LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli

아두이노 시뮬레이터 01장 - 아두이노 시뮬레이터 서킷(Circuits) 01-1 아두이노 시뮬레이터의 필요성 01-2 아두이노 시뮬레이터가 필요한 사람 01-3 아두이노 시뮬레이터의 동작환경 02장 - 서킷(Circuits) 개요 02-1 팅커캐드(TinkerCAD) 회원가입 02-2 새로운 디자인 생성하기 02-3 회로 배선하기 02-4 키보드 단축키 사용방법 03장 - 신호와 회로의 기본 원리 03-1 디지털과 아날로그 신호 03-2 회로구성과 기본 원리 04장 - 디지털 출력 04-1 LED(발광다이오드) 04-2 LED 깜박이기 예제 04-3 저항(Resistor) 04-4 브레드보드(Breadboard) 04-5 시리얼(Serial) 모니터 04-6 두 개의 LED 교대로 깜빡이기 05장 - 디지털 입력 05-1 푸시버튼으로 LED 켜고 끄기 05-2 풀업(Pull-up)저항과 풀다운(Pull-down) 저항 05-3 내부 풀업(Pull-up)저항 사용하기 05-4 슬라이드 스위치 사용하기 05-5 푸시버튼을 슬라이드 스위치처럼 사용하기 05-6 PIR 센서로 현관등 만들기 06장 - 아날로그 입력 06-1 가변저항(Potentiometer) 사용하기 06-2 조도센서(Photoresistor) 사용하기 06-3 온도센서(TMP36) 사용하기 07장 - 아날로그 출력 07-1 LED 밝기 제어하기 07-2 삼색(RGB) LED 사용하기 07-3 DC모터 제어하기 08장 - 함수와 라이브러리 08-1 초음파(Ultrasonic) 센서 사용하기 08-2 서보모터(Servo motor) 사용하기 09장 - 액정 디스플레이(LCD) 09-1 액정 디스플레이(LCD) 사용하기 09-2 액정 디스플레이(LCD) 응용하기 10장 - 7세그먼트(Segment) 10-1 7세그먼트 사용하기 10-2 7세그먼트 디코더 사용하기 11장 - 적외선 센서와 리모컨 11-1 적외선 리모컨으로 LED 제어하기 11-2 적외선 리모컨으로 무드등 만들기 12장 - 모터 드라이버 12-1 모터 드라이버로 DC모터 제어하기 12-2 무선조종 2륜 자동차 만들기 13장 - 피에조(Piezo) 스피커 13-1 피에조 스피커 로 음계 표현하기 13-2 피에조 스피커로 전자키보드 만들기

LED 조명의 특징

LED(Light-Emitting Diode)는 p-n접합 다이오드의 일종으로, 순방향으로 전압이 걸릴 때 단파장광(monochro-matic light)이 방출되는 현상인 전기발광효과 (electroluminescence)를 이용한 반도체 소자이다. 순방향 전압 인가시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합 하면서 전도대(conduction band)와 가전대(valance band)의 높이차이(에너지 갭)에 해당하는 만큼의 에너지를 발산 하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산 되면 LED가 되는 것이다.

반도체를 이용한 첨단기술이 발전함에 따라 전기에너지를 빛에너지로 바꾸어주는 차세대 광원인 LED(lightemitting diode)가 개발되어 현재 여러 분야에 적용되어 지고 있다.

LED는 전기·전자·통신 분야의 신호용부터 광고용,교통·손전등,디스플레이 분야, 자동차의 브레이크등,간판,피난 유도등(exitsign),전광판 등 현재 광범위한 용도로 널리 쓰이고 있으며 無수은으로 환경 친화적이고,초경량으로 전력절감이 탁월하고 긴 수명·높은 신뢰성으로 간단한 구동회로와 R/G/B 색상제어가 용이하다는 장점이 있다.박막(InGaN,AlGaN,AlInGaN 등)물질 개발 및 낮은 결함,GaN기판 성장 기술과 QD(양자점)형성 및 도핑 기술(GaN),chipdesign및 package기술로서 양자 효율 증대와 내열 설계 기술 등의 기술이 진보되어 powerLED의 공급전류가 수십에서 수백 mA의 큰 전류를 흘릴 수 있는 초고휘도(ultra high brightness)LED가 개발되었으며,형광물질을 도포한 백색 LED의 개발로 인하여 머지않아 LED가 일반조명으로 널리 쓰이게 될 것이란 기대가 한층 높아졌다. 그러나 LED를 일반 조명에 쓰기 위해서는 여러 가지 문제점이 있는데 그중 하나가 현재 개발된 LED는 일반 조명으로 쓰이고 있는 형광등이나 백열전구에 비해 그 조도가 굉장히 낮은 것이다. 따라서 LED를 여러 개 array로 packaging하여서 일반 조명과 같게 만들어야 하는데 이때 LED 내부 접합부의 온도 상승으로 인하여 광특성이 변하게 되는 문제점을 안고 있다.

LED(Light Emitting Diode)


1. 서론
2.조명 기구와 동작 원리
3.LED의 발광 원리
4.기존 조명과 LED 조명의 특징 비교
5. LED의 기본 구조
6.LED 부분별 명칭
7.전기적 동특성과 전원장치(Ballast)
8.LED 구동 제어 방식과 회로 분류
9.LED의 발전
10.응용 분야

LED는 발광다이오드(luminescent diode) 라고도 한다.
반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광현상은 전기 루미네선스[전기장발광]라고 하며, 1923년 탄화규소 결정의 발광 관측에서 비롯되는데, 1923년에 비소화갈륨 p-n 접합에서의 고발광효율이 발견되면서부터 그 연구가 활발하게 진행되었다. 1960년대 말에는 이들이 실용화되기에 이르렀으며,미래의 첨단조명으로 많은 연구가 이루어지고 있다.

LED는 크게

IRED(Infrared Emitting Diode)   

VLED(Visible Light Emitting Diode)로 나뉘어 진다.

● Infrared LED chip

IRED(Infrared Emitting Diode) Chip을 뜻하는 것이다.

이 칩은 가공되어 IR Emitter, TV 리모컨, 광학스위치, IR LAN, 무선 디지털 데이터 통신용 모듈등에 쓰인다.

● Visible LED chip

VLED(Visible Light Emitting Diode) Chip을 뜻하며 빨강, 녹색, 오랜지색 등이 개발되어 있다.
이 칩은 램프로 조립(LED)되어 각종 전자제품의 표시나 신호등 및 전광판등의 광원으로 쓰인다.
 


LED반도체라는 특성으로 인해 처리속도, 전력소모, 수명 등의 제반사항에서 큰 장점을 보여 각종 전자제품의 전자 표시부품으로 쓰여지고 있으며, 높은 휘도의 제품들이 생산되면서 앞으로 첨단조명의 광원으로 각광받고 있다.

기존 전구램프처럼 눈이 부시거나 엘러먼트가 단락되는 경우가 없는 LED는 소형으로 제작되어 각종 표시소자로 폭넓게 사용되고 있으며 반영구적인 수명(약 1백만시간)으로 그 활용도가 높다.
특히 청색LED의 상용화로 LED의 풀컬러 구현이 가능해지고 가격도 크게 낮출 수 있게 되면서 제품의 활용도는 급속히 높아질 전망이다.

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<이미지. LED 조명 특징>

위에서 알 수 있듯이 LED조명은 전기를 100%가까지 빛 에너지로 전환할 수 있는 고효율이며, 수명도 길고, 가격도 저렴합니다. 수은이 들어가는 형광등에 비하면 굉장히 친환경적 입니다. 또한 발열도 적습니다.

이런 특징 때문에 사회 전반에 걸쳐서 조명장치를 LED로 바꾸고 있는 추세 입니다.

지자체에서 신호등 및 가로등을 LED로 교체하면 연간 수십억의 전기료가 절감됩니다

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<LED 신호등 >

<LED 가로등  >

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발광다이오드(LED) 조명이 입간판 조명으로 사용하는 형광등과 할로겐 가로등을 빠르게 대체해 나갈 전망이다.

SK네트웍스가 수도권 지역 일부 주유소에 한해 기존 입간판 조명을 발광다이오드(LED) 조명 간판으로 교체하는 방안을 검토 중이다. 또 국내 1위 기업인 삼성전자도 전국 디지털프라자 매장과 옥외광고용 간판에 LED를 도입할 것으로 알려졌다. 올 들어 대형 유통매장과 KT 등 대기업 본사, 일부 지자체의 가로등을 중심으로 LED 조명이 서서히 보급되는 가운데 SK·삼성 등 여타 대기업들도 속속 가세하려는 움직임이어서 조만간 LED는 국내 시장에서도 빠르게 확산될 전망이다.

3일 업계에 따르면 SK네트웍스(대표 정만원)는 하반기부터 수도권 지역의 신설 및 개보수 주유소를 대상으로 입간판(폴 사인) 조명에 LED를 적용하는 방안을 고려하고 있다. 최근 개정된 옥외광고물 규제 법령에 따라 수도권 지역 입간판 규격이 축소됨으로써 종전보다 작은 크기의 조명 간판으로 대체해야 하는데 기존 형광등을 쓸 경우 밝기가 크게 감소해 광고 효과가 떨어질 수밖에 없기 때문이다. 에너지 절감 효과는 크면서도 형광등보다 휘도가 높은 LED 조명을 유력한 대안으로 검토하는 이유다. 특히 주유소의 경우 형광등 입간판 하나가 개당 5000만원을 호가하는데다 수명주기도 6개월에 불과해 전기료 및 유지보수 비용이 큰 실정이다.

SK네트웍스 관계자는 “LED의 장점이 많아 유력한 검토대상중 하나지만 일단 초기 투자비용 부담이 크다”면서 “LED와 더불어 외부 조명이나 야광체 간판 등 여러 가지 대안을 함께 고려하고 있다”고 말했다.

삼성전자(대표 이윤우)도 간판 제작 용역사인 제일기획을 통해 국내 대리점인 디지털프라자와 여타 옥외광고용 간판에 LED 광원을 도입하는 방안을 추진 중이다. 삼성그룹의 경우 에버랜드가 주축이 돼 최근 제일기획 본사 사옥내 조명을 이미 LED로 교체한 바 있다.

또 올 들어 롯데그룹에서는 전국 백화점의 간판과 매장 조명에 LED를 도입하는 움직임이고, 서울 동대문의 대형 유통 매장인 ‘밀리오레’가 매장 내부 조명을 하반기 LED 조명으로 설치할 예정이다. 이밖에 공공기관 가운데는 지난해 부천시가 시청앞 잔디광장 가로등 조명 122개를 할로겐 조명에서 LED로 교체한데 이어 올 들어서는 서울 마포구와 서울시가 지역내 가로등에 LED 조명을 도입키로 하는 등 최근 민간·공공 전 부문에 걸쳐 확산되는 추세다.

