전광선 투과율과 헤이즈의 차이 : 광학 수지 투명도를 보는 법

투명 재료의 카탈로그에는 ‘전광선 투과율’과 ‘헤이즈’라는 두 가지 수치가 함께 표기됩니다. 두 수치 모두 투명도를 나타내는 지표이지만 의미하는 바는 다릅니다. 투과율이 동일하더라도 헤이즈 값이 다르면 보이는 모습은 전혀 달라집니다. 이 글에서는 두 지표의 차이를 규격, 측정, 수치, 설계 해석의 관점에서 정리합니다.

📌 3줄 요약

전광선 투과율은 통과한 빛의 양이며, 헤이즈는 그중 산란된 성분의 비율입니다.

규격은 각각 별도로 정해져 있습니다. 전광선 투과율은 JIS K 7361-1:1997, 헤이즈는 JIS K 7136:2000입니다.

100%에 미치지 못하는 부분은 표면 반사·흡수·산란에서 비롯됩니다. 두께가 명시되지 않은 수치는 비교 대상이 될 수 없습니다.

광투과율이란? 전광선 투과율과 헤이즈의 차이

광투과율이란 ‘빛이 얼마나 통과하는가’를 나타내는 총칭

광투과율이란 입사광 중 얼마나 통과했는지를 나타내는 비율의 총칭입니다. 안경이나 자동차용 필름에서는 ‘가시광선 투과율’, 수지 물성표에서는 ‘전광선 투과율’이라는 용어가 사용됩니다.

전광선 투과율은 통과한 빛의 총량

전광선 투과율이란 시료에 수직으로 입사시킨 빛 중 투과한 빛의 총량이 입사광에서 차지하는 비율입니다. 평행 투과광과 확산 투과광의 합으로 정의됩니다 (JIS K 7361-1:1997).

헤이즈는 뿌옇게 흐려지는 정도

헤이즈란 투명한 매체를 투과한 상이 뿌옇게 흐려 보이는 정도를 수치화한 것으로, 흐림도라고도 불립니다.

정의상으로는 확산 투과율을 전광선 투과율로 나눈 값의 백분율로 표시됩니다. 확산 투과광이란 입사광의 진행 방향에서 0.044rad(2.5도) 이상 벗어나 전방으로 산란한 빛을 가리킵니다 (JIS K 7136:2000).

네 가지 지표의 관계

전광선 투과율 — 평행 투과광과 확산 투과광의 합

평행 광선 투과율 — 평행 투과광만

확산 투과율 — 확산 투과광만

헤이즈 — 전광선 투과율에서 확산 투과율이 차지하는 비율(%)

따라서 전광선 투과율이 동일하게 90%이더라도, 헤이즈가 0.3%인 경우와 3%인 경우는 보이는 모습이 크게 다릅니다. 전자는 선명한 투과상을, 후자는 뿌옇게 흐려진 투과상을 나타냅니다.

전광선 투과율과 헤이즈의 측정 방법과 규격

두 지표는 서로 다른 규격으로 측정한다

동일한 장치로 측정하더라도 근거가 되는 규격은 다릅니다.

출처: JIS K 7361-1:1997 / JIS K 7136:2000

과거에는 JIS K 7105가 두 지표를 포괄적으로 규정했으나, 해당 규격은 폐지되어 현재는 각각 독립된 규격으로 운용되고 있습니다 (닛폰덴쇼쿠공업). ISO 쪽도 개정을 거쳐 현행 규격은 ISO 13468-1:2019 및 ISO 14782:2021입니다. 규격을 특정할 때는 연도까지 포함하여 참조해야 합니다.

적분구와 헤이즈미터로 측정한다

산란된 빛까지 포착하려면 내부를 흰색으로 처리한 구체(적분구)에 시험편을 밀착시킵니다. 구 내부에서 다중 반사를 거쳐 빛을 적분한 뒤 수광 소자로 유도하므로 산란광도 놓치지 않습니다 (시마즈제작소).

