럭스
SI 유도 단위 · 양: 조도
01 · 정의
조도는 광속을 면적으로 나눈 것이다; 확산면의 휘도는 반사율에 조도를 곱하고 파이로 나눈 것이다; 일 피트칸델라는 10.764 럭스다
격자에서의 측정은 조도 지도와 균제도를 준다: 램프 아래 한 값은 구석에서 무슨 일이 벌어지는지 아무것도 말해 주지 않는다. 그런 지도 없이는 조명 검수가 통과되지 않는다.
여기서 이 단위의 가장 중요한 성질이 나온다: 같은 램프라도 얼마나 높이 매달렸는지, 어디를 향하는지에 따라 조도는 완전히 달라진다. 광속은 거리의 제곱으로 줄어들고, 일 미터에서 이 미터로 올린 램프는 책상을 네 배 약하게 비춘다. 두 번째 요인은 입사각이다: 비스듬히 오는 빛은 더 넓은 면적에 퍼지고, 그 각의 코사인이 계산에 곧바로 들어간다. 바로 그래서 조명 설계에서는 램프가 아니라 작업면의 럭스를 세고, 기준은 값을 바닥에서 팔십 센티미터 높이에서 준다.
조도 기준은 권고가 아니라 구속력 있는 요구다: 사무실에 삼백 럭스, 제도 작업에 오백, 수술 부위에 이만. 측정은 조도계로 작업면 높이에서 하며, 천장 아래에서 하지 않는다.
흐린 날 열린 하늘 아래에서는 오천 럭스, 창가 바로 옆에서는 이천, 거기서 사 미터 떨어지면 겨우 오십이다: 방 하나 길이에서 사십 배 차이다. 눈은 이를 거의 알아차리지 못한다. 로그적으로 적응하기 때문이며, 주관적으로 방은 고르게 밝아 보인다. 그래서 건축 규정은 럭스를 곧바로 쓰지 않고 주광률을 쓴다 — 어느 지점의 빛과 열린 하늘 아래 빛의 비를 백분율로 나타낸 것이다.
02 · 환산
조도를 입력하면 이 자료가 단위별로 나눈다
럭스는 법으로 규정된 유일한 측광 단위다: 작업 책상과 수술대와 학교 칠판에 빛이 얼마나 떨어져야 하는지가 위생 규정에 적혀 있다.
목록의 마지막 줄은 환산이 아니라 어림이다: 거의 모든 것을 되돌려 보내는 무광 흰 면에 빛이 떨어지면, 그 면의 휘도(제곱미터당 칸델라)는 럭스로 나타낸 조도의 약 삼분의 일이다. 정확한 계수는 반사율을 파이로 나눈 것이므로, 회색 벽에서는 사분의 일, 검은 벨벳에서는 거의 영이 된다. 조도계는 들어오는 빛을 재고 눈은 반사된 빛을 본다 — 똑같이 밝힌 방의 느낌이 다른 까닭이 여기 있다.
피트칸델라는 같은 양을 제곱피트로 따진 것이다: 열한 배에 가까운 계수. 포트와 녹스는 CGS계의 단위로, 오래된 조명 문헌에서 만난다.
| 단위 | 이름 | 값 | 어디서 만나는가 |
|---|---|---|---|
| lx | 럭스, SI 단위 | 500 | 조도 기준, 조명공학 |
| klx | 킬로럭스 | 0.5 | 낮빛, 해 |
| mlx | 밀리럭스 | 500000 | 천문학, 땅거미 |
| lm/m² | 제곱미터당 루멘 | 500 | 등기구 광속에서의 계산 |
| fc | 피트칸델라 | 46.45 | 미국, 캐나다, 조도 기준 |
| cd/m² | 흰 면의 휘도 | 159.15 | 눈이 보는 것에 대한 어림 |
| ph | 포트, CGS계 | 0.05 | 1960년대까지의 조명공학 |
| nx | 녹스, 럭스의 천분의 일 | 500000 | 밤의 조도, 등화관제 |
| 미터촉 | 럭스의 옛 이름 | 500 | 1948년 이전 문헌 |
| 피트칸델라 | foot-candle의 러시아어 번역 | 46.45 | 1960년대까지의 문헌 |
| lm/ft² | 제곱피트당 루멘 | 46.45 | 광속으로 쓴 피트칸델라 |
| lx | 럭스 | 500 | 오늘날의 단위 |
오백 럭스에서 흰 종이의 휘도는 제곱미터당 백육십 칸델라쯤이다 — 실내의 노트북 화면과 얼추 비슷하다.
03 · 크기의 차수
별하늘에서 수술실까지피트칸델라와 포트로 환산
04 · 측정 기기
조도는 무엇으로 재는가
보정 필터가 달린 실리콘 포토다이오드: 그것이 없으면 기기는 눈이 알아채지 못하는 적외선을 보게 된다. 필터는 감도를 시감도 곡선에 맞추며, 그 맞춤의 정밀도에 기기의 등급 전체가 달려 있다.
조명위원회는 사람 눈의 감도를 스펙트럼 전체에서 평균해 555 나노미터에 최댓값을 갖는 곡선을 얻었다. 그 순간부터 측광량은 순수하게 물리적인 것이기를 그쳤다: 안에 평균된 관찰자가 들어 있다.
조도계의 사진술 친척: 같은 빛을 재지만 럭스가 아니라 「셔터 속도 — 조리개」의 짝을 준다. 노출값의 눈금은 로그이고, 한 단은 조도가 두 배가 됨을 뜻한다 — 조명공학에서 사진으로 넘어온 습관이다.
