파릇한 수경재배

글을 쓴 이유LED는 반도체로 되어 있는데, 반도체는 상온에서 도전율(electric conductivity)이 도체와 부도체의 중간 정도인 물질을 말한다고 여러 자료에서 볼 수 있습니다. 여기서 도전율을 찾아보면 그때부터 헷갈림이 시작됩니다. 도전율, 전기전도도, 전기전도율, 전도율, 컨덕컨스, ... 잘못 사용하는 것이 많고, 공신력 있는 단체에서조차 잘못 쓰고 있음을 알게 되었습니다. 수경재배 > 조명의 주제에서는 옆길로 샌 것 같지만 정리한 것이 아깝고, 누군가에게 도움이 될지도 모른다는 생각에 올립니다.  1. conductivity와 conductance에 대한 조사 결과정확하게는 electric conductivity와 electric conductance이지만 전기 분야에서는 'electr..

LED와 관련하여 조명, 램프, 칩, 패키지, 모듈 등의 용어를 접하게 됩니다. 이를 정리해 보았습니다. 하다보니 반도체를 만드는 이야기부터 해야겠네요. 인곳(ingot)단결정 실리콘의 인곳 {출처: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=314282} LED는 반도체의 한 종류입니다. LED는 전기에너지를 빛에너지로 전환합니다. LED가 반도체로 만들어지다보니 만드는 과정도 크게는 반도체 소자를 만드는 공정을 따르게 됩니다. 반도체 소자를 만들기 위해서는 재료가 있어야 합니다. 반도체 소자를 만들기 위해 반도체 재료를 덩어리로 만들어 놓은 것이 인곳(ingot)입니다. 웨이퍼(wafer)반도체 웨이퍼 {출처: By German Wi..

현대과학에서는 모든 물질을 파동성과 입자성을 모두 갖는다는 양자역학으로 해석합니다. 하지만 양자역학을 이해하기란 어려워서 대상을 편의에 따라 파동성을 가지는 것으로 다루기도 하고 입자성을 가지는 것으로 다루기도 합니다. 광합성과 관련하여 빛을 다룰 때도 마찬가지입니다. 식물이 어떤 색깔의 빛을 받아들이는가를 다룰 때는 빛을 파동으로으로 다루고, 식물에 빛이 얼마나 쏟아지는가를 다룰 때는 빛을 입자로 다룹니다. 여기서는 빛을 파동으로 다룰 때의 기초가 되는 내용을 싣습니다. 파동(wave)파동은 공간에서 평형상태로부터의 변화 또는 진동이 전달되는 현상을 말합니다. 일정한 패턴으로 진동하는 파동의 경우 진동수와 파장을 가집니다. 파동은 시간상으로도 주기성을 가지고 공간상으로도 주기성을 가집니다. 주파수(진동..

가시광선(visible light)전자기파(electromagnetic wave) 중 대략 400~700nm의 파장을 가진 것은 사람의 눈으로 감지할 수 있습니다. '가히 볼 수 있는 빛'이란 뜻에서 가시광선(可視光線, visible light)이라고 합니다. 380nm보다 짧은 파장의 전자기파는 자외선 영역으로 연결되고, 750nm보다 긴 파장의 전자기파는 적외선 영역으로 연결됩니다.  위 그림은 같은 세기의 여러 색깔의 빛을 사람이 보았을 때 느끼는 것을 보여줍니다. 사람의 눈은 초록색의 빛(약 555nm)에서 최대 감도를 가집니다. 도로표지판이 초록색 바탕인 이유도 어두운 밤에도 잘 보이라고 그렇다네요.  빛의 색깔 중 R(red), G(green), B(blue)는 빛의 원색입니다. 원색이므로 다..

빛의 파동-입자 이중성(wave-particle duality)고전역학은 일상생활에서 일어나는 현상들을 매우 정확하게 설명하고 예측할 수 있습니다. 하지만 매우 빠른 속도를 다룰 때와 극히 미세한 크기를 다룰 때는 맞지 않게 됩니다. 현재는 매우 빠른 속도를 다룰 때는 상대성이론을 사용하고, 극히 작은 것을 다룰 때는 양자역학을 사용합니다. 과학 역사에서 빛이 입자인지 파동인지에 대한 논란이 많았습니다. 빛이 두 가지 성질을 모두 지닌다는 사실이 실험으로 증명되었고,  이후 빛 뿐만 아니라 다른 모든 물질도 입자와 파동의 성질을 둘 다 지닌다는 사실이 발견되었습니다. 양자역학에서 모든 물질이 입자와 파동의 성질을 동시에 지니는 성질을 파동-입자 이중성(wave-particle duality)이라고 합니다..

