최근 사인용 광원으로 각광받고 있는 LED가 주목받고 있다. 입체사인 중 가장 많이 제작하는 채널사인 광원으로 LED 적용 사례가 늘고 있는 것이다. 그러나 전통 광원과 달리 사인제작자들에게 아직 생소하므로 LED를 사용해 채널사인을 제작하면서 여러 문제점도 발생하고 있다. 그 중 이번 호에는 LED 배선을 중심으로 주의할 점을 살펴본다.
LED 모듈에 220V 전원 직접 연결 절대 금지 네온은 고전압·저전류인 교류를 사용한다. 반면에 사인용 광원으로 사용하는 LED는 저전압 ? 고전류인 직류를 쓰는 특징이 있다. 여기서 '직류'라던가 '교류'라는 말에 벌써 머리가 지끈거릴 수 있을 것이다. 물론 약간 난해하고 복잡해서 혼란이 일어날 수 있지만 이 차이를 분명히 알아두지 않으면 전기 정체를 파악할 수 없다. 다소 복잡하더라도 간단히 살펴보자. 건전지에 저항(예 LED모듈)을 연결해 회로를 만들면 이 회로를 흐르는 전류는 항상 크기가 일정하며 흐르는 방향도 변하지 않는다. 이런 전류나 전압을 직류라고 한다. 문자 기호로는 DC(Direct Current)라고 표기한다. 보통 가정에서 사용하는 전기는 전류나 전압이 주기적으로 변화한다. 이 전류나 전압을 교류라고 하며 문자기호는 AC(Alternating Current)라고 표기한다. 직류와 교류를 그래프로 나타내면(사진 1) 직류는 평탄한 직선이지만, 교류는 일정한 파동을 그린다. 앞서 말했듯이 직류는 일정한 방향으로 흐르므로 +,- 극이 있다. 전류는 -방향에서 출발해 +방향으로 흐른다. LED모듈은 직류를 사용하므로 각 모듈마다 +,- 극이 존재한다. 이런 이유로 LED모듈은 +,- 극에 맞게 전원과 연결해야 한다. 파워서플라이(SMPS)를 살펴보면 모듈과 연결하는 부분에 +,-극 연결부분이 있는데, 모듈 +, -극과 동일하게 연결해야 전류가 거꾸로 흐르지 않는다. 보통 제작업체들은 색상이나 문자로 +,- 전선을 구분한다. 만약 모듈이 커넥터를 꼽아 연결하는 방식이라면 모듈과 모듈을 연결하는 커넥터도 +,-극을 맞춰 연결해야 한다. 만약 +,-극을 거꾸로 연결하면 미리 모듈을 전선으로 연결해 공급하는 제품은 전체가 불이 들어오지 않는다. 커넥터로 연결하는 제품도 마찬가지다. 커넥터로 모듈을 연결했는데 유독 한 모듈만 불이 들어오지 않으면 +,- 극에 맞춰 커넥터를 연결했는지 점검해야 한다. LED모듈과 파워서플라이를 딱 붙여라 파워서플라이(SMPS)는 가정용 전원으로 공급되는 교류를 LED모듈이 사용하는 직류로 바꿔주는 장치다. 네온관에는 변압기가 필요하듯이 LED모듈은 파워서플라이가 반드시 필요하다. 변압기는 220V를 15,000V로 승압하지만 파워서플라이는 220V를 LED모듈이 빛을 내기 위한 12~24V 직류로 변환한다. 변압기 1대당 네온관 길이가 얼마라고 정해져 있듯이 파워서플라이도 1대당 연결할 수 있는 LED모듈 수가 정해져 있다. 예를 들어 3A 용량 파워서플라이라면 20mA LED모듈을 150개 연결할 수 있는 용량이다. 변압기 용량보다 네온관을 짧게 물리는 것이 안전한 것처럼 제조업체가 규정한 개수보다 LED모듈을 적게 연결하는 것이 안전하다. 옥외에 설치하는 사인은 어떤 상황 변화가 발생할지 모르기 때문이다. 비, 바람, 먼지, 기온 변화에 따른 부식과 습기는 LED모듈 회로 저항을 크게 만드는 요인이다. LED 전문가들은 커넥터를 연결할 때 실리콘 마감이 필요하다고 공통적으로 지적한다. 이런 저항은 습기와 부식뿐만 아니라 LED모듈 회로를 구성하는 모든 구성품에서 발생한다. LED모듈 자체도 저항이고 모듈을 연결하는 전선에도 저항이 있다. 전선 길이가 길어질수록, 모듈 개수가 늘어날수록 회로 전체 저항은 증가한다. 이런 이유로 파워서플라이와 LED모듈 거리도 짧을수록 좋다. 변압기와 네온관 거리가 가까울수록 좋은 것과 마찬가지다. 특히 LED모듈이 사용하는 직류 전압은 12~24V이므로 연결거리가 길어질수록 전압 손실 비율은 커진다. 예를 들어 네온관과 변압기 거리가 멀어 전압이 15,000V에서 14,000V로 떨어지는 것과 파워서플라이와 모듈 거리가 멀어 전압이 12V에서 9V로 떨어지는 것을 비교해보자. 네온사인은 전압이 1,000V나 떨어졌지만 그 비율은 1/15 이하다. 반대로 LED모듈 회로는 겨우 3V가 낮아졌지만 공급하는 전압의 1/3 이상을 잃었다. 네온사인에 비해 5배 이상 전압이 낮아진 것이다. 