색지각설에 대해 알아보기 :: 영-헬름홀츠의 3원색설 (Young–Helmholtz theory)

01. 토마스 영 (Thomas Young)

1773년 6월 13일 - 1829년 5월 10일

영국에서 태어나 시각, 빛, 고체 역학, 에너지, 생리학, 언어, 음악적 조화 등 많은 공을 세운 전문가 (Polymath).
그의 다양한 발표는 윌리엄 허셜, 헤르만 폰 헬름홀츠, 제임스 클러크 맥스웰, 알베르트 아인슈타인에게 영향을 미쳤다.

 

특히 ‘시각과 색 이론 (Vision and colour theory)’에 있어서는 생리 광학의 창시자라고 불렸다.

이러한 연구는 후에 헤르만 폰 헬름홀츠가 이론을 확장했다.

 

 

02. 헤르만 폰 헬름홀츠 (Hermann Von Helmholtz)

1821년 8월 31일 - 1894년 9월 8일

독일의 물리학자 겸 의사로 여러 과학 분야에서 상당한 공헌을 했다.

실제 독일 최대 연구기관 협회인 ‘헬름홀츠 협회 (Helmholtz Association)’는

헤르만 폰 헬름홀츠의 이름을 따서 만든 것이다.

 

 

03. 영-헬름홀츠의 3원색설

영-헬름홀츠의 3원색설은 1802년으로 거슬러 올라간다.
당시 영(Young)은 눈에 있는 세 종류의 광수용체 세포 (photoreceptors)

(오늘날 원추세포 (cone cell))의 존재를 가정했다.

특히 이 광수용체 세포는 가시광선의 특정 범위에 민감했다고 생각했다.

 

이후 1850년에 연구자 헤르만 폰 헬름홀츠가 영의 원래 이론을 확장하여
눈의 망막에 부딪히는 빛의 파장에 대한 반응에 따라

원추 세포에서 단파장 (B, 파란색), 중파장 (G, 녹색), 장파장 (R, 빨간색)을

분류할 수 있다는 이론으로 발전시켰다.

 

또한 뇌가 환경에서 색을 어떻게 해석하는지 결정하는 것은

수용체 세포가 감지한 신호의 강도라고 제안했다.

 

쉽게 말해서 인간이 녹색을 보면 녹색을 감지하는 시각세포가 흥분하여 초록색을 보고,

노란색을 보면 녹색과 빨강을 감지하는 시각세포가 흥분하여 보이는 것이라고 했다.

즉, 빨강색과 녹색, 파란색의 흥분도에 의해 각 색을 지각하고,

이것이 시신경을 통해 뇌로 전달되어 각 색을 느끼게 된다는 학설이다.

 

 

추상체 수용기 (cone receptor, cone cell, 원추세포)는

세포 내 오신 아미노산량에 따라 흡수량이 달라진다.

 

1857년 제임스 맥스웰은 ‘영-헬름홀츠의 3원색설’을 증명하기 위해 선형대수학을 사용했다.

선형대수학이란? 백터 공간, 백터, 선형 변환, 행렬, 연립 선형 방정식 등을 연구하는 대수학의 한 분야. 선형대수학은 자연과학과 공학에도 널리 활용된다.

 

이러한 가설이 증명되기까지에는 약 100년이 지난 1956년,

Gunnar Svaetichin(군나르 스바에티친)이

‘영-헬름홀츠의 3원색설’에서 말했던 파란색, 녹색, 빨간색이 아닌

황록색, 청록색, 파란색에 민감한 세포가 존재한다는 것을 알게 되었다.

 

 

04. 색맹과 3원색설에 대한 개인적인 의견

(본 내용은 어느 것도 증명되지 않은 개인적인 의견임을 알려드립니다.)

개인적인 생각으로는 황록색, 청록색, 파란색이 맞다고 생각하는 게

색맹과도 연관이 있다고 생각한다.

 

노란색과 파란색이 섞인 청록색을 인지하는 세포가 적을 경우

적록 색각 이상 (녹색과 붉은색을 못 구분하는 경우)가 발생하고,

 

녹색과 붉은색이 섞인 황록색을 인지하는 세포가 적을 경우

청황 색각 이상 (노란색과 파란색을 못 구분하는 경우)가 발생하지 않을까 조심스레 생각해본다.

 

 

---

 

참고문헌

“Thomas Young (scientist)”, ‘Monkbot’ Wikipedia. 2020년 12월 20일 수정, 2021년 1월 17일 접속

https://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Young_(scientist)

 

“Young-Helmholtz theory”, ‘Yobot’ Wikipedia. 2021년 1월 14일 수정, 2021년 1월 17일 접속

https://en.wikipedia.org/wiki/Young%E2%80%93Helmholtz_theory

 

“The Trichromatic Theory of Color Vision”, Verywellmind. 2020년 1월 16일 수정, 2021년 1월 17일 접속

https://www.verywellmind.com/what-is-the-trichromatic-theory-of-color-vision-2795831

 

“Young-helmholtz theory of colour vision”, Biology. 2021년 1월 12일 수정, 2021년 1월 17일 접속

https://www.biologyonline.com/dictionary/young-helmholtz-theory-of-colour-vision

 

“선형대수학”, ‘TedBot’ 위키백과. 2020년 9월 23일 수정, 2021년 1월 17일 접속

https://ko.wikipedia.org/wiki/선형대수학

 

“3. 색지각설 - (1)영-헬름홀츠의 3원색설”, 컬러리스트 Y&C 스터디, 2010년 12월 22일 수정, 2021년 1월 17일 접속

https://m.cafe.daum.net/goodcolorist/99yI/6?listURI=%2Fgoodcolorist%2F99yI