측정 장치는 헤이즈미터라 하며, 네 가지 지표를 한 번에 측정할 수 있습니다. 시험편은 지름 50~60mm의 원형이 바람직하며, 최소 3장을 측정합니다 (JIS K 7361-1:1997).

측정값을 비교할 때 주의할 세 가지

두께를 맞춘다 — 두께가 늘어날수록 흡수와 산란이 커지므로, 두께가 명시되지 않은 수치는 비교할 수 없습니다.

규격을 맞춘다 — 폐지된 JIS K 7105와 현행 규격은 값에 차이가 발생합니다.

장치 간 차이를 고려한다 — 현행 규격은 ‘보정 개구’를 통해 적분구의 효율 변화를 보정하고 있습니다 (닛폰덴쇼쿠공업).

주요 재료의 전광선 투과율과 헤이즈

표로 보는 주요 재료

두께와 시험 규격이 확인된 공식 값만을 게재합니다.

출처: 미쓰비시케미칼 아크리펫 / 데이진 판라이트 광학 그레이드 / 니혼제온 ZEONEX와 ZEONOR / 미쓰비시엔지니어링플라스틱 유필론과 노바렉스 물성편 / 판유리의 일반적 성질 / 유피제타®EP 제품 정보

표를 읽을 때 주의할 점

두께와 시험 규격이 재료 간에 통일되어 있지 않습니다. 엄밀한 수평 비교는 성립하지 않습니다.

‘−’는 공표된 값을 확인할 수 없었던 항목입니다. 굴절률의 측정 규격은 JIS K 7142 / ISO 489입니다.

종류별 비교는 다음 글도 참고해 주십시오.

투과율이 100%가 되지 않는 3가지 이유

표면 반사, 입구와 출구에서 반드시 일부가 반사된다

빛은 굴절률이 다른 경계면에서 일부가 반사됩니다. 이를 프레넬 반사라고 합니다. 흐림이나 흡수가 없는 재료라도 투과율은 100%에 도달하지 못합니다. 굴절률 약 1.5인 유리는 한쪽 면에서 약 4%, 양면에서 약 8%가 반사됩니다 (시마즈제작소, 판유리의 일반적 성질).

일반적으로 굴절률이 높은 재료일수록 표면 반사는 커집니다. 코팅을 하지 않은 상태에서의 투과율 이론상 상한값도 굴절률이 높을수록 낮아지는데, 이는 재료의 흐림에서 비롯된 것이 아닙니다.

이러한 반사 손실은 반사 방지(AR) 코팅에 의해 크게 줄일 수 있습니다 (시마즈제작소). 따라서 광학 설계에서는 재료 단독이 아니라 코팅 후 광학계의 투과율로 평가합니다.

흡수, 분자 구조에 따라 특정 색이 흡수된다

흡수란 분자 구조에서 비롯되어 특정 파장의 빛이 흡수되는 현상입니다. 단파장 쪽(청색 영역)이 선택적으로 흡수되면 투과광은 엷은 황색을 띠게 됩니다.

산란, 광학적 이물질에 부딪혀 빛이 흩어진다

산란이란 굴절률이 다른 광학적 이물질에 빛이 입사하여 진행 방향이 바뀌는 현상입니다. 재료 내부의 이물질·기포·결정립, 또는 표면의 요철이 원인이 됩니다. 흡수가 없어도 뿌옇게 흐려 보이며, 헤이즈는 이 산란 성분을 측정하는 지표입니다.

다만 ISO 14782에는 마모면이나 무광면에서는 헤이즈가 실제 값보다 낮게 산출된다는 주기가 있습니다.

광학 설계 실무에서 투과율을 보는 관점

내부 투과율과 전광선 투과율은 다른 값이다

광학유리의 카탈로그 값은 표면 반사를 제외한 ‘내부 투과율’로 기재됩니다 (HOYA). 반면 수지의 ‘전광선 투과율’은 표면 반사를 포함합니다. 두 값을 나란히 비교하여 ‘유리가 더 투명하다’고 논하는 것은 정의가 다른 수치끼리 비교하는 것에 지나지 않습니다. 재료 고유의 성질을 비교할 때는 내부 투과율을, 부품으로서의 광량을 평가할 때는 전광선 투과율을 사용해야 합니다.