 LED시장, 내년부터 확 커진다"

발광다이오드(LED)산업이 내년부터 LCD TV용 백라이트유닛(BLU) 수요와 일반 조명기기 대체에 따른 매스마켓 형성이 맞물리면서 폭발적인 수요 증대를 맞을 전망이다. 앞으로 우리만의 독자적인 LCD BLU 방식, 와이브로(WiBro)와 결합된 조명시스템 특허 선점 등으로 지금까지 칩 및 발광물질 등에 집중됐던 외국의 특허권에도 공세적으로 대응해야 한다는 지적이 제기됐다.

6일 지식경제부에서 열린 ‘IT 정책연구회’ 토론에서 이재학 더리즈 부사장은 “LED TV 출시 등 중대형 LCD BLU용 신규 LED 수요가 기술적인 문제 해결로 확대되고 있는 것과 함께 정부의 적극적인 LED조명 보급 정책은 관련 국내 산업의 성장을 이끌어내기에 충분한 요소로 작용할 것”이라고 말했다.
이 부사장은 “우리 대기업은 물론이고 중견 전문기업들까지 기판에서 패키지, 모듈까지 전 공정을 수직계열화하면서 대응력을 갖추고 나선 것도 2010∼2011년 본격적인 LED시장 확장기 때 우리가 얻을 수 있는 시장 지분을 넓히는 토대가 될 것”이라고 내다봤다.

LED 융합 조명산업 발전포럼에 따르면 국내 LCD BLU 시장 규모는 내년 1500억달러 선에 머물겠지만 이후 2년 만인 2012년 무려 6배나 급성장한 9000억달러에 이를 전망이다. LED 일반 조명기기 시장도 내년 5607억달러에서 2012년 무려 1조2837억달러로 덩치를 키울 것으로 예상됐다.

이 부사장은 “니치아, 도요타고세이, 필립스, 오스람 등 거대 글로벌기업의 LED 원천 특허는 2010년 이후면 거의 그 생명력이 소멸될 것”으로 내다봤으며 “우리도 뛰어난 IT와 애플리케이션 능력을 LED에 접목해 가령 ‘무선+LED조명’ 등 전에 없던 최종특허를 등록함으로써 대응력을 높여갈 필요가 있다”고 말했다.
이는 이미 나와 있는 LED기술을 조명에 그냥 가져다 쓰기보다 IT 및 디지털프로세싱 기술과 적극 결합함으로써 지능형·감성형 조명시장으로 확대하는 전략이 필요하다는 지적과 일맥상통한다.

노시청 한국조명기술연구소 이사장(필룩스 대표)은 “앞으로 감성조명 시장은 우리가 전 세계적으로 선도할 수 있는 매우 유망한 분야”라며 “LED가 우리 조명산업의 글로벌 경쟁력과 지배력을 한 단계 끌어올리는 새로운 동력이 될 것”으로 전망했다.

LED 조명의 장단점LED 최대 장점은 형광등에 비해 전력 소모가 절반 이하로 낮고 수명은 5배 이상 길다는 점이다.

상업용 LED 전력효율은 2002년 30㏐/W(루멘/와트ㆍ밝기를 소비전력으로 나눈 값)에서 지난해 100㏐/W로 크게 개선됐다. 수명도 꾸준히 증가해 지금은 통상 5만시간(5.7년)에 달한다. 기존 선형 형광등에 비해 2배 이상이고 백열등보다는 50배나 길다. 2010년이면 수명 7만시간, 전력효율은 140㏐/W짜리 상용 제품이 출시될 전망이다.

LED는 빛의 '지향성'도 뛰어나다. 원치 않는 방향으로 빛이 산란되는 정도가 기존 광원에 비해 낮다는 얘기다. 그 덕분에 조명효율이 네온등이나 형광등이 40% 수준이라면 LED는 80%까지 높아졌다. 의료기기나 실험기기 조명으로는 최적 조건이다.

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백열등과 형광등에 비해 내구성이 좋고 유지보수 비용도 적게 든다. LED칩은 보통 에폭시 플라스틱 수지로 포장되기 때문에 유리관보다 당연히 내구성에서 앞선다. 형광등이나 네온등과 달리 수은을 사용하지 않기 때문에 환경친화적이기도 하다.

소형화가 가능한 점도 산업적 측면에서 주목된다. 칩 하나가 0.3~1㎜밖에 안 되기 때문에 아주 작은 제품에도 얼마든지 채택될 수 있다. 요즘 나오는

LED TV 두께가 기존 LCD TV보다 훨씬 얇아진 것도 LED칩이 작기 때문이다.

그러나 단점도 있다. LED칩 수율이 60% 수준으로 아직 낮고 높은 재료비로 인해 상대적으로 가격이 비싸다는 점이 꼽힌다. 조명용 LED를 기준으로 형광등이 3000원 수준이라고 보면 LED 조명은 3만원에서 비싸게는 30만원에 이른다.

금호전기/LED 조명 본격양산

 

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발광다이오드(LED) 조명 업체로 변신을 꾀하고 있는 금호전기는 기존 형광등을 대체할 수 있는 형광타입 발광다이오드(LED) 램프(모델명 : 어스케어) 양산을 시작했다고 9일 밝혔다.


이번에 양산을 시작한 LED 램프는 22와트(W)급 10만 개로 기존 32W 형광램프를 즉시 대체할 수 있는 게 가장 큰 특징이다. 기존 램프 대비 31%의 절전 효과가 있고 수명은 3배 이상이란 게 회사측 설명.

특히 타사 LED 램프와 비교 시 균일한 광원 구조로 빛이 은은하고 골고루 분포돼 눈부심이 적다고 회사 측은 강조했다.

이 회사는 이 제품에 이어 22W 형광등을 대체할 수 있는 14W 제품과 40W 형광등 대체용 28W LED 조명도 조만간 선보일 계획이다.

글로벌 기업 '짝짓기'

초기 시장 헤게모니 쟁탈전..특허 중심으로 맞손

LED 산업이 글로벌 신성장동력으로 부상하면서 '짝짓기' 열풍이 거세다. 합작사 설립, 라이선스 체결 등을 통해 시장에서 헤게모니를 강화하기 위한 포석이다.
우선 삼성은 그룹 차원에서 LED 사업의 조기 일류화를 위해 삼성전자와 삼성전기의 LED 합작사 '삼성LED'를 설립키로 하고, 조만간 공식 출범행사를 가질 예정이다.
삼성전자(591,000원

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1,000 -0.2%)의 반도체와 삼성전기(46,900원
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450 -1.0%)의 LED 기술력을 결합, 시너지를 도모하는 것이 세계 무대에서 영향력을 키우는 데 도움이 될 것이라는 판단에서다.

또 특허 이슈에 선제 대응하기 위해 지난 3월 일본 도요타고세이(TG)와 양사의 LED 특허를 자유롭게 사용하는 내용의 크로스 라이선스를 맺었다.
LED 업계 세계 1위인 일본 니치아가 지난 2월
서울반도체(33,750원

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1,050 +3.2%)와 LED 특허 라이선스를 체결한 배경도 삼성LED의 출범과 무관치 않다는 해석이다.
삼성이 공격적으로 나오는 가운데 특허 분쟁에 더 이상 체력을 소모해서는 안 된다는 판단이 크게 작용했을 것이란 얘기다.
업계의 한 전문가는 "니치아로서는 삼성이 LED 사업을 공격적으로 추진 중인 가운데 특허 분쟁에 발목이 잡혀 경쟁력이 뒤처질 것을 우려할 수밖에 없었을 것"이라며 "니치아가 삼성을 경계하는 건 익히 알려진 사실"이라고 전했다.

앞서 LG이노텍(85,000원

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1,000 -1.2%)이 일본 TG와 특허 라이선스를 체결하고 금호전기(37,750원
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550 -1.4%)와
알티전자(7,250원
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250 +3.6%)가 각각 니치아, 오스람에 구애하는 것도 모두 LED 시장에서 헤게모니를 강화하기 위한 포석이란 분석이다.

글로벌 기업들은 일찍부터 '짝짓기'를 통해 시장지배력을 키워왔다.
도요타고세이는 조명 시장을 선점하기 위해 오스트리아의 트리도닉(Tridonic)과 합작사를 설립했다.
미국 크리는 조명 시장 진출을 위해 홍콩의 코트코(Cotco)와 미국 LED조명 관련 업체 LLF를 인수했다. 또 미국 USCB 연구소와 조명용 LED를 공동 개발하고 있다.
필립스는 당초 애질런트와 합작사로 설립한 루미레즈 지분을 2007년 1월부로 100% 인수, 자회사로 편입했고 칼라 키네틱스도 사들이며 수직계열화를 구축하고 있다.

홍정모 키움증권 연구원은 "해외 업체들은 주로 M&A 많이 하는데 LED가 태동 산업이라 아직 기술표준이 없는 가운데 M&A 통해 기술력 내재화, 차별화를 하기 위한 전략"이라며 "부가가치를 창출하는 방향으로 경쟁력을 키워 시장에서 헤게모니를 강화하기 위한 것"이라고 분석했다.

대량생산 가능한 나결정 LED 형광체 합성

 Eu2+, Ce3+와 같은 란탄족이 도핑된 질화 실리케이트 그리고 산화 실리케이트는 백색발광 다이오드로 응용하는데 있어 매우 효율이 좋은 발광 재료 (형광체)로서의 가능성을 보여주었다. 근자외선 혹은 청색광으로 여기시키면 Eu2+가 도핑된 형광체가 가시광선을 발광하게 된다. 이것은 Eu2+의 발광이 4f ? 5d parity 허용 천이이기 때문에 가능하며 이러한 전자의 이동은 주어진 모체의 결정장과 공유결합성에 매우 민감하다. 질화물 모체에서 Eu2+의 여기와 발광 밴드는 산화물에 비하여 상당히 장파장쪽으로 이동을 하게 되는데 이것은 Eu2+와 N 리간드 사이의 공유결합성 때문이다. 이는 Nephelauxetic effect로 잘 알려져 있다. 이러한 특성으로 인해 Eu2+가 도핑된 형광체는 백색 발광 다이오드용 down-conversion 발광 재료로 사용될 수 있다.

Eu2+으로 활성화된 질화물 형광체는 양자 효율이 높으며, 광 안정성과, 열 안정성이 우수한 특성을 지닌다. 또한 Eu2+ 이온은 2개 혹은 3개의 형광체를 이용하여 백색발광 다이오드를 제조하는 데 있어, 적절한 밴드 모양을 나타내므로 다양한 백색발광 다이오드에 적용할 수 있다. 그러한 우수한 형광체의 대표적인 예는 CaAlSiN3:Eu2+ 와 Sr2-x-yBaxCaySi5N8:Eu2+ (소위 2-5-8 형광체라고도 불린다.)이다. 그러므로, 새로운 질화실리케이트 모체를 만들기 위해 만은 노력이 이루어졌다. 그러나 이 외에도 이미 알려진 질화물계 형광체에 대한 최적화된 합성법을 개발하는 것도 중요한 연구의 목표가 된다.

