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갈륨: 현대 생활에서 알려지지 않은 영웅은?

Tuesday, January 22, 2019

이미지: https://en.wikipedia.org/wiki/LED_lamp

여러분,

인듐 코퍼레이션의 외부에서 매우 종종 언급되는 “갈륨”이라는 단어를 듣는 사람은 거의 없을거에요. 그러나 한 가지 중요한 방식으로 갈륨은 현대 생활의 근간을 이루고 있어요: 조명.

아득한 선사 시대에서부터 약 1900년까지 사람들은 어둠 속에 살았어요. 아마도 조명은 당연시 되고 있는 현대 생활의 한 측면일 거에요. 이 사실은 제가 크리스마스를 발명한 남자라는 영화를 보았을 때 떠올랐어요. 이 영화는찰스 디킨스가 저술한크리스마스 캐롤에 대한 이야기에요. 이 영화의 측면 줄거리에서 디킨스는 자신의 소설을 쓰고 있는 그의 친척 중 한 명을 돕고 있어요. 친척은 디킨스가 그에게 양초를 충분히 주지 않는다고 불평하죠. 적합한 양초 없이, 1840년대 런던의 작가가 되기란 어려웠고, 특히 겨울에는 일광이 너무 짧았어요. 1900년 이전의 모든 형태의 조명은 매우 비쌌고, 고래 기름 1 갤론은 오늘날의 통화로 약 250 달러였어요.

1880년 에디슨의 실용 백열 전구 발명은 매우 획기적이었고 전력망 개발도 촉진하게 되었죠. 1900년대 초반까지 전기 조명이 흔하게 되었고 상대적으로 저렴해졌지만 백열 전구가 소비한 에너지의 약 3~5 %만이 빛을 생산하고 나머지 에너지는 열로 낭비돼요. 형광등은 훨씬 효율적이지만, 효율성에서 챔피언은 LED 조명이에요. 40 와트 백열 전구의 빛의 양을 얻는 데, 소형 형광등 (CFL)은 11 와트이고 LED는 7 와트만 필요해요. CFL은 백열 전구의 1200시간 보다 약 7배 더 오래 지속되지만, LED는 25,000 시간 이상으로 또 다시 챔피언이에요. 대부분의 경우 이는 문자 그대로 평생가죠. CFL도 초기 LED도 쾌적한 컬러 렌더링을 제공하지 못했고 모두 거친 밝은 청색 색조였어요. 그러나 최근 LED의 발전으로 백열 전구와 같은 쾌적한 컬러 렌더링이 가능한 전구가 제공되고 있어요. 이러한 다양한 조명 유형의 특성을 비교하시려면 그림 1을 참조하세요.

그림 1. LED는 모든 조명 원 중에서 가장 효율적이고 오래 지속되며 비용 효율적이에요.

조명은 미국에서 소비되는 모든 전력의 약 7%를 소모해요. 따라서 LED가 더욱 보편화되면서 이 7%는 3% 이하로 감소되어야 해요. LED의 초기 비용은 여전히 상당히 높아요. 그렇지만 오랜 수명과 에너지 효율성을 고려하면 전반적으로 가장 저렴한 형태의 조명이에요. 이러한 모든 이점을 고려하면 현재와 미래의 전구는 LED에요.

이러한 성공적인 이야기에서 갈륨은 어디에 해당될까요? LED 전구의 기본 소재는 질화 갈륨이에요. 질화 갈륨과 LED에서의 그 사용은 1990년대부터 보더라도 비교적 최근에 발견되고 있어요. 갈륨은 용융 온도가 약 86F인 흥미로운 특성이 있어요. 그래서 그것을 손에 잡으면 녹아요!