잔광형 광발광 코팅은 희토류로 활성화한 알칼리토류 알루미네이트 발광 안료, 주류는 유로퓸과 디스프로슘을 도핑한 알루미늄산스트론튬(SrAl2O4:Eu2+,Dy3+, 약 520 nm 녹색 발광)을 투명하거나 밝은 연속상 바인더에 분산시켜, 빛을 받을 때 에너지를 저장하고 여기 광원을 제거한 뒤에도 수 시간 발광을 계속하는 기능성 코팅이다. 전력이나 전원 배선이 필요 없어 대피 유도 표시, 윤곽 표식, 설비 위치 표시와 일부 장식 용도에 쓴다. 과거에 쓰이다 폐기한 라듐 기반 방사성 축광 물질이나 전계발광(EL) 소자와는 여기 방식도 규제 기준도 전혀 다르다.
TL;DR — 잔광 밝기와 지속 시간은 발광 중심(Eu2+)과 함정 준위(Dy3+)가 함께 결정한다. DIN 67510-1에서 상용 제품은 대개 10/60 min 밝기가 185/24 mcd/m2로 Class C에 해당하고, 더 높은 D·E 등급은 안료 면농도와 상도 코트 투과율을 올려 달성한다. 공학의 진짜 난관은 빛이 나오느냐가 아니라 세 가지 두려움, 즉 물(알칼리토류 알루미네이트가 습기에 풀어져 소광하므로 SiO2 피복 필요), 침강(입자 밀도 약 3.5 g/cm3라 강한 틱소트로피 방지 침강 필요), 그리고 상도 코트 황변(바인더가 누렇게 변해 여기광을 가림)이다. 밝고 오래 가려면 건조 필름 150-300 um, 고형분 중 안료 부피분율 50-70 %, 고투명·난황변 투명 상도 코트가 필요하다.
핵심 데이터와 한계 앵커
- 발광과 여기: SrAl2O4:Eu2+,Dy3+의 발광 피크는 약 520 nm(녹색)이고 여기 밴드는 대략 250-480 nm에 걸쳐 있어 햇빛, LED, 형광램프 모두 충전이 된다. 청록 계열 Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+는 약 480 nm에서 발광한다.
- 밝기와 수명 규모: 전통적 황화아연(ZnS:Cu) 축광분과 견주면 알루미네이트 계는 초기 밝기와 잔광 지속 시간이 통상 한 자리 수(약 10배)씩 더 높다. 표준 충전 후 식별 가능한 잔광이 8 h 이상 유지되고, 첫 60 min에 급격히 떨어지며 이후 쌍곡선에 가까운 긴 꼬리로 감소한다.
- DIN 67510-1:2020 밝기 등급(충전 후 2/10/30/60 min 잔광 밝기 문턱값, mcd/m2): C 등급 690/140/45/20, D 등급 1100/260/85/35, E 등급 2200/520/170/70. 시중에 185/24로 표기되는 제품은 10/60 min 밝기로 Class C다. 현장 검증은 DIN 67510-2, 제품 요건은 ISO 17398을 참조한다.
- 입도와 면농도: 흔한 분급은 10-90 um. 굵은 입자는 단위 면적당 빛을 더 받아 더 밝지만 필름이 거칠어지고, 고운 입자는 얇고 균일한 필름을 주지만 입자당 발광량은 줄어든다. 축광 안료는 대개 고형분 중 50-70 % 부피분율까지 올려야 흡광과 재방출이 충분하다.
- 가수분해 한계선과 피복: 알칼리토류 알루미네이트는 물과 이산화탄소와 반응해 수산화스트론튬 Sr(OH)2.8H2O와 수산화알루미늄을 만들고 발광을 잃는다. 안료 밀도는 약 3.5-3.6 g/cm3. 수계·고습 배합은 반드시 SiO2·알루미나·인산염 피복 등급을 쓰고, 침강 방지는 틱소트로피 계(열실리카 등, 나노 실리카 분산·침강 방지·소광 내마모 참조)에 의존한다.
- 상도 코트 요구: 고투명·난황변 투명 상도 코트(지방족 폴리우레탄 또는 불소 수지로 방향족 황변 회피; 백색도료 황변 저항의 경화제 논리 참조)이 필요하다. 상도 코트와 색조 층에 형광증백제를 넣으면 여기광과 방출광을 가로채어 잔광 판독값과 안전표지 색좌표를 흐트린다.