질화 실리케이트를 합성하기 위해서는 질화 규소, 메탈, 그리고 산화물과 같은 원료물질을 이용해 1500 에서 1650 oC의 고온 공정을 거쳐야 한다. 산화물의 Carbothermal reduction and nitridation (CRN)과 같은 새로운 방법을 사용해서 합성 온도를 1400?1500 oC로 낮출 수 있다. 그러나 CRN 방법은 합성된 물질에 상당량의 탄소가 포함되며 이것은 형광체의 발광 효율을 떨어뜨린다. 합성 온도를 낮추는 또 다른 방법이 MSiN2 (M = Ca, Sr, Ba)의 합성에 대해 보고되었으며 이 경우 900?1000 oC에서 합성이 이루어졌다. 그러나 알칼리 금속 융제가 탄탈륨 앰플 안에서 사용이 되어야 하기 때문에 대량 생산을 위한 스케일-업에 장애가 된다. AlN 혹은 GaN과 같은 이원계 질화물의 결정성장에 대해 Ammonothermal 방법을 통해 상대적으로 낮은 온도 (500?700 oC)에서 합성이 이루어졌다. 반면, 다원계 질화 실리케이트를 합성하기 위한 유사한 저온 solution-based 합성 방법은 거의 연구되지 않았다.

최근, CaAlSi 화합물을 원료로 supercritical ammonia와 연속적인 열처리를 통한 저온 공정을 통해 CaAlSiN3를 합성하는 방법이 보고되었다. 광화제로서 NaNH2를 첨가할 때 최적화된 수율이 얻어졌으나, 이 경우 입자에 균열이 나타나고, 막대 모양의 결정이 형성되었다. 최근에 우리는 질화 실리케이트 형광체에 대한 또다른 저온 합성 방법을 소개하였고, 결정모양과 발광 특성에 대한 금속 아미드의 영향을 보고하였다. 
독일의 Wolfgang Schnick연구팀은 효율이 높은 Sr2Si5N8:Eu2+와 Sr2-xBaxSi5N8:Eu2+를 합성하기 위해 supercritical 암모니아를 포함한 one-pot approach 안에서 단일 전구체를 사용한 합성을 미국화학회지 Chemistry of materials 6월 23일자로 발표하였다. 질화 실리케이트가 상대적으로 저온인 1300?1400 oC에서 단일 전구체를 열처리하여 얻어졌다. 이 방법을 통해 생성물의 조성을 쉽게 조절할 수 있고, 생성물 안에서 활성제 및 각 원소들이 균일하게 분포될 수 있다. 더욱이 나노 결정질 실리콘을 사용하여 약 200 nm의 크기를 가지는 구형 형광체 결정립을 합성하였다. 결정 모양 및 형광체의 발광 특성에 대한 실리콘 원료 (실리콘 다이이미드, 실리콘 파우더, 나노 결정질 실리콘)를 이용하였고 그에 대한 영향이 조사되었다.

900 oC 이상에서 Sr2Si5N8:Eu2+ phosphor의 상이 형성되기 시작하며 1400 oC 이하에서 생성물이 형성되었다. 이 조건에서 질화 실리케이트 형광체는 200 nm의 구형으로 합성되었다. 발광 다이오드 안에서 빛의 추출효율이 빛의 trapping과 재흡수의 감소를 통해 증가할 수 있으므로 구형 형광체가 발광 다이오드로 적용되는데에 적합하다. 이 one-pot 전구체 approach의 장점으로서 Sr2-xbaxSi5N8:Eu2+에서 Sr/Ba 비율을 정확히 조절할 수 있으며 Eu2+의 도핑 농도를 쉽게 조절 할 수 있다. 동시에 atomic level에서의 원소들의 혼합 혹은 적어도 나노 스케일의 혼합이 solution approach를 통해 이루어질 수 있으며, 결과적으로 불순물을 유발할 수 있는 milling이나 pre-reaction 단계가 필요하지 않다. 또한 이 방법은 대량 생산으로도 쉽게 확장이 될 수 있다. 본 연구에서 합성된 형광체는 conventional한 고온 제조 방법으로 합성된 마이크로 크기의 질화 실리케이트 형광체와 비슷한 수준의 발광 특성을 나타내었다.

조명용 LED시장 및 한국LED 조명산업의 이해

LED 광원은 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 백열등 / 할로겐 / 형광등 대체뿐 아니라 휴대전화, 자동차, 대형 BLU, 냉장고, 집어등, 식물육성, 경관조명, 의료용 조명 등 빛 에너지가 필요한 모든 분야에 적용할 수 있기 때문에 시장잠재력 자체가 무궁무진하며, 실 생활에 적용된 응용제품까지 큰 관심을 끌고 있다.

특히 최근에는 삼성, LG 등 간판 대기업들이 LED 산업의 수직집적화를 통해 칩 / 패키지 등LED 소자에서부터 LED가 채용된 응용기기에 이르기까지 전후방산업을 아우르는 영역에 대한 대대적인 투자 경쟁에 나서고 있으며, 이에 따라 반도체 설계업체들도 관련 시장 확대를 기대하며 LED 관련 반도체 개발 및 제품화를 서두르고 있는 상황이다.

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli

실제로 LED 및 LED 조명산업은 다른 어떤 산업보다도 미래 성장성이 높은 산업으로 인식되어 많은 기업들이 본격적인 진출을 모색하고 있다. 그러나 기업들이 전략수립, 제품개발, 마케팅활동 등에 필요한 체계적인 분석정보는 부족한 상황이다

 2009년 한국 과 대만 LED 비교

 야노(Yano) 경제 연구소는 한국, 대만에 있어서의 LED 시장에 관한 조사를 실시하였다. 조사기간은 2008년 9월~2009년 5월로, 조사 대상은 한국 및 대만의 LED 관련 메이커(소자, 패키징), 조명기구 메이커 22개사이다. 조사 방법으로는 야노 경제 연구소의 전문 연구원에 의한 직접 면담 취재 및 각종 문헌 조사를 병용하였다.

LED(발광 다이오드)는 반도체의 PN 접합을 가지고 있는 결정체로서 일정 방향의 전류를 흘리면 발광하는 반도체이며 높은 효율성으로 에너지 절약 광원, 차세대 조명으로 되어 있다. 기존에는 주로 휴대전화 등의 소형 액정 백라이트 용도에 사용되고 있었지만 최근 노트북이나 TV의 액정 백라이트, 자동차, 조명 등으로 용도가 늘어나고 있다.

조사 결과를 살펴보면, 한국·대만 LED 시장의 경우 기존 휴대전화 전용이 주요 용도이었지만 최근 그 응용범위를 늘려 양국 시장은 확대되고 있다. 2008년 한국 LED 시장은 전년 대비 135.1% 증가한 517억 엔(약 8,632억 원), 대만 LED 시장은 전년 대비 104.1% 증가한 2,111억 엔(약 2조 8,450억 원)이었다.

2008년 한국 LED 칩 생산 능력은 2005년 대비 216.6%인 7억 8,000만개/월로 증가하고 있다. 이것은 노트북의 LED 백라이트 유닛 채용률이 2008년에 들어 급증한 것으로 향후 조명용도 확대에 기대하여 대기업 LED 메이커가 설비를 증강하였기 때문이다. 대만 2008년 LED 칩 생산 능력도 전년 대비 137.9%인 133억 1,000만개/월로 확대되고 있다. 2006년에는 칩 대량생산에 의한 가격의 대폭 하락이라는 침체기를 경험했지만 그 후 이익 확보를 위해 M&A를 적극적으로 진행하여 비용 경쟁력을 중시하여 적극적으로 생산 능력을 증가시키고 있다.

한국의 LED 시장에서는 중·대형 액정 백라이트, 차량 탑재 관련용도, 그리고 조명용 백색 LED의 제품화를 향한 움직임이 적극적으로 전개되어 향후에도 순조롭게 시장이 확대될 전망이다. 한편 대만은 범용 제품의 양산 효과로 저가격화가 되고 있어 그것을 무기로 수출 공세를 펼치고 있기 때문에, 금액 베이스에서의 대폭적인 성장은 기대할 수 없다. 그 결과 2010년의 한국 LED 시장규모는 656억 엔(약 1조 931억 원), 대만은 2,100억 엔(약 2조 8,350억 원)이 될 것으로 예측하고 있다

LED강국이 대기 위하여

조명업계에 ‘60년 주기설’이 있다. 60년마다 혁신적인 광원이 등장해 시장을 개척해왔다는 통설이다. 에디슨의 백열등 발명부터 시작했다. 에디슨이 미국에서 백열등을 개발한 것은 1879년. 그로부터 59년 후인 1938년 형광등이 세상에 태어났다. 형광등과 백열등은 오늘날까지 매년 1000억달러가 넘는 조명시장을 양분했다. 형광등이 발명되고 58년 후인 1996년에 과학자들이 불가능하다고 여겼던 백색 발광다이오드(LED)가 화려하게 등장했다. 사람들은 백열등 발명 120여년 만에 등장한 백색 LED의 출현을 다시 한 번 조명 시장을 평정할 ‘왕의 귀환’으로 받아들이고 있다.
우리나라도 예외가 아니다. 최근 정부는 연이어 ‘저탄소 녹색성장’을 강조했고, 그때마다 LED가 전면에 등장했다. 때마침 고유가 바람이 몰아치면서 정부 주장에 설득력을 실었다. 2015년까지 전체 조명의 30%를 LED로 바꾼다는 일명 ‘1530프로젝트’는 LED 보급 정책의 상징이 됐다. 이를 통해 매년 약 160억킬로와트(㎾)의 전력과 680만톤의 이산화탄소 저감 효과를 기대했다.

LED 가격이 다소 비싸다고 해도 4∼5년간의 전기요금 절감분을 감안하면 이미 백열등보다 저렴하다. LED 광효율이 갈수록 높아지고 가격은 지속적으로 낮아지고 있다. 2015년께 전 세계적으로 460억달러 이상의 LED조명 시장이 형성되리라는 주장이 설득력을 얻고 있다. 문제는 국내 LED 산업계가 과거 반도체·LCD 육성기에 저지른 시행착오를 되풀이하고 있다는 점이다.

◇부품·소재 취약 고질병=

원천기술의 부족과 취약한 부품·소재 경쟁력은 LED 분야도 예외가 아니다. LED 조명의 핵심이라 할 수 있는 LED 생산량에서 우리나라의 2006년 점유율은 9%대로 일본·대만·미국·유럽에 이어 세계 5위권이다. 6위 중국(4%)에 겨우 5%포인트 차이로 앞선다. 지난 2007년 서울반도체·삼성전기·LG이노텍의 LED 3사 매출액 합(고휘도 LED 패키징 기준)은 4억2000만달러다. 1위 일본 니치아(9억6500만달러)의 절반도 채 되지 않는다. 비록 LED를 응용한 조명 기술에 우리나라가 다소 앞선다고 해도 칩 및 패키징 기술에 비하면 진입 장벽이 턱없이 낮다. 사정이 이렇다 보니 현재 국내에서 만든 LED 조명의 대부분은 일본·미국 등으로부터 수입한 LED를 장착했다. LED가 LED조명 원가의 3분의 1을 차지한다. 상당한 부가가치가 해외로 유출되는 셈이다. LED 포털사이트를 운영하는 유정희 코레즈 사장은 “장기적으로 LED 원천 기술에 대한 투자와 연구개발이 선행돼야 한다”며 “현 상태로라면 우리 LED산업은 일본의 속국이 될 가능성이 높다”고 경고했다.

