실험자가 알아야 할 표준광량 정보와 제논 램프(xenon lamp) 출력 관계

표준 광량이란?

태양광을 이용한 실험에는 표준 광량 1000W/m2 가 종종 나옵니다. 이는 에너지를 말하는 일사량(Insolation)입니다. 

일사량은 열량의 한 종류입니다. 일정 넓이에서 태양빛을 받아 올라가는 온도를 측정하여 단위 시간에 단위 면적에 전달된 열량을 계산합니다. 

일사량은 빛의 밝기를 말하는 조도와 다릅니다. (조도에 대해서는 별도 검색 바랍니다.) 참고로 가시광선 영역에서는 빛의 밝기와 에너지량이 비례하겠지만 적외선 처럼 눈에 보이지 않는 영역을 포함하면 밝기와 에너지는 늘 비례하지 않습니다.

위키피디아에 따르면, 표준 일사량은 대기권 밖에서 측정하는 경우 1361W/m2 이고, 대기권을 지나면서 에너지가 감소하여 해수면을 기준으로 1000W/m2 라고 나와있습니다. (이러한 측정은 대기 상태, 계절, 위도 등에 따라 다를텐데 정확히 어떤 기준에서 나왔는지는 찾지 못했습니다.) 

실험규격으로 표준일사량 1000W/m이 등장하는 건 태양전지 성능평가를 위해 국제적으로 정해진 기준인 IEC 표준시험규격 입니다. 표준시험조건에는 일사량(1000W/m2) 외에도 측정하는 동안 태양전지의 온도(25℃)와 기준이 되는 파장분포(1.5 AM) 조건을 더 가지고 있습니다. 태양광 패널은 온도와 파장 분포에도 영향을 받기 때문입니다.

제논 램프의 출력과 광량은 어떤 관계인가?

결론부터 말하면 W 표시는 같지만 개념이 전혀 다릅니다. 제논 램프의 W는 전기적인 출력을 의미합니다. 1000W 제논 램프는 표준 광량 1000W/m2 을 제공하는 램프가 아니라 전기소모량으로 봤을 때 1000W의 출력을 내는 램프입니다. 

피사체(각종 샘플)가 빛으로 부터 받는 에너지는 램프의 출력과 함께 광원으로부터 거리, 피사체의 면적에 따라 달라집니다. 즉 사용자가 피사체를 어떻게 배치 하느냐에 따라 달라집니다.