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DESIGN일상 속의 색온도

2023-05-11
조회수 5448


지난 1월 말, 회사 직원들과 함께 제부도로 Workshop을 갔었다. 겨울이면 영하 5도는 보통의 추위라 생각할 수 있지만, 바닷바람이 매섭게 불고 있던 제부도의 체감 온도는 영하 10도 이상인 것 같았다. 대신 추운 날씨 덕분에 맑고 파란 하늘과 미세먼지 없는 깨끗한 공기가 가슴을 시원하게 해주었다.


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맑은 날, 푸른 하늘, 색온도는?


겨울 중에서도 이렇게 맑고 깨끗한 날 오후의 색온도는 얼마나 될까? 하늘이 파란 것을 봐서는 색온도가 10,000~20,000K 정도로 높을까? 아니면, 하늘이 맑고 파랗기 때문에, 있는 그대로의 태양광이 잘 들어와 한 5,000K 정도가 나올까?

조명과 색온도의 관계를 설명할 때, 아래와 같은 사진을 접하곤 한다. 지구의 자전으로 인해, 태양은 동쪽에서 떠서 서쪽으로 진다. 하루 중에 태양이 떠 있는 높이나 각도에 따라 태양의 밝기와 하늘색, 그리고 지구의 대기를 통과해 물체를 비춰 주는 햇빛의 색온도는 계속 달라진다.
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이미지 출처: ULROOT(www.ulroot.com)

이런 경우, 종종 혼란에 빠지는 것은 하늘색과 물체색의 관계다. 예를 들어, 하늘이 파랗다고 해서 우리가 들고 있는 흰색 종이가 파란색의 Tone을 띠는 것은 아니다. 구름이 없는 맑은 날, 하늘색이 파랗게 보이는 것은 햇빛의 가시광선(可視光線, Visible Light) 성분 중에 파장이 가장 짧은 파란색이 대기 중에서 가장 많이 산란되기 때문이라고 한다. 이때, 하늘의 색온도를 측정해 보면, 10,000~20,000K 정도가 나올 것이다.
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이미지 출처: 네이버(두산백과사전)

하지만, 최소한 한국 정도의 위도에서는 이렇게 맑고 푸른 하늘 아래에서 들고 있는 흰색 종이에 떨어지는 빛을 측정해 보면, 약 5,000K 정도다. 즉, 하늘 그 자체의 색은 매우 파랗더라도 물체에 떨어지는 햇빛의 색온도는 흰색에 가깝다는 것이다. 구름이 많이 끼고 흐린 날은 물체에 떨어지는 햇빛의 색온도가 6,000~7,000K 정도라고 한다.
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재미있는 것은 카메라의 색온도 기준은 D50(Daylight 5,000K)이고, Display(Monitor/TV)의 색온도 표준은 D65(Daylight 6500K)라는 점이다. 카메라는 조명이 달라지더라도 특별히 어떤 느낌을 위해 특정 색조를 보여주려고 하지 않는 이상 항상 백색이 D50의 색온도가 되도록 White Balance를 조정하게 된다. 반면, PC나 TV 방송의 표준에서 Display는 D65의 색온도가 되도록 보정되어야 한다. 이렇게 Display의 표준 색온도가 D65가 된 것은 북반구 유럽에서 정오경에 북녘 하늘을 바라보았을 때의 하늘색이(구름 낀 하늘이라) 대략 6,500K 정도라서 그렇게 정해졌다고 한다.

일본 NHK는 지금까지도 6,500K와 9,300K의 2가지 색온도를 사용한다고 한다. 9,300K를 사용한 이유로는 과거 CRT(Cathode Ray Tube, 음극선관=브라운관)의 R,G,B 형광체 간의 광효율 문제 때문에 사용하기 시작했다는 설이 유력하다. 높은 색온도로 볼 때의 창백하고 깨끗한 느낌을 선호해서라는 설도 있다.

어쨌든 카메라는 D50에 백색을 맞추고, Monitor/TV는 D65에 백색을 맞춘다. 카메라의 White Balance와 Monitor/TV의 White Balance 기준이 이렇게 다르지만, 추가적인 변환없이 그대로 사용한다. 이 상태가 표준 색감인 것이다. 제조사 혹은 카메라 제품에 따라 White Balance를 맞추는 방법은 매우 다양하게 제공된다. 다음 그림과 같이 현재의 조명 환경(맑음, 흐림, 그림자, 백열등, 형광등, 플래시 등)을 선택하도록 메뉴를 제공하는 것이 가장 기본이다. 여기에 추가로 직접 특정 색조로 조절하는 기능을 넣어 주기도 한다. Pro Camcorder는 현재의 색온도를 직접 입력하여 White Balance를 맞추기도 하지만, 가장 정확한 것은 ‘One Push’라는 기능으로 백색(혹은 회색) 반사판을 직접 카메라로 촬영하면서 White Balance를 잡도록 하는 것이다.
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이미지 출처: Canon

그렇다면, 실제 실내와 실외의 색온도는 어떻게 나올까? 측정 장치를 이용해서 직접 측정했다.


