빛과 컬러 이야기

 

 

   

 

컬러는 빛이라는 매개체를 통해서만 인지할 수 있다.

 

그러면 빛은 컬러와 어떠한 관계를 가지고 있는지를 이번 기사를 통해 알아 보도록 하자.

 

 

 

빛이란 무엇일까?

 

 

빛이란 전자기파 중에서 사람의 눈으로 지각할 수 있는 영역이다.

 

전자기파의 종류는 많지만 눈에 보이는 범위는 전자기 파장이 380~780nm에 해당되는 부분으로 극히 일부분 밖에 되지 않는다.

 

 

 

 

 

 

 

각각의 파장에 따라서 특성이 다르기 때문에 목적에 맞는 전자기파를 선택하여 사용하고 있다.

예를 들어 보자.

 

 

                                                                                         

                                                                                          라디오파 : AM라디오, FM라디오, TV 및 모바일폰
                                                                                          마이크로웨이프파 : 전자레인지
                                                                                          적외선 : Oven, 온도계, 치료기, 위폐감별
                                                                                          자외선 : 소독기, 형광등, 사진감광
                                                                                          X-ray : 의료기, 비파괴검사

 

 

 

빛은 어떤 특성을 가지고 있을까?

 

 

 

 

 

 

이제까지 빛의 아홉가지 특성을 알아보았다. 이러한 빛의 모든 성질은 컬러에 영향을 주게 된다.

 

 

 

빛의 특성 응용 - 반사

 

 

 

대부분의 빛을 똑바로 반사(정반사)할 수 있으면 거울이 된다.

 

마찬가지로 정반사를 많이 하면 할수록 거울 같은 이미지와 높은 광택을 가지는 컬러를 만들 수 있다.

 

거울은 표면이 평평한 유리판 뒤에 은막을 바르고 그 위에 습기를 막기 위한 연단(Red Lead)를 바른다.

 

 

 

 

 

그렇다면 자동차 컬러에서는 어떻게 유리와 같은 이미지의 컬러를 만들 수 있을까?

 

 비슷한 원리이다.

 

 

 

 

 

 

 반대로 정반사를 최대한 줄이면 광택이 없는 이미지를 만들어 낼 수 있다.

 

빛의 반사를 최대한 이용한 경우(정반사)와 최대한 줄인 경우(난반사)를 아래 사진을 통해 비교해보자 .

 

 

 

 

 

표면(소재)의 거칠기에 따라서 광택이 달라진다.

 

이러한 원리를 이용하여 KCC에서는 컬러를 유광, 반광, 무광등으로 만들 때

 

특수한 첨가제를 사용하여 표면(소재)의 거칠기를 조절한다.

 

 

 

빛의 특성 응용 - 굴절

 

 

 

유리는 투명 하지만 우리는 유리가 있다는 것을 시각으로 인지할 수 있다.

 

그 이유는 유리와 공기의 굴절률이 달라 눈으로 들어오는 빛의 양이 달라지기 때문이다.

 

특히 Crystal Glass의 광택이 높고 눈에 잘 띄는데

 

Crystal Glass는 산화납을 첨가하여 굴절률과 반사율을 높였기 때문이다.

 

다이아몬드가 보석 중에서 가장 반짝이는 이유도 이와 마찬가지로 바로 이 굴절률이 매우 높기 때문이다.

 

아래 사진을 보시면 유리잔 안에 유리 용기가 들어 있는데도 유리 용기의 모습이 보이질 않는다.

 

그 이유는 유리 잔 안의 글리세린이 유리와 거의 흡사한 굴절률을 가져 유리잔+글리세린+유리용기가 하나의 물체로 우리 눈에 인식이 되기 때문이다.

 

 

 

 

▲ 유리잔+글리세린+유리용기

 

 

빛의 굴절을 이용하는 대표적인 컬러로 화이트가 있다.

 

페인트는 플라스틱에 안료를 곱게 분산하여 놓은 형태이다.

 

안료가 빛을 흡수하지 않고 플라스틱과 동일한 굴절률을 가진다면 투명안료가 되고,

 

다른 굴절률을 가진다면 화이트 안료가 될 수 있다.

 

아래 사진은 아크릴 수지(굴절률 1.49)에 각각의 화이트 안료를 넣은 사진이다.

 

아래 자료에서 볼 수 있듯이 안료의 굴절률(R.I. : Refractive Index)이 높을수록 화이트의 강도가 높아진다.

 

이산화티타늄(TiO2)이 가장 굴절률이 높으면서 화이트의 강도 또한 높다.

 

 

 

▲ Pigments in Acrylic Resin

 

 

 

빛의 특성 응용 – 분산과 합성

 

 

 

빛의 분산과 합성은 서로 반대이면서 가역(Reversible)관계이기도 하다.

 

일상생활에서도 프리즘처럼 빛의 분산을 활용하여 컬러를 만드는 것을 볼 수 있다.

 

그 예로 나전칠기 같은 패각(조개나 전복껍질)을 사용한 것과 10월의 탄생석인 오팔 같은 보석을 들 수 있다.

