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브라운관 TV
브라운관 TV(Cathode Ray Tube TV, CRT TV)는 화면이 볼록하게 튀어나온 형태의 TV를 말한다. 시야각이 넓고 비교적 수명이 길어 평면 TV가 상용화되기 이전에 널리 사용되어 왔다. 별도로 셋톱박스 없이는 디지털 방송을 시청할 수 없다.[1]
개요
브라운관 TV는 음극선관(CRT, Cathode Ray Tube)을 사용하여 영상을 표시하는 텔레비전이다. CRT는 전자빔을 형광 화면에 쏘아 이미지를 형성하는 장치이다. 브라운관 TV는 1920년대에 발명되었으며, 20세기 중반부터 21세기 초반까지 가정용 TV의 주류를 이루었다. 주요 발명가로는 칼 페르디난트 브라운과 블라디미르 즈보리킨이 있다.
전자의 발견은 음극선에서 시작되었다고 볼 수 있는데, 우리 생활 속에서도 이러한 음극선이 이용되고 있다. 대표적인 것이 텔레비전의 핵심 부품인 CRT라고 하는 브라운관이다. 브라운관은 음극선관이라고도 불리는데, 바로 이 브라운관에 음극선이 쓰이는 것이다. 브라운관은 1897년 독일의 브라운이 발명한 것으로, 유리로 만든 진공 용기, 전자총, 편향 코일, 표시부인 형광면으로 구성된다.
브라운관의 전자총은 실제 음극선으로 브라운관의 핵심적 부분에 해당하는 것이다. 열전자가 만들어지는 필라멘트, 중심에 구멍이 뚫린 양극판, 초점용 전극으로 구성되어 있다. 전자총에서 전자가 나오면 전자빔은 진공관을 가로질러 형광 물질이 칠해진 브라운관의 표면 유리에 충돌하여 밝은 점을 만든다. 이때 전자총 앞에는 전자석인 편향 코일이 상하좌우에 있어서 전자빔을 화면의 여러 부분에 도달할 수 있도록 방향을 틀어 주는 역할을 한다. 그런데 이 음극선 때문에 브라운관 텔레비전에 먼지가 잘 달라붙는다고 한다. 이것은 텔레비전 브라운관에 정전기가 발생하기 때문인데, 이 정전기는 바로 음극선 때문에 나타난다. 음극선은 말 그대로 (-)전기를 띠고 있는데, 브라운관 표면 유리에 이 음극선이 충돌하게 되면 브라운관은 (-)로 대전이 되어 정전기가 발생하는 것이다.
요즘은 브라운관의 인기가 많이 떨어져서 텔레비전에 LCD나 PDP가 많이 사용되지만, 아직도 소형 텔레비전에서는 브라운관의 인기가 높다. 브라운관은 텔레비전뿐만 아니라 여러 곳에서 쓰이고 있다. 파형 관측용의 오실로스코프, 레이더에도 브라운관이 쓰이며 파형이나 영상을 일시적으로 축적할 때나 컴퓨터의 단말기에도 쓰인다.[2]
특징
기술적 원리
- 구조: 브라운관은 전자총, 형광 화면, 편향 코일 등으로 구성된다. 전자총은 전자를 방출하고, 편향 코일은 전자빔을 조절하여 형광 화면의 특정 위치에 도달하게 한다.
- 작동 원리: 전자빔이 형광 화면에 충돌하면, 형광 물질이 빛을 발산하여 이미지를 형성한다. 이 과정은 매우 빠르게 반복되어 움직이는 영상을 만들어낸다.
발전 과정
- 초기 모델: 최초의 브라운관 TV는 1930년대에 상용화되었으며, 흑백 영상만을 표시할 수 있었다.
- 기술적 발전: 1950년대에는 컬러 브라운관 TV가 등장하여, 컬러 영상을 표시할 수 있게 되었다. 이후 화면 해상도와 크기, 전력 효율 등이 지속적으로 개선되었다.
사회적 영향
- 대중화: 브라운관 TV는 1950년대부터 1980년대까지 가정 내 필수 가전제품으로 자리 잡았다. 이는 대중문화와 정보 전달 방식에 큰 변화를 가져왔다.
- 문화적 영향: TV는 뉴스, 드라마, 스포츠 등 다양한 콘텐츠를 제공하며, 사람들의 여가 생활과 정보 습득 방식을 혁신적으로 변화시켰다.
현대적 대체 기술
- 평면 TV: 2000년대 이후 LCD, LED, OLED 등 평면 디스플레이 기술이 발전하면서 브라운관 TV를 대체하게 되었다. 이들 기술은 더 얇고 가벼우며, 에너지 효율이 높다.
