조명은 에너지 수요와 온실가스 배출에 대한 크고 급속하게 성장하는 에너지원이다. 동시에 조명에너지의 저감 잠재력이 현재의 기술수준에서 매우 높다. 더구나, 시장에 진입할 새로운 에너지효율 조명기술들이 도래하고 있다.

현재, 세계적으로 330억개 이상 조명이 사용 중에 있으며, 이 숫자는 1년에 에너지의 2.650 TWh 이상 소비량에 해당되며 지구상 전기소비량의 19% 수준이다. 전체 조명관련 CO2방출량은 2005년 기준으로 190억 톤에 이르며, 화석연료 연소와 소비로부터 발생된 전 세계 CO2배출량의 약 7%였다. 조명부문에서 전 세계적으로 전기소비량은 주거부문에서 대략 28%, 서비스부문에서 대략 48%, 산업부문에서 16%, 그리고 거리에서 기타조명에서 8%를 차지하고 있다. 선진 국가에서, 국가적으로 조명부문에서 사용되는 전기소비량은 5%에서 15%의 범주에 이르는 반면, 개발도상국가에서는 그 소비가치가 전체 전기사용량의 80%이상 더 높다.

세계인구의 1/4이상이 아직도 전력망에 접근하지 못해서 전기를 사용하지 못하고 있으며, 조명의 필요성을 충족시키기 위해서 연료를 이용한 조명을 사용하고 있다. 연료를 이용한 조명 에너지원은 양초, 기름램프, 등유램프, 바이오가스램프, 프로판 램프, 그리고 수지함침 나뭇가지를 포함한다. 에너지원을 전기를 사용하는 현상이 개발도상국가에서 증가되고 있는 동안, 개발도상 국가는 물론 선진 국가에서도 에너지 효율적인 조명원 과 조명 시스템을 적용하는 것이 더욱 더 중요하게 되었다. 신재생에너지원과 융합된 반도체 조명은 이미 개발도상국가에서 몇몇 원거리에 격리된 마을에까지 접근하고 있어서 주민들에게 수용가능하며, 안전하고, 쾌적하며 그리고 에너지 효율적인 조명을 가져오는 효과가 있다.

전 세계적으로 조명 소비량은 꾸준히 증가되고 있다. 2005년에 조명의 전 세계 소비량은 134.7 페타(10¹⁵)루멘(Plmh)이었다. 전력망에 접근할 수 있는 사람들의 조명소비량은 연간 27.6 메가(10⁶)루멘(Mlmh)인데 반해, 전기에 접근할 수 없는 사람들은 오직 연간 50킬로(10³)루멘(klmh) 사용하였다.

에너지 효율적인 조명전략을 개발하려면 우선, 첫 번째 필요한 요소로써, 빛이 있는 환경의 품질이 가능한 한 높은 점이 보장되어야 한다. 이 가이드북에서 발표한 결과는 심지어 전기소비를 매우 저감하는 수준에서도, 빛 환경의 품질이 높은 점이 성과가 있었음을 증명하고 있다. 전문조명설계를 통해, 에너지 효율화 와 매우 높은 품질의 조명이 도달될 수 있다. 보다 나은 조명품질은 필연적으로 보다 높은 에너지소비를 의미하지는 않는다. 최적화된 시각적인 성능을 보장하기위해 적절한 조명수준을 제공하는 것이 중요한 이유는, 조명수준을 무작정 상향한다고 해서 성능도 비례적으로 개선되는 것은 아니기 때문이다.

조명원의 밀도와 스펙트럼 모두를 제어하기위한 가능성을 높이기 위해서는 더욱 적절하고 안락한 빛 환경 창조를 허용해야 한다. 또한, 조명제어시스템의 사용은 실질적인 에너지 저감에 접근할 수 있다. LED와 같은 새로운 기술은 조명 스펙트럼과 밀도의 제어를 통해서 높은 융통성을 제공한다.

인간의 생애주기 동안 환경 속에서 인간이 필요한 조명조건에 가장 적은 영향을 주는 기술적인 조명 해결책을 찾는 것이 중요하다. 조명의 환경적인 영향은 램프와 관련 재료들의 생산, 운용 및 폐기를 포함한다. 사용된 전체 조명에너지는 부가적으로 조명기기를 포함하여, 조명설계와 실내의 특성에 따라 달라진다. 램프를 선정할 때 고려되어야할 필요가 있는 여러 가지 특성들이 있다. 이러한 요인들은 다음과 같다. 예를 들면, 조도, 램프 수명, 스펙트럼과 기타 색상의 특성, 조도의 변화와 램프성능에 대한 주변 환경의 영향 등이다.