소재 분야는 더 취약하다.

백색 LED 핵심인 황색 형광체는 국내 생산량이 거의 없다. 한국화학연구원 등이 자체 개발한 형광체가 있지만 특허 문제로 마음놓고 사용하기 어렵다. 양산용으로 쓸 수 있는 LED 형광체는 일본 니치아의 ‘YAG’, 독일 오스람의 ‘TAG’, 일본 도요타고세이 외 소수 업체가 공동 소유한 ‘실리케이트’가 전부다. 이들과 특허 사용계약을 하면 로열티를 지급하고 형광체를 사용할 수 있다. 하지만 그만큼 원가 경쟁력에서 한 수 접고 들어갈 수밖에 없다.

실리콘 마감소재인 ‘인캠슐런트’와 가장 기초 소재인 사파이어 웨이퍼도 외산 제품들이 주류를 이룬다. 업계 관계자는 “우리나라가 반도체·LCD 강국이라지만 핵심 부품·소재 및 장비는 대부분 외산”이라며 “LED라고 사정이 크게 다르지 않다”고 꼬집었다. 조명기술도 중요하지만 우선 LED를 포함한 부품·소재 기술력부터 제고하는 발상의 전환이 필요한 시점이다.

◇대만을 배우자=

오늘날 LED 시장 점유율 2위인 대만도 백색 LED 패키지를 생산한 지 불과 6년밖에 되지 않았다. 그러나 웨이퍼부터 칩·패키징까지 이어지는 탄탄한 공급사슬과 든든한 전방산업의 지원 덕에 단숨에 세계적 지위에 올라섰다. 우리나라에 삼성전기·LG이노텍·에피밸리 정도인 LED 에피·칩 업체가 대만에는 즐비하다. 에버라이트·킹브라이트·라이트온 등 패키징 업체들도 그 뒤를 받쳤다.

한국이 LED 조명개발에 몰두하는 사이 대만은 핵심 부품에 적극적으로 투자했다. 이로써 장차 애플리케이션 영역에서도 강자로 등장할 전망이다. 최근에는 일본·미국 등 선진 LED 업체와의 특허 사용계약으로 로열티를 치르는 대신, 유기금속화학기상증착기(MOCVD)에 과감히 투자함으로써 규모의 경제를 이룩했다. 에버라이트·라이트온·AOT가 도요타고세이·오스람·크리 등과 라이선스를 추진 중인 것으로 알려졌다. 에피스타는 과거 붉은 LED칩 분야에서 규모의 경제를 달성, 시장의 60% 이상을 독식했다. 최근 MOCVD를 대량 도입, 2009년부터는 노트북PC BLU용 LED 칩 생산에 박차를 가할 계획이다.

◇BLU·자동차에 눈을 돌려라=

국내에 LED조명 붐이 일긴 했지만 사실 LED를 이용한 애플리케이션 중 가장 성장률이 큰 시장은 LCD용 백라이트유닛(BLU)이다. 이미 중소형 BLU 대부분이 LED를 주요 광원으로 사용하고 있다. 점차 대면적 BLU도 LED를 차세대 광원으로 탑재할 것으로 기대된다. 시장조사기관 자료에 따르면 2011년 전체 LED 생산량의 35% 정도가 BLU에 소모된다. 자동차 전장부품에 들어가는 LED가 14%로 그 뒤를 이었다. 반면에 조명용 LED는 전체의 12% 남짓에 불과하다. 우리나라 LED 산업이 조명에서 눈을 돌려 여타 애플리케이션에 관심을 쏟아야 하는 또 다른 이유다.

안석현기자


LED(발광다이오드)

“전기 아끼니 CO₂줄고 탄소배출권 부수입, 1석3조 LED 녹색성장 이끈다”

국내 최초' CO₂하우스'를 가다 

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli
23일 경기도 부천의 화우테크 공장에서 보안경을 쓴 근로자가 컨베이어 벨트 위를 지나가는 LED 전구의 품질 검사를 하고 있다.

경기도 부천시 오정산업단지 안에 위치한 발광다이오드(LED) 조명업체 화우테크놀러지 본사. 오정단지의 입주 기업 중 처음으로 준공한 이곳은 국내 최초의 LED 조명 전용 건물이다. 일반 건물에서 흔히 볼 수 있는 형광등·백열등·할로겐등을 전혀 쓰지 않았다는 뜻이다. ‘빛을 내는 반도체’로 불리는 LED 조명은 형광등에 비해 가격이 열 배 이상 비싼 대신 전기를 적게 쓰고 수명이 긴 친환경 고효율 제품이다.


화우는 15억원을 들여 지하 1층 주차장에서 맨 위층인 7층까지 연면적 4만2000㎡의 건물에 7668개의 LED 조명을 설치했다. 주력 제품인 LED 조명의 우수성을 해외 바이어 등에게 눈으로 직접 보여 주기 위한 것이다. 14일 열린 준공식에는 100여 명의 해외 고객과 합작사 관계자를 포함, 300여 명이 몰려 LED 조명에 대한 높은 관심을 보여 줬다.
화우는 LED 조명을 활용한 탄소배출권 사업도 추진 중이다. LED 조명을 쓰면 전기요금을 아낄 수 있을 뿐 아니라 발전소에서 나오는 온실가스(CO₂)도 줄어드는 데 착안했다. 화우의 경우 일반 조명을 설치했다면 연간 814㎿h의 전기가 필요하지만 LED 조명은 430㎿h에 불과하다.

조명을 바꾸는 것만으로 전력 사용은 384㎿h(2200만원), 온실가스 배출은 226t 감소한다. 유엔기후변화협약(UNFCCC)에서 LED 조명을 통한 온실가스 감축량을 인정받으면 그만큼의 탄소배출권을 다른 나라나 회사에 팔 수 있다.

이 회사 유영호 대표는 “LED 조명과 탄소배출권을 연계한 사업은 세계에서 처음”이라며 “LED를 통한 녹색성장에 화우가 선도적 역할을 하겠다”고 말했다.

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli

메탄가스 절감 위해 쇠고기 배식도 줄여

23일 오전 화우 본사 입구 로비에 들어서니 LED 조명으로 장식한 안내판 위에 대형 모니터가 눈에 띄었다. 안내를 맡은 사원 임선혜씨는 “LED 조명이 전력 사용량과 온실가스를 얼마나 절감했는지 보여 주는 장치”라며 “현재는 시스템을 시험 중이어서 과거 자료가 나타나지만 조만간 실시간으로 자료가 올라올 것”이라고 말했다.


모니터를 들여다보니 층마다 막대 그래프와 숫자가 표시돼 있었다. 2월의 경우 LED 조명으로 총 2만2226㎾h의 전기를 사용했고, 이것을 온실가스 배출량으로 환산하면 1만2526㎏이었다. 일반 조명과 비교한 온실가스 감축량은 1만762㎏으로 계산됐다. 이 회사는 14일 준공식에 앞서 올 초부터 건물을 쓰고 있다.
4층 사무실로 가기 위해 엘리베이터를 타자 임씨가 미소를 짓는다. “직원들은 4층까지 계단으로만 다녀야 하거든요.” 에너지 절약을 위해 외부 방문객만 엘리베이터가 허용된다는 얘기다.


이 회사는 지난해 에너지관리공단과 ‘탄소중립’ 협약을 맺고 전기 사용에 따른 온실가스 발생을 제로로 만들기 위해 노력 중이다. 종이컵 같은 일회용품을 쓰지 않거나 자전거·대중교통을 장려하는 것은 물론 구내식당에서 쇠고기 배식을 월 2회로 제한한다. 소 4.2마리의 트림과 방귀에서 나오는 메탄가스가 자동차 1대분과 맞먹는다는 환경 전문가들의 지적에 따른 것이다. 그래도 불가피하게 발생하는 온실가스는 건물 주변에 직원 1인당 한 그루씩 나무를 심고, 에너지공단의 온실가스 감축 크레디트(KCER·t당 5000원)를 사들여 상쇄할 계획이다.


사무실 천장의 조명을 올려다보니 형광등과 달리 눈이 별로 부시지 않았다. ‘루미시트’라고 부르는 직사각형 모양의 LED 평판이었다. 평판의 안쪽 가장자리에는 작은 전구와 비슷한 LED 조명이 촘촘히 박혀 있었다. 전반적으로 밝고 편안한 느낌이었다.

김태헌 정책지원팀장은 “LED의 약점으로 꼽혔던 고열을 방지하는 기술을 자체 개발해 특허를 갖고 있다”며 “오래 두면 뜨거운 열이 느껴지는 형광등과 비교해 여름에 에어컨을 약하게 틀어도 된다”고 설명했다. 그는 “LED의 수명은 보통 10년 이상이기 때문에 형광등처럼 자주 갈아주지 않아도 된다”고 덧붙였다.
6층 생산라인엔 흰 가운과 모자·장갑을 한 근로자들이 작업대 앞에 앉아 LED 제품 조립에 열중하고 있었다. 천장에는 2m 간격으로 ‘루미다스’라는 둥그런 전구 모양의 LED 조명이 길게 늘어서 있었다. 완성된 제품은 컨베이어 벨트를 타고 가다가 자동으로 전원과 연결돼 불이 켜진다. 이렇게 품질을 점검한 뒤 포장으로 넘어간다. 남일희 상무는 “정교한 제품 생산을 위해 수작업 위주로 공정이 이뤄진다”며 “작업 능률을 생각해 공장 조명은 일반 공장보다 밝게 하고 있다”고 소개했다.

유엔 청정개발체제 등록 추진

LED 조명은 8W짜리가 20W 형광등과 밝기가 비슷하다. 두 개를 단순 비교하면 전기 사용량은 LED가 형광등의 40%에 불과하다. 수명도 LED는 3만~5만 시간으로 형광등(6000시간)보다 훨씬 길다. 그러나 가격이 문제다. 20W 형광등은 시중에서 5000원 정도면 살 수 있지만 8W LED는 7만원이나 한다. LED와 형광등의 가격 차이를 전기요금 및 조명 교체비용의 절약분으로 메우려면 길게는 10년이 걸린다.
그래서 화우가 역점을 두는 것이 탄소배출권이다. 여기서 부가 수입을 얻은 만큼 형광등과 가격 차이를 좁힐 수 있기 때문이다. 유엔기후변화협약에 따르면 한국 등 개발도상국은 자발적으로 온실가스를 줄인 만큼 선진국에 탄소배출권을 팔 수 있다. 이것을 청정개발체제(CDM) 사업이라고 한다. 물론 유엔이 정한 요건을 충족해야 한다.
화우는 최근 유엔 지정 인증업체인 독일 TUV사에서 CDM 인증을 받았다. 현재는 국무조정실에서 국가 승인 절차가 진행 중이다. 다음 단계는 유엔에 사업자 등록을 신청하는 것이다. 이 회사 김승철 기후전략팀장은 “가장 큰 고비라는 인증업체의 심사를 통과한 만큼 유엔 등록에는 별 문제가 없을 것”이라며 “등록 시기는 내년 중으로 예상한다”고 말했다.

