LED 조명 사업화 현황

＞＞ LED산업 新성장동력화 발전전략

대기업과 중소기업간 전략적 파트너십 시급

LED는 우리에게 많은 변화를 가져다주었다. LED는 반도체 공정기술과 광 기술이 융합된 21세기 신광원이라는 점에서 고효율·장수명, 소형·박막형 및 광제어 등 혁신적 기능을 구현

한계산업에 돌파구를 제공했다. 또한 정보통신(무선통신), 디지털 가전(LED BLU), 조명(감성조명), 자동차(헤드라이트), 의료(UV살균), 농수산(재생용 등 많은 분야에 적용이 가능하다. LED는 감성·융합·친환경 개념 접목으로 고부가가치 파생산업을 창출함으로서 21세기

생활혁명을 주도한다. 또한 우수한 에너지절감 효과도 기후 변화 및 환경규제 대응 수단의

기능을 가지고 있다. 조명기술의 급진전은 전통 저명시장에서 LED조명시장으로 급속히

재편되고 있다. 미국 DOE에 따르면 2015년 이내 전통조명의 30%가 LED로 대체될 것이라고

예상하고 있다.

-세계 및 국내 LED산업 현황

세계 및 국내 LED산업 현황을 살펴보면, 세계 LED 산업시장은 연평균 30%성장세를 보이고

있다.(07:140억 달러>약 1천억 달러(2015년)) LED 시장은 미국, 독일, 일본이 세계시장의

2/3 점유하고 있으며, 후발국(중. 대만)은 저가. 대량 생산전략을 시행하고 있다. 우리나라는

세계시장에서 약 8.3%를 차지하고 있다. 또한 선진기업들은 시장진입장벽을 강화하고 있다. 특히 후발기업에 대한 특허소송 빈도증가와 상호간 전략적 M&A, 특허제휴 등을 강화하고 있다.세계적인 추세를 좀 더 살펴보면 국가 전략적 차원에서 LED 산업에 집중투자하고 있는 모습을

볼 수 있다. 미국의 경우 세계 조명시장 50% 점유를 목표로 ′20년까지 200lm/W급 조명 개발을

목표로 하고 있으며 일본의 경우 21C 광프로젝트를 설립, ′10년까지 조명 에너지의 20%절감

계획을 수립했다. 또한 중국의 경우 반도체(LED)조명 산업화 기지를 수립, 2008 베이징올림픽을 계기로 심천, 샤먼, 대련, 항해, 남창 등 5대 도시를 LED 조명 도시화로

추진하고 있다.국내의 경우 2007년 기준으로 약 2조원 수준의 시장이 형성되어 있다. 휴대폰 키패드, LCD BLU 등을 중심으로 시장이 형성되어 있으며 최근 LED 조명기술 발전에 따라, 조명시장이

급성장세에 있다. 09년 삼성, LG의 대형 LED BLU 장착 LCD TV 출시로 세계시장을 선점했다. 산업구조 면에서 약 450여개 기업군으로 구성되어 있는 것을 알 수 있다. 에피/칩 분야는

삼성전기, LG이노텍, 에피벨리 등 13개의 주요 기업이 제품을 생산하고 있으며 패키징/모듈

부분은 서울반도체, 일진반도체, 대진DMP 등 80여개 업체가 제품을 생산하고 있다. LED 제품의 경우 남영전구, 아토디스플레이, KDT, 화우테크 등 360여개 기업이 포진되어 있다. 가장 핵심적인 기술수준의 경우 선진국 대비 80% 수준에 이른 것으로 판단되며 3대 LED 강국

(일, 독, 미)에 비해서 원천기술이 부족한 것으로 나타났다. 하지만 일부 분야(GaN/Si,380nm UV LED 등 칩 기술, LED BLU 대형화 기술 등)에서는 원천기술 개발에 성공했다.

-우리 LED산업의 비전 및 발전방향

국내 LED 산업 현황 및 당면과제로는 영세·중소기업형 산업구조를 꼽을 수 있다. 이들은 낮은

기술력과 브랜드 인지도의 약점을 대기업과 중소·벤처기업간 전략적 파트너십 구축을 통해

해결해야 된다. 이는 글로벌 경쟁체제 구축에 필요한 부분이다. 또한 핵심 부품 및 소재의 높은

대외의존도를 특허 공세 대응 및 새로운 국제표준 선점이라는 해결책을 통해서 돌파해 나가야

한다.그 다음으로 부딪친 당면과제로는 높은 가격과 저조한 시장보급을 꼽을 수 있다. 이러한 문제는

LED 산업의 성장기반 조성과 에너지 절감, 국제환경규제 대응 등 국가 전략적 차원의 초기

시장수요 창출이 필요한 상황이다.

-세부 추진전략

이런 당면한 과제를 해결하기 위해서는 선도적 시장수요 창출과 세계적 핵심역량 제고 그리고

안정적 성장기반 구축을 통해서 해결해야 한다. 이에 따른 세부적인 추진 전략으로 공공부문이

초기 시장창출이 있다. 공공기관의 고효율 LED조명 사용을 확대, 공공기관에 대한 LED조명 시범사업 추진, LED 조명

대량보급을 통한 공공수요 창출의 전략이 있겠다. 특히 대규모 신도시의 LED 조명 도시화 추진이나 2012년까지 공공기관 전체 조명의 30%를

LED로 교체하는 정책이 마련된다. 또한 LED조명 제품에 대한 고효율 인증을 확대해야 한다. 이러한 부분을 지원하기 위해서 LED 조명 제품 사용자에 대한 설치장려금 지원을 확대할 예정이다.(설치비용의 10~30%지원<08년 25억 원 >12년 200억 원>)그리고 무엇보다 세계적 핵심역량 제고와 더불어 핵심기술 경쟁력 강화가 중요하다. 타깃기술

집중투자로 신 핵심원천기술을 선점하고 기술개발 모니터링 시스템 구축이 필요하다. 이러한

글로벌 경쟁역량 강화를 위해 에피/칩에서 제품 애플리케이션까지 수직계열화 유도와 LED 메이저 기업육성이 필요하다. 대기업과 중소기업간 전략적 제휴를 통한 LED 산업의 국제경쟁력 제고와 더불어 중소기업의

제품 애플리케이션 전문성과 대기업의 브랜드 마케팅 능력을 결합해야 한다.또한 안정적 성장기반 조성이 중요하다. 이는 LED의 시장진입 촉진을 위한 법, 제도 개선을

통해 이루어질 수 있다. 08년의 경우 총괄적 기술사항 분석 및 개선사항을 발굴했고 09년에는

이러한 문제를 유관부처 협의를 통해 법, 제도를 개정했다. 또한 LED 성장 동력화 추진단을

구성 이러한 부분의 개선을 위해 힘쓰고 있다.

LED 산업을 통한 변화는 산업생산 증가, 일자리 창출, GDP증가에 크게 기여한다. 또한 에너지

환경의 효과를 이룰 수도 있다.

발표: 권영희 사무관 / 지식경제부 정보전자산업과

www.mke.go.kr

 

＞＞ LED 조명 보급 정책 및 추진 방향

2015년까지 LED조명 비중 30% 달성

LED(Light Emitting Diode,발광소자)는 양과 음의 전기적 성질을 가진 두 화합물이 접합(PN)하여 전기가 흐르며 빛을 내는 반도체다. 차세대 LED 조명은 장수명·친환경, 에너지 절감, 제품의 우수성 등의 특성을 가지고 있다. LED 산업은 반도체-조명-IT등 응용기술의 융·복합

구조로 되어 있으며 IT관련 산업의 수요 감소에도 불구하고 연평균 30%의 성장률을 보이고

있다. LED 조명의 주변 기술 개발 요소는 광소자에서 시스템까지 다양한 반도체 및 조명관련

기술을 요구하고 있으며, 개별 요소간의 결한 솔루션 제공이 조명 성의 핵심이라고 할 수 있다.

 LED 적용 및 응용 분야에 대해 살펴보겠다. 일반조명 분야에는 실내조명, 실외조명, 특수조명

분야로 나눌 수 있다. 다른 분야로는 수송 기기조명, LCD BLU, 디스플레이로 나눌 수 있다. 수송기기 조명의 경우 자동차/기차 조명 등과 선박항공 조명이 있으며 LCD BLU 경우 소형

모바일 폰과 모니터 TV 등에 적용되고 있다.LED 산업의 경제적 파급효과는 향후 지속적으로 증가할 것으로 보인다. LED TV, 자동차 및

조명용 시장이 전체 LED 산업의 성장을 주도할 것으로 전망한다.다음으로 정부보급정책을 살펴보겠다. LED 조명 15/30 프로젝트는 2015년까지 LED조명 비중

30% 달성함으로써 약 1조 6천억을 절감하는 효과를 낼 것이다. LED 산업 신성장동력화

발전전략은 2012년까지 세계시장 점유율 15%달성, 세계 3위 안의 기술 강국 실현을 목표로

하고 있다.