LED조명이 가까운 미래에 조명부문이 실적용되는 혁명이 일어날 것으로 예견되고 있다. LED조명은 장점은 오랜 수명, 색상혼합 가능성, 스펙트럼, 설계융통성, 작은 크기, 쉬운 제어, 그리고 조도제어이다. 미국 에너지성에 따르면, 인광체로 전환된 cool-white LED의 최대 조명효능은 2015년까지 대략 200 lm/W 이 될 것이며, warm-white LED의 조명효능은 140 lm/W를 넘어설 것으로 예측한다. 이 수치는 350 mA 전류와 25°C 대기온도조건에서 1 mm² 칩 크기를 가진 high-power LED 용도 이다. LED조명이 일반 조명시장에 폭넓게 점유하기위한 주요한 성공요인은 고 시스템 효능과 적절한 가격에서의 고 품질을 가진 조명원의 제공여부이다. LED의 시장 적용하기위한 장애요인중 하나는 현재까지 LED에 관한 산업표준이 없다는 점이다.

2009년 4월에 조명기기를 위한 2개의 유럽연합의 새로운 규정이 의무적으로 적용되면서, 백열등, 수은등, 효율 낮은 형광등, 그리고 HID 램프가 유럽시장에서 점차로 사라질 전망이다. 유사한 행정적인 조치가 전 세계적으로 실행중이다. : 호주에서는 2009년 2월에 백열등 램프의 중요성이 금지되었으며, 미국은 2012년~2014년에 백열등 램프가 사라지도록 규정한 에너지 자립 및 보안법(2007년)을 실행하고 있다.

혁신적인 조명기술과 효율적인 조명기술이 이미 시장에서 적용중에 있다. 오늘날, 70%의 조명에너지는 비효율적인 램프를 이용하여 소비되고 있다. 건물부문에서 조명기기의 보수율이 낮은 이유가 적절한 그리고 현재의 효율적인 조명기술을 적용하지 못하는 주요 장애요인이다. 건물의 90%가 20년 이상 된 수명이며, 그중 70~80%는 30년 이상된 건물로 예측되고 있다. 에너지 효율적인 조명의 사용을 증가하기 위해, 새로운 표준을 설정하는 것은 물론, 조명기기 파급과 교육을 늘리는 것이 필수적이다.

에너지 효율적인 조명은 또한 조명제어와 함께 자연조명의 사용을 포함하고 있다. 지속가능한 조명의 해결책은 인공지능 개념, 고 품질 그리고 적용, 적절한 제어 및 유지관리에 필요한 에너지효율적인 조명기기를 포함한다. 좀 더 강화된 에너지 저감은 스마트 조명제어전략으로 성취 될 수 있다. 오늘날, 가장 보편적인 벽에 매입된 조명제어방식은 거주자의 행동패턴이나 주광에 따라 자동 감지하여 대응하는 방식으로 대체되어가고 있다. 이 기술의 사례로써, 실내공간에 거주자가 없을 때, 전등이 소등되는 거주자센서, 시간제어 제어와 조도제어방식의 혼합방식을 들 수 있다. 이러한 기술들은 에너지 저감에 있어서, 단순한 시계를 이용하여 10%에서 전체 통합해결방식(거주자 행동+주광+공기조화설비)으로 60%이상까지 다양하게 구성할 수 있다.

다양한 조명 해결책의 경제적인 평가를 위해, 생애비용분석이 이뤄지고 있다. 보통, 단지 최초 투자비용만이 고려되고 있다. 사람들은 에너지 비용, 램프교체비용, 청소와 보수비용등 다양한 비용항목들을 인식하지 못하고 있다. 상업용 건물에서, 드물긴 하지만 다양한 비용항목들은 임대자의 몫으로 지불되고 있으며 최초 투자비용이 조명시스템을 결정했던 투자자의 몫으로 통상적으로 지불되고 있다. 전 생애주기 동안 조명설치의 에너지비용은 매우 종종 전 생애주기비용의 가장 큰 부분이다. 미래의 조명설계에서, 조도계산이 이미 설계 반영된 것처럼 유지관리일정과 생애주기비용도 자연스럽게 설계에 필수적으로 반영될 것이다.

최적 조명설계의 목표는 어떤 외형을 도달하는 것이며, 동시에 기본적인 생리학적 그리고 심리학적인 시각적인 요구조건을 만족하는 것이며, 궁극적으로 에너지 효율적인 방법으로 모든 일을 수행하는 것이다. LED조명은 완전하게 새로운 설계방법과 건축물을 제공하며, 따라서 모든 조명전문가들에게 폭넓은 창조분야의 장을 제공한다. 동시에, 훌륭한 조명설계를 위한 낡은 규칙과 표준들은 이젠 더 이상 LED조명분야에 적용하지 못한다.

2006~2007년 동안 수행된 전문가들의 조사에 따르면, 조명에 관한 집합단지중에 새로운 조명기술들의 특성과 성능을 간과하고 있음을 지적하고 있다. 화두가 되고 있는 또 하나의 주제는 전체 생애비용을 간과했다는 점이었다. 또한 이 조사에서는 새로운 기술 적용에 대한 저항을 지적하고 있다.

커미셔닝이 진행 중인 여러 가지 이유는 다음과 같다 : 건축주에 의해 설정된 건물시스템 성능요구를 명쾌하게 세분화, 성능을 현실화하기위해 관련된 분야를 감리감독하는 행위, 필요한 그리고 충분한 서류작업 수행, 그리고 기능적인 성능시험을 통해 적절한 운용과 유지관리를 수행할 수 있는 시스템의 검증.

