조명용 LED•그린 IT기술

조명용 LED•그린 IT기술

 

1. 서론

 

가. 인간의 편리한 삶과 지구환경을 지키기 위한 에너지절감 사회의 실현, 이것은 사회전체의 큰 과제로 되었다. 반도체 산업이 속한 전자기기 산업은 기술의 발전으로 에너지절감 사회의 실현을 위한 토대를 이루고 있다.

 

1) 그린IT 기술은 사용되는 IT/전자기기 및 기기가 사회시스템에서 활약함으로써 직접 또는 간접으로 21세기의 IT사회, 문명을 뒷받침하고 있으며 새로운 산업의 기수로서, 새로운 전자?정보?통신기기를 창출하는 원동력으로서, 인간에게 안전하게 쾌적한 생활을 할 수 있도록 제공하는 기기의 기수로서, 지구환경에 대응한 우수한 제품을 제공하고 있다.

 

2) 그린IT 기술은 사회시스템의 발전에 의한 CO2의 삭감에도 기여하고 있으며 해당 업계에서 생산하고 있는 모든 전자기기를 통하여 사회의 진보?평준화에도 공헌하고 있다. 이들 전자기기 제품은 사회의 에너지절감에도 공헌하고 있으며 반도체 제품은 계속 개발되고 있다. 또한 인간은 생활환경이 향상되면서 전기조명은 주거생활 중에서 그 비중이 매우 높아가고 있다.

 

나. 조명에 필요한 광원에는 백열전구를 비롯하여 방전램프나 고체발광 소자는 각종 루미네 센스(luminescence)에 의한 발광현상을 이용하고 있다. 이러한 현상을 이용한 인공광원에는 백열전구, 형광등 및 고압수은램프, 고압나트륨램프, 저압나트륨램프, 무 전극 방전램프, EL램프(Electro Luminescent Lamp), 발광다이오드인 LED(Light Emitting Diode)등 그 종류도 다양하다.

 

1) LED는 방출하는 빛의 종류에 따라 가시광선 LED, 적외선 LED, 자외선 LED로 구분된다. 또한 파장에 따라 그 응용 범위가 다르다. 가시광선 LED는 전체 LED의 90~95%이며 적색, 녹색, 청색, 백색 LED 등이 있다. 백열전구를 대신한 조명으로 형광등이나 할로겐램프가 오랫동안 사용되어 왔다. 그러나 오늘날 LED를 이용한 조명은 장 수명으로 소비전력이 낮은 것이 특징이다.

 

2) 또한 LED가 조명으로 크게 주목 받고 있는 이유에는 그 우수한 특징을 들 수 있다. 백열전구나 형광등과는 상이한 구조로 된 LED는 조명용으로 LED전구, LED형광등을 비롯하여 LED문자표시기 등 다양한 분야에 이용되고 있다.

 

2. 기술의 개요

 

가. 조명용 LED

 

1) LED는 이제까지 백열전구나 형광램프, HID램프(high intensity discharge lamp)와 달리 특수한 구조로 된 물질에 인가된 전기에너지가 직접 광으로 변환되는 새로운 구조의 광원이다. 이러한 현상은 1907년 영국 H.J.Round에 의하여 발견되었으며, 백색광을 얻기 위하여 필요한 청색 LED는 1993년 미국 California대학 Nakamura교수가 개발에 성공하여 실용화 된 것이 새로운 조명용 광원으로 주목받게 되었다. 근래에는 발광효율이 형광램프 수준인 백색 LED가 개발되었다.

 

2) 백색 LED는 표시용으로 실용화 되었으나 1993년에 청색 LED가 개발된 이후 광의 3원색인 적색, 녹색, 청색의 LED광원이 완성되었다. 1996년에는 청색 LED와 황색형광체에 의하여 백색 LED가 개발된 이후 많은 개량이 이루어져 현재에는 에너지절감용 조명광원으로 기대하고 있다.