그는 “최근 유럽 기후거래소에선 탄소배출권이 t당 11유로 수준에서 거래되고 있다”며 “연간 226t을 현재 시세로 계산하면 440만원이지만 앞으로 온실가스 감축의무가 강화되면 탄소배출권 가격은 더 오를 것”이라고 내다봤다.
화우는 앞으로 본사 건물을 국내외 CDM 사업의 모델로 삼는다는 구상이다. 신도시를 건설하거나 도로를 낼 때 비슷한 방법으로 LED 조명과 탄소배출권을 연결할 수 있다는 것이다. 유영호 대표는 “CDM은 건물 한 곳에 그치지 않고 다른 곳에서도 얼마든지 적용이 가능하다”며 “예컨대 정부가 4대 강 사업을 할 때 가로등을 전부 LED로 하면 그 효과는 엄청날 것”이라고 말했다.

2011년 세계시장 10억 달러로 커져

“LED는 발광 중”(신영증권)이란 말처럼 최근 LED에 대한 관심은 급속도로 커지고 있다. 기름값이 오르고 환경 문제가 심각해질수록 각광받을 수밖에 없는 ‘미래 산업’이란 것이다. 산은경제연구소는 2011년 세계 LED 조명 시장 규모가 9억9800만 달러(약 1조3400억원)로 2006년(2억1000만 달러)보다 5배 정도 커질 것으로 내다봤다.
지식경제부는 2015년까지 국내 조명의 30%를 LED로 교체하면 매년 160억㎾h의 전기를 절약하고 온실가스 배출도 680만t이 줄어들 것으로 추산했다. 이는 100만㎾급 원자력발전소 2기의 전력 생산량에 해당한다. 이에 따라 지경부는 ‘2012년 세계 3대 LED 강국’이란 목표를 세우고 LED를 17개 신성장동력 산업의 하나로 지정했다.
대기업들도 발 빠르게 움직이고 있다. 삼성그룹은 전기·전자 계열사 간 합작으로 23일 ‘삼성LED’라는 신설 법인을 출범시켰고, LG는 계열사 이노텍을 통해 LED 사업에 집중 투자할 계획이다. 이들은 핵심 부품인 LED칩에서 완성품까지 일관 생산을 목표로 하고 있다.
LED칩 생산에서 가장 중요한 관건은 특허의 확보다. 하얀빛을 내는 LED칩은 파란빛의 LED칩에 노란색 형광체를 덮어서 만든다. 이를 위해 파란빛 LED칩과 형광체 기술을 갖고 있는 업체와 제휴하거나 로열티를 주고 기술을 사와야 한다.

현재 세계적으로 ▶미국 크리 ▶일본 니치아 ▶일본 도요타교세이 ▶네덜란드 필립스 ▶독일 오스람의 5개사가 원천특허를 갖고 있다. 국내 업체 중에는 서울반도체가 니치아와 4년에 걸친 특허 분쟁을 벌이다 결국 올 2월 상호 특허를 인정하고 특허를 공유하는 계약을 했다.

화우는 LED칩을 전량 외부에서 사오기 때문에 원천특허 분쟁에서 자유로운 입장이다. 일관 생산을 포기하는 대신 완제품 생산에만 주력하겠다는 것이다. 그러나 조립 위주의 공정으로는 고부가가치를 창출하기 어렵다는 시각도 있다.
유 대표는 “우리가 LED칩 생산에 뛰어드는 순간 다른 모든 칩 생산업체를 적으로 만들게 된다”며 “누가 만든 것이든 질 좋은 부품을 싸게 사는 ‘바잉 파워’를 확보하는 것이 전략”이라고 말했

[빛의 혁명 LED①]새로 열린 LED 세상

LCD TV 새 광원으로 급부상..백열등, 형광등에 이은 새 조명 부각

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli

↑LED를 적용한 교통 신호등

언제부터인가 신호등이 밝아졌다. 신호등 속 사람 모습은 더 선명해졌고 좌회전(←), 우회전(→) 신호도 눈에 더 잘 들어오기 시작했다. 밤거리는 한층 밝아졌고 차량 내부와 사무실도 환해졌다. TV를 비롯한 전자제품 속의 인물이나 배경 같은 영상도 보다 선명해졌다. '미래의 빛' 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)가 어느 사이 우리 일상을 파고들고 있다.

LED가 제2의 '빛의 혁명'을 선도하고 있다. 인류에 있어 빛의 혁명은 불의 발견에서 시작해 19세기 에디슨이 백열전구를 발명하며 전환기를 맞았다.
21세기는 LED가 주인공이다. LED는 기존 광원을 빠른 속도로 대체하며 세상을 환하게 밝히고 있다. 도로, 거리, 자동차, 빌딩, 집안 등 생활 곳곳에서 '빛의 혁명'을 일으키고 있다.

LED는 양(+)과 음(-)의 성질을 가진 2개 이상의 화합물로 구성, 전류를 흘려주면 빛을 발산해 '빛의 반도체'로 불린다.

LED는 △저전력 △장수명 등의 장점을 가진 친환경 광원이다. 전 세계가 '친환경' 정책을 강조하는 추세와 발맞춰 LED가 차세대 광원으로 각광 받을 수밖에 없는 이유다.

삼성, LG, 효성 등 대기업이 신성장 동력으로 LED 사업을 집중 육성하고 미국, 일본, 유럽 등 세계 각국 정부가 자국의 LED 산업을 장려하는 것도 같은 맥락이다.

업체간 경쟁도 본격화되고 있다. 삼성전자는 지난달 에지 방식(LED를 LCD 패널 테두리에 두는 방식)의 LED TV 2개 모델, 총 6개 제품을 일시에 출시하며 시장 선점에 나섰다.
화질과 슬림 특성 등을 더욱 강화한 후속 제품들도 잇따라 선보일 예정이다. LG전자도 이달부터 직하 방식(LED를 LCD 패널 바로 뒤에 두는 방식)의 새 모델을 추가로 선보이고, 하반기에는 에지 방식의 LED TV도 선보여 맞불을 놓을 예정이다. 지난 2006년 가장 먼저 LED TV를 선보였던 소니는 아직 본격적인 양산 일정을 내놓지 않고 있다.

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli

↑글로벌 LED 시장 점유율. (스트래티지스 언리미티드 2006)

시장조사기관 스트래티지스 언리미티드(Strategies Unlimited)에 따르면 2006년 현재 세계 LED 시장 점유율은 일본이 50%로 절반을 차지하고 있고 대만(14%), 미국(13%), 유럽(10%)에 이어 한국은 5위(9%)를 기록하고 있다. 중국은 4%로 6위에 올라 있다.

올해 글로벌 시장은 지난해 46억 달러 대비 약 13% 성장한 52억 달러를 기록한 후 2013년 약 120억 달러로 증가할 전망이다. 이는 D램, 낸드플래시 등 메모리반도체 시장과 동등한 수준이다.
하지만 이같은 성장 가능성에도 불구하고 LED 업계에서 해결해야 할 과제도 적지 않다. 우선 가격경쟁력 확보가 문제다.
업계에 따르면 현재 유통 중인 벌브(Bulb) 형태의 LED 전구는 2만 원 이상으로 3파장 형광등 전구보다 3배 이상 비싸다. 사무실이나 복도 등에 주로 쓰이는 LED 평판조명은 15만~25만 원대로 기존 조명의 2배 이상이다.

디스플레이서치에 따르면 TV용 후면광(BLU)은 기존 냉음극형광램프(CCFL)를 채용한 BLU 가격이 약 140달러인 반면 LED BLU는 500달러로 3배가 넘는다.
이렇게 LED가 기존 조명에 비해 비싼 것은 단일 LED칩의 광량이 형광등, 백열등 같은 기존 조명에 비해 낮아 다수의 칩을 써야 하기 때문이다.

따라서 하나의 LED 칩이 하나의 전구가 될 수 있도록 단일 칩에 주입될 수 있는 전류량을 높이고 광량을 확보하는 것이 우선돼야 한다는 게 전문가들의 공통된 지적이다.
LED 조명 시장이 활성화되려면 하나의 칩에 2암페어(A) 이상의 전류가 주입될 수 있어야 한다. 현재 휴대폰용 LED칩에 주입 가능한 전류는 20~350mA 정도다.

LED의 성능을 극대화할 수 있는 최적의 조명 시스템 구축도 넘어야 할 산이다. 업계에 따르면 LED칩 자체의 효율을 100으로 볼 때 LED 조명 시스템의 효율은 약 57%에 불과하다.
구동칩(Driver IC) 등의 시스템 구성요소와 특히 LED의 약점으로 꼽히는 방열 문제를 해결하지 않는 한 ‘장수명’은 이론으로 끝날 수밖에 없다.

LED 시장 활성화의 가장 큰 걸림돌은 역시 '원천특허'다. LED 관련 특허는 크게 청색 LED 칩 구조와 형광체 기술로 나뉜다.
우선 칩 구조 관련 특허 가운데 다수가 1990년대 초반 등록된 것이어서 특허 인정 기간이 20년 정도임을 감안하면 향후 2~3년 안에 중요한 일부 특허가 만료되기 시작한다.

그러나 보다 중요한 형광체 관련 특허는 만료 시점이 2015년 이후 돌아와 풀어야 할 '숙제'로 남아있다.

[빛의 혁명 LED②]빛을 내는 반도체의 발광 원리

전기에너지를 빛에너지로 전환..파장 따라 다른 색 구현

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli

↑LED 발광원리. N층(-)의 전자가 P층(+)으로 이동, 결합하면서 에너지를 '빛'으로 방출한다

LED는 전압을 가하면 빛을 발해 '빛의 반도체'로 불린다. 전기에너지를 빛 에너지로 변환시키는 반도체다.
이와는 반대로 태양으로부터 받은 빛에너지를 전기에너지로 바꿔주는 이극반도체(다이오드)는 포토다이오드라고 불리며 이는 태양전지에 자주 활용된다.
LED가 빛을 낼 수 있는 것은 LED가 양(+)과 음(-)의 전기적 성질을 지닌 2개 이상의 화합물로 구성돼 있기 때문이다.
LED는 통상적으로 주기율표상의 3족과 5족 원소를 조합해 만든다. 4족이 4개의 전자를 가져 가장 안정적인 가운데 3족은 4족에 비해 전자가 하나 적고 그 자리는 정공(Hole)이 차지하고 있다. 5족은 4족보다 전자를 하나 더 갖고 있다.