-LED TV, 자동차 및 조명용 시장이 성장 주도

또한 LED 조명의 표준화 제정, 공공보급으로 성장기반 조성에 따른 정책이 있다. 이는 KS인증

및 고효율인증 품목 단계적 확대,′공공기관 LED조명 보급사업′을 통해 초기시장을 확보할

계획이다. 공공기관 LED 조명 보급사업의 경우 2012년까지 공공기관 전체조명의 30%를 LED 조명으로 교체할 예정이며 백열전구 및 할로겐램프를 공공기관에서 퇴출시킬 계획을

수립하였다.

국가별 전략을 살펴보면, 먼저 우리나라의 경우 신성장동력 육성 추진(09년)정책을 통해 LED 핵심 기술개발 ′신핵심원천기술′ 선점과 공공기관의 고효율 LED 조명 우선 시범사용 정책을

추진하고 있다. 또한 2012년까지 국가 에너지 효율을 11.3% 개선을 목표로 하고 있다. 미국의 경우는 Vision 2020(Next Generation Lighting Initiative) 전략을 통해 2020년까지

200 lm/W개발, 전 세계 조명시장 50% 점유를 목표로 하고 있다. 일본의 경우 ‘Light for the 21st Century′ 프로젝트를 통해 백색 LED를 이용한 반도체 조명계획을 수립했다.국내 업체별 라이선스 현황을 살펴보면 니치아는 서울반도체와 라이선스를 맺고 있으며

도요다고세이는 서울반도체, 루이 마이크로, 도미넌트, LG이노텍, 알티전자와 오스람의 경우

삼성전기, 에버라이트, 라이트온, 하바텍 등과 라이선스를 맺고 있다, 또한 인티메틱스는

루미마이크로, 이츠웰, AOT 등과 미치비시 화학은 서울반도체 루멘스, LTI 등과 라이선스를

맺고 있다. 표 1은 LED 조명분야 국내기술수준을

나타낸 것이다.다음으로 LED 조명 시장 인식 및 동향에

대해 살펴보겠다. LED에 IT기술 접목한 디지털 조명혁명 도래하고 있다. LED와 정보기술이

접목돼 주변 상황과 시간에 맞춘 디지털 조명이 선보이고 있으며 조명 디자인, 설계, 건축, 비즈니스모델 개발 등 완전한 선업 구조를

만들어야 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있다.이 때문에 선진업체들은 수직계열화를 통한

원가 및 속도경쟁을 벌이고 있으며 전략적

동맹과 적극적인 M&A를 펼치고 있다. 또한

방열 설계, 모듈 및 완성품 사업에 집중하고

있으며, LED 조명디자인 역량을 강화하고 있다. 그리고 친환경 트랜드에 동조하고 있으며, 계속되는 기술진화를 이루고 있다(OLED 등).

표 2. LED 조명 고효율 인증 추진계획

세계 시장 진출 위해 원천특허 확보 및 특허제휴 필요

LED를 보급·확대하기 위해서는 여러 극복 과제가 남아있다. 먼저 세계 시장진출을 위한

원천특허 확보 및 특허제휴 등이 필요하다. 아직 우리나라는 선진국 대비 80% 기술수준에

머물러 있으며, 원천기술 보유 미, 일, 독 기업이 시장의 약 67%를 점유하고 있다. 또한 높은

가격과 사회적 인식부족으로 국내시장보급이 저조한 상황이며, LED 조명가격은 기존조명대비

10~100배에 이르고 있다. 무엇보다 핵심부품의 높은 수입의존이 주요한 요인으로 작용하고

있다. 마지막으로 핵심부품에 대한 내구성 논란 등 긴 수명에 대한 실효성 의문이 제기되고

있다. 이는 열 취약성으로 인한 LED 램프의 수명 제한과 더불어 등 기구 형태 보급으로

부품교체에 곤란을 겪고 있기 때문이다.LED 조명기기 고효율인증 및 지원시책에 대해 말씀드리겠다. 먼저 고효율기자재 인증제도

개요를 설명 드리자면, 일정기준 이상 에너지 소비효율을 만족하는 제품에 대하여 인증하여

주는 효율 보증제도이다. 산업 및 건물설비 등에 에너지 효율이 높은 고효율 에너지기자재를

인증하여 보급촉진 하는 자발적 인증제도로 1996년 12월부터 시행되고 있다. 인증대상에는 46품목에 이르고 있다. 좀 더 세부적으로 살펴보면 조명기기는 32W램프 및 LED램프 등 22품목이며 전기기기는 삼상유도전동기, 변압기 등 13품목, 마지막으로 열사용기기는

보일러, 원심식 냉동기 등 11품목이 지정되었다.고효율 기자재 인증절차를 살펴보면 제조, 수입업자는 고효율 지정시험기관에 제품 성능시험을

의뢰한 후 시험기관은 고효율 인증기술 기준에 따라 성능 시험 후 시험 성적서를 발급한다. 다음으로 제조, 수입업자는 공단 홈페이지를 통해 고효율 기자재 인증을 신청하고 공단은 생산

및 품질관리능력 확인을 위한 서류심사와 공장실사를 실시하게 된다. 심사결과 인증기술기준을

만족하는 경우 고효율 기자재 인증서를 발급하게 된다. 제조, 수입업자는 해당제품에

인증마크를 부착하여 인증제품을 판매할 수 있게 된다. 그림 1은 LED 조명기기 보급

시나리오를 나타내고 있다.

그림 1. LED 조명기기 보급 시나리오

LED 조명 고효율 인증 추진 현황을 살펴보면, 2001년에 LED교통신호등 83업체, 721개

모델이 인증을 받았으며 2007년에는 LED 유도등이 11업체, 125모델이 인증을 받았다. 그리고

2008년에는 백열전구대체용 LED램프와 할로겐램프 대체용 LED램프가 인증되었다.LED 조명 고효율 인증 추진계획을 보면 LED 조명기기의 급속한 상용화 추세를 반영 용도별, 제품별 고효율인증을 조기에 추진할 계회이다. 또한 KS규격을 준용하여 고효율 인증기술기준을

제정했다.고효율기자재 보급 지원제도 현황을 살펴보면 공공기관 고효율인증제품을 의무적으로 구매하게

했으며 조달청이 우선 구매하여 10% 할인을 해주고 있다. 또한 특정대상 건물신축 시

고효율기기 사용을 의무화 하고 있다. 이는 에너지 절약 계획서를 제출해야 하는 특정 건물 신축

시 고효율 인증제품을 의무적으로 사용하게 하고 있다. 또한 에너지 절약 시설 투자에 대한

세액공제를 통해 이러한 제도를 점차 확대해 나가고 있다. 당해 투자금액의 100분의 20에

해당하는 금약을 과세연도의 소득세 또는 법인세에서 공제해 주고 있다(LED 등기구, PLS 조명

포함-2009년 세제개편안/ 기획재정부)

에너지 절약 시설에 대한 세액공제 확대

LED 조명 보급 검토 사항에는 일반조명 요건과 LED 조명 상황으로 나눌 수 있다. 먼저

일반조명의 요건을 살펴보면 소비전력, 광속, 광속유지율, 발광효율과 검토와 배광분포(균제도), 색좌표, 색온도, 연균연색지수, 감성, 중량, 수명, 가격, 경제성이 고려되어야 한다. LED 조명

상황의 경우 저입력전력 저 발광효율, 부품의 열 스트레스, 평균연색지수 저하, 높은 색 온도를

고려해야 하며 대체조명과 차이 나는 배광 분포, 급격한 광속 감퇴율, 불안정한 수명분포, 방열성능 그리고 광생물학적 안전성을 고려해야 한다.LED 건축물 적용사업과 같은 경우는 LED 조명기기 특성을 반영한 설계가 필요하다.

발표: 태경봉 / 에너지관리공단 효율표준실

www.kemco.or.kr

 

＞＞ LED 조명 정보교류 추진 방향-한국광산업진흥회

광기반 IT·융합 제품으로 세계시장 선도

한국광산업진흥회는 현재 9건의 확정사업을 실시하고 있다. 먼저 지역전략산업진흥사업(3건

2,200만원)분야로는 광산업 글로벌 마케팅 지원 사업, 기 구축 광산업 인프라 지원 사업, 광산업

전문 인력 양성산업을 실시하고 있다. 또한 호남 광역경제권 선도 산업 육성사업(1건 1,000백만

원) 분야로는 광기술기반 부품. 소재산업 마케팅 및 국제협력 사업을 시행하고 있다. 다음으로는

중앙정부 일반회계 지원 사업(2건 750백만 원)분야를 시행하고 있다. 진흥회는 LED 표준화사업과 LED 조명실증 및 광.IT융합 지식정보 인프라 개발 사업을 주관하고 있다. 지방

자치단체 별도 지원 사업(3건 1,400백만 원)분야로는 광산업 융·복합 신산업 발굴 및 사업화

지원 사업을 주관하고 있다. 또한 광산업체 정보고도화 지원사업과 광산업 공동브랜드 홍보 및

LED 체험홍보관 운영사업을 주관하고 있다.