발광 메커니즘과 실패 경로
함정과 서서히 방출: 왜 빛을 저장했다가 내뿜는가
Eu2+는 발광 중심으로, 그 4f에서 5d로의 허용 전이가 강하고 넓은 황록 방출을 준다. Dy3+(및 다른 3가 희토류 공도핑)는 격자 안에 함정 준위를 만들고, 빛을 받을 때 전자가 함정에 포획됐다가 광원을 제거하면 열역학적 확률로 Eu2+로 다시 풀려나 재발광한다. 함정 깊이와 밀도가 잔광 지속 시간을 결정한다. 알루미늄산스트론튬의 장시간 잔광은 보통 인광체의 단순한 금지 전이가 아니라 이 상대적으로 깊은 고유·도핑 함정에서 비롯된다.
물을 두려워함: 알칼리토류 알루미네이트의 가수분해 소광
SrAl2O4는 물과 이산화탄소에 민감하다. 표면이 먼저 수화되어 발광하지 않는 수화된 수산화스트론튬과 수산화알루미늄을 만들어 백악처럼 소실되는 불활성 껍질을 형성하고, 올라간 알칼리성이 바인더 수지를 부식시킬 수도 있다. 해법은 입자에 불활성 껍질(SiO2·인산염·알루미나)을 씌워 안료를 물로부터 격리하는 것이며, 이는 방음·친수 나노 코팅에서 다룬 TiO2/SiO2 표면 화학과 같은, 계면이 성패를 좌우하는 문제다. 용제형·무용제 계는 무피복 분말로 더 높은 밝기를 얻을 수 있지만 수계 라인은 대체로 피복 분말만 쓸 수 있고, 피복층은 발광 효율을 약간 희석하니 이는 정가에 명시된 트레이드오프다.
상도 코트 황변과 침강: 두 가지 공정성 소광
인광체 자체는 수명이 매우 긴 무기 결정이다. 그래서 쓰면 쓸수록 어두워진다는 체감은 대개 시스템 밖에서 온다. 바인더나 상도 코트가 누렇게 변해 250-480 nm 여기광을 가리고, 밀도 큰 안료가 가라앉아 표층이 안료 부족이 되며, 표면 오염이 가린다. 앞의 둘은 배합 문제로, 난황변 지방족 상도 코트와 강한 침강 방지 틱소트로피로 대응한다(상도 코트의 단단함과 투명 균형은 나노 세라믹 경도와 인성 균형 참조).
배합과 시공 공학
바인더 선택: 수계·UV·용제 3계의 균형
실내 표시·완구·장식품은 수계(반드시 피복 분말, 저VOC 수지), 빠른 고착과 고투명이 필요하면 UV 경화, 실외나 산업 위치 표시면 2액형 폴리우레탄을 쓴다. 어느 라인에서든 안료는 피복 껍질을 깨지 않게 적시는 것이 원칙이라 전단력을 낮고 중간으로 유지해 분산한다(볼밀·비드밀을 너무 오래 돌리면 피복층이 부서져 가수분해가 시작된다). 분산 후 틱소트로피제로 입자 위치를 고정하며, 잘 분산된 침강 방지 패키지인 나노 실리카 분산이 면농도와 필름 균일성을 지켜 준다.
막두께, 2층 안료 배치와 밑반사
발광은 부피 효과다. 단일 층 건조 필름 150-300 um가 흔한 출발점이고, 더 높은 밝기를 원하면 안료 하도투명 상도 또는 2층 안료 배치를 쓴다. 기재가 밝거나 반사층(알루미늄박·백색 프라머)이 있으면 아래로 나가는 빛을 정면으로 되반사해 출광을 등가적으로 끌어올리고, 어둡거나 검은 기재는 빛을 먹어버려 충전 효율이 급락한다.
상도 코트와 내후성
상도 코트는 반드시 고투명·난황변·무증백이어야 한다. 실외 품은 지방족 폴리우레탄 또는 불소 수지를 쓰고, 가속 열화(ISO 4892/QUV 등) 후 상도 코트 황변 델타 YI와 투과율을 관리한다. 상도 코트와 색조 층의 굴절률이 가까울수록 출광이 효율적이고, 계면 난반사가 너무 강하면 빛을 가둬 어두워진다.
