일주기 리듬 교란 줄인 발광다이오드 광원 개발

-색 조절을 통해 일주기 리듬의 조절을 돕는 조명 연구-



□ 국내 연구진이 사람의 일주기 리듬* 교란을 최소화할 수 있는 백색 발광다이오드**를 이용한 스마트 조명을 개발했다. 자연광 스펙트럼과 유사한 광원을 개발함으로써 자연광의 일주기성을 모사하는 스마트 조명개발의 실마리가 될 것으로 기대된다.

     * 일주기리듬(Circadian rhythm) : circa (대략), dies (하루) 라는 라틴어 단어처럼 생명체에서 생화학적, 생리학적, 또는 행동학적 흐름이 거의 24시간의 주기로 나타나는 현상을 의미한다.

    ** 발광다이오드(Light-emitting diode, LED) : 반도체의 p-n 접합구조를 이용하며 주입된 전자 또는 정공의 재결합에 의해 빛을 내는 소자



o 국민대 생명나노화학과 도영락 교수, 오지혜 박사과정, 양수지 석사과정 연구원이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도약)의 지원으로 수행되었고 네이처출판그룹(NPG)이 발행하는 국제학술지 Light: science & applications 2월 14일자 온라인판에 게재 되었다.

(논문명 : Healthy, natural, efficient and tunable lighting: four-package white LEDs for optimizing the circadian effect, color quality and vision performance)



□ 수명이 길고 소비전력이 적은 발광다이오드가 조명으로 각광받으면서 밝기, 효율, 색상 등에 대한 최적화 연구가 활발하다.



o 반면 백색 발광다이오드 조명이 건강 등에 미치는 영향을 평가할 수 있는 성능지표에 대한 연구는 최근에야 주목을 받고 있다.



□ 연구팀은 적색, 호박색, 녹색, 청색 4가지 형광체를 조합하여 색조절 가능한 고 색상품질, 고효율의 백색 광원을 개발했다.



o 색 조절을 통해 자연광의 일주기성을 모사하여 일주기 리듬의 교란을 최소화 하고 나아가 일주기 리듬을 유지시켜주는 스마트 조명 개발에 기여할 것으로 기대된다.



□ 연구팀은 자연광(태양)의 일주기에 맞춰 낮에 활동시에는 차가운 백색이, 해가 질수록 따뜻한 백색이 일주기 리듬 교란 최소화에 도움이 될 것이라는 점에 착안했다.



o 저녁에 따뜻한 백색에 비해 청색 빛을 많이 나타내는 차가운 백색의 빛에 많이 노출되면 청색 빛에 의해 멜라토닌* 분비가 억제되어 숙면을 방해받을 수 있어 조명에 쓰이는 빛의 색을 일주기 리듬에 맞도록 조절할 수 있도록 했다는 설명이다.

    * 멜라토닌 : 송과선에서 생성, 분비되는 호르몬으로 밤과 낮의 길이나 계절에 따른 일조시간의 변화 등과 같은 광주기를 감지하여 생체리듬에 관여한다.



□ 한편 연구팀이 개발한 형광체 주입한 백색 발광다이오드가 형광체를 이용하지 않고 발광다이오드 자체의 색에 의존하는 기존 반도체 발광다이오드와 비교할 때 색온도에 따라 조절이 가능하고, 특정 온도 구간에서는 시각적 효율이 약 1.5 배 증가하는 등(96 lm/W 이상) 효율이 뛰어난 것으로 나타났다.



o 도 교수는 “효율과 색상의 품질을 모두 만족시키면서 일주기 리듬 교란을 최소화하고 리듬을 유지시켜주는 자연광에 가까운 고효율백색 발광다이오드를 개발한 것“ 이라고 설명했다.



문 의 : 기초연구진흥과 최도영 과장(02-2110-2370), 김민수 주무관(02-2110-2376)

국민대학교 생명나노화학과 도영락 교수(02-910-4867)

“이 자료는 미래창조과학부의 보도자료를 전재하여 제공함을 알려드립니다.”