성 물질(에미터, 바륨, 칼슘, 이트륨 등의 산화물)이 발라진 텅스텐제 '''주전극'''이 있다. 각 주전극 바로 옆에는 반대쪽 전극과 고저항을 통해 연결된 보조 전극이 붙어 있다. 봉착부의 도입선에는 몰리브덴 박막이 사용된다. 주전극에는 에미터가 채워진 텅스텐 코일이 감겨 있다. 내관은 점등 시 400°C의 고온이 되므로, 일반적으로 발광관 바깥쪽에 외관이라고 불리는 유리관을 씌운다. 외관 내부에는 질소 가스가 들어 있거나, 외관 안쪽 면에 형광 물질이 발라져 있기도 하다.3. 2. 시동 및 작동 과정
전원이 공급되면, 주 전극 중 하나 근처에 설치된 시동 전극과 주 전극 사이에 아르곤 가스 방전이 먼저 일어난다. 이때, 아르곤을 이온화할 수 있을 정도의 충분한 전압이 필요하다.[1] 이온화된 아르곤이 전류를 전도하면서 발생하는 열은 액체 상태의 수은을 기화시킨다. 이후 두 주 전극 사이의 전압이 수은 가스를 이온화시키면서 두 주 전극 사이에 아크 방전이 발생한다.[9]아크 방전이 발생하면 램프는 주로 자외선, 보라색, 청색 방출선을 방출한다.[9] 액체 수은이 계속 기화하면서 램프 내부 압력은 증가하고, 이에 따라 램프의 밝기도 더욱 높아진다.[10][11] 수은등을 처음 켰을 때는 수은의 일부만 이온화되고 기체 압력이 매우 낮기 때문에 빛의 대부분이 자외선에서 생성되어 어두운 파란색을 띤다. 주 아크가 발생하고 기체가 가열되어 압력이 증가하면 빛은 가시광선 영역으로 이동하고, 수은 방출 띠가 넓어져 더 흰색으로 보인다. 하지만 여전히 연속 스펙트럼은 아니다.
전체 예열 과정은 약 4~7분 정도 걸린다. 램프가 작동 온도에 도달하면 석영 아크관 내 압력은 약 1기압까지 상승한다.
방전이 중단되면(예: 전원 공급 중단) 전구가 충분히 식어 압력이 떨어질 때까지 램프를 다시 켤 수 없다. 램프가 재점화되기까지 오랜 시간이 걸리는 이유는 압력이 높아져 내부 기체의 항복 전압(아크를 시작하는 데 필요한 전압 – 파센 법칙)이 높아지기 때문이다. 램프가 완전히 식어 재점등이 가능해지기까지는 대략 10분 정도의 시간이 필요하다.
3. 3. 음의 저항 특성
수은등은 관을 통과하는 전류가 증가하면 저항이 감소하는 음의 저항 특성을 갖는다.[1] 따라서 램프가 정전압원에 직접 연결되면 전류가 램프 파손 시까지 증가하므로, 전류를 제한하는 안정기가 반드시 필요하다.
안정기는 단순한 초크 코일이나 누설 변압기를 이용한 '저역률형'과, 콘덴서를 추가하여 역률을 개선한 '고역률형'이 있다. 현재는 거의 후자인 고역률형 안정기가 사용된다. '정전력형' 안정기는 시동 시 전류를 안정 시 정도로 억제하여 전원 설비에 여유가 없거나 공급 전압이 불안정한 경우에 사용된다.
수은 램프 내에 필라멘트를 내장하여 안정기가 필요 없는 램프(무안정기 수은등, 무초크 수은등)도 있다. 하지만 이 램프는 안정기가 필요한 램프에 비해 수명이 약 3/4 정도로 짧고, 발광 효율도 약 1/2 정도로 낮다.