 

나. LED의 특징

 

1) LED에는 이제까지의 광원에는 없는 다양한 특징이 있으며 수명이 긴 것이 큰 특징이다. 또 LED소자는 소형으로 광의 제어가 용이하고 기구도 소형화되어 종래에는 없는 디자인의 기구설계가 가능하다. 열에 약한 피조사물에 대한 조명이나 자외선 방사에 의하여 퇴색될 우려가 있는 피조사물의 조명에도 적합하다.

 

2) 기존의 광원은 유리관을 이용하기 때문에 진동이나 충격에 약하였으나 LED는 유리관을 사용하지 않으므로 파손될 염려가 없어 안전한 기구이다. LED는 기구의 소형화와 장 수명으로 폐기물이 적어 환경에 유해한 물질이 없으므로 환경보전에 공헌할 수 있는 것이다.

 

다. 백색 LED의 발광방식

 

1) LED로 백색광을 만드는 대표적인 방식에는 3가지가 있다.

 

○ 광의 3원색인 적색, 녹색, 청색 LED를 조합하여 백색을 얻는다. 이 방식은 눈으로 볼 때에는 백색광이 얻어지나 방사에너지가 없는 파장영역이 있기 때문에 물체를 볼 때 부자연스러운 경우도 있다. 이 방식은 물체를 비치는 조명이 아니고 광을 직접 보이는 디스플레이나 대형 영상장치 등에 사용된다.

 

○ 근자외선 또는 자색(紫色) LED로 적색, 녹색, 청색의 형광체를 이용한다. 3파장 형광램프와 동일한 발광방식으로 청색보다도 파장이 짧은 LED광원으로 적색, 녹색, 청색의 형광체를 여기 시킨다. 깨끗한 백색이 얻어지는 특징이 있는 반면 발광효율의 향상이 과제이다.

 

○ 청색 LED에 황색형광체를 이용하는 방식은 3가지 방식 중에서 제일 발광효율이 높은 방식이다. LED의 청색광과 그 광으로 여기되는 보색인 황색을 발광하는 형광체와 조합하여 백색을 만들어내는 것이다. 적색영역이 부족하다는 지적이 있으나 부족한 적색이나 청록성분을 보충한 개량형이 개발되었다.

 

라. LED의 수명

 

1) LED는 고체발광 방식이므로 종래의 광원과 같이 필라멘트의 단선과 같은 현상은 일어나지 않는다. 사용재료의 열화 등에 의하여 점등시간의 경과에 따라 서서히 광량이 감소된다. 백색 LED의 수명에 대한 확실한 정의는 없으나 일반용 조명기구의 광원으로 사용할 때 LED의 전광속이 초기광속의 70%, 또는 광도가 초기광도의 70%로 저하하기까지의 시간으로 정의하고 있다.

 

2) LED는 복잡한 제조공정을 거쳐 만들어지는 반도체 제품이므로 광량이나 파장에 불 균일이 일어나는 형상은 불가피하다. 또 백색으로 만들기 위하여 형광체를 도장할 때에도 그 양에 불 균일이 발생하는 등 복합적인 요인이 있어 종래의 광원에 비하여 큰 불 균일 형상이 있다.

 

○ 조명기구의 경제성을 생각할 때 광원자체의 효율뿐만 아니라 조명기구의 전기적인 효율이나 광학적인 효율 등을 종합적으로 생각할 필요가 있다. 조명기구에서 얻어지는 광속을 소비전력으로 나눈 값이 종합효율이며 종래의 광원을 사용한 조명기구를 포함하여 각종 제품을 비교할 때에는 종합효율을 이용하여 정확하게 비교하는 것이 중요하다.

 

○ LED의 발광에는 적외 방사가 거의 포함되어 있지 않으나 LED자체, 조명기구 또는 광원유닛은 열이 발생된다. 이것을 효율적으로 방열하는 것은 LED의 수명에 미치는 영향이 크다. 그러므로 장착할 때에는 밀폐된 공간이나 단열처리 된 개소, 열원의 주변이나 여러 기구를 근접 설치할 때에는 제약이 있으므로 주의해야한다.

