물리의 해를 맞아 열린 세계 빛의 축제인 ‘아인슈타인의 빛’이 지난 4월 19일, 독도에 3분 동안 머무르며 독도 주변 해역에 빛의 장관을 연출했다.

독도를 밝힌 이 빛은 위성 인터넷을 통해 독도 등대로 빛의 신호가 전달됐다. ‘독도는 우리 땅’임을 독도 등대의 빛으로 아름답게 각인시킨 것이다. 독도 등대는 지난 ‘54년 처음 점등됐으며 현재 대형등명기로 명태, 오징어잡이 어선들의 밤길을 지켜주고 있다.

등대는 선박 항해를 돕는 바다의 신호등으로, 등대의 생명은 빛을 통해 야간 항해자에게 위치 신호를 전달하는 등명기(燈明機)다. 등명기는 전구에서 나오는 빛을 외부로 멀리 보내기위한 렌즈의 성능이 중요한데, 현재 국내에 설치된 2,600개 이상 등명기의 고급 렌즈들은 전량 외국에서 수입했다.

독도 등대에 사용하는 등명기도 ‘98년에 국산화가 가능했다. 또한 독도 등대에 쓰이는 등명기 렌즈는 최고급 광학 가공 기술력이 필요 없는 대형 렌즈를 사용해 국산화에 큰 어려움이 없었지만, 국내에서 가장 많이 사용되는 직경 250~300mm급의 중소형 등명기들은 대부분 외국에서 수입한 프레넬 렌즈들을 사용, 국내에서 조립한 것들이다.

한국표준과학연구원 박승남 박사팀은 해양수산부의 지원으로 직경 250~300 mm급 등명기 렌즈를 최근 개발, 최고급 수준의 등명기 국산화의 발판을 마련했다고 10일 밝혔다.

박승남 박사팀이 개발한 250mm급 등명기용 비구면 프레넬 렌즈는 전구에서 나오는 빛을 평행광선으로 만들어 빛의 손실을 최소화해 전달함으로써 해상에서 18km(10해리)까지 신호를 보낼 수 있다. 반면, 가격은 외국산에 비해 50% 저렴하다.

대부분의 국내산 등명기에 사용되는 렌즈는 외국산 렌즈의 형상을 복제해 개발했기 때문에 형상오차가 발생, 광선의 도달 거리가 7해리 이하로 제한될 수밖에 없는 어려움이 있었다. 박승남 박사팀은 렌즈의 형상오차를 줄이고 형상에 변화를 주지 않으면서 표면을 가공하기 위해 개발한 광학금형기술과 렌즈 형상을 특허 출원했다.

이번에 개발된 등명기 렌즈는 비구면 렌즈를 조각으로 나누고 그 형상을 다시 최적화한, 원통형 프레넬 렌즈로 설계했다. 광학금형기술로 가공된 금형에서 압축 성형된 플라스틱 렌즈이기 때문에 국제기구인 IALA(International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities)가 권고하는 색도좌표 범위를 만족하는 백색, 적색, 황색, 녹색 렌즈를 개발할 수 있었다.

표준연은 지난 3월, 항로표지전문업체인 (주)뉴마린엔지니어링(대표 고영식)에 등명기용 비구면 렌즈 제작기술을 이전했다. 또한 직경 250~300mm급 등명기 시제품의 색도, 광도 등 광학적 성능 평가와 온도충격시험, 방수시험, 전기적 특성시험을 통해 성능 측정의 표준 조건을 제시해 소위 ‘표준화 등명기 품질 보증 절차’를 마련했다.

박승남 박사팀은 우리나라의 바다를 비싼 외국산 등대들이 지키고 있다는 사실에 문제점을 인식하고, 지난 ‘02년도부터 국산과 외국산 등명기의 성능 평가를 실시하고 등명기의 올바른 설치와 운용을 위한 등명기 표준화 방법을 연구했다. 이를 위해 전국에서 운용되고 있는 1,200여개 광파표지의 등명기 사용실태를 조사해 주요 기종별로 성능을 분석하고 사용 목적에 따라 기능을 분석했다. 또한 인터넷 자료 검색을 통해 외국의 최신 등명기 제작 기술을 조사 분석했다.

박승남 박사팀의 이번 등명기용 비구면 렌즈 개발을 통해 국내 모든 등대들이 최고급 수준의 국산 등명기로 전량 교체 운용될 전망이며 연간 10억원의 수입대체 효과를 낼 것으로 기대된다.

이번 개발은 우리 영해를 우리의 기술로 밝힐 수 있게 만들었다는 점에서 의미가 크다.

원통형 프레넬 렌즈 집광렌즈의 한 종류로 두께를 줄이기 위해 몇 개의 띠 모양으로 나누어 각 띠에 프리즘작용을 갖게 한 것이다. 등대용으로 옛날부터 사용됐으나 카메라의 파인더를 밝게 하는 핀트판(板)에 이용하거나 오버헤드프로젝터(OHP), 자동차 등의 미등(尾燈)에도 사용된다.

형상오차 설계된 면(面)의 이상적(理想的)인 형상(形象)에서 벗어난 정도. 광학 설계값과 제작된 면의 실제 측정값 사이의 차이.

금형 금속성(金屬性)의 형(型). 주물(鑄物)을 만들 때에 사용하는 철이나 플라스틱 등의 성형용(成型用)으로 사용된다.