4. 종류
수은등은 점등 시 수은 증기압에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.
| 종류 | 수은 증기압 | 특징 및 용도 |
|---|---|---|
| 고압 수은등 | 1~10기압 | 높은 밝기를 내는 HID 램프의 일종. 시동 전극과 아르곤 가스를 이용해 액체 수은을 기화시킴. 예열 시간(약 4~7분)과 안정기 필요. 형광체를 사용해 붉은색 빛 보강.[9] |
| 저압 수은등 | 1~10Pa | 주로 자외선(184.9nm, 253.7nm) 방출. 자외선 살균 조사, 오존 발생, 분광 분석 등에 사용. 형광등은 저압 수은등의 발광관 내면에 형광 물질을 도포한 것. |
| 초고압 수은등 | 1000kPa (약 10기압) 이상 | 효율과 연색성 개선, 순간 점등 가능. 과거 텔레비전 브라운관(CRT) 제조 등에 사용.[1] |
| 자체 안정형 수은등 | - | 텅스텐 필라멘트가 내장되어 안정기 없이 주전원에 직접 연결 가능. 일반 수은등보다 색 재현성이 좋지만 효율과 수명은 다소 낮음.[2] |
4. 1. 고압 수은등
고압 수은등은 점등 중 수은 증기압이 1~10기압 정도인 고휘도 방전 램프(HID 램프)의 일종이다. 관 내부 수은은 상온에서 액체 상태이며, 램프가 최대 밝기를 내려면 수은을 기화시켜 이온화해야 한다.[1] 램프에는 주 전극 외에 시동 전극이 추가로 장착되어 있으며, 저압 아르곤 가스가 채워져 있다. 전원이 공급되면 이온화된 아르곤 가스가 시동 전극과 주 전극 사이에 아크를 발생시키고, 이 열로 액체 수은이 기화된다. 이후 두 주 전극 사이에 아크가 발생하면서 램프는 자외선, 보라색, 청색 방출선을 방출한다.[9]액체 수은의 지속적인 기화로 아크관 압력은 램프 크기에 따라 2~18 바까지 증가하며, 이는 램프 밝기를 더욱 높인다.[10][11] 예열 과정은 약 4~7분 정도 걸린다.
수은등은 음의 저항 소자이므로, 전류를 제한하는 안정기가 필요하다. 자체 안정형 수은등은 텅스텐 필라멘트를 사용하여 안정기 역할을 하며, 표준 백열등 소켓에 사용할 수 있다.
고압 수은등은 404.7 nm, 435.8 nm, 546.1 nm, 577.0 nm, 579.1 nm의 선스펙트럼을 가지며, 녹색을 띤 푸른빛 흰색(5700 K) 광원으로, 253.7 nm, 365.0 nm의 자외선 방사도 발생시킨다.
4. 1. 1. 형광 수은등
많은 수은등은 푸른색을 띠는 것을 보정하기 위해 외부 유리관 내부에 형광체를 코팅하여 자외선 방출의 일부를 붉은색 빛으로 변환시킨다. 이는 전자기 스펙트럼에서 매우 부족한 적색 영역을 채우는 데 도움이 된다. 이러한 램프는 일반적으로 "색 보정" 램프라고 불린다. 대부분의 현대식 수은등은 이러한 코팅을 가지고 있다. 초기 수은등에 대한 불만 중 하나는 스펙트럼의 적색 영역에서 빛이 부족하여 사람들이 "피가 없는 시체"처럼 보이게 한다는 것이었다.[12] 형광체가 사용되기 전에는 수은등을 백열등과 함께 작동시키는 것이 이 문제를 해결하는 일반적인 방법이었다. 또한 초고압 수은등(일반적으로 200atm 이상)에서는 적색이 증가하는데(예: 연속 방사선으로 인해), 이는 현대 미디어 프로젝터에 응용되고 있다. 외부에서 코팅되거나 색 보정된 램프는 방출되는 빛 주변의 푸른 "후광"으로 식별할 수 있다.4. 2. 저압 수은등
저압 수은 증기등[15]은 일반적으로 짧은 파장의 빛 투과를 허용하기 위해 석영 벌브를 사용한다. 합성 석영을 사용하면 석영의 투과율이 더욱 증가하여 185nm에서 방출선이 관찰된다. 이러한 램프는 자외선 살균 조사에 사용될 수 있다.[16] 185nm 파장은 산소가 포함된 대기에서 오존을 생성하는데, 이는 세척 과정에 도움이 되지만 건강에도 위험하다.