 

3. 국내외 연구개발 동향

 

가. 국내동향

 

1) LED는 1962년 미국에서 개발되었으며 1968년에 적색 LED가 개발되어 상용화 되었다. 1970년대 이후 LED관련 기술이 발전되어 고 휘도 적색 LED가 출현되었으며 최근 서울대학교의 연구팀이 녹색발광 양자점 연구에서 고효율, 고휘도, 고 순도 특성인 녹색 양자점 LED를 개발하였다. 이 LED는 이전의 것 보다 효율이 2배 이상 높고, 밝기는 3배 이상이며 색 순도도 20% 이상 향상되었다.

 

2) 1996년에는 백색 LED가 개발되어 초기에는 가전제품의 표시용 광원 등에 이용되었으나 현재는 휴대폰 키보드의 광원을 비롯하여 LCD제품의 배광유닛(BLU : Back Light Unit), 교통신호등도 LED로 대체되고 있으며 자동차의 실내등, 브레이크등, 방향지시등에도 LED가 채용되고 있다. LED의 효율은 기존의 광원보다 우수하다. 그러나 고가인 점이 결점이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 LED의 효율 향상에 대한 연구가 이뤄지고 있으며 전 세계적으로 LED의 효율을 향상시키기 위한 연구도 활발하다.

 

○ 우리나라는 LED를 미래 신 성장 동력산업으로 육성시키고 있으며 최근 정부에서는 저탄소 녹색성장 산업을 추진하고 있다. 에너지관리공단에서는 LED조명의 보급 사업을 추진하고 있다. 한편 서울대학교를 비롯하여 한국산업기술대학교 LED센터, 전북대학교 LED융합기술센터, 한국광기술원, 광주과학기술원 LED연구센터 등에서는 고효율, 고성능 LED를 개발하기 위한 연구를 수행하고 있다.

 

○ 한국광기술원에서는 기존 조명기구를 사용하는 형광램프 교체용 LED램프를 비롯하여 30W다운라이트 LED모듈 등 다양한 LED칩을 개발하였으며 광주과학기술원 LED연구센터는 2006년 5월 삼성 LED와 공동으로 설립한 LED전문 연구소로 세계 최고 수준의 고효율, 고성능 LED연구개발에 주력하고 있다.

 

○ 최근 LED-IT융합연구센터를 지식경제부와 경상북도의 지원으로 영남대학교에 유치하였다. 이 센터에서는 인력양성을 비롯하여 LED-IT융합산업으로 발전시킬 계획이다. 한편 삼성그룹계열의 삼성전기, LG그룹계열의 LG이노텍 등 대기업에서도 LED의 연구개발에 참여하고 있다.

 

○ 기존 백열전구나 콤팩트형 형광램프(20W기준)를 40lm/W LED전구로 대체할 경우 에너지절감 효과는 1,200억원/년을 실현할 수 있다. 국내 전력소비의 25%를 차지하는 조명분야에서 기존방식의 조명을 LED조명으로 대체하면 에너지절감 효과는 방대할 것으로 예상된다.

 

○ LED조명의 국내 시장규모는 한국광기술원 자료에는 2009년 2,063억원, 2010년 6,651억원, 2015년 3조7천800억 원을 예상하고 있다. LED응용기기 산업 전체에서는 2008년 1조6천300억원에서 2015년에는 6조9천억원 규모로 될 것으로 전망하고 있다. 향후에는 LCD TV, 자동차 및 조명용 시장이 전체 LED산업의 성장을 주도할 것으로 전망한다.<표 1>

 

<표 1> LED산업 전망(1)