LED 조명 실증 및 광-IT융합 지식정보 인프라 개발 사업에 대해 소개하겠다. 우리가 생각하는

핵심 산업의 정의는 LED 조명 필드 테스트용 LED 조명 실증단지를 조성하고 테스트베드를

구축하는 것과 필드 테스트 특성, 신뢰성시험, 기술개발 및 기업지원을 통한 LED 조명 제품

선진화를 도모하는 것이다. 또한 광 기반 IT융합조선,LED, 의료-바이오-농업, 자동차 등

녹색성장 신산업 육성과 더불어 신산업 육성을 위한 기술·제품. 산업정보 서비스 제공으로

시장선점 기회 마련 및 경쟁력을 강화하는 것이다.진흥회의 개발 산업의 비전을 소개하면 ′LED 조명기술 선진화 및 광기반 IT·융합 제품으로

세계시장 선도′라는 비전으로 국가 선도 사업의 중심인 LED 조명 기술업체 육성을 위한 신뢰성

확보와 홍보의 장 마련, 광기술과 IT조선, LED, 의료, 바이오, 자동차, 융합기술 정보강국 실현을

목표로 하고 있다. 세부적인 핵심 사업 내용으로 LED 조명 실증센터 구축 및 운영, 테스트베드

구축을 통한 실증 평가기술 개발 및 지원을 하고 있다. 또한 기구축 자원활용 광기반 융합

산업동향 DB시스템 개발, 광기반 융합산업 기술동향 및 상용화 사례연구, 광기반 융합기술

국내외 인증 기준 및 절차연구를 수행하고 있다.국가 전략산업 연관성 및 중요성을 살펴보면 LED 조명, 광기반 IT융합 조선, 자동차, 의료, 바이오, 농업은 17개 신성장동력(LED 응용, IT융합시스템 바이오제약, 의료기기 고부가

식품산업)과 중요한 연관성을 가지고 있다. 또한 자원 및 에너지, 시장 확대, 광·IT융합 지식정보

인프라 개발사업, 기술간, 산업간 융합 패러다임 대두라는 측면에서 매우 큰 중요성을 가지고

있다.

그림 1. 국내외 시장규모 및 전망

-LED, 17개 신성장동력 사업과 연관성 커

또한 진흥회는 광기반 IT융합기술에 대한 지식정보 강국 실현, 기 구축된 기술 및 H/W를 이용한

지식정보 서비스, IT연계 융합기술 제품 세계시장 석권, 지식정보 제공을 통한 신기술 개발/신시장 개척 등 일자리 창출 제고를 위해 힘쓰고 있다. 개발 목표로는 차세대 광기반 IT용·복합

신기술 동향 분석 및 정보구축과 서비스를 통한 관련 산업 경쟁력 강화를 목표로 하고 있으며

더불어 광기반 IT 산업계 기술개발 정보선점 체계 구축 및 지식 정보 인프라 개발로 수출지원

강화와 동 분야 선진국 도약이라는 개발목표를 가지고 있다. 또한 광기반 IT 분야 글로벌 통계 및

분석, 정보자료 지원서비스를 확립하고 있다.산업 분야에서는 LED 응용분야가 광범위하고 제품군이 다양하여 전체 시장규모가 거대하다. 이는 조사기관마다 오차범위가 매우 크다는 것을 의미한다. 또한 LED 시장은 주요기관

(Strategeies Unlimited 등) 예측에 따르면 2010년 110억~130억 달러 규모가 될 것으로

전망하고 있다. 국내 LED 조명은 2007년 5,412억 원, 20.1%의 연평균 성장률을 기록, 2010년 1조 원 규모로

성장할 것으로 예측된다. 전체 조명시장에 비해 LED 조명시장이 10% 정도이므로 향후 성장

가능성이 매우 크다.LED 조명 시장 예측을 소개하겠다. LED 조명 시장은 연평균성장률 30% 이르는 차세대

유망시장이다. 세계시장(등기구 포함)은 2007년 140억 달러 규모, 성능 향상과 함께

응용분야가 확대되면서 2015년 약 1천억 달러 규모로 성장이 전망된다. 향후 LCD BLU, 자동차

및 조명용 LED 시장이 큰 폭의 성장세를 보이면서 전체 LED 산업의 성장을 주도할 것으로

전망된다. 특히 조명용 LED 시장 성장률

56%로써 가장 큰 성장을 보일 것으로

전망한다.해외 LED 시장 경쟁 구도를 살펴보면

경쟁구도는 원천기술을 보유한 미, 일, 독

기업들이 전 세계 LED 시장의 약 67%를

점유한 가운데, 중, 대만 등 후발 기업들은

저가·대량생산을 통한 시장공략에 나설

것으로 전망한다. 한국은 전체 세계 LED 시장 중 8.3%를 차지하고 있다. 이에 따라

세계 전통조명 시장 규모는 2012년에는 1,300억 달러 규모의 시장이 형성될 것으로 전망 하며

2012년 이후에는 일반조명 시장의 약 18%를 LED 조명이 침투하여 220억 달러 이상의 시장을

형성할 것으로 바라보고 있다. 일반조명, 디스플레이, 자동차조명을 포함한 LED 조명시장은

2007년 190억 달러 규모에서 29.0%의 연평균성장률을 기록 2012년에는 680억 달러 규모에

이를 것으로 전망하고 있다.

국내 LED 조명 2007년 5,412억 원 규모, 20.1%의 연평균 성장률, 2010년 1조 원 규모로

전망하고 있으며, 비중이 가장 큰 휴대폰 분야는 시장이 포화되어 시장정체가 예상된다. 일반

조명분야와 BLU 광원이 LED로 본격적으로 변환될 것이 예상됨에 따라 높은 성장률이

전망된다. 기존 휴대폰 분야에 이어 BLU용 수요가 급증한 후 일반조명분야 급격한 성장이

전망된다. 이러한 상황은 해외보다 디스플레이 분야에 강점을 지닌 국내에서 특히 두드러질

것으로 보인다. 대신증권 리서치센터에서는 기술발전을 고려한 가격변동 등의 몇 가지 가정

하에, 전자부품과 신호등을 제외한 고휘도 LED 응용분야의 시장수준을 4천억 원 규로로

파악하고 있다. 또한 국내 주요 LED 응용산업 규모는 2010년 1조원 규모에 이를 것으로 전망

특히 주거용 실내조명, 가로등 및 LCD BLU의 수요가 크게 증가할 것으로 보고 있다.광조선 융합기술 분야를 예측해 보면, 글로벌 경제 위기로 선박수주량 40.7%가 감소했다. 하지만 수출동향은 매년 12% 이상 증가세를 보이고 있으며 품목 기준 우리나라 수출 1위, 무역수지 흑자 1위, 세계 1위 선박건조국가라고 할 수 있다. 선박용 광센서 통합 네트워크 및

네트워크 시장 2013년 세계시장 1조원으로 예상하고 있으며, 국내의 경우 0.5조원 규모를

예상하고 있다. 단기적인 발전 전망을 보면 탱커는 단일선체서의 퇴출이 앞당겨 질 것이다. 또한

벌크선은 전년도 보다 2배 이상 증가 할 것이다.