표지 규제 준수와 구조색 대비
대피 유도에는 안전색과 도형을 ISO 3864, 지속 발광 성능을 ISO 17398과 DIN 67510 계열로 맞춘다. 충전 후 10 min/60 min 밝기를 측정해 C/D/E 등급을 정하고 12 h 내 판독 가능 여부를 확인한다. 공장 내부 관리는 적분 밝기나 간이 휘도계로 안료 면농도와 필름 균일성을 표본 검사할 수 있다. 낮 모습 구현을 안료 없이 구조색(무안료 발색, 구조색 코팅 참조)으로 하면, 이는 광원을 제거한 뒤의 잔광 경로를 바꾸지 않으니 둘은 다른 메커니즘임을 기억한다.
세 가지 축광 계통 비교
| 계통 | 발광 피크 | 상대 밝기·잔광 | 내수성 | 전형적 용도 | 공학 요점 |
|---|---|---|---|---|---|
| SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ (녹색) | 약 520 nm | 높음, 잔광 8 h 이상 | 나쁨, SiO2·알루미나 피복 필요 | 대피 표시, 윤곽, 설비 위치 | 수계는 피복 분말 필수, 저중간 전단 분산 |
| Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ (청록) | 약 480 nm | 중상, 색이 청색 편향 | 나쁨, 습기에도 마찬가지로 민감 | 유색 표시, 장식 | 녹색 분말과 배합해 백색·시안 조절 |
| ZnS:Cu (전통 황록) | 약 530 nm | 낮음, 알루미네이트의 약 1/10 | 양호, 저비용 | 저요구 장식·완구 | 밝기·수명 요건이 높으면 미채택 |
자주 묻는 질문
잔광 코팅이 비상등을 대체할 수 있는가?
아니다. 이는 수동으로 빛을 저장하고 방출하며 밝기는 시간에 따라 단조 감소하고, 대피 유도·윤곽 묘사·설비 위치 표시용이지 조도를 담당하지 않는다. 비상 조명에는 별도의 규범이 있다.
수계 배합에 무피복 축광분을 쓸 수 있는가?
사실상 불가능하다. 무피복 알칼리토류 알루미네이트는 물을 만나면 즉시 가수분해로 소광하고 pH를 올려 수지를 상하게 한다. 수계 라인은 SiO2·알루미나 피복 등급을 쓰고 피복층이 가져오는 약간의 밝기 손실을 감수해야 한다.
얼마나 빛을 채우고 어둠에서 얼마나 밝은가?
조도와 시간에 달렸다. 햇빛이나 강한 빛은 몇 분이면 거의 포화되고 실내 수백 럭스는 더 걸린다. 광원을 제거하면 첫 60 min은 밝게 유지되고(DIN 67510의 10/60 min 평가 지점) 이후 긴 꼬리로 감소하며, 좋은 알루미네이트 제품은 식별 가능한 잔광이 대개 8 h 이상이다.
오래 쓰니 안 밝아진다, 안료 열화인가?
대개 아니다. 무기 인광체 자체는 수명이 매우 길다. 어두워진 체감은 보통 상도 코트·바인더 황변으로 빛이 가려지거나, 안료가 가라앉아 표층이 부족해지거나, 표면 오염 때문이다. 대책은 난황변 지방족 상도 코트, 강한 침강 방지 틱소트로피, 세척 가능한 표층 설계다.
낮 모습을 완전히 투명이나 어둡게 할 수 있는가?
완전 투명은 불가하다. 축광분은 엷은 황색에서 황록색 입자라 면농도가 높으면 필름이 탁해 보인다. 어둡거나 검은 기재는 여기광을 흡수해 충전·방출 효율을 크게 떨어뜨린다. 낮 모습을 숨겨야 하면 면농도와 투명·출광 사이에서 타협한다.
수출 고객은 어떤 기준으로 검수하는가?
지속 발광 안전표지는 통상 ISO 17398을 참조하고 DIN 67510-1(생산 측 등급)과 DIN 67510-2(현장 측정)로 검수한다. 충전 후 10/60 min 밝기를 측정해 C/D/E 등급을 정하고 12시간 내 판독 가능을 확인하며, 색과 도형은 별도로 ISO 3864를 따른다.
Last updated: 2026-10-01 | Standards and literature: DIN 67510-1:2020 / DIN 67510-2, ISO 17398, ISO 3864; Materials 3(5):2536-2566 (doi:10.3390/ma3052536), Coatings 13(4):808 (doi:10.3390/coatings13040808). Author: Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd. technical team. Trade terms: EXW/FOB only.