구분	2008년	2013년	2018
세계시장규모(억$)	214	560	1,500
국내생산액(천억원)	24	130	180
수출액(억$)	8	45	65
고용창출(천명)	6	46	60
부가가치(천억원)	11	61	85

 

3) 정부보급정책(1)

 

○ LED조명 15/30 프로젝트 : 2015년까지 LED조명비중 30%달성으로 1조6천억 원 절감

 

○ LED산업 신성장동력화 발전전략 : 2012년까지 세계시장점유율 15%달성, 세계 Top3 강국실현

 

○ LED조명의 표준화 제정, 공공보급 등으로 성장기반 조성 : KS인증 및 고효율인증 품목 단계적 확대, 공공기관 LED보급 사업을 통해 초기시장 확보

 

○ 공공기관 LED조명 보급사업 : 2012년까지 공공기관 전체조명의 30%를 LED조명으로 교체, 백열전구(2009년) 및 할로겐램프를 공공기관에서 퇴출(EU 2012, 미국 2014)

 

나. 해외동향(1),(2)

 

1) 일본의 동향

 

○ 일본의 LED조명추진협의회는 NPO(Non Profit Organization)법인의 인증을 받아 LED조명분야의 보급촉진을 목표로 2007년 8월1일 설립된 특정비영리활동법인이다. LED조명의 보급을 목표로 다양한 활동을 실시하고 있다. 일본에서는 2006년 “21C 광 프로젝트”를 발표하였으며 LED조명을 통해 2010년까지 조명에너지의 20% 절감계획을 수립하였다.

 

○ 한편 LED의 이용은 디스플레이, 휴대전화용 백라이트, 교통신호기의 표시용 분야가 중심이었으나 자동차 등 교통기기용 조명, 일반조명용 광원으로 그 용도는 광범하다. 또한 형광등 이상의 효율을 확보하여 사회전체의 에너지절감을 도모하기 위한 기술을 개발하고 있다. 특히 LED의 유망성에 착안하여 적극적인 기술개발이나 생산능력의 확충을 시도하고 있다.

 

○ 일본에서는 LED에 관련된 기술자, 생산자뿐만 아니라 일반이용자, 소비자나 조명?건축디자이너, 관계기관 등 LED조명, LED에 관련된 기술개발의 촉진, LED제품, 시스템의 홍보, 보급, 표준화의 촉진 등 사업을 전개하고 있다. 산업계를 중심으로 지구환경문제와 LED조명을 보급시키기 위하여 2012년 백열전구의 생산을 중지하도록 하고 있다.

 

2) 미국의 동향

 

○ 미국에서는 비전 2020(Next Lighting Initiative)에서 세계 조명시장의 50%점유를 목표로 2020년까지 200lm/w급 LED조명기술 개발계획을 추진하고 있다. 2006년 미국 LED시장은 약 42억 달러 정도였으며 특히 장식용 LED전등 시장은 높은 성장률을 기록하여 2011년에는 90억 달러 규모로 성장할 것으로 전망하고 있다.

 

3) 중국의 동향

 

○ 에너지난 해소와 신 글로벌 산업육성 차원에서 LED조명 산업화 기지를 지정하여 집중투자하고 있다. 또한 조명도시화(심천, 대련, 상해, 남창 등)를 추진하고 있다. 중국에서는 LED를 신 성장 산업으로 육성하고 있으며 관련기술 유치에 주력하고 있다. 중국의 LED업체들도 시장에 진출하고 있으나 선진국과의 기술격차가 크다. 주요 원자재와 제조설비를 비롯하여 고기능도 수입에 의존하고 있다.

 

4) 대만의 동향

 

○ 대만의 LED연구개발은 일본에 이어 세계 2위의 LED 패키지 공업국으로 세계시장 점유율은 2003년 17%에서 2008년 22%로 증가하였다. 대만의 주요기업은 대부분 중국에 공장을 두고 있으며 중국을 앞으로 LED의 최대수요 시장으로 평가하고 있어 외국의 기업들이 중국내에서 경쟁하게 될 것으로 본다.