전면 카메라 옆의 점은 화면 밝기를 다스리는 바로 그 포토다이오드다. 조도계 앱은 바로 그것을 쓰지만, 센서에는 코사인 보정이 없고 화면 유리가 스펙트럼을 일그러뜨려 오차가 쉽게 삼십 퍼센트에 이른다.
식물에게 럭스는 쓸모없다: 시감도 곡선은 사람 눈을 그리지 광합성을 그리지 않는다. 세는 것은 광자속이며 제곱미터당 초당 마이크로몰로 나타내고, 그것은 따로 있는 센서가 잰다.
럭스는 매 제곱미터마다 일 루멘의 광속이 떨어지는 면의 조도다. 이 양은 광원이 아니라 자리를 그린다: 책상에, 페이지에, 바닥에 빛이 얼마나 닿았는가를.
05 · 표기 규칙
두 글자 모두 소문자
초 표준은 마침내 복사 출력에 의한 정의로 바뀌었다: 540 테라헤르츠의 단색 광원은 와트당 683 루멘을 준다. 럭스도 칸델라에서 유도된 단위로서 같은 정확한 닻을 얻었다.
조도라는 양의 기호는 기울인 E다. 카탈로그에서 가장 흔한 잘못은 램프에 럭스를 붙이는 것이다: 램프에는 루멘으로 나타내는 광속이 있고, 럭스는 면 위에서만 생기며 거리에 달려 있다. 반대로 투광기와 손전등에는 칸델라로 광도를, 때로는 밝힌 거리에서의 조도를 적는다 — 그럴 때는 거리가 숫자 옆에 서 있어야 한다. 접두어는 자유롭게 쓴다: 밀리럭스는 천문학에, 킬로럭스는 낮빛의 서술에 나온다.
06 · 이웃 단위
단위의 기호는 소문자 라틴 문자 두 개 lx이며 정체로 쓴다. 이 단위는 사람이 아니라 라틴어 「빛」에서 이름을 얻었으므로 대문자가 없다. 한국어에서는 수 뒤에서 형태가 바뀌지 않는다: 오백 럭스.
Simetrium의 자료표 가운데 럭스의 이웃 루멘 와 칸델라 정의로부터, 피트칸델라 영미의 대응으로, 스테라디안 입체각에서, 그리고 와트, 광속이 시감도 곡선으로 매여 있는 그 값이다.
07 · 역사 부문
규정하기를 배운 빛
일곱 개의 SI 기본 단위, 고유한 이름을 가진 스물두 개의 유도 단위, 그리고 기술도 일상도 없이는 안 되는 계 밖의 단위들. 저마다 자기 자료가 있다: 정의, 환산, 기기, 표기 규칙. 36개 언어로.
국제전기회의는 미터법 측광 단위 — 럭스, 루멘, 포트 — 를 채택했다. 이름은 라틴어 lux — 빛에서 왔다: 루멘, 라디안, 카탈과 마찬가지로 성이 아니라 낱말에서 곧바로 온 몇 안 되는 단위다.
수광부 위의 젖빛 반구는, 어느 방향에서 오는 빛에 대해서도 기기가 평평한 면과 똑같이 반응하게 한다. 그 보정이 없으면 조도계는 옆빛의 몫을 적게 보고, 창이 있는 방에서는 두 배로 틀린다.
표준은 정해진 굵기로 정해진 속도로 타는 경랍 초였고, 조도는 피트칸델라로 나타냈다. 재현성은 나빴다: 불꽃은 공기에, 심지에, 그리고 실험실의 날씨에 달려 있었다.
사람이 들어 있는 단위
럭스는 정의 안에 생물학이 들어 있는 드문 물리 단위다. 광속은 출력 스펙트럼을 시감도 곡선으로 가중해 얻는데, 그 곡선은 1920년대에 수십 명의 관찰자를 대상으로 한 실험에서 나왔다 — 그들은 색이 다른 깜빡임의 밝기를 견주었다. 곡선은 평균되고 표준화되었으며 그 뒤로 거의 바뀌지 않았다. 실제 사람에게서는 감도의 최댓값이 옮겨 다니고, 수정체는 나이와 함께 누렇게 되어 스펙트럼의 푸른 부분을 점점 덜 통과시킨다는 사실이 알려져 있는데도 그렇다. 여기서 실질적인 결과가 나온다: 럭스로 같은 조도를 가진 두 광원도 스펙트럼이 다르면 다르게 보일 수 있다 — 청록 영역이 꺼진 LED와 백열등은 계기에 같은 숫자를, 방 안에는 다른 느낌을 준다. 그래서 기준은 조도 곁에 늘 색온도와 연색 평가 지수의 요구를 붙인다: 럭스만으로는 빛을 설명하지 못한다.
눈은 속인다: 땅거미와 한낮 사이에는 백만 배의 차이가 있다
사람은 오십 럭스에서도 오천 럭스에서도 똑같이 무리 없이 읽으며 백 배의 차이를 알아채지 못한다: 동공이 좁아지고 뇌가 지각을 조정한다. 바로 그래서 조도 기준은 눈대중이 아니라 숫자로 정해야 한다 — 조도계는 사람이 그저 「밝다」고만 느끼는 것을 본다. 집에 램프를 고를 때 흔한 잘못도 여기서 온다: 방은 밝아 보이는데 작업 책상 위에는 필요한 삼백 럭스의 절반도 없다.
목록 · 측정 단위
양마다 하나의 자료표
SI 기본 단위 일곱, 고유한 이름을 가진 유도 단위 스물둘, 그리고 기술에도 일상에도 없어서는 안 되는 SI 밖의 단위들. 저마다 한 장씩: 정의, 환산, 기기, 표기 규칙. 36개 언어로.