 

 

 

 

▲ OPAL 

 

 

▲ 나전칠기

 

 

 

그러면, 빛의 분산을 이용하여 산업용으로 만든 컬러가 있을까?

 

여러 가지가 있지만 그중 가장 대표적인 것이 Pearl Color이다.

 

아래 사진은 Black Pearl Paint로서 Black Paint에 Pearl을 섞어 놓은 것이다.

 

 

 

 

▲ White Pearl in Black Paint
 

 

 

위 사진의 펄은 어떤 컬러일까?

 

놀랍게도 화이트 펄이다.

 

펄은 프리즘처럼 두께에 따라서 바뀌게된다.

 

이는 뒤의 간섭현상에서 자세히 다루도록 하겠다.

 

어떻게 위 사진속의 여러가지 컬러를 가진 펄들을 화이트 펄이라 부를 수 있을까?

 

그 이유는 빛의 합성에서 찾을 수 있다.

 

아래 사진은 일정거리 이상에서 봤을 때의 화이트 펄 컬러다.

 

하지만 바로 앞에서 봤을 때는 위의 사진처럼 여러가지 펄 컬러가 보인다.

 

  

                                      

                                     ▲ White Pearl Color                                                                                                           ▲ White Pearl Color 적용 차량

                                                       

 

 

여러 가지 컬러가 한가지 컬러로 보이는 현상(합성)은 많은 곳에서 사용되고 있다.
 
회화기법 중 하나인 점묘법,  Display의 RGB Pixel이 대표적인 예로 볼 수 있다.

 

 

 

 

                                                                      

                                     ▲ <그랑자트섬의 일요일 오후> 쇠라                                                                                    ▲ RGB PIXEL 

                                                       

 

                                                            

 

 

 

 

▲ RGB PIXEL을 이용한 Color 구현

 

 

 

 

가까운 곳에서는 여러 가지 컬러로 보이지만 멀리서는 한가지 컬러로 밖에 보이지 않는 이유는 무엇일까?

 

 인간의 눈은 멀리 있는 물체를 구분해 내는데 한계가 있어서 눈의 망막(Retina)이 한가지로 인식을 해버리기 때문이다.

 

Display에서 해상도(Resolution)라는 것은 결국 망막이 인식할 수 있는 한계까지 발전이 될 것이다.

 

Apple의 Retina Display의 Concept이 바로 이것이다.

 

 

 

 

빛의 특성 응용 – 회절

 

 

빛의 회절 현상은 음악 CD(Compact Disc)에서 흔히 볼 수 있다.

 

Compact Disc는 Disc표면에 요철 같은 홈이 무수히 만들어져 있어 빛의 회절 현상이 일어나게 된다.

 

이 홈을 레이저로 읽어서 음향 신호로 변환한다.

 

 

 

 

 

 ▲ Holographic의 원리

 

 

 

 

회절 현상이 일어날 때 빛의 단색광 별로 굴절률이 다르기 때문에 보는 각도에 따라서 컬러가 달라지게 된다.

 

CD처럼 금속안료의 표면을 요철이 있게 가공하고 특수하게 도료를 만들어서 도장하면 CD같은 레인보우(Holographic) 컬러를 만들어 낼 수 있다.

 

작년 KCC C.M.F. 세미나에서도 발표한 컬러이다.

 

 

 

 

                                           

                               ▲ Holographic Effect Pigment                                 ▲ Holographic Image                                               ▲ 2014 KCC C.M.F 세미나      

                                        

 

 

빛의 특성 응용 – 간섭

 

 

 

Pearl 도료는 다양한 컬러를 가지고 있다.

 

어떻게 다양한 컬러를 가질 수가 있을까?

 

그 이유는 간섭현상이다.

 

빛은 전자기파라고 앞서 이야기 했었다.

 

즉, 빛은 파동이며 각각의 파동이 합쳐질 때 위상의 차이에 의해서 간섭현상이 발생된다.

 

아래 그림을 보면 왼쪽의 ‘A+B’는 간섭이 긍정적(Constructive)으로 이루어진 경우이며,

 

오른쪽의 ‘A+C’는 간섭이 부정적(Destructive)으로 이루어진 경우이다.

 

 

 

 

▲ 간섭원리

 

 

펄 도료는 이러한 빛의 간섭현상을 최대한 이용하여 강렬한 컬러(고채도) 및 이펙트(Sparkle)를 구현할 수 있다.

 

펄은 두께에 따라서 빛이 분산되는 현상이 아래와 같이 발생된다.

 

 

 

▲ 간섭 Pearl의 구현 원리

 

 

 

표면에서 반사되는 화이트와 펄 내부에서 분산되는 컬러가 합쳐져 간섭현상이 일어난다.

 

이때 긍정적인 간섭현상을 최대화 하여 보다 강렬한 컬러와 이펙트를 구현할 수 있다.

 

 

 

지금까지 빛의 특성을 컬러로 구현할 수 있는 방법에 대해서 알아 보았다.

 

 

 

 

 

 

<이미지 출처>

netcarshow.com / hdw.eweb4.com / jacpoom.com / reddit.com