-미국 첨단 의료영상 진단 시장, 2015년 220억 달러

광의료·바이오 융합기술 분야의 시장예측을 살펴보면, 첨단 의료영상 진단기술 분야에서

미국시장은 2015년 220억 달러 예상(출처:The Freedonla Group Inc.)되며, 전 세계 의료용

레이저기기 시장 연평균 26%성장, 2007년 177억 달러 이상 성장할 것으로 예상된다. 또한 광/의료기기 융합기술 관련 바이오센서 세계시장 2011년 43억 달러로 예상하며 광응용 농업분야

연구·개발 단계이나 실용화시 시장잠재력 존재한다. 첨단 의료 영상기기는 복합화, 다기능화

추세이며 광원자체의 특성을 활용한 치료기기로 발전중이다. 광응용 농업분야는 현재 LED 활용 해충방제, 고효율 LED 이용 친환경 작물재배(식물성장용

인공광원 등기구, LED 이용 식물 생산 에너지 절감), 광·바이오 이미지 복합생산 휴대용 쇠고기

판별시스템 등이 연구 중이며, 실용화시 경제적 파급효과가 클 것으로 예상된다. 또한 광IT의료·바이오·농업 분야는 융합기술별 연구개발

완료 후 테스트베드 플랫폼 등장의 가능성이

있다.광자동차 융합기술 분야를 살펴보면 지능형

자동차용 광네트워크 광부품 시장은 자동차

시장과 더불어 급속한 성장이 전망된다. 광네트워크 적용 차종이 고급자동차에서 전

차종으로 확산될 것으로 전망되고 있다. 광네트워크 적용차종의 일반화가 예상되며, 응용분야가

더 확대될 것으로 예상, 광부품의 가격저가화가 지속적으로 진행 중이며, 이런 현상은 광부품의

일반화를 앞당길 것이다. 국내 기술개발현황은 지경부에서 LED 산업육성을 위한 4대

지원센터를 추진하고 있다. 우리는 LED를 통해 LED 조명 조기 선진화로 기술 및 가격 경쟁력 확보와 LED 조명제품 시장

확대 및 일반화에 기여하는 기대효과를 가지고 있다. 또한 글로벌 조명시장에서 국내 LED 업체

점유율 확대와 더불어 국내 중소벤처 중시의 취약요소인 원천 핵심 부품·소재기술 정보력

향상으로 IT융·복합 뉴비즈니스 창출기획을 선점하는 효과를 기대할 수 있다. 미래 유망 IT 제품

개발능력 향상 및 우수 기술기업 성장의 발판 마련과 미래시장 선점 가능 제품. 시스템의 선개발

및 제품화로 지속적인 기술우위를 달성할 것이다.

발표: 한국광산업진흥회 / www.kapid.org

 

＞＞ LED 조명 정보교류 추진 방향-한국광기술원

세계최고 수준 대면적·일반 LED 칩 개발

한국광기술원은 크게 5가지 분야의 기술개발에 중점을 두고 있다. LED 소자·조명 분야에는

LED 칩. 모듈/조명제품/성능평가/표준화가 있으며 광정밀 부품·모듈 분야에는 비구면 렌즈/적외선 검출기/ 고출력 레이저 기술을 중점적으로 다루고 있다. 광연결 분야에서는 연성

광배선모듈/광HDMI/광USB가 있으며 광응용에는 광센서/광융합(바이오, 의료, 수송, 농업 등)을 중점 개발하고 있다. 그리고 마지막으로 신재생 에너지 분야에는 화합물반도체 태양전지/박막형 실리콘 태양전지/OLED를 다루고 있다. 이러한 중점분야 기술개발로 중소기업과

공동개발 및 독자개발을 진행하고 결과물 기술이전· 중소기업 상용화에 힘쓰고 있다.우리는 시험생산, LED조명 보급촉진, 시험인증 교정지원, 광산업기술력 향상사업, 창업보육

기술이전, 현장인력 양성교육을 통해 중소기업을 지원하고 있다.

그림 1. 시험생산 입주기업에 대한 직접 지원효과

LED 소자 및 조명의 경우 UV LED 칩 국내최초개발(11mW급)했다. 이는 세계 최고 수준의

발광 출력을 구현하며 일반/감성조명, 바이오/의료, 위폐감식 등에 응용될 수 있다. 또한 조명용

RGB LED 및 저가형 청색 LED 구현하여 휴대폰, LCD BLU, 자동차 등에 응용될 수 있다. 또한

에너지 절감형 LED 조명제품을 개발하여 LED 실내조명, LED 경관조명 등에 적용할 수 있다.광통신 및 광융합 부품은 광송수신 모듈용 소자(LD/PD)가 있으며 초고속 광인터넷 등에 응용될

수 있다. 또한 자동차, 조선, 의료산업 등에 쓰이는 광 인터페이스 모듈, 초정밀 비구면 광학렌즈

및 모듈 개발을 통해 국내 최고 성형렌즈 정밀 가공기술을 보유하게 됐다.

중소기업지원 성과를 말씀드리면, 먼저 시험생산이 있다. 이는 광통신부품시험생산과 LED 시험생산사업이 있다. 이러한 사업을 통해서 기업 시제품의 양산지원으로 품질 향상, 투자 위험

경감 등과 휘라포토닉스, 에피플러스 등 18개 입주기업에게 장비와 시험생산 라인을 지원하고

있다.또한 시험인증과 교정을 통해서 기업 생산제품 및 공계측 시험. 교정 인증지원을 하고 있다.광기술원의 LED 사업단은 크게 LED 소자팀, 반도체조명팀, LED표준신뢰성팀, LED 융합기술팀으로 나뉘어져 있다. 또한 LED공정/패키징 인프라를 구축, LED 특성/신뢰성 시험

인프라 구축, 반도체 조명 인프라 구축을 통해 다양한 기술을 개발하고 있다. LED 사업단의

주요 성과에 대해 좀 더 자세히 설명 드리겠다.먼저 LED 소자팀은 지역산업기술개발사업 수행결과로 380nm UV LED 칩 개발에 성공했다. 고연색성 LED 조명용 광원 및 의료/환경용 광원으로 폭넓게 활용될 수 있으며 세계최고

수준으로 대면적 칩 190mW@350mA, 일반칩 2mW@ 20mA 개발에 성공했다.

-380nm UV LED 칩 개발에 성공

LED 소자팀의 경우 지역산업기술개발사업 수행결과로 Si 기반 청색 LED 칩 개발과 함께 저가형

대구경 Si 기판을 이용한 고휘도 LED칩을 개발했다. 또한 소형 LCD BLU 광원으로 활용이

전망된다. 또한 저가형 고성능 패키징 기술로서 Fab 공정만으로 칩 및 패키지모듈 제조와

방열성능이 뛰어나며 초박형 광원모듈 제조가 가능하다.LED 융합기술팀은 Eutectic 본딩을 이용한 LED COB 공정 개발을 통해 와이어 본딩 없는

구조의 본딩을 적용한 COB 타입 LED를 개발했다. LED 융합기술팀의 경우 UV LED를 이용한

SPOT 광경화기 개발을 통해 기존 램프 광원 대신 LED 광원을 사용할 수 있게 됐다. LED 표준

신뢰성팀의 경우 LED 조명제품 KS 규격 3종 제정했으며 추가로 LED 조명제품 KS 규격 6종

제정 예정에 있다(09.06.30). 또한 국내 1호 LED 램프 고효율 에너지기자재 인증을 수행했다. 또한 데이터 분석 및 신뢰성 고장분석 지원을 수행한다. LED 및 LED 제품의 추정 데이터 분석

및 신뢰성, 고장분석을 지원하고 LED 및 LED 제품의 측정 데이터 분석 및 신뢰성 고장분석을

지원하다. 또한 LED 근거리 배광 측정은 국내에서 광기술원만 가능하다. LED 표준신뢰성팀은

LED 제품 보급에 필수적인

표준화 및 신뢰성 관련

핵심 사업을 주관한다.반도체 조명팀에 대해

소개하겠다. 우리는 현재 LED 패키지

공정/재료/구조, 조명 광학/방열/기구/회로/측정 분야 총 24명의 연구원이 업무를 수향하고 있으며 LED 패키지/조명 전

분야, 자동차/철도/항공/농업/의료/해양수산 등 LED 응용 확대를 연구 분야로 삼고 있다. 또한

기술혁신클러스터 구축, 원스톱 토털 솔루션 체계 확립 및 지원체계를 마련하고 있다. 또한 우리는 4개 실험실(약 500평)을 가지고 설계실, LED패키지/모듈개발실, 반도체 조명기구

개발실, 측정분석실을 운영하고 있으며, 세계 최고 수준의 LED 패키지 및 조명 분야 장비 총 88종 93대를 구축하고 있다. 주요 장비에 대해 말씀드리면 복합재료쾌속조형장비는 다중 재질의 제품 개발을 위한 컨셉 모델

제작을 용도로 2가지 이상 재질 표현(고무, 투명 등)및 색상(흰색, 검은색, 혼색 등) 표현이

가능하다. 주요 활용 범주로는 LED 조명 제품 기능 및 조립성 검토와 실링, 절연 시트 등 시작품

부품 제작이 가능하다.그림 2에서 볼 수 있듯이 2000년 이후 건설 경기 향상으로 일반조명 시장 6.2% 성장(오스람,GE 필립스 등 약 70% 차지)했다. 또한 조명시장은 2012년 약 2천억 달러 시장을

형성했고 LED가 20% 침투(약 4백억 달러 시장 예상)할 것으로 예상한다. LED 조명시장은

2015년에 약 800억 달러 시장을 형성할 것으로 예상하며 LED의 고효율에 따른 기존 광원

교체로 조명 시장 확대가 예상된다. 일본 니치아사가 세계시장의 1/4를 차지하고 있다. LED의

경우, 2012년 총 시장규모 114억 달러 규모(5년 동안 CAGR 약 20% 성장이 예상)가 될 것으로

예상하고 있다.