사무실의 색온도는?

요즘에는 형광등을 볼 일이 거의 없다. 백열등 대비 광효율이 좋았던 형광등은 수 십 년간 실내 조명의 주력이 되어 왔는데, 몇 년 전부터 이 형광등이 White LED 조명으로 대체되고 있고, 형광등 이전에 사용했던 백열등은 오히려 시대를 역주행하고 있다. 따뜻하고 부드러운 빛을 내주기 때문에, 인테리어 조명으로 각광받고 있는 것이다.
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회사 사무공간의 천장에는 White LED 조명이 설치되어 있다. 조도와 색온도를 측정했는데, 다음 사진과 같이(앉아 있는 사람의 눈 높이에서 측정했을 때) 조도는 약 1,000Lux, 색온도는 약 5,500K로 측정되었다. 사진 2장의 조도와 색온도가 차이나는 이유는 우측 하단 사진의 경우, Sensor를 천장 방향으로 들고 측정했고, 우측 상단의 사진은 Sensor를 얼굴 방향으로 들고 측정했기 때문이다.
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카페테리아 공간의 색온도는?


다음 사진은 카페+편의점 컨셉으로 꾸민 휴식공간으로, 카페 느낌이 나도록 벽과 천장에 온화한 느낌의 조명을 설치했다. 특히, 왼쪽 벽에 부착된 조명들은 거의 오렌지색이라고 보면 된다.
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이번에도 2가지 방식으로 측정했는데, 먼저 Sensor를 앉아 있는 사람의 얼굴 높이로 들고 측정했고, 다음에는 천장을 향해 다소 비스듬한 자세로 측정했다. 계측 자세에 따라 다소 수치적인 차이가 나지만, 조도는 약 400~550Lux, 색온도는 약 3,000K 내외였다. 예상했던 바와 같이 따뜻하고 온화한 분위기를 내는 조명들이었다.
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색온도 읽는 방법


앞선 두 사례를 보고 어떤 것이 조도이고, 어떤 것이 색온도인지 눈치챘을 것이다. 좀 더 명확한 이해를 위해 부연설명을 하자면 이렇다. 아래의 계측기는 ‘색채 조도계’라는 것이다. 여기에서 Ev는 조도(照度, illuminance)를 뜻하는 부호이며, 단위는 럭스(Lux)를 사용한다. 조도는 광원으로부터의 거리에 반비례하기 때문에, 동일한 공간에서 동일한 조명을 측정하더라도 조명으로부터의 거리가 멀어지면 조도는 급격히 줄어든다. T는 색온도(Color Temperature)의 약자이며, 단위는 켈빈(Kelvin)의 약자인 K를 사용한다. DeltaUV는 아래 그림에서 보듯이 White Point가 흑체 궤적(Black Body Locus)으로부터 Green 혹은 Magenta 방향으로 얼마나 치우쳤는지를 뜻하는데, delta UV가 +- 0.02 범위에 있을 때, 상관 색온도(Correlated Color Temperature)라고 한다. 다시 말해, 같은 5,000K의 백색이라고 해도 Green Tone을 띈 5,000K와 Magenta Tone을 띈 5,000K가 있을 수 있다는 뜻이다.
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Control Room의 조명


다음 사진은 NewTek, AJA, Kiloview, Minrray, vmPTZ 등 방송을 위한 다양한 장비들이 설치되어 있는 회사 조종실의 모습이다. 사진은 Auto White Balance가 맞춰져 버리는 바람에 그냥 백색광 같아 보이지만, 이곳의 조명들도 대부분 색온도가 낮은 오렌지색의 조명들이다. 측정 결과, 조도는 약 318Lux, 색온도는 약 3,564K가 나왔다.
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Studio의 조명


조종실 바로 옆의 Studio에서는 YouTube용 강좌나 Webinar의 촬영, 혹은 제품 촬영 등이 진행된다. 천장에는 많은 조명들이 설치되어 있는데, 다음 사진에서 얼핏 보이는 바와 같이 백색광도 있고, 조금 따뜻한(색온도가 낮은) 조명들이 섞여 있다. 적절한 광량과 색온도를 맞추기 위해 섞은 것인데, 실제 측정해 본 결과, 조도는 약 2,624Lux, 색온도는 약 4,975K로 거의 5,000K에 근사했다. 이 Studio를 설계하고 시공할 때, 이렇게 일일이 측정하면서 한 것이 아님에도 불구하고, 충분한 광량과 표준에 매우 근사한 색온도가 구현되어 있음을 확인할 수 있었다.
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비 오고 흐린 겨울날 오전의 색온도는?


이번에는 실외에서 태양광의 조도와 색온도를 측정했다. 비 오고 흐린 겨울 날이었던 1월 13일 오전 11시 35분경에 측정한 결과, 조도는 약 2,223Lux, 색온도는 약 5,856K가 나왔다.
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일기예보 출처: 네이버


맑고 따뜻한 겨울 낮의 색온도는?


