LED 조명 성적서에 이렇게 적혀 있습니다.
PstLM 0.82
SVM 0.31
이게 좋은 값일까요? 그리고 이 두 숫자는 어떻게 나온 걸까요?
앞 글에서 **퍼센트 플리커(변조 깊이)**와 플리커 인덱스를 계산해봤습니다. 종이와 계산기만 있으면 되는 값들입니다. 그런데 정작 유럽 규정이 요구하는 건 저 두 글자짜리 지표입니다. 그리고 이 둘은 손으로 계산할 수 없습니다.
이 글은 PstLM과 SVM이 무엇을 재는지, 왜 기존 지표로는 부족한지, 그리고 성적서를 받았을 때 무엇을 확인해야 하는지 정리합니다.
💡 이 글은 광학 시리즈 6단계 구동·전기의 세 번째 글입니다. 플리커와 조명 품질 – PWM 조광의 함정에서 이름만 소개하고 넘어간 두 지표를 여기서 마무리합니다.
📉 퍼센트 플리커와 플리커 인덱스로는 왜 부족한가
앞 글에서 쓴 두 지표를 다시 적어봅니다.
퍼센트 플리커(MD) = (최대 − 최소) ÷ (최대 + 최소) × 100
플리커 인덱스(FI) = 평균선 위쪽 면적 ÷ 한 주기 전체 면적
두 식 어디에도 주파수가 들어가지 않습니다. 이게 문제입니다.
변조 깊이 30%인 사인파를 주파수만 바꿔가며 계산해봤습니다.
| 주파수 | 퍼센트 플리커 | 플리커 인덱스 | 사람이 느끼는 것 |
|---|---|---|---|
| 10 Hz | 30.0% | 0.095 | 눈에 보이는 깜빡임 |
| 100 Hz | 30.0% | 0.095 | 스트로보 효과 영역 |
| 300 Hz | 30.0% | 0.095 | 스트로보 효과 영역 |
| 1,000 Hz | 30.0% | 0.095 | 영향이 크게 줄어듦 |
📌 계산 근거: Python으로 각 파형을 200만 점 샘플링해 계산했습니다. 네 경우 모두 소수점 아래까지 같은 값이 나옵니다.
10Hz와 1,000Hz는 사람에게 전혀 다른 자극인데 숫자는 똑같습니다. 앞 글에서 본 IEEE 1789 권고선이 주파수에 따라 허용치를 다르게 준 이유가 바로 이것입니다. MD와 FI는 “얼마나 깊게 흔들리는가”만 말하고 “그게 사람에게 어떻게 보이는가”는 말하지 않습니다.
그래서 등장한 것이 사람의 반응을 모델에 넣은 지표입니다. 보이는 깜빡임은 PstLM, 움직임에서의 스트로보 효과는 SVM이 맡습니다.
🔆 PstLM – 보이는 깜빡임을 재는 지표
이름부터 풀어보겠습니다.
Pst : short-term flicker severity (단시간 플리커 심각도)
LM : Light Modulation (빛의 변조)
※ 전력 품질 분야의 Pst가 전압 변동을 다룬 것과 구분하기 위한 표기
원래 Pst는 전력 계통의 전압 변동이 조명 깜빡임으로 이어지는 정도를 평가하던 지표입니다. 이것을 빛을 직접 측정하는 쪽으로 옮긴 것이 PstLM이고, 그 측정기를 **광 플리커미터(light flickermeter)**라고 부릅니다. 규격은 IEC TR 61547-1입니다.
동작 구조는 이렇습니다.
- 조명의 빛을 광센서로 받아 전기 신호로 바꿉니다.
- 사람 눈의 시간적 민감도를 흉내 낸 가중 필터를 통과시킵니다. 규격 문서의 대역통과 필터는 0.05 ~ 35 Hz 구간입니다.
- 순간 플리커 값을 시간에 따라 누적하고 통계 처리합니다.
