백열전구

백열전구 (白熱電球, Incandescent light bulb)는 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 조명 기구의 일종이다. 전류를 필라멘트(filament)라 불리는 가늘고 저항이 큰 금속선에 통과시켜 높은 온도로 가열함으로써 빛을 내는 원리를 이용한다.

원리

백열전구의 빛은 필라멘트가 고온으로 가열되어 발생하는 열복사(熱輻射, thermal radiation) 현상, 특히 흑체복사(黑體輻射, black-body radiation)에 의해 발생한다. 필라멘트의 온도가 높아질수록 더 많은 빛을 방출하며, 빛의 파장도 짧아져 더 밝고 흰색에 가까운 빛을 내게 된다.

구조

일반적인 백열전구는 다음과 같은 주요 구성 요소로 이루어져 있다.

• 필라멘트: 일반적으로 텅스텐(tungsten)으로 만들어진 가늘고 코일 모양의 금속선이다. 높은 융점을 가지고 있어 고온에서도 녹지 않고 빛을 낼 수 있다.
• 유리 벌브 (glass bulb): 필라멘트를 보호하고, 필라멘트의 산화를 방지하기 위해 진공 또는 비활성 기체 (예: 아르곤, 질소)로 채워진 유리 용기이다.
• 베이스 (base): 전구 소켓에 연결되어 전기를 공급하는 부분이다. 다양한 형태의 베이스가 존재하며, 나사식 (Edison screw) 베이스가 가장 흔하게 사용된다.
• 지지선: 필라멘트를 지지하고, 전류를 필라멘트로 전달하는 역할을 한다.

역사

백열전구는 19세기 후반에 여러 과학자와 발명가들에 의해 개발되었다. 일반적으로 토머스 에디슨(Thomas Edison)이 1879년에 실용적인 백열전구를 발명한 것으로 알려져 있지만, 에디슨 이전에도 다양한 형태의 백열전구가 존재했다. 에디슨은 탄소 필라멘트를 사용하여 오랫동안 지속되는 백열전구를 개발하고, 이를 상업화하는 데 성공했다.

장단점

백열전구는 오랫동안 널리 사용되어 왔지만, 다음과 같은 장단점을 가진다.

장점:

• 저렴한 가격
• 즉각적인 점등
• 다양한 모양과 크기

단점:

• 낮은 에너지 효율 (대부분의 에너지가 열로 낭비됨)
• 짧은 수명
• 높은 발열량

환경 문제 및 퇴출

백열전구는 낮은 에너지 효율로 인해 환경 문제의 원인으로 지목되어 왔다. 이에 따라 많은 국가에서 백열전구의 생산 및 판매를 단계적으로 중단하고, 에너지 효율이 높은 LED 전구 또는 형광등으로 대체하는 정책을 추진하고 있다.

대체 기술

백열전구를 대체하는 주요 기술은 다음과 같다.

• LED 전구 (Light Emitting Diode bulb): 에너지 효율이 높고 수명이 길다.
• 형광등 (Fluorescent lamp): 백열전구보다 에너지 효율이 높지만, LED 전구보다는 낮다.
• 할로겐 전구 (Halogen lamp): 백열전구의 단점을 일부 개선했지만, 여전히 에너지 효율이 낮다.