방사속(放射束, radiant flux)은 방사측정학(radiometry)에서 사용되는 물리량으로, 단위 시간당 방출·반사·전달·입사되는 복사 에너지의 양을 의미한다. 영어로는 radiant flux 또는 radiant power라고도 불리며, 천문학 분야에서는 광도(luminosity)라는 용어로 지칭되기도 한다.
정의 및 수식
방사속은 기호 Φe로 표기하며, 복사 에너지 Qe를 시간 t로 미분한 값으로 정의된다.
Φe = dQe/dt
여기서 Qe는 특정 폐곡면을 통과하는 복사 에너지, t는 시간을 나타낸다. 방사속은 전자기파의 에너지 흐름을 나타내는 포인팅 벡터(S)의 시간 평균값을 표면에 대해 적분하여 구할 수도 있다.
단위
방사속의 SI 단위는 와트(W)이며, 이는 초당 줄(J/s)과 같다. 파장 또는 주파수에 따른 분광 방사속(spectral flux)의 경우, 주파수 기준으로는 와트/헤르츠(W/Hz), 파장 기준으로는 와트/미터(W/m) 또는 와트/나노미터(W/nm) 단위를 사용한다.
관련 물리량과의 관계
방사속은 방사측정학의 여러 파생 물량의 기초가 된다. 대표적으로 다음과 같은 물리량들이 방사속으로부터 유도된다.
- 복사강도(radiant intensity): 단위 입체각당 방사속 (단위: W/sr)
- 복사조도(irradiance): 단위 면적당 표면이 받는 방사속 (단위: W/m²)
- 복사발산도(radiant exitance): 단위 면적당 표면에서 방출되는 방사속 (단위: W/m²)
- 복사휘도(radiance): 단위 입체각·단위 투영 면적당 방사속 (단위: W·sr⁻¹·m⁻²)
활용 분야
방사속은 조명 공학, 광학, 천체물리학, 기상학, 에너지 공학 등 다양한 분야에서 핵심적인 물리량으로 사용된다. 조명 분야에서는 광원이 방출하는 총 전자기 복사 에너지를 정량화하는 데 쓰이며, 천체물리학에서는 별이나 천체가 방출하는 에너지의 총량을 나타내는 데 사용된다. 또한 스테판-볼츠만 법칙에 따라 흑체의 복사속은 절대온도의 4제곱에 비례한다는 관계가 성립한다.
광속과의 구분
방사속은 인간의 시감 특성을 고려하지 않은 물리적 복사 에너지의 총량을 나타내는 반면, 광속(luminous flux)은 인간의 눈이 느끼는 밝기(시감도)를 반영하여 가중치를 적용한 값이다. 광속의 단위는 루멘(lm)이며, 방사속과 광속은 인간의 시감 효율 곡선을 통해 상호 변환될 수 있다.