- 그 결과가 PstLM입니다.
여기서 중요한 성질이 나옵니다.
⚠️ PstLM은 공식으로 손계산할 수 없습니다. 필터를 통과시킨 신호를 시간에 따라 통계 처리하는 구조라, 파형만 보고 값을 예측하기 어렵습니다. 전력 품질 분야의 Pst에 대해서도 순수하게 해석적으로 계산하는 것은 거의 불가능하다고 설명합니다. 측정 장비가 있어야 나오는 값입니다.
판정 기준은 PstLM ≤ 1.0입니다. ERCO의 기술 설명에 따르면 값 1은 평균적인 관찰자가 50% 확률로 깜빡임을 알아채는 수준을 뜻합니다. 0에 가까울수록 좋습니다.
PstLM은 주기적이지 않은 변동까지 다룹니다. 전원이 흔들려서 생기는 불규칙한 깜빡임도 잡아낸다는 뜻입니다.
🌀 SVM – 스트로보 효과를 재는 지표
SVM은 Stroboscopic effect Visibility Measure입니다. 움직이는 물체가 끊겨 보이는 현상을 정량화합니다. Philips 연구진이 개발했고, CIE TN 006:2016에 정의가 실려 있습니다.
계산 구조는 PstLM보다 명확합니다.
① 측정한 빛 파형을 푸리에 변환해 주파수 성분으로 분해한다
② 각 성분의 진폭(Ci)을, 그 주파수에서의 가시성 임계값(Ti)으로 나눈다
③ 그 비율들을 민코프스키 합(지수 3.7)으로 합친다
SVM = [ Σ (Ci / Ti)^3.7 ]^(1/3.7) (합산은 2,000 Hz까지)
세 가지만 기억하면 됩니다.
첫째, 주파수마다 가중치가 다릅니다. Ti는 그 주파수에서 “평균 관찰자가 50% 확률로 알아채는 변조 깊이”입니다. 사람이 민감한 100Hz 부근에서는 Ti가 작아서 조금만 흔들려도 SVM이 커지고, 고주파에서는 Ti가 커서 같은 변조 깊이라도 SVM이 작아집니다. MD가 못 하던 일을 여기서 합니다.
둘째, 2,000Hz에서 잘립니다. 일반 조명에서 2kHz를 넘는 변조는 스트로보 효과를 일으키지 않는다고 보기 때문입니다. 앞 글에서 “고주파 PWM으로 가라”고 한 결론과 같은 방향입니다.
셋째, SVM = 1이 가시성 임계값입니다. 다만 CIE와 NEMA 모두 SVM = 1이 곧 허용 가능한 수준을 뜻하지는 않는다고 밝히고 있습니다. 판정 기준은 SVM ≤ 0.4로, 임계값보다 한참 아래에 그어져 있습니다.
⚠️ 이 글에서 SVM 수치표를 싣지 않은 이유 — 가시성 임계값 함수 Ti의 정확한 식이 제가 접근한 자료마다 다르게 표기되어 있었습니다. 한 특허 문서와 CIE 기술노트의 표기가 서로 맞지 않았고, 두 형태로 각각 계산했을 때 결과가 크게 달라졌습니다. 규격 원문을 확인하지 못한 상태에서 직접 계산한 SVM 표를 싣는 것은 위험하다고 판단했습니다. 확실하지 않음으로 남깁니다. 대신 아래에 공개된 계산 결과를 인용합니다.
