도시에서 별이 사라진 이유
밤에 고개를 들어도 별이 몇 개 안 보이는 거, 다들 익숙하시죠. 이게 바로 빛 공해(light pollution) 때문인데요. 도시의 인공 조명이 밤하늘을 뿌옇게 밝혀서 별빛을 삼켜버리는 현상이에요. 그런데 IEEE 스펙트럼에 실린 글이 흥미로운 지적을 해요. 지난 10여 년간 전 세계 가로등이 LED로 대대적으로 교체됐는데, LED는 사실 밤하늘을 되살릴 수 있는 최고의 기회였다는 거예요. 그리고 우리는 그 기회를 낭비하고 있다는 거죠. 실제로 위성 관측과 시민 과학 프로젝트 데이터를 보면, 전 세계 밤하늘은 오히려 매년 10% 가까이 더 밝아지고 있다는 연구가 있어요.
LED는 원래 '착한 조명'이 될 수 있었어요
기술적으로 보면 LED는 기존 조명이 못 하던 걸 전부 할 수 있거든요. 첫째, 방향성이에요. 예전 나트륨등이나 수은등은 빛이 사방으로 퍼져서 상당량이 하늘로 그냥 새어 나갔는데, LED는 반도체 소자라서 원하는 방향으로만 빛을 쏠 수 있어요. 길바닥만 비추고 하늘로는 한 줄기도 안 보내는 설계가 가능하다는 뜻이에요. 둘째, 디밍(밝기 조절)이 자유로워요. 사람이 없는 새벽 시간에는 밝기를 확 낮췄다가 필요할 때만 올리는 게 기술적으로 아무 문제가 없어요. 셋째, 색온도를 골라서 만들 수 있어요. 따뜻한 주황빛부터 푸르스름한 백색까지 설계 단계에서 선택이 가능하죠. 이 세 가지를 잘 조합하면 에너지도 아끼고 밤하늘도 지키는 조명이 되는 거예요.
그런데 왜 하늘은 더 밝아졌을까요
문제는 두 가지예요. 첫 번째는 색온도 선택이에요. 색온도가 뭐냐면, 빛이 얼마나 노란지 푸른지를 켈빈(K)이라는 단위로 나타낸 수치예요. 촛불이 2000K쯤, 한낮의 태양이 5500K쯤 되는데요. 초기에 보급된 LED 가로등은 효율이 좋다는 이유로 4000K 이상의 푸른 백색광이 많았어요. 그런데 푸른 빛은 대기 중에서 산란이 훨씬 심해요. 낮 하늘이 파랗게 보이는 것과 같은 원리(레일리 산란)인데, 파장이 짧을수록 공기 분자에 부딪혀 사방으로 퍼지거든요. 그래서 같은 밝기라도 푸른 LED는 하늘 전체를 뿌옇게 만드는 스카이글로우를 훨씬 크게 만들어요. 게다가 청색광은 사람의 수면 호르몬(멜라토닌) 분비를 억제하고 야생 동물의 생체 리듬도 교란한다는 연구가 많고요.
두 번째는 리바운드 효과예요. LED로 바꾸니 전기료가 확 줄었잖아요. 그러자 각 도시가 어떻게 했냐면, 아낀 돈으로 조명을 더 많이, 더 밝게 설치했어요. 효율이 좋아지면 소비가 오히려 늘어나는 이 현상을 경제학에서는 제본스의 역설이라고 불러요. 결국 개별 등은 효율적이 됐는데 총량이 늘어서 밤하늘은 더 밝아진 거죠.
해결책은 이미 다 나와 있어요
재밌는 건 해법이 전혀 신기술이 아니라는 점이에요. 색온도를 2700K 이하 따뜻한 색으로 쓰고, 등기구에 갓을 씌워 빛이 수평선 위로 새지 않게 하고(풀컷오프 설계라고 해요), 심야에는 자동으로 감광하고, 모션 센서로 필요할 때만 켜면 돼요. 미국 애리조나의 플래그스태프라는 도시는 근처 천문대를 지키려고 수십 년째 이런 조명 규제를 해왔는데, 세계 최초의 국제 밤하늘 도시로 지정되고도 도시 기능에 아무 문제가 없어요. 다크스카이 인터내셔널 같은 단체가 이런 기준을 만족하는 조명 제품 인증도 하고 있고요. 결국 이건 기술의 문제가 아니라 제도와 운영의 문제인 셈이에요.
한국 개발자에게는 어떤 의미일까요
한국은 인공위성에서 봐도 빛 공해가 심한 나라로 꼽히고, 실제로 인공조명에 의한 빛공해 방지법이라는 법도 있어요. 그래서 스마트시티나 IoT 쪽 일을 하는 분들에게는 이게 꽤 현실적인 도메인이 돼요. 가로등에 통신 모듈을 달아 시간대별 디밍 스케줄을 내리고, 교통량이나 보행자 센서와 연동해 밝기를 조절하고, 고장과 전력 사용량을 모니터링하는 것, 이거 전부 소프트웨어 문제거든요. 하드웨어는 이미 준비돼 있고 그걸 언제 얼마나 켤지 결정하는 제어 계층이 비어 있는 상황이라, 오히려 개발자가 기여할 여지가 큰 분야예요.
마무리
정리하면 이래요. LED라는 도구는 완벽했는데, 우리가 쓰는 방식이 문제였다는 것. 효율이 좋아지면 아낀 만큼 더 써버리는 리바운드 효과, 개발 일에서도 비슷한 경험 없으신가요? 서버 성능이 좋아지니 코드 최적화를 안 하게 된다거나요. 여러분이 목격한 리바운드 효과 사례가 궁금해요.
🔗 출처: Hacker News