일주기 리듬 교란 줄인 발광다이오드 광원 개발

도영락 교수팀, 일주기 리듬 조절 돕는 조명 연구

도영락 교수

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 일주기 리듬의 교란을 줄인 발광다이오드 광원을 개발했다.

일주기리듬은 생명체에서 생화학적, 생리학적, 또는 행동학적 흐름이 거의 24시간의 주기로 나타나는 현상을 의미한다.

미래창조과학부는 도영락 국민대 생명나노화학과 교수, 오지혜 박사과정, 양수지 석사과정 연구원이 사람의 일주기 리듬 교란을 최소화할 수 있는 백색 발광다이오드를 이용한 스마트 조명을 개발했다고 12일 밝혔다.

이번 연구는 미래부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도약)의 지원으로 수행돼 네이처출판그룹(NPG)이 발행하는 국제학술지 ‘빛: 과학과 응용’ 지난달 14일자 온라인판에 게재됐다.

수명이 길고 소비전력이 적은 발광다이오드가 조명으로 각광받으면서 밝기, 효율, 색상 등에 대한 최적화 연구가 활발한 가운데 백색 발광다이오드 조명이 건강 등에 미치는 영향을 평가할 수 있는 성능지표에 대한 연구는 최근 주목을 받고 있다.

연구팀은 적색, 호박색, 녹색, 청색 4가지 형광체를 조합해 색조절이 가능한 고 색상품질, 고효율의 백색 광원을 개발했다.

연구는 색 조절을 통해 자연광의 일주기성을 모사해 일주기 리듬의 교란을 최소화하고 일주기 리듬을 유지시켜주는 스마트 조명 개발에 기여할 것으로 기대된다.

연구팀은 자연광의 일주기에 맞춰 낮에 활동시에는 차가운 백색이, 해가 질수록 따뜻한 백색이 일주기 리듬 교란 최소화에 도움이 될 것이라는 점에 착안했다.

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

멜라토닌은 송과선에서 생성, 분비되는 호르몬으로 밤과 낮의 길이나 계절에 따른 일조시간의 변화 등과 같은 광주기를 감지해 생체리듬에 관여한다.

연구팀이 개발한 형광체 주입 백색 발광다이오드는 형광체를 이용하지 않고 발광다이오드 자체의 색에 의존하는 기존 반도체 발광다이오드와 비교할 때 색온도에 따라 조절이 가능하고 특정 온도 구간에서는 시각적 효율이 1.5 배 증가하는 등 효율이 뛰어난 것으로 나타났다.

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