3족 원소처럼 정공이 하나 있는 것은 P(Positive)형 반도체, 5족 원소처럼 전자가 하나 많은 것은 N(Negative)형 반도체로 불러 LED를 'P-N형 반도체'의 결합이라고도 부른다.
이런 화합물에 전압을 걸어주면 N층의 남는 전자가 P층의 정공으로 이동, 결합하면서 에너지를 발산한다. 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되는데 빛으로 발산되는 게 LED다.

LED가 빛을 내는 발광 원리를 쉽게 이해하려면 널뛰기와 비교할 수 있다.
명절 때 하는 널뛰기처럼 한쪽에서 먼저 힘을 가하면 반대쪽 사람이 그 힘에 의해 공중으로 올라가면서 불안정한 상태가 되고, 그 사람이 중력에 의해 안정을 되찾기 위해 제자리로 돌아오면서 자신에게 가해졌던 힘과 같은 힘을 반대쪽 사람에게 전달하는 형태가 된다.
널뛰기는 이 때 위치에너지가 동일한 위치에너지로 바뀌지만 LED에서는 위치에너지가 빛에너지 형태로 외부로 방출되는 것이 다르다. 물리학에서는 에너지보존의 법칙에 따라 위치에너지만큼의 동일한 에너지가 나오는데 이것이 빛일 수도 있고 열일 수도 있다.

LED를 만드는데 쓰이는 대표적인 화합물로는 갈륨 아세나이드(GaAs), 갈륨 아세나이드 포스파이드(GaAsP), 갈륨 포스파이드(GaP), 갈륨 나이트라이드(GaN) 등이 있다.
화합물의 종류가 LED의 색상도 결정한다. 파장이 짧은 인듐갈륨나이트라이드(InGaN)의 경우 청색 계열, 파장이 긴 알루미늄갈륨아세나이드는 적색의 빛을 낸다.
일반 조명과 같은 흰 빛을 내는 백색(White) LED를 만드는 방법은 크게 3가지로 분류할 수 있다. 빛의 3원색인 △적색, 녹색, 청색 LED를 조합하거나 △청색 LED에 황색 형광체를 도포하거나 △UV(자외선) LED에 적·녹·청 3색 형광체를 사용하는 방식이다.
현재 상용화된 백색 LED는 대부분 청색 LED에 황색 형광체를 씌우는 방식으로 만들어진다.

LED가 처음 발견된 것은 1923년. 당시 반도체 소재인 실리콘카바이드(SiC)에 직류 전류를 흘려 발광된 물질이 최초의 LED로 알려져 있다.
실용적인 최초의 LED는 1962년 미국 제너럴일렉트릭(GE)이 GaAsP 화합물을 이용해 개발한 LED이며 1968년 미 몬산토사가 본격 양산하기 시작했다.
이후 1986년 일본의 아카사키 교수가 질화물(나이트라이드)계 반도체를 처음 소개했고 이듬해 일본 니치아화학공업의 슈지 나카무라 박사가 청색 LED를 최초로 개발했다.
니치아는 이어 1997년 청색 LED에 황색 형광체를 도포해 단일 칩으로는 최초의 백색 LED를 구현했다.

[빛의 혁명 LED③]LED 이렇게 만든다

LED 조명 에피부터 세트까지 5단계 거치며 탄생

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli
 

제2의 빛의 혁명을 이끄는 LED는 어떻게 만들어 지고, 어떤 특징을 지니며, 어디에 사용될까?
LED는 조명을 기준으로 할 경우 '에피(Epi)-팹(Fab)-패키지(PKG)-모듈(Module)-조명(Set)' 등 5가지 공장을 거쳐 제작된다.
우선 에피 공정은 유기금속화학증착기(MOCVD)를 이용해 사파이어, 실리콘카바이드(SiC) 등의 기판 위에 화합물 반도체를 성장시켜 에피 웨이퍼(Wafer)를 제조하는 과정이다.
에피 웨이퍼 상에 P(+), N(-) 전극을 형성하고 칩 크기 별로 절단 및 가공하는 게 팹 공정이다.

이렇게 만들어진 칩에 전극과 와이어(Wire)를 연결, 조립 후 수지로 밀봉하는 공정이 패키지다. 백색 LED를 제조하기 위해 칩에 황색 계열의 형광체를 바르는 과정도 패키지 공정에 포함된다.
에피에서 패키지에 이르는 3단계 공정이 끝나면 하나의 완전한 단일 LED 칩 제품이 탄생한다.
패키지가 끝난 LED 칩 여러 개를 특정 프레임에 배열, 부착하는 과정이 모듈이고 여기에 전원공급장치, 인버터 등을 연결하고 외관을 씌우면 LED 조명이 만들어진다.

 
5개 공정 가운데 에피, 팹 등 전(前)공정으로 갈수록 부가가치가 높고 고도의 기술력을 요구한다. 특히 에피에서 패키지에 이르는 3단계 공정은 LED 제조의 핵심공정으로 진입장벽이 높고 수십~수백억 원 상당의 대규모 투자를 수반한다.

LED는 △저전력 △장수명 △고휘도 △빠른 응답속도 △디자인 자유 △온도 저항력 △다양한 색상 등의 장점을 두루 가진 '팔방미인'형 광원이다.
우선 백열등, 형광등 같은 기존 등기구 대비 전력 소모가 적은 게 큰 특징이다. 전기에너지를 빛으로 전환해주는 비율인 광 변환 효율이 백열등 5%, 형광등 40%인데 반해 LED는 최고 90%에 달한다.

LED는 2~3볼트(V)의 낮은 전압으로도 동작해 전기 소비량이 일반 전구 대비 약 5분의1이다. 그만큼 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 이산화황(SO2) 같은 온실효과 유발 물질 배출을 줄일 수 있다.

LED는 또 수은(Hg), 납(Pb) 등의 유해물질이 없는 친환경 광원이며 수명이 최대 10만 시간으로 백열등(1000시간)과 형광등(1만 시간) 대비 각각 100배, 10배에 달해 폐기물 처리 걱정을 덜어준다.
휘도(밝기) 역시 LED는 와트(W)당 169루멘(lm)으로 형광등(80루멘) 대비 2배 가량 밝다. LED는 이론상으로는 270루멘 까지 구현할 수 있는 것으로 알려져 있다.

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli

온도 저항력도 강점이다. 섭씨 25도에서의 LED와 형광등의 휘도를 모두 100으로 볼 때 0도에서의 휘도는 각각 110, 85로 LED 휘도는 향상되고 형광등은 떨어진다. 영하 30도로 가면 LED가 125로 형광등(20) 대비 6배를 넘어선다.

LED는 또 크기가 작아 제품 디자인을 자유자재로 구사할 수 있는 데다 응답속도도 빠르다. 점등과 소등 속도가 백열전구의 200만 배에 달한다.
또한 색재현성이 뛰어나 다양한 색상을 자연광과 유사하게 구현할 수 있고 기존 광원처럼 가스나 필라멘트가 없어 충격에도 강하다.
다양한 장점을 등에 업고 LED는 '빛이 나는' 모든 곳으로 영역을 확대하고 있다.

초기 시장은 휴대폰용이 성장을 견인했다. 휴대폰용 시장은 2007년 현재 전체 시장의 37%(17억 달러)를 점유, 최대 시장이었지만 2011년 14억 달러로 5% 역성장할 전망이다. 수량은 오름세이나 판가가 내림세이기 때문이다.
디스플레이서치에 따르면 노트북의 LED 채택 비중은 2008년 12%에서 2009년 38.4%, 2010년 52%로 급증할 전망이다.

올해와 내년은 TV용 후면광(BLU)이 시장을 주도하고 최대 시장인 LED 조명은 2011년부터 활성화될 것으로 업계는 기대하고 있다.
적용처가 확대되면서 LED 전체 시장도 급성장하고 있다. 스트래티지스 언리미티드에 따르면 최대 시장인 조명은 2008년 말 현재 약 1087억 달러인 가운데 LED 조명이 차지하는 비중은 3% 정도로 집계됐다. 같은 해 백열등과 형광등의 점유율은 각각 62%, 35%.

그러나 오는 2015년에는 LED 조명 점유율이 30%로 급증할 것으로 업계는 보고 있다. 아울러 LED 조명 시장 규모는 2008년 35억 달러에서 2015년 463억 달러로 연평균 45% 성장할 전망이다.
국내 LED 시장은 2007년 4013억원, 2008년 6127억원에서 오는 2015년 약 5조 원 시장을 형성할 것으로 업계는 내다보고 있다.

[빛의 혁명 LED④]글로벌 기업 '짝짓기'

초기 시장 헤게모니 쟁탈전..특허 중심으로 맞손

LED 산업이 글로벌 신성장동력으로 부상하면서 '짝짓기' 열풍이 거세다. 합작사 설립, 라이선스 체결 등을 통해 시장에서 헤게모니를 강화하기 위한 포석이다.
우선 삼성은 그룹 차원에서 LED 사업의 조기 일류화를 위해 삼성전자와 삼성전기의 LED 합작사 '삼성LED'를 설립키로 하고, 조만간 공식 출범행사를 가질 예정이다.
삼성전자(591,000원

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli
1,000 -0.2%)의 반도체와 삼성전기(46,900원
LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli
450 -1.0%)의 LED 기술력을 결합, 시너지를 도모하는 것이 세계 무대에서 영향력을 키우는 데 도움이 될 것이라는 판단에서다.

또 특허 이슈에 선제 대응하기 위해 지난 3월 일본 도요타고세이(TG)와 양사의 LED 특허를 자유롭게 사용하는 내용의 크로스 라이선스를 맺었다.
LED 업계 세계 1위인 일본 니치아가 지난 2월
서울반도체(33,750원

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli
1,050 +3.2%)와 LED 특허 라이선스를 체결한 배경도 삼성LED의 출범과 무관치 않다는 해석이다.
삼성이 공격적으로 나오는 가운데 특허 분쟁에 더 이상 체력을 소모해서는 안 된다는 판단이 크게 작용했을 것이란 얘기다.
업계의 한 전문가는 "니치아로서는 삼성이 LED 사업을 공격적으로 추진 중인 가운데 특허 분쟁에 발목이 잡혀 경쟁력이 뒤처질 것을 우려할 수밖에 없었을 것"이라며 "니치아가 삼성을 경계하는 건 익히 알려진 사실"이라고 전했다.

앞서 LG이노텍(85,000원

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1,000 -1.2%)이 일본 TG와 특허 라이선스를 체결하고 금호전기(37,750원
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550 -1.4%)와
알티전자(7,250원
LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli
250 +3.6%)가 각각 니치아, 오스람에 구애하는 것도 모두 LED 시장에서 헤게모니를 강화하기 위한 포석이란 분석이다.

글로벌 기업들은 일찍부터 '짝짓기'를 통해 시장지배력을 키워왔다.
도요타고세이는 조명 시장을 선점하기 위해 오스트리아의 트리도닉(Tridonic)과 합작사를 설립했다.
미국 크리는 조명 시장 진출을 위해 홍콩의 코트코(Cotco)와 미국 LED조명 관련 업체 LLF를 인수했다. 또 미국 USCB 연구소와 조명용 LED를 공동 개발하고 있다.
필립스는 당초 애질런트와 합작사로 설립한 루미레즈 지분을 2007년 1월부로 100% 인수, 자회사로 편입했고 칼라 키네틱스도 사들이며 수직계열화를 구축하고 있다.