-LED 등명기 기술 개발, 해외 수출 확대 예상

다음으로 기술개발 성과에 대해 소개하겠다. 총 12개 제품/5개 기술개발, 1사1품 3W패키지/구동 IC 등 10개 제품 개발을 지원했다. 공동 및 기업수탁 개발이 17건, 기술이전 4건, 1사 1품

개발 지원 10건, 기업수탁 7건, 진행과제 20건이 있다. LED HI-200등명기 개발 성과를

소개하자면, 수직발산각 -3.0°~3.1°, 광도(백색 1,527cd, 적색 780cd, 녹색 1,207cd, 황색

764cd)로 되어 있으며 등명기의 등질 및 보호, 일광감지를 위한 원칩 제어회로 H/W S/W 개발했다. 응용분야 및 시장전망으로는 국내 LED 등명기 시장 독점 예상 및 추후 중대형 LED 등명기 기술 개발 촉진과 LED 등명기 기술의 독창적 구조로 해외 수출 시장 확대가 예상된다.전장용 FOG LED 램프 시스템의 개발내용으로는 60°C 이하 독립 자연 대류 냉각 방식 방열

모듈 개발과 함께 중심광도 2300cd를 이루고 있다. 또한 소비 전력 감소, DRL 램프 확대

적용이 가능하며, 방진 및 방습을 하면서도 탈, 부착 구조로 개발하였다. 자동차 전조등 및 DRL 램프 확대 적용이 가능하다.또한 고출력 LED 조명제품 개발의 핵심개발 내용은 고연색성/고효율 패키지이며, 눈부심 차단/배광각 구현 렌즈를 개발하였다. 또한 60°C 이하 독립 자연 대류 냉각 방식 방열 기구를

개발했다. CRI/CCT 동시 만족 고효율 램프 개발을 위한 패키지 개발 및 무게 감소를 위한 특수

방열 구조를 적용하였다. 백열전구 대체 조명이 예상된다.LED 터널등의 경우 핵심개발 내용은 수직/수평 배광 비대칭형 형광등형 터널등 개발했다. 40°C 이하 PCB 자체 자연 대류 냉각 구조적용을 개발했다. 또한 IP 65 이상의 방진 방습 특성을

확보했으며 이중 전극 LED를 적용한 4가지 TYPE의 LED 패키지를 개발했다. 소비전력 부분은

100W, 70 lm/W 이상의 효율을 낸다. 또한 LED 도로 조명에 적용될 수 있으며 향후 5,000k 대역 100 lm/W 도로조명 시스템 개발에 적용될 예정이다.LED 보안등 개발은 3W급 PCB형 이중 캐비티 기계적 결합 패키지와 70 lm/w 이상의 시스템

효율 구현을 자랑한다. 보안등 역시 LED 도로 조명에 응용될 수 있다. 표준광원 A 대체형 LED 램프 개발의 경우 표준광원 A의 스펙트럼분포와 일치하는 LED 램프

개발했으며 광도는 1380 mcd의 특성을 보이고 있다. 표준광원 A와 스펙트럼 분포 일치 LED 램프 개발과 동시에 측정기기 장착용 표준광원 A 대체용 세계최초 LED 표준광원을 개발했다. 표준광원 분야에 응용이 가능하며 반사율, 투과율, 색특성 측정 장비 시장 분야, 광 투과율

측정기기 세계시장의 규모는 약 25억원 정도로 예상된다. 이 기술은 2009.11월 (주)벤쳐디엔아이에서 상용화가 됐다.LED 형광등 대체형 개발 기술은 색온도 가변이 3,000k~8,000k 사이이며 3,597 lm의 광속을

가지고 있다. 또한 색 온도 제어회로 H/W S/W 개발 및 리모트 제어회로 개발을 이루어냈다. 이

기술은 보급형 LED 조명제품으로서 다기능을 보유하고 있으며 LED 조명기구 구조가 기존

조명기구와 호환 부피 및 교체 비용을 절감할 수 있다. 또한 국내 오피스 형광등 대체형 LED 조명제품 개발 촉진과 더불어 LED 광색가변 기술을 이용하여 학습효과 향상 시장 확대를

예상하고 있다.

-LED 무접점 구동회로 개발

LED 무접점 구동회로 개발의 경우 20W 무접점 구동회로 개발과 100W 무접점 구동회로

개발에 성공했으며 무접점을 이용한 방폭등, 수주등, 다양한 LED 조명제품에 적용될 수 있다. 또한 반도체 조명 제품에 필수적인 무접점 전원 공급방식에 대한 기술을 개발하여 방폭등, 수중등, 선박등, 사람의 접촉이 많은 조명제품, 특수 조명 시장에 파급효과가 크고 매출액

향상이 가능하리라 본다. 향후에 다양한 제품 개발을 위한 코어 개발이 필요하며 기구적 결합

구조 개발이 필요하다.100W급 RGBY 모듈 개발 기술은 소비전력이 100W 이내 구동전류의 편차는 ±5%다. 또한

WLP 패키징 공정을 이용한 최소형의 RGBY 모듈을 개발했다. 열구조 및 방출을 최적화 하여

모듈의 크기를 기존 대비 1/2로 줄였고 WLP와 진공 프린팅 기술을 적용하여 공정 단순화 및

원가를 절감하는 성과를 가져왔다. 인간 중심의 생리 조명이 가능한 건축물이나 조형물 등의

투광기와 실내외 장식용 또는 감성용 조명에 응용이 가능하다. 향후 2010년 기술이전 및

사용화가 이루어질 예정이다.다음으로는 기술지원 현황 및 성과에 대해 말씀드리겠다. 기업 지원 사업의 경우 반도체 조명

개발에 대한 총체적이고 체계적인 지원으로 약 70여개 중소기업 기술 혁신 역량 강화와 LED 패키지/회로/광학/방열/기구/시스템/수요기업으로 이루어진 50여개 업체 컨소시엄으로

구성된다. 좀 더 세부적으로 소개하면 기술지원 252건, 특성 분석 및 평가 68건, 워크숍 개최 8건, LED 시범 및 보급 사업 2건 기술지원이 이루어진 상태다.

반도체 조명기술 컨소시엄은 반도체 조명 기술관련 기업의 기술개발 의욕을 높이고, 정기적으로

기술개발 역량을 성장시키며, 기술 개발 목표를 발굴 후 이에 참여할 준비를 촉진하기 위한

제도이다. 한국 광기술원에 구축된 인프라를 적극 활용하여 세계적으로 반도체 조명기술을

선도하는 스타기업 및 업체 간 기술융합을 통한 국제적 기술 장벽에 대응하기 위한 밸류체인이

구성되어 있다. 다음 그림은 현재 현황에 대한 분포를 나타낸 것이다.

그림 3. 반도체 조명 기술 컨소시엄

기술지원 사업 지원 분야 및 방법에 대해 말씀드리겠다. 지원분야로는 크게 일반조명 분야, 수송기기 조명, LCD BLU, 디스플레이 분야로 나눌 수 있으며 지원방법에는 업체지원체계

다각화와 기술개발지원, 측정분석지원, 제작지원, 인력개발지원이 있다.다음으로는 기술이전에 대해 살펴보겠다. LED 전구의 경우 특허 및 노하우 기술이전 형식으로

특허 등록의 경우 열방출이 가능한 발광다이오드 전구, 배광 제어가 가능한 발광다이오드 전구

기술이며, 노하우의 경우 LED 전구 관련 방열/ 광학/ 기구/ 회로 개발 기술, 양산 기술이

포함되어 있다. LED 전구는 백열전구 대체로 다운라이트조명, 전시조명, 경관 및 장식조명, 특수조명시장 등에 활용될 수 있다. 기존 백열전구 대비 높은 가격이라는 제약 조건이 있지만

고효율 실현과 대량 양산 체제를 통해 극복이 가능하리라고 본다. 또한 이미 기술개발이 완료된

상태이고 추후 제품디자인 협의 후 시제품을 제작하는 방식을 가지고 있다.

-LED 형광등, 특허 출원 2건과 노하우 기술이전

LED 형광등의 경우 특허 출원 2건과 노하우를 기술이전 했다. 기술이전의 효과로 경량화 실현, 다양한 용량에 기구물 확장 가능, 기존 형광등 배광과 LED 형광등을 구현할 수 있게 되었다. 실시간 색온도 제어 기술은 4계절 별 실시간으로 주광의 색온도와 일치하는 색온도 제어기술

개발과 20W급 콤팩트 고효율(85%이상) 전원회로, 정전시 백색 LED점등(보조광원 불필요), 실내외 감성조명 실현이라는 특징을 가지고 있다.