- 브라운관 TV의 퇴출 : 브라운관 TV는 크기와 무게, 전력 소비 등의 단점으로 인해 점차 시장에서 사라지게 되었다. 현재는 일부 레트로 게임 애호가들 사이에서만 사용되고 있다.
관련 인물 및 기업
- 주요 발명가: 칼 페르디난트 브라운은 CRT의 초기 개발에 기여했으며, 블라디미르 즈보리킨은 텔레비전 시스템의 상용화에 중요한 역할을 했다.
- 주요 제조사: 소니, 파나소닉, 필립스 등 여러 전자 기업들이 브라운관 TV를 생산하였다.
CRT
CRT(Cathode-Ray Tube)는 음극선을 이용하여 형광 물질에 빛을 내는 진공관으로, 모니터나 텔레비전 수상기 등의 디스플레이로 사용된다.
CRT TV는 처음 개발된 1930년대부터 2000년대 중반까지 텔레비전 시장에서 점유율 1위를 놓치지 않는 부동의 1위였으나, 1990년대 LCD의 등장 이후 2000년대 중반부터 점차 LCD를 사용하는 사람이 늘어나면서 CRT 점유율이 본격적으로 줄어들기 시작했다. 2000년대 후반에 접어든 2007년에는 시장 점유율이 50% 미만으로 떨어졌고, 2008년에는 LCD와 점유율이 비슷해지다가 2009년 들어서 LCD에 완전히 역전당해 본격적으로 쇠퇴하기 시작했다.
음극선(=전자 빔)의 운동 에너지가 앞면 유리에 도포된 형광 물질과 충돌하여 빛을 내는 방식이다. 전기 신호를 이용하여 음극선의 방향과 강도를 조절한다. 한편 일본을 중심으로 아시아권에서는 흔히 초기 발명자인 카를 페르디난트 브라운의 이름에서 따온 '브라운관'으로 통한다.
브라운관 텔레비전과 컴퓨터용 CRT 모니터는 기본적인 구조와 동작 방식이 완전히 동일하지만 제어부와 픽셀 피치, 픽셀의 모양, 특성이 조금씩 다르다. TV는 멀리서 보기 때문에 해상도가 낮은 대신 개구율을 높이기 위해 원형이 아닌 위아래로 길쭉한 픽셀을 가지고 있다. 반면 모니터는 가까이서 문서나 글자를 보아야 하기 때문에 해상도가 높고, 원형 픽셀을 가지고 있다.
오래전부터 모니터와 TV 모두에 LCD, OLED 패널이 사용되며 더 이상 사용되지 않는다. 사실 국내 브라운관 TV는 2013년을 끝으로 일찌감치 단종되었다.
과거에는 텔레비전들이 모두 CRT 기반이었기에, 미국 영어에서 'tube'가 텔레비전의 별명으로 쓰였다. 이 용법이 현재에도 쓰인 것이 유튜브이며, 이는 한국에서도 마찬가지라 연예 기사 등에서 TV 또는 방송 프로그램을 뜻하는 관용 표현으로 '브라운관’이라는 단어를 자주 사용하고 있다.
구조와 원리
- 전자총(Electronic Gun) : 화면을 향해 전자빔을 송출하는 장치로, 3개의 빔이 각각 적색, 녹색, 청색 형광점으로 전자를 송출한다.
- 전자빔(Electronic Beams) : 전자총에서 나오는 속도가 거의 균일한 전자의 흐름으로, 파장이 극히 짧다.
- 편향 요크(Deflection Yoke) : 전자기력을 발생시키는 장치로, 전자기력을 미세하고 정교하게 조정하여 전자빔을 휘게 한다.
- 형광점(Phosphor Dot) : 작은 형광 입자로, 적색점, 녹색점, 청색점으로 이루어져 있으며 전자빔이 닿으면 빛을 발생한다. 전자빔의 종류와 세기에 따라 발색 정도가 달라진다.
- 섀도 마스크(Shadow Mask) : 형광면 앞에 위치한 얇은 금속판으로, 전자빔이 형광 도트에 정확하게 입사하도록 하는 역할을 한다.
- 트라이어드(Triad) : 인접한 적색, 녹색, 청색 형광점이 조화되어 색상을 만드는 단위로, 픽셀보다 작은 단위이다.
- 픽셀(Pixel) : 몇 개의 트라이어드가 모여서 픽셀이 된다. LCD와는 상이한 구조를 가지며, 이는 가변 해상도를 가지는 디스플레이의 특징이다. 다만 픽셀 개념은 아날로그 TV에는 존재하지 않는다.
