빛의 삼원색, 왜 섞으면 흰색이 될까

미술 시간에 물감을 이것저것 섞다 보면 점점 탁해지다가 결국 거무튀튀한 색이 됩니다. 그런데 무대 조명에서는 빨강, 초록, 파랑 조명을 한 곳에 비추면 오히려 하얀 빛이 됩니다. 같은 "색을 섞는다"인데 결과가 정반대인 이유는, 빛과 물감이 색을 만드는 방식이 다르기 때문입니다.

빛은 더할수록 밝아집니다

빛을 섞는 것은 빛을 더하는 일입니다. 빨간빛이 비치는 곳에 초록빛을 더 비추면, 그 자리에 들어오는 빛의 양이 늘어나 더 밝아집니다. 이렇게 빛을 겹쳐 색을 만드는 방식을 가산 혼합이라고 합니다.

세 빛을 모두 같은 세기로 겹치면 흰색이 되고, 아무 빛도 없으면 검은색이 됩니다. 그래서 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue)을 빛의 삼원색, 줄여서 RGB라고 부릅니다.

왜 하필 빨강, 초록, 파랑일까

답은 우리 눈에 있습니다. 사람의 망막에는 색을 느끼는 세포(원뿔세포)가 세 종류 있고, 각각 긴 파장(빨강 쪽), 중간 파장(초록 쪽), 짧은 파장(파랑 쪽)의 빛에 잘 반응합니다. 뇌는 이 세 세포가 얼마나 강하게 반응했는지를 비교해 색을 느낍니다.

그래서 빨강과 초록 빛을 함께 보여 주면, 실제로 노란 파장의 빛이 없어도 눈은 노란빛을 볼 때와 비슷하게 반응해 노랑으로 느낍니다. 세 가지 빛의 세기만 잘 조절하면 눈이 느낄 수 있는 대부분의 색을 만들 수 있는 이유입니다.

휴대폰 화면도 같은 원리입니다

휴대폰이나 모니터 화면을 돋보기로 아주 가까이 보면, 빨강·초록·파랑의 작은 점(부분 화소)이 촘촘히 모여 있습니다. 화면은 이 점들의 밝기를 따로따로 조절해 색을 만듭니다.

• 노란 글자는 빨강과 초록 점이 켜지고 파랑 점은 꺼져 있습니다.
• 흰 바탕은 세 점이 모두 밝게 켜져 있습니다.
• 각 점의 밝기를 256단계로 나누면 256 × 256 × 256, 약 1,670만 가지 색을 표시할 수 있습니다.

웹이나 디자인 프로그램에서 색을 #FFFF00(노랑)처럼 적는 것도 빨강·초록·파랑의 세기를 차례로 적은 것입니다.

물감과 프린터는 빼면서 색을 만듭니다

물감이나 잉크는 스스로 빛을 내지 않습니다. 종이에 닿은 빛 중 일부를 흡수하고, 나머지를 반사해 그 색으로 보입니다. 물감을 섞을수록 흡수되는 빛이 많아지고 반사되는 빛이 줄어 점점 어두워집니다. 이 방식을 감산 혼합이라고 합니다.

그래서 프린터는 빛의 삼원색이 아니라 시안(C), 마젠타(M), 노랑(Y) 잉크를 기본으로 씁니다.

• 시안 + 마젠타 → 파랑 계열
• 마젠타 + 노랑 → 빨강 계열
• 시안 + 노랑 → 초록 계열

이론상 세 잉크를 모두 섞으면 검은색이 되지만, 실제로는 탁한 짙은 갈색에 가깝고 잉크도 많이 듭니다. 그래서 프린터에는 검정(K) 잉크가 따로 들어 있고, 이를 합쳐 CMYK라고 부릅니다.

퍼즐로 확인해 보기

빛을 더하면 밝아진다는 규칙을 머리로 아는 것과, 직접 섞어 보며 확인하는 것은 꽤 다릅니다. 노랑이 필요한 곳에 파랑까지 더하면 흰색이 되어 버리는 것처럼, 빛의 혼합은 생각보다 예민합니다. 거울로 빨강·초록·파랑 빛을 꺾어 목표 색을 맞추는 퍼즐 게임으로 이 규칙을 놀이처럼 익혀 볼 수 있습니다.