 

5) 러시아의 동향

 

○ 러시아의 조명 등 광산업은 지속적으로 발전하고 있는 산업의 하나로 LED산업은 표준제품이 판매되고 있으며 광 다이오드 제품으로 백색 LED가 가장 많이 판매되고 있다. 러시아의 LED시장은 유럽기업이 대부분이며 저렴한 중국제품보다 품질보증이 확실한 고가의 유럽제품을 선호하고 있다. 러시아에 진출한 LED업체는 독일, 일본, 미국 등이다.

 

6) 세계의 LED시장

 

<표 2> LED조명 세계시장 전망(3) (단위 억$)

광 기구	2008	2010	2012	2015	연평균성장률(%)
형광등	375	453	453	695	9
백열등	678	662	662	497	-4
LED조명	34	110	221	463	45
계	1,087	1,225	1,382	1,655	6

 

○ 세계 LED시장은 2009년 6조8000억원에서 2012년에는 17조3000억원으로 연평균 37%가 늘어날 것으로 예측하고 있으며 특히 조명용 LED시장은 향후 3년간 연평균 58%이상 성장할 것으로 기대하고 있다. 이에 따라 2012년 시장 규모는 5조4000억원에 이를 것으로 예상하고 있다. LED조명의 세계시장 전망은 <표 2>와 같다.

 

7) 조명용 LED의 국제표준화 동향

 

○ 국제조명위원회(CIE : Commission Internationale de I'Eclairage)에서는 LED표준화에 대하여 광과 조명에 관한 기초표준이나 계량방법에 대하여, 또 국제표준작성시의 지침을 작성하는 등 활동을 하고 있다. LED표준화의 내용에는 LED광원의 연색성, LED의 광속측정, LED의 광도측정에 관한 CIE/ISO의 규격, LED군 및 LED어레이의 광 특성측정, LED의 방사휘도, 휘도의 측정, LED신호등, LED의 인체의 안정성 등이 있다.

 

4. 국내 기술 동향

 

가. 국내 기술수준 비교분석

 

1) LED에 대한 기술개발의 목표는 발광성능과 제품의 신뢰도 향상이다. LED칩의 기술개발은 구조, 재료, 제조공법 및 구동회로 분야에 대하여 이뤄져왔다. LED의 조명기술에는 광학설계, 방열설계, 기구설계, 조명설계 등 복합적인 설계기술이 요구된다. 특히 LED의 조명기술은 일반 조명기술과 달리 LED고유의 특성을 고려하여 설계해야 한다.

 

2) 우리의 LED기술 수준은 미국 일본, 독일 등 선진국과 비교할 때 60~70%수준으로 국내 고유의 LED원천기술의 확보가 시급하다. LED조명기술의 경쟁력은 선진국의 60%수준이며 일반조명 분야에서 70%수준이다. 그러나 모바일 LCD BLU의 기술수준은 선진국의 기술과 비교할 때 95%로 거의 비슷한 수준이다.

 

○ LED부품의 기술경쟁력은 80%수준이며 광원모듈은 70% 정도이다. 그러므로 기술격차를 해소하기 위해서는 핵심기술을 연구 개발해야 하며, 기술을 개발하기 위한 인재의 육성이 필요하다.

 

○ 국내의 LED조명 산학협동 프로젝트에서는 LED의 발광효율을 높이고 경쟁력을 갖추기 위한 5개년 프로젝트가 2008년에 결정되었다. 개발사업자는 한국 광기술원, 전자부품연구원, 한국에너지기술연구원 등 연구기관과 고려대학교를 비롯한 금호전기, 남영전구 등 다수의 기업이 공동으로 참여하고 있다.

