G.빛의 색채학

 사람은 가시광선에 해당하는 전자기파만을 시각적으로 감지할 수 있어서 가시광선 영역 내에서 단파장 계열은 파란빛으로, 장파장 계열은 빨간색으로 지각한다. 자칫 특정 파장의 빛이 특정 색상의 속성을 가지는 것으로 이해될 수 있으나, 빛이 색을 나타내는 것은 아니다. 색은 빛의 물리량에 따른 현상이 아닌 것이다. 가시광선 영역의 복사에너지가 눈의 망막에 맺힐 때 감광 색소가 어떻게 반응하느냐에 따라 빛 정보는 색 정보로 전환되어 신경 다발을 통해 뇌로 전달된 다음, 최종적으로 뇌에서 해석한 심리량이 비로소 색채이다.

 주변 사물을 여러 가지 색채로 인지하는 것은 광원에서 나온 빛이 물체 표면에 반사된 후 그 반사된 빛을 우리 눈이 감지한 결과에 해당하는데, 이러한 물체색은 물체 표면을 구성하는 원자나 분자가 만들어 내는 결과로서, 그 물질 자체가 가진 속성이다. 물감의 색을 본다는 것은 물감을 구성하는 물질이 특정 파장의 빛을 흡수하는 분자 구조를 가지고 있어 흡수되지 않는 파장의 빛만 눈에 지각되는 것이다. 예컨대, 파란 물감은 파란색으로 보이게 될 단파장의 빛을 제외한 다른 파장의 가시광선을 모두 흡수하기 때문에 파란색으로 보이는 것이다.

 

사진 3-5-G-1. 천마터널 내 졸음운전 방지를 위해 1km마다 나타나는 무지갯빛 조명

 하지만 물체색과는 달리 물체 표면의 미세한 구조적 특성에 의해 표현되는 색이 있는데, 이것을 구조색이라고 한다. 공작의 날개나 화려하고 아름다운 나비와 곤충들의 색은 빛의 흡수가 아닌 표면의 미세한 구조에 의한 빛의 간섭현상으로 나타난다. 최근 이러한 구조색의 원리를 인공적으로 다양한 곳에서 이용하려는 수요가 증가함에 따라 관련 기술을 확보하려는 활발한 학술연구가 진행되고 있다.

 또한, 물체 표면이 스스로 빛을 발하는 경우는 발광색이라고 한다. 태양을 보는 것은 발광색을 보는 것이고, 밤하늘의 달을 보는 것은 물체색을 보는 것이다. 책을 읽는 것은 물체색을 보는 것이고, 전자북을 읽는 것은 발광색을 보는 것이다. 그러므로 책을 읽기 위해서는 주변이 충분히 밝아야 하지만, 태블릿 컴퓨터로 전자 출판물을 읽기 위해서는 디스플레이의 밝기만 충분하면 그만이다.

 검은색이라는 물체색을 보는 경우, 검은색 물체는 그 표면에서 가시광선 영역의 빛을 모두 흡수해 버렸기 때문에 우리 눈이 감지할 재료가 없는 셈이 된다. 반대로 하얀색으로 보이는 경우는 물체의 표면에서 가시광선 영역의 빛을 대부분 난반사했기 때문이다. 따라서 물체색을 지각하기 위해서는 광원이 물체 표면을 향해야 하며, 물체 표면에서는 이를 반사해야 한다. 다시 말해 주어진 광원이 가시광선 영역에서 어떠한 에너지 분포를 가지고 있는지, 물체 표면의 반사율이 어떤지를 알 수 있다면 우리 눈에 감지될 빛의 물리적 속성을 예측할 수 있다. 그러므로 동일한 물체도 어떤 광원 아래서 관찰하느냐에 따라 다른 색으로 보일 수 있으므로 물체색을 측정할 때는 어떤 광원 하에서 관찰한 결과인지 반드시 설명할 필요가 있다.

참고문헌

1. 석현정, 최철희, 박용근. 빛의 공학: 색채 공학으로 밝히는 빛의 비밀. 사이언스북스 2013: 26-47, 238-338.
 
*1. Edridge-Green FW. The perception of light and color. Br Med J 1905;2 (2325): 177-9.
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레이저의 구조와 원리