📏 실무에서 쓰는 어림 기준
조명 업계 기고가 Mike Wood는 최악 조건(100% 변조 사각파)을 가정해 PWM 주파수와 SVM의 관계를 계산한 차트를 공개했습니다. 푸리에 전개의 앞 7개 항으로 계산한 값입니다.
| SVM 목표 | 필요한 PWM 주파수 (최악 조건) |
|---|---|
| 0.9 이하 | 약 900 Hz |
| 0.4 이하 | 약 1,500 Hz |
앞 글에서 정리한 IEEE 1789 권고와 나란히 놓으면 이렇게 됩니다.
| 기준 | 100% 변조 PWM에 필요한 주파수 |
|---|---|
| IEEE 1789 저위험 | 1,250 Hz 초과 |
| EU SVM ≤ 0.4 (어림값) | 약 1,500 Hz 이상 |
| IEEE 1789 NOEL | 약 3,000 Hz 이상 |
💡 서로 다른 근거에서 출발했는데 비슷한 곳을 가리킵니다. “1kHz면 충분하다”는 판단은 어느 기준으로도 통과하기 어렵고, 3kHz 이상이면 세 기준을 모두 여유 있게 넘어갑니다. 설계 목표를 잡을 때 쓸 만한 선입니다.
📌 위 900Hz·1,500Hz는 사각파 최악 조건 근사입니다. 실제 제품의 파형은 이보다 완만할 수 있어 값이 달라집니다. 원문 저자도 근사치임을 밝히고 있습니다.
🔬 측정 체인 – 한 곳만 부족해도 결과가 틀어진다
두 지표 모두 빛 파형을 제대로 측정하는 것에서 시작합니다. 그리고 이 단계가 생각보다 까다롭습니다.
IEC TR 61547-1이 요구하는 조건 중 실무에서 특히 중요한 두 가지를 짚겠습니다.
광센서와 필터. 포토다이오드에 광학 필터를 붙여 CIE 1931 표준 관찰자의 시감도 곡선 V(λ)에 맞춰야 합니다. 조도계 선택 가이드에서 다룬 f1′(분광 응답 오차)과 같은 이야기입니다. 아무 포토다이오드나 쓰면 LED의 뾰족한 청색 피크 때문에 값이 틀어집니다.
앰프 대역폭. 규격은 차단 주파수 2kHz 이상을 권장합니다. 플리커와 관련된 주파수를 모두 통과시켜야 하기 때문입니다.
여기서 바로 실무 함정이 나옵니다.
⚠️ 2kHz 대역 센서로는 20kHz PWM 조명을 제대로 볼 수 없습니다. 기본파가 20kHz인 신호는 2kHz 차단 필터를 통과하면서 거의 평탄한 신호로 바뀝니다. 화면에는 “플리커 없음”으로 보이지만, 그건 조명이 좋아서가 아니라 장비가 못 본 것일 수 있습니다. 규격 판정 목적으로는 이것이 의도된 동작(2kHz 위는 스트로보 효과가 없다고 보는 것)이지만, 설계 검증 목적이라면 실제 파형을 볼 수 있는 장비가 따로 필요합니다.
⚡ 샘플링 레이트 – 평균값부터 틀린다
측정에서 가장 흔하게 무너지는 지점입니다. 규격 문서는 샘플링 주파수가 관심 주파수의 2배 이상이어야 한다고 설명합니다(3kHz까지 보려면 최소 6kHz).
그런데 “최소 조건”과 “쓸 만한 조건”은 꽤 다릅니다. 1kHz PWM(듀티 30%)을 여러 샘플링 레이트로 1초간 측정했다고 가정하고 계산해봤습니다.
| 샘플링 레이트 | 측정된 평균 밝기 | 오차 (참값 0.300) |
|---|---|---|
| 2 kHz | 0.500 | +66.7% |
| 2.5 kHz | 0.400 | +33.3% |
| 5 kHz | 0.400 | +33.3% |
| 10 kHz | 0.349 | +16.2% |
| 20 kHz | 0.324 | +8.1% |
| 50 kHz | 0.310 | +3.2% |
| 100 kHz | 0.305 | +1.6% |
📌 계산 근거: 이상적인 사각파를 각 레이트로 균일 샘플링해 평균을 구했습니다. 참값은 듀티 그대로 0.300입니다.