LED 투광기의 경우 비방열재료, 렌즈 탈부착 가능, 홀(Hole) 설치에 따른 열방출 극대화의

특징을 가지고 있으며 Fines 구비한 히트싱크, 구동회로를 포함하는 외부와 접촉되는

방열케이스로 구성되어 있다. 또한 베이스부에는 외부 전기장치와 방열 구조, 배광조절에는

구조 변화 없이 배방 조절이 가능하다.자기정렬 형광체등 형성 기술은 발광 패턴에 따른 형광체 배치 기술 확보와 함께 각 지향별

색온도 분포 최소화와 phosphoror-on-chip/device 공장 기술을 확보했다.LED를 이용한 에지조명 광고 장치 기술은 3원색 LED 모듈 장치, 빛 혼합 반사판, 가변색

제어장치, 표시장치로 구성되어 있으며, 은은한 문자 및 그림 광고, 가변 광색 표현, 개별 제어의

특징을 가지고 있다. 또한 반사판 및 확산판을 사용한 빛 혼합 및 균일 우수성의 차별성을

가지고 있다

발표: 한국광기술원 LED 사업단, 반도체조명팀

www.kopti.re.kr

 

＞＞ LED 패키징 기술 및 방열 효과 검증 방법

LED ‘방열’ 시스템에 가장 적합한 설계해야

우리나라는 초창기에 칩 쪽에 포커스를 맞추고 발전해왔다. 하지만 칩 소재의 대부분을 수입에

의존하고 있어 이에 대한 문제가 커지고 있다. 특히 비싼 가격의 해외제품들을 사와야 하는

현실에 놓여 있다. 발표는 세 가지 주제를 가지고 발표할 예정이다. 첫 번째로 LED 패키징 소재

시장 동향 두 번째로 봉지재 기술개발 동향 세 번째로 형광체 기술개발 동향이다. LED패기지

소재의 구성을 살펴보면 LED 칩, 리드프레임, 와이어 본드, 실리콘 등으로 구성되어 있다. 또한

업체에서 많이 물어보는 것 중에 하나가 어떤 온도가 되어야 방열이 잘 되는가 라는 질문이었다. 하지만 실상 방열이 잘되는 것이 중요하지 온도가 낮고 높음은 상관이 없다. LED 조명 구성은

크게 조명제품, 패키지모듈로 되어 있다. 조명제품의 구성은 회로(LED 모듈 회로, 제어/전원회로), 프레임(구조적 안정성, 열적특성, 전기적 연결). 방열판(열적특성), 확산판(광학적

특성)으로 되어 있다. 패키지모듈의 경우 PKG, Phosphor, 봉지재, 기판으로 되어 있다.

현재 LED 패키지 소재의 주요기업을 살펴보면, 칩의 경우 삼성 LED, LG이노텍, 에피밸리, 서울옵토디바이스가 대표적 공급 기업이며 니치아, 도요타고세이, 크리 등이 칩 판매를 하고

있다. 에폭시 부분에서는 대주전자재료, SJC, 예스엠텍 등이 공급하고 있으며 Dalcel, Adeka 등이

판매를 맡고 있다. 실리콘 소재는 KCC, 모멘티브, 동진세미켄, LG화학 등이 실리콘을 공급하고

있으며, 다우코닝, 신에츠, 산유렉이 판매 기업으로 나타나 있다. 또한 포스코, 대주전자재료는

형광체 소재에서 두각을 나타내고 있으며 인터매틱스, 도요다고세이, 머크 등이 판매 기업으로

나타나고 있다. 접착제의 경우 프로타빅코리아, NDM, 네피스신소재 등이 있고 헨겔(에머슨앤커밍, 에이블스특스), 고세라, 산유렉, 스미토모가 판매 기업으로 나타나 있다. 리드프레임의 경우

전진넥스텍, 서호, 연호전자, 산일테크, 히로세코리아가 주요 공급이자 판매 기업으로 나타나

있다. 세라믹기판 쪽은 세라텍, 아모텍이 주요 공급 기업이며, 판매 기업으로는 세라테크, Naraseki가 있다.

-봉지재, 가장 빠른 성장 나타내는 분야

국내 LED 부품 소재 시장 규모는 칩 시장이 가장 큰 규모를 차지하고 있으며, 가장 빠른 성장을

보이는 부분은 봉지제 부분이다. 최신 봉지 기술에 대해 잠시 소개해 보면 크게 두 가지 방식으로 나눌 수 있다. 진공 프린팅 기술

개요와 압축 몰딩 기술 개요가 그것이다. 진공 프린팅 기술 개요는 짧은 공정시간으로 대량

생산이 용이하고 성형품의 외관치수가 안정적이다. 또한 버블제거가 용이하며 평면에 돔형의

몰딩 구조를 형성한다.압축 몰딩 기술은 형상 구현이 자유롭고 성형품의 외관수치가 안정적이지만 초기 장비 투자가

고가라는 문제가 있다. 또한 디자인 변경시 금형 제작비가 고가이다.

-LED 조명의 방열

LED 조명에서 방열이 제대로 이루어지지 않는다면 광속 감소, 색온도 변화, 수명 단축, 기구

변형, 불쾌감 등 일으킨다. 열이 났을 때, 효율이 감소했을 때 그 열을 어떻게 할 것이냐가

중요하다. 색 변화에 가장 중요하게 영향을 끼치는 것이 열이다. 열이 발생하는 기본적인 원리, 이것을 알고 설계에 중점을 두어야 한다. 열전달 과정을 이해해야만 열 방출을 효율적으로

이루어지게 할 수 있다.열은 높은 곳에서 낮은 곳으로 전달된다. 이는 온도 차가 있어야 열이 전달되는 특성 때문이다. 또한 온도 차가 클수록 많은 열이 전달되며 전도, 대류, 복사의 특징을 이해하고 각 특징에 맞는

설계를 해야 한다. 전도 같은 경우 접촉된 상태가 달라진다면 전도되는 양이 달라진다. 또한

내부온도가 일정하다면 방사에 대한 부분을 걱정을 안 해도 된다. 대류는 공기가 유동해야 열이

전달될 수 있다. 시스템을 만들어 실험을 해 보면 열은 가운데 부분으로 집중되는 것을 알 수 있다. 즉 이러한

특성을 이해하고 해결할 수 있는 방열 장치를 개발, 설치해야 한다. 똑같은 상태인데 열이

전달되는 상태가 달라질 수 있다. 이런 것을 생각하고 설계하는 것과 그냥 설계했을 때는 그

결과가 매우 달라질 수 있다. 이 말의 의미는 시스템에 가장 적합한 형태를 쓰는 것이 가장

중요하다는 것이다.

-조명의 방열 검증

방열의 효과로 커버를 적용한 경우를 살펴보면 전/후면 방열을 비교했을 때, 커버 적용시 전면

방열 효율이 감소했다. 또한 전면 커버 방열 면적이 10배 증가했다. 후면으로 전면 방출 열량의

50% 후면 방출을 보였다. 온도차는 1.5배 증가했다. 접촉 저항이 중요한 경우는 집적화 구조를 통해 광속 감소와 접촉

저항 최소화와 기구 조립 구조 최적화에 따라 달렸다.방열 검증은 기구물 외부 온도 낮고 그르게 퍼지는 지 온도를 측정하여 알아봐야 한다. 또한

패키지 광속 감소가 최소일 것. 이는 광속 유지율을 측정해야 한다. 다음으로는 온도 포화가 빠를 것. 이는 온도 안전화 시간을 살펴봐야 한다. 그리고 전력 변화, 온도 변화를 살펴야 한다. 시스템 및 회로 특성에 따른 방열 성능 변화를 알아봐야 한다. 방열

효율 최적화(무게)에 대해 알아보면 동일 효율에서 최적화와 무게 최소화를 이루어야 한다. 사용 환경 최대 온도 30도, 50도에서 설계 기준 온도 차 10도인 경우 방열 면적은 2배

감소한다. 효율이 낮은 방열 구조를 제거해야 한다. 효율이 낮은 방열 구조 제거 또는 다른 요소

변경(체결 요소)을 통해 알맞은 방열 방법을 찾아야 한다.

