색차계 원리와 색 분석 및 측정 방법

  색차계(Colorimeter)란 물체의 색을 수치화해서 보여주는 장치입니다. 우리 주변에서는 다양한 색상의 물건들이 존재하는데, 이들을 눈으로만 보고 판단하기엔 정확성이 떨어지기 마련이죠. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 색차계라는 장비를 이용하게 됩니다. 이번 시간에는 색차계의 원리에 대해 알아보고, 이를 활용한 색 분석 및 측정 방법에 대해 알아보겠습니다.

1. 색차계는 어떻게 구성되어 있나요?

  색차계는 크게 광원부, 측정부, 데이터 처리부로 구분됩니다. 먼저 광원부는 빛을 발생시키는 부분으로, 가시광선 영역의 백색광을 생성하며 반사율과 투과율을 측정하도록 합니다. 다음으로 측정부는 각 파장별 값을 측정하는 부분으로, CIE 표준 표색계인 XYZ 좌표 체계를 따릅니다. 마지막으로 데이터 처리부는 측정된 결과값을 컴퓨터 화면상에 표시하거나 프린터로 출력하는 등의 작업을 수행합니다.

 

  2. 색차계는 어떤 원리로 동작하나요?

  색차계는 인간의 시각 시스템을 모방한 광학식 센서를 기반으로 제작되었습니다. 즉, 사람의 눈처럼 여러 개의 렌즈를 조합하여 대상물의 색을 인식하는 방식이라 할 수 있죠. 이때 각각의 렌즈마다 다른 필터를 장착하여 서로 다른 파장의 빛을 통과시키거나 차단함으로써 특정 파장의 빛만을 감지할 수 있도록 설계하였습니다. 또한 이렇게 검출된 신호로부터 RGB 컬러 모델을 적용하여 해당 물체의 색을 계산하므로써 보다 정밀한 색 측정이 가능해집니다.

 

  색의 분석과 측정 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 색의 측정 방법으로, 색차계를 이용하여 색의 밝기, 색도, 색상 등을 정량적으로 측정할 수 있습니다. 이를 위해 색 차이값을 이용하여 색상 차이를 비교하고, 이를 색차도와 색채도 등의 그래프로 나타냅니다. 두 번째는 색의 분석 방법으로, 색의 분석을 위해 샘플을 색차계에 넣고, 색의 파장 분포를 측정하여 분석합니다. 이때 색의 파장 분포를 이용하여 색의 스펙트럼 분포를 구하고, 이를 기준으로 색의 성질을 분석합니다. 색의 성질에는 색상, 색도, 밝기, 색상 차이 등이 포함됩니다.

 

3. 색차계를 통한 색 분석 및 측정 방법은 어떻게 되나요?

  먼저 샘플링 검사방법이란 동일한 조건하에서 표본을 추출하여 비교하는 방법입니다. 예를 들어 빨간색 사과와 파란색 사과의 색을 비교하고자 한다면, 두 가지 종류의 사과를 준비하여 일정 간격으로 배치한 후 육안으로 관찰하면서 차이점을 기록하면 됩니다. 하지만 현실적으로 모든 과일을 일일이 수집한다는 것은 불가능하겠죠? 그래서 등장한 것이 시료수검사방식입니다. 시료수검사방식은 실제로는 같은 위치에 있지 않은 2개 이상의 점을 임의로 선택하여 정해진 패턴 내에 있는지 여부를 판별하는 방법입니다.

 

  다만 앞서 언급했듯이 오차 범위가 커질 수 있다는 단점이 있습니다. 오늘은 색차계의 원리와 색 분석 및 측정 방법에 대해 알아보았습니다. 색차계는 산업 현장뿐만 아니라 일상 생활에서도 널리 쓰이고 있으며, 최근에는 스마트폰 카메라나 디지털카메라로도 간편하게 색을 측정할 수 있게 되었습니다. 여러분도 주위 사물의 색을 직접 측정해보고 싶다면 간단한 앱을 설치하여 테스트해보시기 바랍니다.