점등 중 수은 증기압이 1~10Pa 정도인 것으로, 184.9nm, 253.7nm의 자외선을 주로 방출하는 광원이다. 자외선 광원으로서 살균, 오존 발생, 수지 경화, 분광 분석 등에 이용된다.
형광등은 이 저압 수은등의 발광관 내면에 형광 물질을 도포한 것이다. 형광 물질이 없는 것은 살균등을 참조.
4. 3. 초고압 수은등
점등 중 수은 증기압이 1000kPa(약 10기압)를 초과하는 램프이다. 고압 수은등에 비해 효율과 연색성이 개선되었으며, 순간 점등이 가능하다.[1]텔레비전 등에 사용되는 일반적인 브라운관(CRT) 제조 시 형광체의 자외선 소성 공정에 사용된다.[1] 일본에서 브라운관 제조용으로 사용되는 초고압 수은등은 통상산업성(현 경제산업성)의 지원으로 "컬러 텔레비전 가정 보급" 목표를 향해 주식회사 오크제작소(オーク製作所) 등에서 개발, 제조, 판매되었다.[1]
4. 4. 자체 안정형 수은등 (무안정기 수은등)
텅스텐 필라멘트가 내부에 직렬로 연결되어 있어 전기 정류기 역할을 하는 아크관(방전관)을 가진 수은등이다.[1] 외부 안정기 없이 직접 주전원에 연결할 수 있는 유일한 수은등 종류이다.[1] 이러한 램프는 비슷한 크기의 백열전구와 동일하거나 약간 높은 효율을 가지지만 수명이 더 길다.[1] 시동 시 즉시 빛을 발하지만, 전원이 차단된 경우 다시 켜지는 데 몇 분 정도 걸린다.[1] 필라멘트에서 방출되는 빛으로 인해 수은등보다 색 재현성이 약간 더 좋다.[1] 자체 정류식 램프는 일반 수은등보다 일반적으로 더 비싸다.[1]안정기 역할을 하는 발라스트 필라멘트를 외관 내부에 내장하여 100V 또는 200V 전원에 직접 연결하여 바로 점등할 수 있다.[2] 수은등의 푸른빛과 발라스트 필라멘트의 발광으로 인한 적색 계열의 빛에 의해 일반 수은등보다 연색성이 향상된다(투명형 Ra:28, 형광형 Ra:58).[2] 효율 및 수명 면에서는 일반 수은등에 비해 다소 낮지만, 백열전구에 비해서는 효율이 좋기 때문에 조명 개선이나 안정기 설치가 어려운 임시 조명 등에 사용되고 있다.[2] 100V용 바라스트레스 수은등을 밀폐형 기구에서 사용하면 램프 내부의 시동용 바이메탈이 오작동하여 점등이 불안정해지므로 주의가 필요하다.[2]
5. 특징
수은등은 발광 효율이 50 lm/W로, 백열전구의 15~20 lm/W보다 높아 광량이 필요한 분야에서 사용된다. 구조가 비교적 단순하고, 기동이 용이하며, 효율이 좋아 특히 대형(최대 2kW) 수은등은 저렴하게 제조할 수 있다는 장점이 있다.
하지만 수은등은 방전관에서 다량의 단파장 자외선(UV-C)을 방출하여 눈과 피부에 화상을 입힐 수 있다는 단점이 있다.[20] 일반적으로 램프의 유리 외장이나 형광체 코팅이 자외선을 차단하지만, 외장이 파손되면 안전 문제가 발생할 수 있다.[20]
발광 효율은 백열전구보다 높지만, 형광등보다는 낮다. 소비 에너지의 변환 비율은 가시광선 15%, 적외선 방사 60%, 자외선 방사 10%이며, 나머지는 열손실이다. 방사광은 적색 성분이 부족한 녹색을 띤 청백색이며, 연색성이 매우 낮다(투명 수은등 Ra:14). 자외선 방사를 이용하여 형광 물질로 적색 성분을 보충하여 연색성을 개선한 형광 수은등(Ra:40)과 청록색 형광체를 추가하여 광원색을 개선한 연색 개선형 형광 수은등(Ra:50)이 있다.