발표: 한국광기술원 반도체조명팀

www.kopti.re.kr

  

LED 조명시스템 혁신을 위한 다분야 융합 디자인 접근

성균관대학교는 5년 전부터 융합을 실현하고 있다. 2005년부터 Creative Design Institute를

설립하여 다양한 분야의 분들과 함께 각 학문의 특성을 모아 디자인 특성을 살피고 있다. 지난

2~3년 동안 디자이너가 아무리 잘 만들어도 소비자들이 받아들이는 방법이나 니즈는 많이

달라졌다. 한 예로 우리 학생들에게 한 장소에서 그림을 그리도록 하고 그들의 행동 패턴을

조사한 적이 있었는데, 학생들의 행동이 각기 달랐다. 이것을 디자인의 측면에서 보면, 소비자들은 하나의 제품을 가지고 그것을 받아들이는 방식이 매우 다양하다는 것을 의미한다. 또한 고객들이 사용하는 제품의 니즈가 그만큼 다양하다는 뜻이다.

이제는 엔지니어도 디자이너의 범주 안에 있다고 생각해야 한다. 전 세계적으로 융합이 하나의

큰 트렌드로 자리 잡았다. 미래를 준비하기 위해서는 크리에이티브와 테크놀로지, 비즈니스를

하나로 결합하여야 한다. 다가올 미래는 사람의 마음을 이해하는 디자인 테크놀로지 시대가 될 것이다. 여기서 디자인에

대한 의미를 다시 재고해 볼 필요가 있다. 그 한 예로 세계적으로 가장 유명한 디자인 회사에 한

기자가 방문했다. 그 기자는 유명하고 창의적인 많은 디자이너를 만날 것이라고 예상했지만 막상 회사에서 우리가

생각하는 디자이너를 만나기 힘들었다. 기자가 회사에서 만난 사람들은 마케팅 전문가, 엔지니어, 예술가 등 다양한 분야의

전문가들이었다. 이것은 디자인이 우리가 생각하는 디자인의 개념이 아닌 소비자의 니즈를 찾는

일이라고 할 수 있다. 그만큼 우리나라의 디자인에 대한 의미가 축소되어 있다.

-소비자의 니즈 찾는 디자인 개념 가져야

이제는 소비자에 대한 면밀한 검토를 한 후 뛰어난 기술을 개발해야 된다. 즉 사용자의 행위를

디자인하는 것이 미래의 모습이다. 부가서비스가 이제는 하나가 되어 움직이는 시대다. ATM 경우, 소비자의 니즈를 잘 읽고 만들어낸 예이다. 예전에는 고객들이 돈이 필요하면 은행을

가서 직접 인출해야만 하는 번거로움이 있었다. 이런 소비자의 니즈를 읽고 만들어 서비스를

시행한 것이 ATM이라고 할 수 있다.무엇보다 이제는 경제적 측면과 환경적 측면 그리고 개인적인 욕구를 충족하는 제품을 만들어야

한다. 이러한 부분들이 LED 조명 분야에 잘 적용될 수 있다고 생각한다. 최근에 LED관련 업체 분들을 만나보고 니즈 파일에 대한 문의를 많이 받았다. 그분들은

지식이나 기술이 융합되어야 하는데, 그 방법이 잘 안됐다고 생각한다. 기술적 특성을 고려하고

다양한 분야에 연결할 수 있는 디자인 방법론 개발, 또한 그것을 활용할 수 있는 사례개발이

필요하다.LED 조명시스템 융합 디자인은 다분야 관점의 융합에 기반하여 체계적으로 연계된 제품 및

서비스의 기획, 개념 디자인, 구현 설계를 하는 것이다. LED 조명 시스템 융합디자인 프레임워크는 LED 조명의 기술적 특성, 미래 소비자 및

소비자행위의 유형과 행위 상황, 그리고 미래 환경, 사회, 경제적 관점 등의 정보를 제공하고, 이들 정보의 체계적 연계에 기반 한 융합디자인 방법론이 내재된 소프트웨어 기반 디자인 환경

개발을 하는 것이다.이는 신개념 고부가가치 LED 조명제품 및 비즈니스 모델을 창출하기 위함이다. 좀 더 자세히

말하면 기획자, 다자이너, 설계자의 협력을 통한 지식의 융합이 핵심인 것이다. 다분야 지식의

체계적 연계 가이드 기술 및 이를 효율적으로 수행하기 위한 환경이 제공되지 않고 있다. 때문에

융합 디자인 기술개발이 필요한 것이다.정부의 지원 역시 필요하다. 일반조명용 LED 시장은 2012년부터 급성장할 전망이다. 우리나라

조명산업이 성장하려면 IT기술과 디자인을 접목한 고부가가치 제품의 창출이 필요하며, 일반조명용 LED 제품은 빠른 시장변화와 다양한 디자인을 구현할 수 있는 중소기어에 유리한

품목이다. 고급 조명 디자인 기술개발을 통해 중소기업의 제품개발 및 시장개척에 유리한

여건을 조성해야 한다.

-LED, 고객의 감성을 사로잡아라

새로운 비즈니스가 있는 것은 새로운 고객을 창출하는 행위다. LED 조명은 이제 사람의 감성을

움직일 수 있는 특징을 가지고 있다. 즉 LED의 다채로운 색 변화로 고객의 감성을 사로잡을 수

있는 기술이 가능하다. 사용자가 원하는 행위를 어떻게 개발할 것인지가 중요하다. 과연 사용자의 행위가 어떻게

되는가를 디자인의 관점에서 보고 제품을 개발하고 시장상황에 적용해야 한다. LED 조명을

상황 변화에 맞는 조명이 필요하다. 제품을 개발할 수 있느냐에 대한 방법론 보다는 수행할 수 있는 목적을 가지고 제품을 개발해야

한다. 테크놀러지, 크리에이티브, 비즈니스의 결합이 LED에 적용됐을 때 큰 성공을 할 수 있을

것이다. 또한 다양한 상황 반영 사용자 가치 중심 조명기기 및 응용제품 융합 디자인 기술개발을 토한

LED 산업 고부가가치화 및 국제 경쟁력 확보가 절실하다. 융합디자인 기술개발 및 확산을 통한

고품격 LED 조명 디자인 기술력 인프라 구축이 필요하다.

발표: 김용세 교수 / 성균관 대학교

www.skku.edu

 

LED용 실리콘 봉지재의 최근 기술 동향

실리콘 봉지재의 가장 주안점은 열적 안정성이다. LED 봉지재 국내 사용경향 및 해외업체의

사용경향에 대해 소개하겠다. LED용 실리콘은 투과성이 좋으며 실리콘은 다양하게 사용이

가능하다는 장점이 있다. 또한 다양한 형상이 가공이 가능하다. 일반적으로 예전에는 에폭시가

많이 사용되었지만 많은 문제가 드러나면서 실리콘으로 대체되고 있다 에폭시의 가장 큰 문제로

드러난 것이 열적 안정성 문제이다. 뒤에서도 말씀드리겠지만 점점 고휘도, 조명용 LED가

발전하면서 열적 안정성이 중요하게 생각되고 있다.

실리콘 소재는 200℃ 이상에서도 장시간 사용이 가능하고 -50℃~-90℃까지 견딜 수 있는

유연성을 지녔다. 또한 고온에서도 물성 저하 없이 우수한 기계적 특성과 온도 변화에 따른

좌우되지 않는 우수한 전기적 특성을 지니고 있다. 실리콘 소재는 오존, 자외선에 강한 내성을

지녔으며 유독 가스를 발생하지 않으면서도 난연성이 우수하다. 또한 산, 염기 및 극성

유기화합물에 우수한 내성을 지녔다. 그리고 우수한 선택적 가스투과성으로 의료용에 응용되고

있다.

실리콘 시장의 주요 업체들은 현재 외국 업체들이 차지하고 있다. 국내 시장의 경우 세계시장의

10% 정도를 차지하고 있다. 전체적으로 봉지재 시장의 규모를 정확하게 예측하기가 어렵다. LED 같은 경우 업체의 수가 많고 기술에 대한 응용이 다양하기 때문이다. 향후 봉지재 시장은

LED의 발전과 함께 높은 성장률을 예상한다.  LED용 실리콘 소재 시장 전망-LED용 봉지 재료는 일반적으로 에폭시 수지가 사용된다. 실리콘

재료는 에폭시 재료에 비해 내열성, 내UV성이 뛰어나고 장시간 경과 후 황변 및 투과율 저하가

거의 없다. 최근 고휘도, 고출력, UV LED가 개발되어 조명, LED BLU 등에 적용 중이며

에폭시의 신뢰성 및 물성 저하 문제로 실리콘 재료가 저용 확대되는 추세이다. 핵심재료 및

원기술은 다우코닝, 신에츠 등 선진 실리콘 기업이 보유하고 있으며 대부분의 봉지재 시장을

독점하고 있다. 다이-본드(Die-Bond)재도 에폭시 타입에서 실리콘 타입으로 변경되어 사용

중이며 헴켈, 신에츠 등에서 제품을 공급 중에 있다.

