손전등는 어디에서 왔을까요?

▣ 손안의 안전한 빛, 손전등

 손전등은 전구와 배터리를 이용하여 빛을 밝히는 휴대용 조명기구 입니다. 미국에서는 플래시 라이트(flashlight), 영국에서는 토치(torch)라고 불리고 있습니다. 전등의 발명은 인간의 생활을 획기적으로 바귀어 놓았습니다.

▣ 손전등 탄생

그렇다면 손전등은 어떻게 탄생하게 된 것일까? 손전등 탄생은 장식을 목적으로 화분에 전등을 설치한 조슈아 라이오넬 코원의 아이디어로 시작되었습니다. 그는 이 아이디어를 크리스마스 전구 및 기타 전기 제품을 제조하던 회사에 팔았고, 영국인 발명가 데이비드 미셀은 코원의 아이디어를 발전시켜 1898년 현재의 손전등과 같은 모형을 발명하게 됐었습니다.

 

배터리 수명이 짧은 탄소 필라멘트를 사용했음에도 불구하고 큰 인기를 끌었습니다. 이후 1910년 출시된 텅스텐 필라멘트 전구는 손전등의 밝기와 에너지를 크게 발전시켰습니다. 또한 건전지가 개량되면서 손전등은 기름식 랜턴을 빠르게 대체했습니다. 스스로 빛을 내는 물체를 '광원'이라고 합니다. 손전등에서는 전구가 광원 역할을 하고 있습니다. 손전등은 광원에 따라 분류하고 있습니다.

 

가장 기본적인 손전등은 백열전구를 사용하는 '백열 손전등' 입니다. '할로겐 손전등'은 할로겐 가스가 주입된 전구를 사용한 손전등으로 백열등보다 사용 시간이 길고 광량이 크다는 장점이 있습니다. 크세논(Xenon) 손전등'은 제논 가스가 주입된 전구를 이용한 손전등입니다. 크세논 등은 주로 자동차 조명으로 사용되며, 햇빛에 가까운 자연스러운 연색성으로 인해 야간 사진 및 비디오 촬영시 조명으로 사용됩니다. 하지만 가격이 비싸 실용성이 떨어집니다. 최근에는 소비 효울이 좋은 LED와 2차 전지를 사용한 제품이 많아지고 있습니다.

 

▣ 손전등이 빛나는 구조와 원리

 전통적인 손전등에 사용하는 백열등은 유리 진광관 또는 전구에 넣어진 필라멘트 와이어를 사용합니다. 전지의 양극은 전구에 직접 연결하게 되어있는데, 전구에 전기가 흐르면 전구 안에 있는 필라멘트가 뜨겁게 달궈져 빛을 내게 됩니다.

 

빛은 전구 주위의 사방으로 퍼져야 하지만 손전등에서 나오는 빛은 한 방향으로 나아갑니다. 그 이유는 전구 주위에 은광 필름을 고깔 모양으로 만들어 빛을 모아 주었기 때문입니다. 은광 필름은 다른 방향으로 퍼지려는 빛을 발사해 한 방향으로 모아주는 역할을 합니다. 백열등은 너무 큰 전기를 흘려주거나 전구를 오래 쓰면 필라멘트가 끊어져 더 이상 전구를 쓸 수 없게 됩니다. 그 때문에 최근에는 백열등처럼 발열하는 일이 없는 LED손전등을 많이 사용합니다.

 

LED(발광다이오드, Light-Emitting Diode)는 반도체 장치로, 절연체에 가까운 반도체에 불순물을 넣어 전기 전도도를 높이는 도핑 방법으로 만든 N형 반도체에 여분의 전자가 생기고, P형 반도체는 '정공(hole)'을 생성합니다. 둘을 접합한 다이오드의 한 형태로 음전기를 띤 입자인 전자는 자연적으로 전자가 많은 곳(음성)에서 전자가 적은 곳(양성)으로 이동하게 됩니다. 그 결과 전자들이 다이오드의 한쪽에서 다른 쪽으로 움직일 때 빛이 발산됩니다. 반도체에 사용된 물질의 종류에 따라 다양한 빛의 파장들이 생성됩니다.

 

▣ 언제 어디서나 빛이 필요할 때, 손전등

 손전등이 가장 유용하게 사용될 때는 바로 여행이나 캠핑등 야외활동을 할 때입니다. 어두운 밤, 자유롭게 활동을 할 수 있도록 빛을 밝혀줄 뿐만 아니라 조난을 당할 경우 더욱 유용하게 사용됩니다. 스마트폰은 위급 시 연락용으로 사용해야 하므로 배터리 소모가 큰 조명으로 사용하기 어렵습니다. 이럴 때 손전등 하나가 큰 힘을 발휘합니다. 과거에는 광량도 적고 무겁기만 했던 손전등이지만, 지금은 작은 크기에 오토바이 헤드라이트 수준의 밝기 및 광량 조절을 자랑하는 튼튼한 물건을 쉽게 구매할 수 있습니다.

 

 구조대가 조난자를 야간에 수색하는 용도로 사용하는 손전등은 밝기가 약 1,000만 초광에 달합니다. 형광등 1,000개를 켜놓은 것보다 밝다고 생각하면 편합니다. 일상생활에 불필요할 것 같은 이런 강한 빛을 이용해 '호신용'으로 사용하기도 합니다. 1,000루멘(lm) 이상의  빛을 얼굴에 비추면 눈부셔서 앞을 가리지 않고는 버틸 수가 없습니다. 여기에 시각적인 혼란을 유발하는 스트로보모드가 들어가면 상대는 그야말로 죽을 맛이라고 합니다. 따라서 이를 범죄자 제압용으로 사용할 수도 있습니다. 또한 손전등 머리 혹은 꼬리 둘레에 '스트라이크 베젤'이라고 하는 울퉁불퉁 뾰족한 왕관을 씌워 타격용으로 사용할 수 있도록 개발되기도 했습니다. 다만, 손전등은 잠깐의 틈을 벌어줄 수 있는 하나의 가능성이기 때문에 호신용품으로 믿으면 안됩니다.