이 보고서에서는 여러 가지 형식의 조명시스템에 대한 사례연구가 수행되었다 ; 이 연구들은 사무소건물과 학교건물이 대부분인 20개의 건물에서 진행되었다. 사무소건물에서, 훌륭한 시각적인 품질과 낮은 전력이 요구되는 조명을 구현할 수 있는 가능성이 있다. 사무소와 학교 건물에서, 현재의 기술로, 2 W/m², 100 lx (심지어 일부 사무소건물에서는 1.5 W/m², 100 lx)의 정상적인 전력으로 조명을 할 수 있다. 실내 거주자의 동작감지기를 근간으로 한 조명기기 점등, 소등 스위치제어 시스템은 사무소 건물의 조명에너지 밀도를 저감할 수 있음을 발견하였다.

2005년에, 형광등은 주거분야에서 조명에서 소비를 독차지했었다. 전체 연간조명소비량은 단지 3 메가루멘/인(Mlmh/인) 이며 전력소비는 140 kWh/인 만큼 높았다. 상업부문에서는 연간 조명소비는 거의 3배 더 높은 8.9 메가루멘/인(Mlmh/인) 이며, 에너지 소비는 주거분야보다 단지 35% 더 높았다. 위와 같은 이유는 상업용건물분야에서 더욱 효율적인 조명기술을 사용하였기 때문이다. 2005년과 비교할 때, 2015년까지 최종소비자의 조명요구량은 25% 추가될 것이며, 2030년까지 55%가 증가될 것이다.

전체 전기조명을 생산하는 여러 종류 조명원의 공유는 미래에 변화할 것으로 기대된다. 그 이유는 조명원의 조명효능의 발전, 많은 나라에서 비효율적인 조명원을 줄이려는 법적 수단 그리고 LED 조명의 조명시장 진입 효과 때문이다. 가장 낙관적인 시나리오를 근거로, LED 조명이 조명시장을 빠르게 선점하고 효능이 빠르게 개선된다면, 2015년에 조명에너지 소비는 2005년보다 1/2로 줄이고, 2030년에는 1/3까지 줄일 수 있다. 불확실성이 남아있는 요인으로는 중국, 인도, 아프리카지역의 개발인데, 이 국가에서 예상되는 에너지 저감을 현실화하느냐가 관건이 될 것이다.

조명표준의 진화는 조명기술의 발전, 조명비용 그리고 비전에 대한 과학적인 이해가 증가되었다. 조도에 대한 제안기준들이 높아지면서 조명원의 발전을 가져왔다. 예를 들어, 20세기 후반에, 형광등의 진화는 조도기준을 높이는데 기여했다. 여러나라 사이에 조명표준과 제안사이의 차이가 발생한 이유는 각 나라의 경제적인 맥락과 지질학적인 지역에 기인한 탓이다. 현재 실내조명설계는 주로 방안의 균질한 조도수준을 제공하는데 기준하고 있는데 반해, 조도환경의 인지여부는 주로 표면으로부터의 반사된 조명과 관련이 있다. 따라서, 혁신적인 조명설계방법은 사람의 눈이 빛을 지각하는 조명환경의 품질이 최우선적으로 고려되어야한다. 전기조명설계와 자연주광의 사용 모두가 조명품질과 에너지 효능에 관한 주요한 영향인자이다. 현재의 조명제안기준은 자연주광요인의 가치나 또 다른 자연주광 변수를 설명하고 있지는 않다. 이 부분은 실질적인 계측기술이 개발되고 추후 조명제안기준에 설명되어야할 분야이다.

기존 기술로 이미 낡은 조명, 새로운 조명에너지의 효능을 개선할 주요한 잠재인자들이 있다. 조명설치의 에너지 효능은 다음과 같은 수단으로 개선될 수 있다.

- 램프의 선택, 형광등 램프는 적외선 코팅된 텅스텐 할로겐 램프 또는 LED, 수은 램프, 메탈 할라이드 램프 등으로 교체되어야한다.

- 손실이 작은 제어 가능한 전기 안정기 사용

- 조명설계, 효율적인 조도와 국부 조명의 사용

- 수동 조도제어장치를 가진 조명제어, 감지센서와 자연채광에 따른 조도조절

- 자연채광 사용

- 고효율 LED조명시스템 사용

이 보고서에서는 명쾌한 국제기구( IEA, EU, CIE, IEC, CEN와 기타 입법부처 및 기관)들이 취해야할 임무를 다음과 같이 제안하고 있다.

- 조명 표준과 제안기준을 상향

- 건물에너지 기준에 조명에너지밀도((kWh/m2) 기준을 통합

- 혁신적인 조명원들의 품질을 규정하고 모니터링

- 조명을 위한 기본적인 인간의 요구조건(시각적인 부분, 조명의 비 시각적인 부 분)을 연구

- 조명에 대한 목표 기준을 제시함으로써 비효율적인 낡은 조명의 개선을 독려

▣ 원문제목 : Guidebook on Energy Efficient Electric Lighting for Buildings