-예상 단가 높은 실리콘 봉지재

실리콘 봉지재는 아직까지 예상 단가가 높다. 또한 주요 원료를 대부분 수입하고 있기 때문에

우리가 경쟁력을 가지기 위해서는 이러한 부분을 국산화로 해결해야 한다.LED용 봉지재의 시장현황은 LED용 봉지재는 2008년 1,500톤(2007년 대비 91.5%)에서

2013년 예측 1,600톤(2008년 대비 106.7%), 금액으로는 2008년 88억 엔(약 1,232억 원)(2007년 대비 146.5%)에서 2013년 예측 277억 엔(약 3,878억 원)(2008년 대비 310%)이

되었다. 백색 LED의 주요 애플리케이션의 노트북이나 TV, 카 내비게이션용 백라이트, 조명 용도에서는

봉지재는 고휘도나 장수명 요구에 수반되어 내UV성이 요구되어 에폭시 봉지재로는 내UV성

향상에 한계가 있기 때문에 실리콘 봉지재가 사용되고 있다. 또한 장기 수명화를 실현하기

위해서는 세라믹 패키지나 실리콘 봉지재, 다이본드재를 사용하고 있고 최근에는 실리콘

봉지재를 사용하는 경우가 증가하고 있다. 실리콘 봉지재는 내열, 내UV성 특성이 우수하고

고각격이기 때문에 금액으로는 상당한 증가를 기대할 수 있다. 적외광 LED에서는 실리콘으로도

UV 열화를 피할 수 없어 현재는 유리 봉지재가 사용되고 있다.실리콘 봉지재는 주로 LCD TV 백라이트, 조명용 LED에 많이 쓰이고 있다. 최근에는 봉지재

특성을 살려 휴대폰 키패드, 고휘도를 요구하는 LCD 백라이트, 자동차용 LED 부분에 실리콘이

많이 쓰이고 있다.최근 봉지재 요구 특성은 휴대폰용 LED에서 찾을 수 있다. 저가형 LED를 기존 에폭시 봉지재에

사용 중이며 메틸 기반 실리콘을 적용 중이다. 또한 고휘도(고경도)LED-LCD BLU 신뢰성 및

휘도 향상 중요, 고경도(고휘도)LED-자동차용 LED, 고휘도, 고경도 LED- 조명용에 쓰이고 있다.LCD BLU-Phenyl계 실리콘 적용의 경우 조명/고출력-메틸계 실리콘 적용, Phenyl계 실리콘이

휘도특성은 좋으나 열적 안정성이 메틸계 실리콘에 비해 떨어지는 특성이 있다.다들 아시겠지만 LED 칩의 가장 주요한 문제는 열이 많이 발생한다는 것이다. 이 열을 어떻게

처리할 것인가가 가장 큰 문제이다. 때문에 실리콘 봉지재가 아주 중요한 기술로 떠오르고 있다. 하지만 실리콘 봉지재의 주요 기술은 일본이나 미국의 실리콘 회사들에게 집중되어 있다. 또한

이런 업체들을 중심으로 특허가 나오고 있다. 실리콘 봉지재의 경우 국산화와 기술개발이

시급하다고 생각한다.

발표: 이용준 박사/ KCCwww.kccworld.co.kr

 

선박용 LED 조명 설계방안

선박용 LED 조명 세계는 무한한 가능성을 가지고 있다. 한국해양대학교에서는 지역별로 해양

수산 조선 분야에 대해서 LED를 어떻게 적용할 것인가를 연구하고 있다. 2006년

첨단연구조명센터를 설립하고 본격적으로 연구를 시작했다. 기존과는 달리 조선 산업은 선박은

전문화와 대형화, 복잡화, 고급화, 고속화 등 신개념/신기술 선박이 등장할 것으로 본다. 이런

원인들로 인해 선박산업은 현재 어려운 상황에 처해 있지만 향후 다시 발전할 것으로 보며, LED 조명 역시 함께 발전할 것으로 보인다.

개인적으로 조명은 문화라고 생각하며 많은 학생들에게 이러한 부분을 강조하고 있다. 처음

조명산업이 탄생되고 이후 조명은 문화적인 니즈에 의해 발전해 왔다. 결국 조명을 단순하게

만드는 것 보다 왜 만드느냐가 가장 중요하다고 생각한다. 선박조명 역시 육상의 조명과 마찬가지로 현재 저탄소 에너지 세이빙이 대두되면서 LED가

접목되고 있다. 조선 산업은 향후 3년간 침체될 것으로 전망되며, 특수선 중심 사업 위주로

추진될 것으로 바라보고 있다. 이러한 시각의 주요 원인으로 몇 가지를 뽑을 수 있다. 그 중 중국 경제 성장과 더불어 선박의 대형화 추세이다. 또한 2005년 말 기준 선령 20년 이상

선박이 26.4%, 25년 이상 선박 13.4%를 차지할 만큼 노후 선박에 대한 대체가 이루어질

것이다. 해양 오염을 줄이기 위한 기준미달 선박 해체 증가되고 02년 11월 프레스티지호 사고

후 단일선체탱커의 정박 금지 및 IMO 퇴출시한 단축도 주요한 원인이다. 기존과는 달리 조선 산업은 선박은 전문화와 대형화, 복잡화, 고급화, 고속화 등 신개념/신기술

선박이 등장할 것으로 본다. 이런 원인들로 인해 선박산업은 현재 어려운 상황에 처해 있지만

향후 다시 발전할 것으로 보며, LED 조명 역시 함께 발전할 것으로 보인다.

-선박에서는 가격보다는 효율성과 신뢰성 우선

해양 분야에서는 커다란 이슈로 떠오르고 있는 부분이 선박 자외선 세균장치, 양식 조명장치가

떠오르고 있다. 일반적이지만 가장 어려운 부분이 선박조명이며 집어등은 오래전부터 연구의

대상이 되고 있다. 해양 조명은 육상 조명보다 많은 부분에 대해 시장에 진입할 수 있는 길이

열려져 있다. 현재 이러한 해양시장을 대처할 수 있는 시장은 1,200원억 정도의 규모이며 경관

조명의 경우 150억 정도의 규모를 예상한다.전체적으로 선박이 대형화 되고 고령화, 리모델링, 전문화, 고급화를 이루면서 가장 중요한

점으로 효율성을 중심으로 선박이 발전되고 있다. 지경부의 통계를 보면 운송 중에 선박에서

조명이 차지하는 전기 소비량이 10%정도 차지한다. 이렇게 보면 선박에서 조명이 차지하는

부분이 작아 보일 수도 있으나, 선박에서 조명은 단순하게 별개의 장치가 아닌, 하나의

시스템으로 바라봐야 한다. 육상에서는 조명의 가격이 문제가 될 수 있지만, 선박에서는 가격보다는 효율성과 신뢰성의

측면이 더 강하다. 때문에 LED 조명의 신뢰성만 입증된다면 선박 조명 시장에서 자리를 잡는 데

큰 문제가 없을 것이라고 생각한다. 육상조명과는 달리 일반 선박에서는 광학적인 특성의 규정이 없다. 때문에 시장이 좀 더 열려

있다고 생각한다. 결국은 우리가 요구하는 최적의 광원이 나온다면 적용할 수 있는

애플리케이션이 많다는 것을 의미한다.LED 조명 기술은 지금 현재의 수준에서도 선박 조명에 적용될 수 있다고 생각한다. 하지만

그전에 LED 조명을 왜 해야 하는 것인가를 먼저 인식시켜야 한다. 이 부분에서는 정부의 도움이

필요하다. 정부에서 경비정 잠수정에 먼저 LED 조명을 접목할 것으로 보인다. LED 선박 조명설계 방향은 고효율화 적용으로 갈 것이다. 이는 에너지 절감 차원에서

이루어지는 것인데, 백열등, 할로겐을 대체하면 소비전력 50~95%가 절감된다. 형광등을

대체할 경우 소비전력은 30%~60% 절감이 가능하다. 또한 유지보수비 절감 및 신뢰성 확보를

이룰 수 있다. LED 조명은 15,000~30,000시간(기존 광원 대비 10배)의 긴 수명을 보장한다. 또한 공간

이용율 및 내구성 향상의 측면에서 소형경량화를 이룰 수 있다. LED 선박조명 고려사항에서

규격은 KSC, KR(BV, ABS, DBV, GL, Lloyd), MIL이며 LED의 경우 특별한 규격은 없지만 IMO를 들 수 있겠다.또한 선박조명에 고려해야 될 사항은 방열, 방수/방습 구조, 전자파 장해 및

대책, 진동 및 충격을 들 수 있다.

발표: 길경석 교수/ 한국해양대학교

www.hhu.ac.kr