1960년대 이후 메탈할라이드램프, 고압 나트륨램프가 실용화되면서 수은등을 대체하기도 했지만, 2010년대에는 LED가 이러한 램프들의 특성을 능가하면서 LED로 대체되고 있다. 일본에서는 가로등, 체육관, 주유소 등 천장이 높은 곳의 조명 기구에 많이 사용되지만, 일본 국외에서는 그렇지 않다. 광공해의 주범으로 지목되는 것은 주로 수은등의 녹색을 띤 빛이다.
5. 1. 장점
수은등은 발광 효율이 50 lm/W로, 백열전구의 15~20 lm/W보다 높아 광량이 필요한 분야에서 사용된다. 구조가 비교적 단순하고, 기동이 용이하며, 효율이 좋기 때문에 특히 대형(최대 2kW) 수은등은 저렴하게 제조할 수 있다.5. 2. 단점
수은등은 방전관에서 다량의 단파장 자외선(UV-C)을 방출하는데, 이는 눈과 피부에 화상을 입힐 수 있다.[20] 일반적으로 램프의 유리 외장이나 형광체 코팅이 자외선을 차단하지만, 외장이 파손되면 안전 문제가 발생할 수 있다.[20] 미국에서는 체육관에서 공에 맞아 램프가 손상되어 단파장 자외선으로 인해 햇볕 화상과 눈 염증이 발생한 사례가 보고되었다.[21] 따라서 체육관 등에서는 램프 보호를 위해 견고한 외부 보호대나 외부 렌즈를 장착해야 한다. 일부 미국 제조업체는 외부 유리가 파손되면 자동으로 소손되는 "안전" 램프를 생산하기도 하는데, 이는 공기 중에서 연소되는 얇은 텅스텐 스트립을 사용하여 전극 중 하나를 연결하는 방식으로 작동한다.일반적인 수은 증기 램프는 소다석회 또는 붕규산 유리로 만들어진 외부 외피를 사용하는데, 이 경우 365nm UV 방사선이 램프에서 빠져나갈 수 있다. 이는 조명기구에 사용되는 일부 플라스틱의 가속 노화를 유발하여 변색을 일으킬 수 있다. 특히 폴리카보네이트는 이 문제에 취약하여, 램프 근처의 새 폴리카보네이트 표면이 짧은 시간 안에 흐릿한 노란색으로 변하는 경우가 있다.
발광 효율은 50lm/W로, 백열전구의 15lm/W~20lm/W보다 높지만, 형광등의 80lm/W~90lm/W보다는 낮다. 소비 에너지의 변환 비율은 가시광선 15%, 적외선 방사 60%, 자외선 방사 10%이며, 나머지는 열손실이다.
방사광은 적색 성분이 부족한 녹색을 띤 청백색이며, 연색성이 매우 낮다(투명 수은등 Ra:14). 자외선 방사를 이용하여 형광 물질로 적색 성분을 보충하여 연색성을 개선한 형광 수은등(Ra:40)과 청록색 형광체를 추가하여 광원색을 개선한 연색 개선형 형광 수은등(Ra:50)이 있다.
구조가 비교적 단순하고 기동이 쉬우며 효율이 높아 대형(최대 2kW) 램프를 저렴하게 제조할 수 있다. 1960년대 이후 메탈할라이드램프, 고압 나트륨램프가 실용화되면서 수은등을 대체하기도 했지만, 2010년대에는 LED가 이러한 램프들의 특성을 능가하면서 LED로 대체되고 있다.
일본에서는 가로등, 체육관, 주유소 등 천장이 높은 곳의 조명 기구에 많이 사용되지만, 일본 국외에서는 그렇지 않다. 광공해의 주범으로 지목되는 것은 주로 수은등의 녹색을 띤 빛이다.
6. 스펙트럼
| 파장 (nm) | 이름 (포토레지스트 참조) | 색상 |
|---|---|---|
| 184.45 | 자외선 (UVC) | |
| 253.7 | 자외선 (UVC) | |
| 365.0 | I-선 | 자외선 (UVA) |
| 404.7 | H-선 | 보라색 |
| 435.8 | G-선 | 파란색 |
| 546.1 | 녹색 | |
| 578 | 황적색 |
[13][14]
저압 수은등에서는 184 nm와 254 nm의 선만 나타난다. 184 nm의 빛이 흡수되지 않도록 제조 과정에서 융용 실리카를 사용한다. 중압 수은등에서는 200~600 nm 사이의 선들이 나타난다. 수은등은 주로 UV-A (약 400 nm) 또는 UV-C (약 250 nm)에서 방출되도록 제작될 수 있다. 고압 수은등은 일반 조명 용도로 흔히 사용되며, 주로 파란색과 녹색을 방출한다.