2kHz로 재면 30% 듀티 조명이 50%로 읽힙니다. 여기서 중요한 점은, 이 오차가 **평균값(DC 레벨)**을 틀리게 한다는 것입니다. SVM은 각 주파수 성분을 DC 레벨로 나눠서 정규화하므로, DC가 틀리면 그 뒤 계산이 전부 틀어집니다.
실제로 Li와 Ohno의 2025년 측정 연구는 필터를 적용하지 않은 파형에서 샘플링 레이트에 따라 PstLM이 400% 넘게 달라진 사례를 보고했습니다. 같은 조명, 같은 지표인데 장비 설정만으로 값이 네 배 넘게 벌어진 것입니다.
같은 연구는 실무 권장값으로 PstLM은 20~50kHz, SVM은 20kHz 이상을 제시하고, 100kHz를 넘기면 PstLM 계산에서 별도의 오류가 나타난다고 지적합니다. 무조건 빠르게 잡는 것도 답이 아닙니다.
⏱️ 측정 시간 – 180초가 필요한 이유
두 지표는 필요한 측정 시간이 크게 다릅니다.
| 항목 | PstLM | SVM |
|---|---|---|
| 규격 권장 측정 시간 | 180 초 (IEC TR 61547-1:2020) | 규격에 명시 없음 |
| 그중 전이 구간 | 앞 60초 제외 → 유효 120초 | — |
| 다른 권고 | CIE TN 012:2021은 60초 이상 | MATLAB 구현은 1초 이상 |
| 연구 권장 최소 | 120초 이후 안정 | 11초 이상 |
| 권장 샘플링 | 20 ~ 50 kHz | 20 kHz 이상 |
📌 측정 시간과 샘플링 권장값은 위 Li·Ohno 연구에 정리된 내용입니다. 규격 원문(IEC TR 61547-1:2020, IEC TR 63158:2018)은 유료라 직접 확인하지 못했습니다.
PstLM이 긴 이유는 낮은 주파수의 불규칙한 변동까지 통계로 잡아내야 하기 때문입니다. 0.3Hz대 변동을 평가하려면 한 주기가 3초가 넘으니, 몇 초 재서는 의미가 없습니다. 같은 연구는 측정 시간만 바꿔도 PstLM이 최대 10%까지 달라졌고 120초 이후에야 안정됐다고 보고합니다.
💡 성적서를 받았다면 측정 시간을 확인하세요. PstLM을 수 초만 재고 낸 값이라면 신뢰하기 어렵습니다.
🗺️ 그래서 무엇을 어떤 지표로 판정하나
| 목적 | 쓰는 지표 | 기준 | 필요한 것 |
|---|---|---|---|
| 규격 판정 (보이는 깜빡임) | PstLM | ≤ 1.0 | 광 플리커미터 |
| 규격 판정 (스트로보 효과) | SVM | ≤ 0.4 | SVM 측정 장비 |
| 설계 단계 빠른 판단 | MD·FI + 주파수 | IEEE 1789 권고선 | 오실로스코프 + 포토다이오드 |
설계 단계에서는 세 번째 줄이 현실적입니다. 오실로스코프에 포토다이오드를 물려 파형을 보고, 주파수와 변조 깊이를 읽어 IEEE 1789 선과 비교하는 방식입니다. 규격 판정에는 쓸 수 없지만, “이 설계가 대략 어느 구간인지”는 바로 알 수 있습니다.
📋 성적서를 받았을 때 확인할 것
- 몇 % 밝기에서 측정했는가 — 앞 글에서 다룬 대로 EU 한계값은 전부하(100%) 기준입니다. PWM으로 조광하는 제품은 조광 상태에서 값이 크게 달라집니다.
- 측정 시간 — PstLM은 최소 60초, 가급적 180초.
- 샘플링 레이트와 센서 사양 — V(λ) 보정 여부, 앰프 대역폭.
- 어떤 지표인가 — MD나 FI만 적힌 성적서는 EU 규정 판정 근거가 되지 않습니다.