우선 전자총에 고전압을 가하면 전자가 튀어나오는데, 방향성 없이 전자총 앞쪽에서 전 방향으로 튀어나온다. 따라서 강력한 전자석인 포커싱 코일과 편향 요크를 사용해 자기장으로 전자빔의 초점을 맞추고 주사선을 향하도록 이동 방향을 휘게 만든다. 코일은 강력한 자성을 띠고 있어 코일의 자기장의 방향을 바꾸려면 시간이 걸리기 때문에 한 필드가 끝나면 자기장을 재조정하기 위한 수직 귀선 시간이 필요하다.
그리고 나서 원하는 방향으로 빔을 뿜어내 형광 도료가 발라진 곳에 충돌할 수 있게 빔의 방향을 조정하며 화면을 그려 나간다. 이렇게 1초에 60번씩 새로 그려 나가면 주사율이 60Hz가 되고, 144번씩 그려 나가면 주사율이 144Hz가 된다. CRT는 이 횟수를 올리기가 매우 쉬워서 LCD와 달리 고가의 제품이 아니더라도 144Hz까지 올리는 게 가능하다.
구조적으로 전자석과 전자빔을 사용하기에 아날로그 신호를 이용한다. 디지털 입력을 지원하는 제품은 거의 없으며, 설혹 디지털 입력을 받더라도 내부에서 아날로그 변환을 거치게 된다. TV 같은 경우엔 컴포지트 입력이나 RF, S-Video, 컴포넌트와 같은 신호도 입력 가능하지만 PC용 CRT는 TV 겸용 모델이나 일부 고급/전문가/특수 목적 제품을 제외하면 VGA 단자만 있는 경우가 많고, 별도의 컨버터를 사용해서 VGA 신호로 변환해야 한다.
뒤쪽의 전자총에서 삼원색의 전자를 방출한다고 잘못 알기도 한다. 초기 CRT, 즉 흑백에서 컬러로 넘어갈 때 즈음엔 기술력 부족으로 1개의 전자총으로 3개의 색을 표현하는 것이 어려웠다. 전자빔 하나로 세 지점을 맞춰야 하니 초점이 안 맞거나 색 수차가 엄청나서 보는 게 어려웠다. 때문에 전자총을 3개 다는 것으로 해결했는데 여기서 와전된 것으로 보인다. 사실은 색에 따른 전자의 차이는 없고, 전자가 형광점에서 어떤 색의 형광물질과 반응하느냐에 따라 색이 달라지는 원리이다.
이 3개의 전자총이 정확히 지정된 색깔 픽셀을 때리도록 존재하는 것이 금속판으로 된 섀도 마스크로, 섀도 마스크는 전자총이 쏘는 빔의 80% 이상을 차단하고 딱 픽셀 위치에 맞는 빔만 통과시킨다. 섀도 마스크 대신 세로 방향으로 통으로 열린 패턴을 구현하여 마스크의 차단을 줄인 것이 소니의 트리니트론으로 대표되는 어파처 그릴 방식이나, 원리 자체는 같다.
CRT도 진공관이기에 전자가 원활하게 방출되도록 하려면 어느 정도 이상의 온도가 유지되어야 한다. 따라서 초창기에는 히터를 켜고 예열을 한 뒤에 TV를 시청해야 했던 시절도 있었다. 다른 진공관과 마찬가지로 CRT 또한 히터를 가지고 있다.
장점과 단점
장점
- 색상 표현이 뛰어나다.
- 초기 TV 및 모니터 기술로 널리 보급되었다.
- 높은 해상도와 빠른 응답 속도를 제공한다.
단점
- 부피가 크고 무겁다.
- 전력 소모가 많다.
- 전자기파 방출로 인한 건강 문제 우려가 있다.
주요 용도
- 텔레비전: CRT는 아날로그 텔레비전의 주요 구성 요소로 사용되었다.
- 컴퓨터 모니터: 초기 컴퓨터 모니터는 대부분 CRT 기술을 사용했다.
- 오실로스코프: 과학 및 공학 분야에서 전기 신호를 시각화하는 데 사용되었다.
동영상
각주
- ↑ 〈브라운관TV〉, 《쇼핑용어사전》
- ↑ 〈TV 브라운관에도 음극선이 있다!〉, 《학생백과》
참고자료
- 〈브라운관TV〉, 《쇼핑용어사전》
- 〈브라운관〉, 《네이버 국어사전》
- "CRT", 《나무위키》
- 〈TV 브라운관에도 음극선이 있다!〉, 《학생백과》
같이 보기