 

○ 한편 전자부품연구원에 LED융합사업단이 발족되었다. LED패키지, 모듈, 시스템 응용기술 등 연구개발 기능을 통합 관리한다. LED융합사업단은 산발적으로 추진하여 왔던 국내 LED연구개발 기능을 통합하고 각 연구기관과 연계하여 소자에서 완성부품에 이르는 광범한 LED발전전략을 수립할 예정이다. 앞으로 LED분야에서도 우수한 기술 개발이 이뤄질 것으로 기대한다.

 

○ 우리나라에서는 국제표준으로 제정되지 않은 안전 및 성능 요구사항에 대하여 국제표준을 제안하고 있다. LED규격 조명관련 KS국가표준 3종 즉 컨버터내장형 LED램프, 컨버터외장형 LED램프, 매입형 LED등기구에 대하여 국제표준화를 추진하고 있다.

 

나. 국내 연구개발과제

 

1) LED의 발광효율이 높아짐에 따라 기본조명의 조명용으로 확대되고 있다. LED조명은 사용시 전력이 적기 때문에 환경에 우수하다고 생각하고 있다. 그러나 제조시나, 폐기시의 에너지 소비까지 포함한 라이프사이클 전반에 걸쳐 비교하였을 때, LED조명이 종래의 조명기기에 비하여 실제로 환경부하가 적은 것인가에 대하여 검토할 필요가 있다.

 

2) LED의 발광효율이나 광속의 향상 외에 연색성의 개선, 광의 질 향상 및 에너지절감 등 환경문제를 고려할 때 백색 LED가 이용되는 시장규모나 용도는 확대될 것으로 예상된다. 또한 일반조명의 용도에서도 에너지절감의 관점에서 LED조명은 보급될 것으로 예상되며 발광효율에서 100lm/w를 초과하는 2010년경에는 경관이나 상업시설을 중심으로 보급이 확대될 것으로 전망하고 있다.

 

○ 또한 사무실이나 주택 등 일반적인 LED조명은 발광효율이나 광속이 더욱 향상되어 조명의 질이 개선되는 2015년 이후에 보급될 것으로 기대하고 있다. 기타 조명용으로서는 이미 보급되고 있는 중소형 LCD백라이트를 중심으로 2010년경에는 자동차의 전조등이나 가로등에도 보급이 확대될 것으로 생각되며 그 이후에는 대형 LCD백라이트의 보급이 이뤄질 것으로 기대된다.

 

○ LED의 특징은 장 수명을 장점의 하나로 들 수 있다. 그러나 근래 기존의 광원을 치환하기 위하여 LED에도 대 광량이 요구되고 있다. 그 결과 대 전류화로 LED칩 근방의 수지나 형광체의 주변재료에 미치는 영향이 커져 LED수명의 영향이 지적되고 있다. 따라서 LED의 수명연장을 위한 봉입재료, 형광체재료 등 LED를 구성하는 재료 개발의 중요성이 고조되고 있다.

 

○ 예를 들면 LED의 수명에 가장 큰 영향을 주는 봉입재료의 열화는 LED칩에서의 방사광과 열에 의한 수지재료의 변질이 원인으로 되어 있다. LED칩의 발광파장이 짧을수록, LED칩의 방사광이 증대할수록 주입전류 밀도가 증가하고, 발열량이 증가할수록 재료가 변질되어 LED의 열화는 가속된다.

 

○ 이에 대응하기 위하여 주 봉입재료인 에폭시계수지, 실리콘계수지 재료의 내광성, 내열성을 개선하는 기술개발이나 LED패키지의 방열 성을 개선하여 발생한 열을 신속하게 외부에 방출할 수 있는 기술개발이 필요하다.

 

○ 최근 봉입수지로서 에폭시수지 중에서도 근자외선 광에 강한 에폭시수지도 등장하였다. 이것은 다소 열에 약하다는 관점도 있으나 80℃수준에서 LED패키지의 방열대책을 강구하면 대전류에서도 큰 변색을 억제할 수 있을 것으로 예상하고 있다.