7. 활용
고압 방전등의 다른 종류들이 더 일반화되고 있지만, 미국, 캐나다, 일본에서는 수은등이 여전히 지역 조명 및 가로등으로 사용되는 경우가 있다.
인쇄 산업에서는 잉크를 경화시키기 위해 수은등을 사용한다. 이러한 수은등은 일반적으로 고출력으로, 사용되는 잉크를 빠르게 경화시키고 고정시킨다. 수은등은 인체 노출을 방지하기 위한 보호 장치가 있으며, 발생하는 오존을 제거하기 위한 특수 배기 시스템을 갖추고 있다.
고압 수은등(그리고 특수 설계된 일부 금속 할라이드 램프)은 아크 플라즈마의 높은 전자 온도 때문에 밀리미터파 및 테라헤르츠파에서 유용한 광대역 연속 스펙트럼("잡음") 에너지를 제공하므로 분자 분광학에 응용된다. 이온화된 수은의 주요 자외선 방출선(254nm)은 T=11,500K의 흑체와 상관관계가 있다. 이러한 특성으로 인해 이러한 주파수를 생성하는 데 사용할 수 있는 매우 드물고 간단하며 저렴한 광원 중 하나가 된다. 예를 들어, 표준 250와트 일반 조명용 수은 램프는 120GHz에서 6THz까지 상당한 출력을 생성한다. 또한, 중적외선 영역의 더 짧은 파장은 뜨거운 석영 아크 튜브 외피에서 방출된다. 자외선 출력과 마찬가지로 유리 외장 전구는 이러한 주파수에서 대부분 불투명하므로 이 목적을 위해서는 제거해야 한다(또는 특수 제작된 램프에서는 생략해야 한다).
초고성능 램프(Ultra-high-performance lamp) 또는 UHP 램프는 디지털 프로젝터에서 흔히 사용되며, DLP, 3LCD, LCoS 프로젝터를 포함한다.
8. 환경 문제 및 규제
수은등은 내부에 수은을 포함하고 있어 파손 시 수은이 확산될 수 있으며, 폐기 시 환경 오염을 유발하므로 적절하게 수거해야 한다. 2013년 1월 19일 제네바에서 미나마타 수은 협약이 체결되어 2020년 말부터 수은등 제조 및 수출입이 금지되었다.[23][24]
유럽 연합(EU)에서는 2015년부터 저효율 수은등의 조명 용도 사용이 금지되었다. 다만, 콤팩트 형광등의 수은 사용이나 조명 이외의 목적으로 사용되는 수은등에는 적용되지 않는다.[17]
미국에서는 2008년 1월 1일부터 특수 용도 수은등 안정기를 제외한 일반 조명용 수은등 안정기의 사용이 금지되었다.[18] 이에 따라 여러 제조업체들이 기존 설비를 변경할 필요가 없는 수은등 기구용 콤팩트 형광등(CFL)과 발광 다이오드(LED) 전구를 판매하기 시작했다. 미국 에너지부는 2010년에 제안된 고압 방전등의 수은등 유형에 대한 규제가 큰 절감 효과를 가져오지 못할 것이라고 판단하여 2015년에 시행하지 않기로 결정했다.[19]
8. 1. 수은의 유해성
수은등은 내부에 수은을 포함하고 있어 파손 시 수은이 확산될 수 있다. 또한 폐기 시에는 환경 오염을 유발하므로 적절하게 수거해야 한다. 2013년 1월 19일, 제네바에서 미나마타 수은 협약이 체결되어 2020년 말부터 수은등 제조 및 수출입이 금지되었다.[23][24]8. 2. 국제 협약 및 규제
미나마타 수은 협약이 2013년 1월 19일 제네바에서 체결됨에 따라, 2020년 말부터 수은등의 제조 및 수출입이 금지되었다.[23][24]유럽 연합(EU)에서는 2015년부터 저효율 수은등의 조명 용도 사용이 금지되었다. 다만, 콤팩트 형광등의 수은 사용이나 조명 이외의 목적으로 사용되는 수은등에는 적용되지 않는다.[17]
미국에서는 2008년 1월 1일부터 특수 용도 수은등 안정기를 제외한 일반 조명용 수은등 안정기의 사용이 금지되었다.[18] 이에 따라 여러 제조업체들이 기존 설비를 변경할 필요가 없는 수은등 기구용 콤팩트 형광등(CFL)과 발광 다이오드(LED) 전구를 판매하기 시작했다. 미국 에너지부는 2010년에 제안된 고압 방전등의 수은등 유형에 대한 규제가 큰 절감 효과를 가져오지 못할 것이라고 판단하여 2015년에 시행하지 않기로 결정했다.[19]
참조
[1]
웹사이트
What color is mercury discharge tube? – handlebar-online.com
http://www.handlebar[...]
