LED(Light Emitting Diode)의 역사#

LED는 조명, 디스플레이, 신호 전달 등 전 세계 어디서나 다양하게 활용되고 있습니다.
LED가 어떻게 탄생하고, 개선되고, 개발되어 왔는지 알아봅시다.

1907년, “어? 반짝였는데… 뭐지?”#

1907년, 영국의 한 실험실.
Radio communication 엔지니어인 헨리 라운드(Henry Joseph Round)는 탄화규소(SiC) 결정에 전류를 흘렸을 때 신기한 현상을 발견했습니다.
“우와! 접촉면에서 빛이 나잖아?”
헨리 라운드는 Electrical World 저널에 이 현상을 알렸습니다.
하지만, 그때는 아무도 이 현상이 미래의 조명을 대체할 것이라는 것을 상상하지 못했습니다.
왜냐하면, 빛이 너무 약해서 쓸모 없어 보였거든요.
이렇게 LED의 씨앗은 조용히 묻혀버렸습니다.

1927년, LED를 연구했던 비운의 기술자#

러시아의 Radio communication 기술자인 올렉 로세프(Oleg Vladimirovich Losev)는 반도체 발광 소자를 더욱 심도 있게 연구했습니다.
그 당시 빛은 열 때문에 발생한다고 알려져 있었지만, 반도체 발광 소자의 빛은 열 때문이 아니라는 것을 최초로 증명했습니다.
그리고 전압과 빛의 관계를 정량적으로 기록하고, 반도체 발광 소자의 개념을 논문으로 제시했습니다.
심지어 이 빛은 조명이나 신호에 사용될 수 있을 것이라고 예언했습니다.
하지만, 그의 논문은 널리 퍼지지 못했습니다.
그 때는 반도체 이론이 없었고, 러시아 논문은 서방에 거의 전달되지 못했으며, 그는 유명한 학자도 아니었습니다.
2차 세계대전의 영향으로 1942년 안타깝게 생을 마감하며 연구가 중단되었습니다.
이렇게 LED의 두번째 씨앗이 묻혀 버렸습니다.

1962년, “반도체가 계산만 하라는 법 있나? 불도 켜보자”#

General Electric 의 반도체 연구소에서 근무하던 닉 홀로니악(Nick Holonyak Jr.)은 인화비소갈륨(GaAsP) 합금을 사용하여 빛을 내는 반도체 발광 소자를 개발했습니다.
1962년 10월 9일 그가 만든 반도체 발광 소자에 전류를 흘려 빨간색 빛을 내는 것을 시연하며 세상에 드러냈습니다.
그가 만든 반도체 발광 소자는 몇년 후 상용화 되었고 이것이 1세대 LED 입니다.
이것은 광량이 충분하지 못하여 조명으로 사용될 순 없었지만, 표시등 숫자 디스플레이등 제한적인 용도로 활용되기 시작했습니다.

1970~80년대, “다른 색상의 LED도 개발해보자! 하지만..”#

LED는 지속적으로 연구되고 제품으로 개발되었습니다.
이 시대에는 노란색 LED, 초록 LED가 추가로 개발되었습니다.
이를 통해, 신호등, 계기판, 전광판에 점차 활용되기 시작했습니다.

하지만, 아주 결정적인 색깔을 개발하지 못했습니다.
바로 “파란색” 입니다.
LED가 일반적인 조명으로 널리 사용되기 위해서는 파란색 LED가 필요했습니다.
파란색 LED를 통해 자연광에 가까운 색을 만들 수 있었기 때문입니다.

1993년, “드디어 파란색 LED를 개발하다”#

일본의 한 연구실.
주변에서는 다들 말했습니다.
“질화갈륨(GaN)? 결정도 안 자라고, 불순물 제어도 안 돼. 파란 LED는 불가능해.”
하지만, 나카무라 슈지는 계속 파고들었습니다.
실패, 실패, 또 실패.
그러던 어느 날..
“켜졌다!”
드디어 파란 빛이 켜졌습니다.
1993년, 파란 LED가 탄생했습니다.
이 순간이 왜 중요했을까요?
파란 LED에 형광체를 덮으면 흰색 LED가 되는 것이었습니다.
인류는 처음으로 반도체를 사용하여 자연광에 가까운 색의 조명을 갖게 되었습니다.
이 발견으로 나카무라슈지는 2014년 노벨 물리학상을 받게되었습니다.

2000년대, “전구를 밀어내다”#

전구의 수명은 1000시간, LED의 수명은 50000시간. LED의 수명이 50배나 깁니다.
전구의 효율은 1와트당 15루멘, LED의 효율은 1와트당 200루멘. LED의 효율이 13배 좋습니다.
전구는 진동, 충격에 쉽게 깨질 수 있으나, LED는 진동, 충격에 강합니다.
이렇게, LED는 전구보다 장점이 훨씬 많았습니다.
따라서 LED는 빠르게 널리 퍼졌습니다.
집안, 사무실, 공장, 가로등, 자동차 헤드램프 등등 대부분의 조명은 점차 LED로 바뀌었습니다.
이로 인해 전구는 점점 퇴장하게 되었습니다.

“어라? 물질의 접합부에서 빛이 반짝이네..?” 했던 발견이 지금은 세상을 비추고, 정보를 보여주고, 생명을 키웁니다.
LED의 역사는 쓸모없어 보였던 작은 빛을 끝까지 믿은 사람들의 이야기 입니다.