LED(light-emitting diode)다이오드(diode)는 p형 반도체와 n형 반도체가 접합되어 한쪽 방향으로만 전류를 흘리는 전자소자입니다. 사용하는 반도체의 재료를 달리하면 빛을 내게 할 수도 있는데, 이를 LED(Lingt-Emitting Diode: 발광 다이오드)라 합니다. 반도체 속의 전자가 전류에 의해 에너지를 얻으면 높은 에너지 상태가 됩니다. 이후 비어 있던 정공(electron hole)과 결합하면서 광자(photon)의 형태로 에너지를 내놓습니다. 전자가 에너지를 얻거나 잃을 때의 에너지 차이를 에너지 밴드갭(energy band gap)이라 합니다. 빛의 색깔은 전자가 반도체의 밴드갭을 가로지르는 데에 요구되는 에너지에 의해 결정되고, 이 에너지는 빛의 주파수(frequen..

광합성 위주의 LED 조명단색광을 낼 수 있는 대표적인 광원이 LED(Light Emitting Diode)와 LASER(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)입니다. 이 중 LED를 사용하는 조명이 식물에 빛을 공급하는 용도로 많이 사용되고 있습니다. 시중에 '식물 생장용'이라고 판매되고 있는 LED 조명을 쉽게 볼 수 있습니다. 식물 전용 LED조명 중 빨간색과 파란색 LED를 가지는 조명은 식물의 흡수 스펙트럼에 맞게 빛의 파장을 맞춘 것입니다. 엄밀하게는 빨간색 빛은 664nm와 647nm의 빛이 충분해야 하고, 파란색은 430nm와 460nm의 빛이 충분해야 합니다. 이 말은 빨간색도 두 가지 빨간색을 가지고, 파란색도 두 가지 파란..

광합성(photosynthesis)녹색식물(?)은 광합성(photosynthesis)을 통해 살아가는 데에 필요한 에너지를 스스로 만듭니다. 광합성은 '빛을 합성하는 것'이죠? 아닙니다! - - - 광합성은 '빛을 이용한 합성'이란 뜻입니다. 녹색식물은 빛을 이용하여 포도당을 합성합니다. 만든 포도당으로 생체에너지의 연료로 사용하기도 하고 다른 유기화합물을 만드는 재료로 사용하기도 합니다. 녹색식물은 엽록체를 가지고 있습니다. 엽록체 속 엽록소가 빛을 흡수하여 물과 이산화탄소를 원료로 하여 복잡한 과정을 거쳐 포도당을 만들어냅니다. 가장 자연적으로 광합성에 이용되는 빛은 태양광입니다. 태양광을 이용하는 전통적인 재배방식에서는 태양광과 관련하여 변화시킬 수 있는 것은 빛의 세기와 비추는 시간 정도 밖에 없..

색의 3원색색의 3원색부터 볼까요? 색의 3원색은 사람의 눈을 기준으로 한 것입니다. 그리고 어떤 색을 본다는 것은 빛이 그 물체에 비추어진 다음 그 물체에서 흡수나 투과되는 것을 빼고 반사되는 것만 본다는 뜻입니다. 색의 3원색은 자홍색(magenta; 마젠타), 노란색(yellow; 옐로우), 청록색(cyan; 시안)입니다.  프린터 잉크도 '빨간색'이라고 파는 것을 흰 종이에 묻혀보면 진짜 빨간색이 아니고 자홍색이 나옵니다. 여기에 노란색을 섞어야 진짜 빨간색이 나오지요. 이것은 노란색 잉크를 다 소모한 상태에서 빨간색을 프린트할 때 경험할 수 있습니다. '파랑'이라고 파는 잉크도 실제로는 청록색입니다. 진짜 파란색이 되기 위해서는 자홍색을 섞어야 합니다. 노란색은 그대로이고요. 제가 학생 때 미술..

강의를 하다 보면 “식물에 밤에도 빛을 공급하는 것이 좋은가?”, “빛은 몇 시간 켜는 것이 좋은가?”하는 질문을 받곤 합니다. 이에 대해 조사한 결과를 정리했습니다. 일률적으로 깨끗하게 정리되지는 않는군요. 식물마다 특성이 다르다보니 그런 것 같습니다. 빛의 세기를 다루면서 ..