- 적용 예외 대상인지 — CRI 80 이하가 허용되는 옥외·산업용 등은 예외가 있습니다.
⚠️ 국내 기준은 확인하지 못했습니다. PstLM이나 SVM을 의무 한계로 규정한 국내 강제 기준을 찾지 못했습니다. 확실하지 않음으로 남기며, 현재로서는 EU 기준이 사실상 참고점 역할을 하는 것으로 보입니다(추측입니다). 국내 인증 요건은 시험기관에 직접 확인하시는 편이 정확합니다.
❓ 자주 하는 오해 3가지
오해 1. “퍼센트 플리커가 낮으면 PstLM·SVM도 좋다” → 방향은 대체로 같지만 보장되지 않습니다. MD는 주파수를 구분하지 못하므로, 같은 MD라도 주파수에 따라 SVM이 크게 달라집니다. 규정 판정에는 MD 값을 쓸 수 없습니다.
오해 2. “장비 화면에 플리커가 안 보이니 없는 것이다” → 앰프 대역폭과 샘플링 레이트가 부족하면 있는 플리커도 안 보입니다. 20kHz PWM을 2kHz 대역 센서로 보면 평탄한 직선이 나옵니다. 장비 사양을 먼저 확인해야 합니다.
오해 3. “SVM이 1보다 작으면 안전하다” → SVM = 1은 평균 관찰자가 50% 확률로 알아채는 임계값이지 허용 기준이 아닙니다. CIE와 NEMA 모두 이 점을 명시하고 있고, EU 규정이 0.4를 한계로 둔 것도 그래서입니다.
✅ 한눈에 정리
| 항목 | 핵심 내용 |
|---|---|
| MD·FI의 한계 | 식에 주파수가 없어 10Hz와 1kHz를 구분하지 못함 |
| PstLM | 보이는 깜빡임. 0.3~80Hz. 한계 1.0 이하 |
| PstLM 특성 | 광 플리커미터 필요. 손계산 불가. 비주기 변동도 평가 |
| SVM | 스트로보 효과. 80~2,000Hz. 한계 0.4 이하 |
| SVM 계산 | 푸리에 성분 ÷ 가시성 임계값, 민코프스키 지수 3.7 |
| SVM = 1 | 임계값이지 허용 기준이 아님 |
| PWM 어림 기준 | SVM 0.4 → 약 1,500Hz (최악 조건 근사) |
| 설계 목표선 | 3kHz 이상이면 IEEE 1789·EU 기준 모두 여유 |
| 센서 요구 | V(λ) 보정, 앰프 차단 2kHz 이상 |
| 샘플링 | 실무 권장 20~50kHz. 2kHz면 평균값이 +66.7% 틀림 |
| 측정 시간 | PstLM 180초(앞 60초 제외), SVM 11초 이상 |
| 성적서 확인 | 측정 밝기, 측정 시간, 장비 사양, 지표 종류 |
🎯 오늘 바로 확인해볼 것
- 보유한 조명의 성적서에 PstLM·SVM이 있는지, 아니면 MD·FI만 있는지 확인하세요. 후자라면 EU 규정 판정 근거로는 부족합니다.
- 성적서가 있다면 측정 밝기(전부하인지 조광 상태인지)와 측정 시간을 찾아보세요. 이 둘이 빠져 있으면 요청할 항목입니다.
- 사내에 오실로스코프와 포토다이오드가 있다면, 조명 파형의 주파수와 변조 깊이를 직접 읽어 앞 글의 IEEE 1789 표와 비교해보세요. 규격 판정은 아니지만 설계 판단에는 충분합니다.
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다음 글에서는 머신비전 조명 기법 – 명시야·암시야·동축·백라이트를 다룹니다. 지금까지의 전기·열 이야기를 벗어나, 검사 대상에 따라 빛을 어떻게 놓아야 하는지 정리하겠습니다.