LED 조명은 대규모 탄소 감소에 기여할 수 있습니다

Sep 04, 2023

지난 10년 동안 세상이 조명을 바라보는 방식의 패러다임이 바뀌었습니다. 집, 사무실, 거리에서는 사용자와 환경을 독성 오염에 노출시키는 낭비적인 백열등과 형광등을 껐습니다.

그 대신, 기후 과학자와 정부는 급증하는 전력 소비를 해결하기 위해 발광 다이오드(LED) 전구를 장려했습니다. 전력 소비 중 약 20%는 조명에서 발생하며 전 세계 탄소 배출량의 6%를 차지합니다. LED를 채택하지 않으면 전세계 조명 에너지 소비는 2030년까지 60% 증가할 수 있습니다.

청색광을 생성하고 발명가들에게 노벨 물리학상을 안겨준 질화갈륨 소재를 사용함으로써 LED는 이전 형태의 조명보다 약 75% 더 적은 전력을 사용하고 25배 더 오래 지속됩니다.

"청색 LED는 환상적으로 효율적입니다"라고 캠브리지 대학의 재료 과학 교수인 Rachel Oliver는 말합니다. 2017년 기후 정보 서비스 IHS Markit의 분석가들은 LED로의 전환으로 인해 그해 5억 톤의 CO2 배출량이 감소했다고 밝혔습니다. 이는 162개의 석탄 화력 발전소를 폐쇄하는 것과 같습니다.

국제 에너지 기구(International Energy Agency)에 따르면 LED는 전 세계 조명 판매의 절반 이상을 차지하며 2030년까지 조명 순 제로 시나리오를 달성할 계획입니다. 이는 또한 성장의 여지가 많습니다. 게다가 사람과 기업은 그 어느 때보다 더 많은 조명을 사용하고 있으므로 사회를 밝히기 위해 선택된 기술은 현재 존재하는 것보다 훨씬 더 많은 수로 출시되어야 할 것입니다. IEA는 순 제로 시나리오가 2025년까지 모든 조명 판매를 차지하는 LED에 달려 있다고 추정하므로 속도도 중요합니다.

이 기술이 널리 채택되었음에도 불구하고 전 세계적으로 LED가 부품으로 재활용되거나 재사용되는 경우는 거의 없습니다. LED 조명 개발의 대부분은 비공개로 진행되며 연구자들은 자신들이 구매하는 조명에 어떤 재료가 들어가는지 발견하고 놀랐습니다.

LED의 미래는 재활용에 적합한 조명을 설계하고, 조명을 최대한 오래 지속시키며, 빛 공해가 인간의 건강과 생태계에 미치는 해로운 영향을 줄이는 능력에 의해 형성될 것입니다. 이를 생산하는 데 필요한 재료를 찾으면 회사는 광산 폐기물과 소비 후 폐기물을 모두 다시 생각하게 될 수 있습니다.

"갈륨 질화물은 매우 효율적인 조명을 만드는 데 매우 좋은 재료이며, 그것이 탄소 비용을 줄이는 좋은 방법이기 때문에 우리는 매우 효율적인 조명을 원합니다"라고 캠브리지 갈륨 질화물 센터 소장인 Oliver는 말합니다. "그렇다면 많이 사용하지 않고 더 오래 살 수 있도록 하려면 어떻게 해야 할까요? 그리고 처음부터 재활용이 가능하도록 설계하려면 어떻게 해야 할까요?"

LED의 성공은 단순히 LED 조명의 반점으로 존재하는 갈륨과 질소 이상의 요소에 달려 있습니다. LED를 사용하는 전구, 튜브 및 스트립 조명은 전 세계, 일반적으로 제조를 위해 아시아 국가에서 조달 및 배송되는 12가지 금속을 함께 가져옵니다. 이러한 물질 중 다수는 광산 부산물로 소량 생산됩니다. 전체적으로 손바닥에 꼭 맞는 LED 조명은 12개 이상의 요소로 이루어진 섬세한 창작물입니다.

전기는 구리선을 통해 LED 전구로 들어가 다이오드의 한쪽에 도달하고 다른 쪽을 끌어당겨 전자를 공유합니다. 두 가지 재료를 결합하면 빛이 생성되고 인듐과 알루미늄이 추가되면 다이오드가 결합하여 더 밝은 빛을 생성할 가능성이 높아집니다. 금, 코발트, 안티몬, 마그네슘, 비소, 카드뮴 및 갈륨을 추가로 사용하여 인쇄 회로 기판에 납땜했습니다.

다이오드 자체는 파란색 빛만 생성하지만 실내에서는 노란색과 주황색이 더 선호되는 경우가 많습니다. 추가 인광체 또는 이트륨, 알루미늄, 석류석 및 일부 세륨을 포함하는 투명 층은 청색광을 필터링하여 색상을 흰색에 더 가깝게 만듭니다. 바륨, 스트론튬, 카드뮴 및 유로뮴의 조합은 붉은색을 생성할 수 있으며, 세륨과 루테튬은 더 황록색을 생성할 수 있습니다.