대한트랜스 김보경 차장은 “파워서플라이와 LED모듈 거리가 50m라면 보통 12V로 출발한 전류는 모듈에 도착하는 순간에는 8~9V로 낮아진다”면서 LED 채널사인은 전압에 민감하다는 것을 강조했다. 전압이 낮아지면 당연히 조도도 낮아진다. 파워서플라이와 LED모듈을 가까이 설치할 수 있는 상황이면 상관없지만 불가피하게 멀리 설치해야 할 경우 문제다. (주)아토디스플레이 최진혁 부장은 “이 경우 LED모듈 내부에 단순한 저항 대신 정전압 ? 정전류를 공하는 IC회로를 부착한 제품을 사용하면 문제없다”고 설명한다. 흐르는 전류가 많을수록 굵은 전선사용은 기본 앞서 언급했듯이 LED모듈 회로를 흐르는 직류 전압과 전류량은 조도와 직접 관계가 있다. 회로에 정전압 ? 정전류가 흐르지 않으면 음영현상이 발생한다.(본지 2005년 2월호 전자사인 기사 참고) 음영현상을 방지하기 위해서는 파워서플라이를 출발한 직류를 첫 모듈부터 마지막 모듈까지 일정한 전압과 전류량으로 공급해야 한다. 이를 위해서는 정확한 파워서플라이 용량을 지키고 LED모듈을 과도하게 연결하지 말아야 한다. (주)중원전기싸인닉스 왕진형 부장은 “LED모듈 개수가 파워서플라이 용량을 넘지 않지만 한 대 더 연결하기 애매한 상황에서는 모듈 연결을 병렬로 하는 것이 바람직하다”고 권장했다. 예를 들어 총 300개 LED모듈을 연결해야 한다면 150개씩 나눠 파워서플라이에 병렬로 연결하는 것이 좋다. 또 파워서플라이 용량별로도 굵기가 다른 전선을 사용해야 한다. (주)신성테크놀로지 최진규 팀장은 “전체 회로에 흐르는 전류량이 다르기 때문에 동일한 전선을 사용할 수 없다"고 지적한다. 2A 용량 파워서플라이와 LED모듈로 구성한 회로에 사용하는 전선보다 20A 용량 파워서플라이로 구성한 회로에는 더 굵은 전선을 사용해야 한다. 사용하는 전류량은 많은데 직경이 작은 전선을 사용하면 과부하가 발생한다. 파워서플라이와 모듈을 연결하는 전선, 모듈과 모듈을 연결하는 전선이 동시에 굵어져야 하는 것이다. 커넥터를 사용할 때도 마찬가지다. 광고동 임우순 대표는 “LED모듈 배선은 전기에 대한 기본적인 지식만 있으면 문제없다”면서 배선에서 발생하는 문제는 대부분 전기에 대한 지식부족이라고 설명한다. LED월드 이현우 이사는 “한 예로 파워서플라이에는 접지단자가 있다. 그러나 접지하는 사인제작자들은 극소수인 것으로 안다. 파워서플라이를 접지선을 지면이나 건물 철골구조와 연결하면 낙뢰나 합선으로 인한 사고를 막을 수 있다”면서 전기 상식을 넓히는 것이 배선문제를 해결하는 지름길이라고 강조했다. 정세혁 기자_jsh3887@signmunhwa.co.kr
BOX 미국 대형 정유회사 BP사, LED사인으로 C.I. 교체 정유회사인 BP사는 미국 내에 주유소 17,000개 이상을 보유하고 있다. BP사는 재활용 에너지 자원과 에너지 보존에 적극적인 투자를 하는 업체다. 이런 회사 이미지에 걸맞게 BP사는 주유소에 사용하는 네온사인을 LED사인으로 교체하기로 결정했다. 이번 결정은 전체 기업 에너지 절감도 고려됐다. BP사는 LED전문업체인 TIR사와 공동으로 이번 프로젝트를 진행했다. TIR사는 BP사 주유소 조명 교체 작업으로 3,500여 곳 주유소에 LED 제품을 제작 공급했다. 기존 조명 제품은 BP사 브랜드와 기업 이미지와 맞지 않고 안전성에 문제가 있었다. 네온은 쉽게 점화할 수 있는 네온과 아르곤 가스를 포함하고 있고 고전압으로 작동하기 때문에 주유소와 같이 화재 가능성이 높은 곳에서는 위험한 제품이다. BP 주유소 캐노피 네온 조명을 대체할 새로운 조명 시스템을 찾고 이를 추천하기 위해 전문가로 구성된 팀이 호주에 설립됐다. LED와 광섬유가 후보 제품으로 물망에 올랐고, 연구 결과 LED가 모든 기준 조건을 만족시켰다. 이 프로젝트는 무려 12개월이 걸렸는데, 북미 지역 BP사 주유소 캐노피 사인 교체 프로젝트는 850 곳 주유소에 LED 제품을 사용해 약 900만 달러(약 90억원)을 소요했다. 아울러 호주, 뉴질랜드에 있는 BP 주유소 175곳은 170만 달러(약 17억원)에 계약이 체결 됐다. 총 3,500여개 BP사 주유소가 이번 프로젝트로 캐노피 사인을 새롭게 단장했다. TIR사는 LED로 주유소 캐노피를 따라 편의점 전면까지 연속적으로 조명 장식을 해 BP사 기업 이미지를 부각시켰다. 이번 프로젝트를 현지 LED업계에서는 성공적인 새로운 시장 개척 사례로 평가하고 있다.
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