홍정모 키움증권 연구원은 "해외 업체들은 주로 M&A 많이 하는데 LED가 태동 산업이라 아직 기술표준이 없는 가운데 M&A 통해 기술력 내재화, 차별화를 하기 위한 전략"이라며 "부가가치를 창출하는 방향으로 경쟁력을 키워 시장에서 헤게모니를 강화하기 위한 것"이라고 분석했다.

우리나라 전력의 40% 가량을 생산하는 원자력발전소가 발광다이오드(LED) 조명을 도입해 전력 절감에 앞장선다.

한국수력원자력(사장 김종신, 이하 한수원)은 고리·울진·영광 원자력발전소의 조명 4만여개를 LED로 교체한다고 5일 밝혔다. LED조명 전문 업체인 엔하이테크(대표 박호진)는 25억원 규모의 백열등·할로겐·형광등 대체용 램프를 한수원에 납품키로 했다. LED조명 설치는 설비 시공 전문업체인 성진엔지니어링(대표 김위철)이 맡는다.

LED 조명은 주로 원자력발전소의 사무실과 복도에 시범 설치될 예정이다. 발전 설비와 관련된 장소는 열과 방사능 등의 영향으로 LED 조명에 사용된 알루미늄 방열판이 녹아내릴 수 있어 LED 조명 교체를 일단 보류했다.

한수원이 이같은 결정을 내린데는 전력 생산자인 원자력발전소가 스스로 나서 에너지 절감을 강조함과 동시에 원자력 발전의 친환경적 이미지를 강조하기 위해서다. 강성권 한수원 중소기업지원팀 차장은 “원자력발전을 통한 이산화탄소 배출량은 석탄의 100분의 1, 석유의 80분의 1에 그치는 친환경적인 발전 수단”이며 “한수원도 에너지 절감과 환경보호에 앞장서고 있다는 점을 강조하기 위해 녹색 성장의 상징인 LED조명으로 교체한다”고 말했다.

한국LED보급협회에 따르면 국내 1000만 가구를 대상으로 세대당 60W 백열전구 2개를 8W급 LED조명으로 교체할 경우, 세대당 100W 이상, 전체 가구에서 연간 총 100만㎾ 이상을 각각 절약할 수 있다. 이 비용은 원자력발전소 1기 건설 비용인 3조원을 대체할 수 있다.

LED는 조명 시장에서 이미 형광등이나 백열등을 대체할 차세대 제품이 됐다. 지난해 베이징 올림픽은 친환경을 앞세워 주경기장의 각종 조명과 전광판에 대부분 LED 제품을 사용했다. 삼성전기는 최근 아랍에미리트(UAE) 두바이에 건설 중인 최고급 호텔 ‘조르조 아르마니 호텔’의 복도 조명용으로 8000세트의 LED 조명을 공급하는 계약을 했다. 필립스는 지난해 프랑스 파리에서 LED 조명만을 사용하는 사무실을 공개했다. LED 조명 전문업체인 서울반도체는 얼마 전 식물재배용 LED 광원을 선보였다.

IBK투자증권에 따르면 LED는 시장 규모가 올해 7조6000억원에서 2011년에는 11조5000억원으로 성장할 전망이다. 조명용 LED에 이어 TV 백라이트용 수요가 급격이 증가하고 있기 때문이다

LED 제품의 기술인정

수출전선에 나서는 국내 LED 조명업체들에게 북미와 유럽 등 해외시장을 개척하는데 취득해야 하는 국제 인증 규격을 소개하는 자리가 마련된다.

한국광기술원 (원장 유은영)은 미국 전기안전시험인증 기관 가운데 한 곳인 UL의 지원을 받아 오는 28일 한국광기술원 본부동 4층 제2회의실에서 "LED 조명제품 규격 가이드 교육"을 실시한다. UL코리아 소속 전문강사의 강의로 진행될 이날 교육에서는 LED 조명제품에 대한 국제규격으로 CE마킹과 UL 규격 및 EMC규격 등 미국, 캐나다 등 북미시장과 유럽의 선진시장을 공략하기 위해서는 반드시 인증을 획득해야 하는 필수규격들이 소개되고 이들 규격들을 획득하기 위해 필요한 준비사항 등에 관한 교육이 실시된다.

CE 마킹은 안전, 건강, 환경 및 소비자 보호와 관련된 유럽의 통합규격 인증마크로 유럽연합(EU)지역에서 판매되는 지정제품에 부착되는 안전마크이며, EC지령(유럽공동체각료이사회가 발령한 지령)이 나타내는 안전규제에 적합한 제품에만 부착할 수 있다. 따라서 유럽 이외의 지역에서 생산된 제품을 유럽에 수출하기 위해서는 필수적으로 취득해야 하는 유럽지역의 적합성 마킹 제도이다.

UL규격은 전 세계 제품 안전성 검사 및 보증 분야에서 선도적인 입지를 인정받고 있는 미국내 대표적인 산업안전 표준규격 인증기관의 규격으로 이 인증을 취득해야만 세계 최대 조명부품 시장인 미국 시장을 본격적으로 공략할 수 있는 기반을 마련하게 된다.


UL 규격 관련 교육에서는 특히 LED 모듈, LED 배열(Array), 파워 소스, 제어판 회로와 같은 LED 광원의 부속품을 포함한 LED 조명제품의 기본적인 구조안전규격을 기술한 UL 8750과 컨버터 내장형 조명기기 등의 규격을 기술한 UL 1993이 집중 소개된다.

또한 LED 조명기기의 전자파 방사 및 내성 규격에 대한 북미, 유럽, 호주ㆍ뉴질랜드, 일본ㆍ중국ㆍ대만 등 세계 각국의 EMC 규격도 함께 소개되며, 국내 제조사가 제품 시험 통과를 위해서 사전에 주의해야할 사항 등이 소개된다.

한국광기술원 인력양성사업단 관계자는 "국내에는 아직까지 해외 LED 관련 규격 및 인증제도에 대한 이해 및 준비가 부족해 국산 제품의 해외 진출 시 국내 LED 조명제품의 품질 및 안전성을 입증하기 위해서는 UL 등 해외 인증을 반드시 취득해야 한다"며 "이번 교육을 통해 LED 시장과 LED 조명제품의 안전인증에 관한 기술 정보를 제공하고 전문가들과 교류할 수 있는 기회가 되길 바란다"고 말했다.

한국LED보급협회가 중소 발광다이오드(LED) 조명 전문업체를 보호·육성하기 위해 업계 공동의 LED 조명 ‘단체 표준’ 제정을 추진하기로 했다.

최근 정부·지자체 등을 중심으로 열리고 있는 공공 시장에서 중소기업에 우선권을 주자는 취지에서다. 협회는 또 LED 조명 보급 활성화를 위해 정부 보조금 지급을 강력히 촉구해 나가기로 했다.

한국LED보급협회(회장 김기호)는 정부·지자체 등 공공기관이 LED 조명을 도입할 때 중소기업 제품을 우선 구매할 수 있도록 업계 공동의 단체 표준을 제정하기로 했다고 30일 밝혔다. 협회가 구상 중인 단체 표준은 중소기업의 LED 조명 제품이 일정 요건만 갖추면 공동 브랜드와 인증 마크를 부여, 정부 조달 시장에서 구매 우선권을 주자는 것이다.

김기호 회장은 “막 개화하는 초기 시장을 대기업이 독식하는 부작용을 방지하고 중소기업을 보호하기 위해 제도적 장치가 필요하다”면서 “단체 표준은 자금력이 취약한 중소기업에 공공 시장 수요를 열어줄 수 있는 방안”이라고 말했다.

협회는 또 LED 조명 도입 시 정부 보조금을 지급하는 방안을 제도화하기 위해 이날 LED 조명 업체로 구성된 ‘그린 LED 조명 기획단’을 발족했다. 기획단을 통해 정부 보조금 지급의 필요성을 강력히 촉구할 계획이다. 전력 산업 기반 조성을 위해 마련한 ‘전력산업기반기금’을 활용, 그 일부를 에너지 절감 제품인 LED 조명에 지급하자는 것이다.

김 회장은 “전력산업기반기금 일부를 LED 조명 도입에 보조금으로 지급하는 것은 가장 현실적인 대안이 될 수 있다”면서 “기획단 활동을 토대로 업계 의견을 폭넓게 수렴하고 정부에도 적극 건의할 계획”이라고 강조했다.

한편 LED보급협회는 “5월 삼성LED와 LG전자가 신규 회원사로 가입할 예정”이라고 밝혔다. 중소기업 위주의 회원사 구조도 크게 달라질 것이라고 설명했다. 협회는 삼성LED가 신규 가입하면 총회를 열어 단체명을 ‘한국LED산업협회’로 개명하는 한편, 김재욱 사장을 회장으로 추대하기로 했다고 덧붙였다.

공공기관이 초기투자 비용 없이 친환경 발광다이오드(LED) 조명을 도입할 수 있도록 ‘그린 LED 리스제도’가 마련된다. 지난해 공공기관 내 백열등·할로겐등을 LED 조명으로 교체키로 했으나 예산 부족으로 기대에 못 미쳤다는 점에서 LED 조명 보급 확산에 전기를 마련할 전망이다.

28일 금융회사·금융정책당국 대표들로 구성된 녹색금융협의회(회장 신동규)가 공식 출범식을 갖고 본격 활동에 들어갔다. 이 날 출범식에서 김한철 산업은행 부행장은 “LED가 친환경 조명이지만 형광등 대비 초기투자비용이 지나치게 높아 보급 확산에 어려움을 겪었다”며 “그린 LED 리스제도를 통해 LED 산업에 선 순환 구조를 만들 수 있을 것”이라고 말했다

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그린 LED 리스제도는 투자자들로부터 자금을 모아 조성한 펀드로 LED 조명을 선구매 한 뒤, 공공기관에 임대하는 사업이다. 공공기관은 초기투자비 부담 없이 LED 조명을 도입할 수 있다. LED 산업에 규모의 경제를 실현시킴으로써 장기적인 산업육성을 꾀한다는 전략이다. 김 부행장은 “당장 올해 20억원 규모의 시범사업을 추진할 계획”이라며 “효과 검토 후 내년부터는 그린 LED 리스제도를 본격 확대해 나갈 것”이라고 덧붙였다.

한편, 대통령직속 녹색성장위원회녹색금융협의회는 지난 3·4월에 출범한 산업협의회·과학기술협의회에 이은 세 번째 녹색성장 협의체다. 금융회사·학계·협회·유관기관 등의 대표 50여명으로 구성됐다.