[2]
서적
Simplified Design of Building Lighting, 4th Ed.
https://books.google[...]
John Wiley and Sons
1997
[3]
논문
Two Centuries of Electric Light Source Innovations
http://www.einlightr[...]
Eindhoven Institute for Lighting Technology, Eindhoven Univ. of Technology, Eindhoven, Netherlands
2012-04-03
[4]
논문
Two Centuries of Electric Light Sources Innovations
http://www.einlightr[...]
2012-01-02
[5]
서적
Electric Arcs-Experiment Upon Arcs Between Different Electrodes in Various Environments
Watchmaker Publishing
2002
[6]
논문
Mercury vapour lamps and action of ultra violet rays
https://pubs.rsc.org[...]
1911-01-01
[7]
논문
Peter Cooper Hewitt
http://www.britannic[...]
1921
[8]
특허
Method of Manufacturing Electric Lamps
https://patents.goog[...]
US Patent US682692A
1900
[9]
웹사이트
How do neon lights work?
https://www.scientif[...]
2019-04-16
[10]
웹사이트
Mercury Vapor Lamps
http://edisontechcen[...]
2017-11-24
[11]
웹사이트
The Mercury Vapor Lamp
http://lamptech.co.u[...]
2017-11-24
[12]
웹사이트
Mercury Vapor Lights
http://www.janethull[...]
[13]
웹사이트
Persistent Lines of Neutral Mercury (Hg I)
http://physics.nist.[...]
2012-01-02
[14]
웹사이트
Atomic Spectra
http://hyperphysics.[...]
Dept. of Physics and Astronomy, Georgia State Univ. USA
2011-11-15
[15]
웹사이트
Crystec Technology Trading GmbH, Low pressure mercury-vapor lamps
http://www.crystec.c[...]
[16]
웹사이트
Surface cleaning by UV-light
http://www.crystec.c[...]
Crystec Technology Trading GmbH
[17]
웹사이트
Phasing out of mercury vapor lamps
https://web.archive.[...]
2015-03-18
[18]
법률
Department of Energy §431.286 Energy conservation standards and their effective dates.
https://www.govinfo.[...]
2020-06-30
[19]
보고서
HID Lamp Final Determination
http://energy.gov/si[...]
United States Department of Energy
2017-10-14
[20]
웹사이트
Duro-Test Safe-T-Vapor
http://www.lamptech.[...]
2022-11-06
[21]
논문
Ocular complications of malfunctioning mercury vapor lamps
1982
[22]
보고서
「水銀に関する水俣条約」の概要
https://www.env.go.j[...]
環境省 (日本)
2019-07-14
[23]
웹사이트
水銀灯は2020年に製造禁止に！代替えの準備はお済みですか？
http://www.i-sss.jp/[...]
[24]
웹사이트
【緊急解説】照明の2020年問題を探る | 総務マガジン | 大塚商会
https://www.otsuka-s[...]
[25]
뉴스
停電が呼んだ阪神の大反撃、「名無し選手」に敗れた中日…ハプニングが生んだ珍事件【久保田龍雄】 (1/2) 〈dot.〉｜AERA dot. (アエラドット)
https://dot.asahi.co[...]
[26]
백과사전
고압수은등
글로벌 세계 대백과
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com