기온도 오르고 햇빛도 따스하게 잘 비추던 1월 18일 오후 14시경에 측정한 결과다. 조도는 약 53,060Lux, 색온도는 약 4,824K로 표준인 D50에 근사했다. 한편, 짙은 썬팅(Tinting)을 한 유리창을 통해 들어오는 빛의 조도는 약 1,493Lux, 색온도는 약 4,793K로 측정되었다. 광량은 대폭 줄었으나 색온도는 큰 차이를 보이지는 않았다. 유리에 약간의 색이 들어가 있었지만, 햇빛이 워낙 밝았기 때문에, 색온도 차이가 크지 않았던 것 같다.
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일기예보 출처: 네이버
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맑고 추운 겨울날의 색온도는?


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일기예보 출처: 네이버
1월 24일은 한 낮에도 영하 12도까지 떨어질 정도로 추운 날이었지만, 날씨는 맑고 깨끗하여 파란하늘을 볼 수 있었다. 오후 15시 35분에 측정해 보니, 조도는 약 26,260Lux였고, 색온도는 약 5,031K였다. 시간 차이인지, 날씨 때문인지, 모르겠지만, 1월 18일 오후 14시에 비해 색온도는 별 차이가 없는데, 조도는 약 절반으로 줄었다. 역시 짙게 썬팅(Tinting)된 사무실 유리를 통과한 햇빛도 측정해 보았는데, 조도는 약 1,468Lux가 나왔고, 색온도는 약 4,671K로 실외에서 직접 태양광을 측정했을 때에 비해 조금 낮게 나왔다.
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눈 오는 겨울날 아침의 색온도는?


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일기예보 출처: 네이버
아침부터 눈이 오던 1월 26일 오전 9시 40분경의 햇빛을 측정했다. 구름이 태양을 가리고 있었기 때문에, 당연히 조도는 대폭 낮아져 수치상으로는 약 5,997Lux가 나왔다. 흐리고 눈오는 날이기도 했지만, 아무래도 오전이라 더 어두웠던 것 같았고, 이 때의 색온도는 약 5,806K였다. 더 추웠으나 맑았던 2일 전에 비해, 조도가 1/4 이하로 낮게 나온 것이다. 그리고 구름이 끼어 있기 때문에, 색온도 역시 약 1,000K 정도 올라갔다.
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짙게 썬팅(Tinting)된 사무실 창문을 통해 들어오는 햇빛의 조도는 약 45.8Lux 밖에 되지 않을 정도로 어두웠고, 방의 조명은 끈 상태다. 색온도 자체는 밖에서 측정한 것과 큰 차이가 나지는 않았다.

이 날은 오후 1시경에도 밖에서 한 번 더 측정을 했다. 이 때는 날이 좀 개이고 햇빛도 조금 났지만, 전반적으로 여전히 흐린 날씨였다. 조도는 약 10,800Lux로 오전에 비해 많이 밝아졌고, 색온도는 약 5,370K로 역시 오전의 약 5,806K에 비해 낮아졌다.
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제부도의 해질녘 색온도는?


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1월 27일 오후 16시가 조금 넘어 제부도에 도착해 측정해보니, 조도는 약 58,750Lux, 색온도는 약 4,253K였다. 한 겨울의 오후 16시 이후 치고는 상당히 조도가 높은 편이었다. 아마도 맑고 화창한 날이었기 때문인 것 같다.

해질 무렵이 가까워지자 색온도는 점점 낮아져 15시 28분경에는 약 3,785K까지 내려갔다. 해가 완전히 지기 직전이면 3,200K까지 낮아질 것으로 기대했는데, 구름과 산이 해를 가려 버리는 바람에 더 이상 측정할 수 없었다.
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겨울에도 맑은 날 낮에는 5,000K


이상으로 다양한 조명 환경에서 측정한 조도와 색온도를 비교해보았다. 카메라로 촬영하기 위한 최적의 색온도는 5,000K인데, 테스트 당시 겨울이어서 날씨와 시간에 따라 차이가 나지만, 맑은 날의 조도는 약 10,000~50,000Lux 사이였고, 색온도는 5,000K 내외였음을 확인할 수 있었다. 비나 눈이 오는 흐린 날의 색온도는 약 6,000K 정도로 올라가는 것도 확인할 수 있었고, 해질 무렵의 색온도가 4,000K 이하로 내려가는 것도 확인할 수 있었다.

실내에서는 다양한 조명을 사용할 수 있기 때문에, 목적이나 취향에 따라 선택할 수 있다. 사진이나 영상을 촬영해야 하는 Studio라면, 역시 표준인 D50에 근사하도록 해야 하며, 조도도 충분해야 할 것이다. 카페와 같은 휴식공간이나 음식이 더 맛있게 보여야 할 식당은 편안하고 따뜻한 느낌을 주는 3,000~4,000K의 낮은 색온도가 적당하다. 사무공간은 실외와 큰 차이가 나지 않는 수준인 5,000~6,000K 정도의 색온도가 적당할 것이다.


4월호 (Vol : 240) Video ARTs 04월호 - Special Issue  

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