이 날 출범식에는 △저탄소 녹색성장 추진전략 △녹색금융협의회 운영방안 △녹색금융의 발전방안 △LED보급 촉진을 위한 프로젝트파이낸싱 방안 △녹색성장펀드 운용계획 등 5개 안건이 논의 됐다. 협의회는 산하에 각 분야 전문가들로 구성된 ‘녹색금융 실무작업반’을 구성, 9월 중으로 관련 보고서를 만들기로 했다. 보고서는 정책과제로도 발표된다.
김형국 녹색성장위원장은 “오는 6월 녹색성장 기본법이 통과되면 (녹색성장을 위한) 지붕은 올라간 것”이라며 “우선적으로 LED보급에 관심이 높다”고 설명했다.

빛의 혁명


2012년 개화할 것으로 예상되는 조명 시장 공략에는 이미 시동을 걸었다.

루멘스는 지난해 32와트(W) 형광램프 대체용 LED 형광등을 개발, 공급처를 늘려나가고 있다. 루멘스가 개발한 LED 형광등은 기존 형광등 등기구를 교체하지 않고 그대로 사용할 수 있도록 개발된 제품이다.
이 제품은 지난해 SK네트웍스를 통해 SK주유소에 공급 된데 이어 마카오 최대 호텔 타운인 '시티 오브 드림즈'(City of Dreams)에도 공급됐다.

최근에는 신세계 이마트 성수점을 비롯해 월계, 은평, 명일, 가양 등 5개 점포에 LED형광등을 공급 키로 계약을 맺었고 영국 대사관에도 LED형광등을 공급했다.

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli

국회의사당 로비에 적용된 루멘스의 LED평판조명

또 지난해 4월 선보인 LED 평판조명은 국회의사당에 설치된 데 이어 신규 대규모 건축물을 중심으로 프로젝트 수주에 힘쓰고 있다.
이 같은 루멘스의 선전에는 유태경 사장의 공이 컸다는 평가다. 유 사장은 국내 LED '1세대'로 LG종합기술원 연구실장이던 1998년, 국내에서 최초로 청색 LED칩을 개발한 주역으로 꼽힌다. 국내 최초이자 세계에서 세 번째다.

유 사장은 서울대학교 전자공학과를 졸업하고 한국과학기술원(KAIST)에서 박사, 미국 코넬(Cornell) 대학에서 '박사 후 연구원'(포스트 닥터)을 마쳤다.

유 사장은 "LED 1세대로서 LED 거대 시장인 TV와 조명 등 LED 산업의 선봉장이 되겠다"고 포부를 밝혔다.

LED 조명 밝기 조절 원리 - LED jomyeong balg-gi jojeol wonli
 

책 소개

LED 관련 산업에 대한 국내의 주요 대기업 등의 본격참여로 시장 확대가 기대되고 관련기업이 급증하는 시점에서 LED의 연구개발, 기획, 마케팅 종사자에게 도움을 제공하는 책이다. 이 책은 최근의 LED관련 동향과 주요이슈를 정리하여 제시하고 있다.출판사 서평

 
LED는 기존 단순표시 조명에서 벗어나 일반 광원으로까지 그 영역을 확장하고 있으며, 최근 급격한 성능향상과 가격 하락으로 인해 적용범위는 더욱 빠르게 확산될 것으로 예상되고 있다.

또한 기존의 기타 광원들이 갖는 한계를 뛰어넘는 많은 장점들을 지니고 있어 기존 광원들을 대체하며 모든 광원이 LED로 바뀌게 될 가능성까지 거론되고 있다.

특히 최근의 고유가와 에너지 고갈문제를 해결할 저 효율 광원으로서 주목 받고 있으며, 기후변화협약에 따른 저탄소 시대에 적합한 광원으로 인식되어 미래 성장산업으로 각국의 주목을 받고 있는 실정이다.

게다가 LED는 기존 광원이 갖지 못했던 점 광원, 단색 광원으로써의 특징을 지니고 있어 새로운 구조와 모양을 갖는 조명 기기의 개발과 응용이 가능하고 또 자유로운 색 혼합에 의한 색상조절 특성을 이용한 감성 조명 분야 또한 새롭게 등장할 수 있을 것으로 기대된다.

뿐만 아니라 바이오 영역에도 진출하여 식물 생장에 꼭 필요한 적절한 광을 내뿜는 광원으로서도 작용 가능하고 곰팡이 등 유해 생물을 억제하는 등의 역할도 가능하기 때문에 새로운 어플리케이션시장이 열릴 수 있는 등 수많은 가능성을 지니고 있다.

그러나 관련 원천 기술을 주요 선진 기술국들이 독점한 상태에서 원활한 시장 개척은 쉽지 않은 상황이다.

따라서 이러한 기술 종속 현상을 타개하기 위해서는 관련 분야에 대한 지속적인 연구개발과 투자를 지속하여 관련 원천 특허를 확보하는 한편, 메이져 업체와의 crosslisence를 시도하여 시장을 선점해나가는 전략이 요구되고 있다.

국내의 주요 대기업 등의 본격참여로 시장 확대가 기대되고 관련기업이 급증하는 시점에서 본서는 연구개발, 기획, 마케팅 종사자에게 조금이나마 도움을 드리고자 최근의 LED관련 동향과 주요이슈를 정리하여 본서를 발간하게 되었다.

향후 지속적인 보완을 통하여 보다 유용한 정보를 제공할 것을 약속 드리며, 모쪼록 국내 LED시장의 성장을 기대해 본다.

작가 소개

저자 | 데이코산업연구소

산업조사 전문기관으로 1993년 설립되었으며 주요 사업내용은 산업조사[Single-Client 조사, Multi-Client 조사, 자주기획조사, 소비자조사, M/R[Market Report]]와 산업교육[세미나기획, 기술이전 및 제휴, 엔지니어소개, 산업시찰기획, T/R[Technical Report]], 출판/해외업무[정기간행물 발간, 단행본/번역본 발간, 연감/총람 발간, DB정보서비스, 해외업무기획] 등이다. 주요조사실적으로는 [PE Pipe 제조업체 경영분석], [일본 주요 리조트단지 산업시찰], [스판 본드 부직포 유통 및 수요실태 조사], [점착식 메모지 사업성 조사], [무선통신 서비스 소비자 조사], [한국 수입자동차시장의 실태조사], [한국 반도체산업 R&D 실태조사], [MDF 및 접착제 시장조사], [한국의 전자산업시장 실태조사] 등 다양한 분야에 걸쳐 조사문의 및 상담을 받고 있다. [인터파크 제공]

목차

Chapter1. LED 개요

1. LED의 정의 및 특징
1-1. LED의 정의
1-2. LED의 특징
1-3. LED의 발전과정
2. LED의 종류 및 응용분야
2-1. LED의 종류
2-2. LED의 주요 응용분야 사례
3. LED의 제조공정
3-1. 제조공정
3-2. LED 기술, 제품의 서플라이 체인

Chapter2. LED 시장의 실태와 전망

1. LED 시장 개요
1-1. LED 시장의 특성
1-2. 국내 LED 산업구조
2. 국내 LED 시장동향
2-1. 국내 LED 시장 개요
2-2. 주요 부문별 시장동향
2-3. 국내의 주요 LED 기업 동향
3. 세계 LED 시장 동향
3-1. 세계 LED시장 개요
3-2. 부문별 동향
3-3. 조명용 백색 LED시장 동향
3-4. 주요 해외 업체 동향
4. 해외 주요국별 LED 시장 동향
4-1. 일본 동향
4-2. 대만 동향
4-3. 중국
4-4. 러시아 동향
4-5. 터키 동향
4-6. 호주 동향
4-7. 아르헨티나
5. LED 조명시장의 최근동향
5-1. LED조명시장 개요
5-2. 국내 LED 조명산업 현황
5-3. 조명콘텐츠 산업 등장
5-4. 광원별 세계 조명 시장규모 전망
5-5. 공공기관 LED 조명기기 교체사업 개요
5-6. 최근의 주요 동향

Chapter3. LED 산업의 주요 기술동향

1. 기술동향

1-1. 기술발전 추이
1-2. 국내 기술수준
1-3. 기술개발 동향
1-4. 기술 로드맵
1-5. 국내의 R&D 정책동향
2. 특허동향
2-1. 국내 LED 특허 동향
2-2. 세계 LED 업계의 라이센스 현황
2-3. LED관련 특허 분쟁
3. 표준화 동향
3-1. 국내 표준화 동향
3-2. 국제 표준화 동향

Chapter3. LED 관련업체

1. 국내 관련업체
2. 해외 관련업체

OLED란
유기물 박막에 양극과 음극을 통하여 주입된 전자(Electron)와 정공(Hole)이 재결합하여 여기자(Excition)을 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 형상을 이용한 자체발광형 디스플레이 소자이다.

2. 분류
(1) 구동방식 - 수동형(PM OLED), 능동형(AM OLED)
(2) 발광방식 - 인광, 형광
(3) 발광방향 - 상부발광, 하면발광
(4) 발광구조 - 전면발광구조, 배면발광구조, 양면발광구조
(5) 발광재료 - 저분자 OLED, 고분자 OLED
(6) TFT기판  - poly Si방식, a-Si방식
(7) 컬러 패터링 방식 - 삼색발광법, 백색법, 잉크젯 프린팅, LTI
(8) 신호처리 방식 - 전압기입형 OLED, 전류기입형 OLED

3. 장점
(1) 자체발광형으로 소자 자체가 스스로 빛을 내어 어두운 곳이나 외부의 빛이 들어올 때도 시인성이 좋은 특성
(2) 넓은 시야각으로 브라운관 TV처럼 바로 옆에서 보아도 화질이 변하지 않음
(3) LCD의 약 1,000배 수준으로 빠른 화면도 흐려지거나 번지지 않고 자연스런 영상 구현
(4) 초박막 및 저전력으로 백라이트가 필요없기 때문에 LCD의 1/2수준의 저소비 전력과 LCD 두께의 1/3 수준의 초박형 가능

4. 단점
(1) 낮은 수명과 생산수율
(2) 화면 대형화의 어려움
(3) 가격경쟁력에서 아직 LCD에 비해 매우 열세 

※ PM OLED / AM OLED

(1) 수동형(PM OLED)
    - 화면표시영역에 양극과 음극을 매트릭스 방식으로 교차 배열한 후 전압을 가하면,양극과 음극이 교차하는 부분에서 빛이 발생하여 화상 표시.AM OLED방식에 비해 제조방법이 간단하나 유기재료의 열화가 빨리 진행되어수명이 짧으며, 화면이 커지면 화소간 간섭, 응답속도의 지연, 전력 소모량의 급증등의 문제가 발생하여 3~5인치 이하의 저해상도, 소형 OLED 제조에 사용된다.
(2) 능동형(AM OLED)
    - 각 화소마다 TFT(Thin-Film Transistor)로 제어함으로써 화상을 표시.
      PM OLED방식에 비해 제조공정이 복잡하고, TFT의 회로구성이 어렵다는 단점이 있으나,TFT를 이용하므로 저전합 구동이 가능하고 대화면화와 고화상도 구현이 가능