투과율은 렌즈 한 장이 아니라 광학계 전체에서 작용한다

렌즈는 여러 장을 겹쳐 구성됩니다. 한 장당 두 면을 가지므로 반사에 의한 손실은 면의 수에 비례하여 누적됩니다. 반사광은 미광(迷光)이 되어 고스트나 플레어의 원인이 되기도 합니다.

헤이즈는 성형과 사용 환경에 따라 악화된다

재료 단독의 헤이즈가 낮아도 부품으로 성형한 후에 악화되는 경우가 있습니다. 요인으로는 성형 시 수지 분해에서 비롯된 은조(실버 스트릭), 금형·이형 상태, 내열성 부족에 따른 변형 등이 있습니다.

관련 지표에 대해서는 아래의 각 글에서 자세히 설명합니다.

열분해란? / 유리전이온도(Tg)란?

투과율과 헤이즈만으로는 화질이 결정되지 않는다

투과율은 밝기에, 헤이즈는 명암비 저하에 영향을 줍니다. 여기에 더해 복굴절도 화질을 좌우하는 요인입니다. 복굴절이란 광선이 이방성을 가진 물질을 투과할 때 편광 방향에 따라 두 개의 굴절광으로 나뉘는 현상입니다. 상의 번짐뿐 아니라 이중상이나 간섭무늬로도 나타나지만, 투과율과 헤이즈 어느 쪽에도 나타나지 않습니다. 색번짐의 정도에는 아베수도 관여합니다.

복굴절 및 아베수에 대해서는 아래의 각 글에서도 설명합니다.

복굴절이란? / 아베수란?

광학 용도의 특수 폴리카보네이트 Iupizeta® EP

광학 용도를 위해 투명성을 추구한 특수 PC

미쓰비시가스화학의 유피제타®EP는 광학 용도를 위해 개발된 광학 재료로, 주로 특수 폴리카보네이트 수지로 구성됩니다. 특장점은 고굴절률·저복굴절·고내열이며, 공식 사이트에서는 고투명성과 고가공성도 언급하고 있습니다. 200종 이상의 모노머 조합을 통해 요구 특성에 맞춘 커스터마이징도 가능합니다.

유피제타®EP의 상세 정보는 아래를 확인해 주십시오.

유피제타®EP / MGC 제품 정보

특장점과 예상 용도

일반적인 PC의 굴절률 1.58에 비해, 1.616~1.671 범위에 있습니다. 아베수는 19.2~25.8, 유리전이온도(Tg)는 140~145℃입니다. 예상 용도는 스마트폰 카메라, AR·VR 기기, 차량용 카메라, HUD 등입니다.

다만, 전광선 투과율과 헤이즈의 실측값은 비공개입니다.

관련 지표에 대해서는 아래의 각 페이지에서 자세히 설명합니다.

최신 개발 동향: 고굴절 / 유피제타®EP 제품 정보

요약

수치를 읽을 때 알아둘 점

전광선 투과율은 빛의 양을, 헤이즈는 빛의 산란 정도를 나타내는 지표입니다. 100%에 미치지 못하는 부분은 표면 반사·흡수·산란으로 나눠집니다. 수치를 비교하려면 두께와 규격을 통일하는 것이 전제가 됩니다. 광학 용도에서는 코팅 후 광학계로서의 투과율로 판단해 주십시오.

유피제타®EP에 대하여

유피제타®EP는 미쓰비시가스화학의 광학용 특수 폴리카보네이트 수지입니다. 굴절률 1.616~1.671, 아베수 19.2~25.8, Tg 140~145℃의 그레이드가 있습니다.

상세 데이터나 샘플 제공, 그레이드 선정 상담은 공식 사이트의 문의 양식을 통해 부담 없이 연락 주시기 바랍니다.

Iupizeta EP 공식 사이트

이 글의 일부 이미지와 텍스트는 생성형 AI의 도움을 받아 제작되었습니다.