 

○ 방열대책을 전제로 할 때 대 전류가 흐르는 경우에도 발광시 LED칩의 온도를 80℃정도로 억제할 경우에는 수명 40.000시간에서 70~80% 수준의 광속유지율은 가능하므로 조명에의 이용이 기대된다.

 

3) 조명용 LED?그린 IT기술의 파급효과

○ 일반형광등(40W기준)을 사용할 때 1년간 CO2배출량은 150㎏인데 비하여 LED조명은 50㎏정도로 형광등의 1/3수준이기 때문에 LED조명으로 대체하면 조명에 의하여 발생되는 CO2를 1/3로 삭감할 수 있어 환경면에서 유리하다.

 

○ 조명용 LED 3.5W는 백열전구 40~60W에 상당하므로 LED조명으로 대체할 경우 많은 양의 전력에너지를 절감할 수 있다. 또한 태양광대신 인공광원으로 이용할 수 있어 새로운 방식의 그린산업 농업용, 화훼용 에너지원으로도 개발할 수 있다.

 

5. 시사점

 

가. 그린 IT의 활용은 국가경제의 생산성향상, 경제성장의 동력을 좌우할 뿐만 아니라 개인생활이나 사회 활력의 기반에 미치는 영향도 크다. 그러므로 기업, 사회뿐만 아니라 개인레벨에서 그린 IT를 주체적으로 활용하도록 해야 한다. 현재 세계 각국에서는 자국경제의 성장력을 높이기 위하여 전략적인 IT활용을 국가적으로 추진하고 있다.

 

1) 우리나라에서도 그린 IT기술의 국가경쟁력을 유지, 강화하는 관점에서 국가주도하에 제도적으로 견인할 필요가 있다. 또한 그린 IT산업의 추진에서 중요한 것은 그린 IT를 이용할 수 있는 인재이다. IT인재의 육성에서도 중국, 인도를 비롯한 아세아 각국이 경쟁적으로 고도 IT인재의 육성에 정부의 자원을 투입하고 있는 상황이다.

 

2) 산학협동으로 유효한 인재육성 체제를 구축하는 것이 국제경쟁력을 유지하는 데 중요하다. 그린 IT활용을 뒷받침하는 건전한 시장이 발전할 수 있도록 하는 정부차원의 역할도 크다. 이러한 배경을 고려하여 그린 IT의 이용과 활용을 촉진하기 위한 시책은

 

○ 그린IT 활용의 촉진 : 자본투입과 투자효율 향상, 그린IT 경영, 중소기업 경영혁신 플랫폼의 정비, 행정업무시스템의 최적화

 

○ 그린IT 활용을 지원하는 기반의 정비 : 안전한 사회의 실현, 고급 IT인재육성

 

나. 향후의 과제와 방향성(1),(4)

 

1) LED보급 확대를 위한 과제

 

○ 세계시장진출을 위한 원천특허 확보 및 특허제휴 등 필요

? 기술수준 선진국대비 80%

? 원천기술 보유, 미국, 일본, 독일이 시장의 67% 점유

 

○ 높은 가격과 사회적 인식부족으로 국내시장확보 저조

? LED조명 가격은 기존조명 대비 10~100배

? 주요인은 핵심부품의 높은 수입의존

 

○ 핵심부품에 대한 내구성 및 실효성 의문제기

? 열 취약성으로 LED램프의 수명제한

? 등기구 형태 보급으로 부품교체곤란

 

2) LED는 발광효율의 향상과 고출력화로 광고용 사인이나 디스플레이용뿐만 아니라 일반조명용으로서 보급이 시작되었다. LED에는 아직 해결해야할 과제가 있는 것이 현실이나 많은 이점이 있으므로 향후에 크게 보급될 것으로 전망하고 있다. 향후 LED의 과제나 방향성에 대하여 고찰할 필요가 있다.

 

3) 일반조명용으로 보급시키고자 할 때 가장 큰 과제는 비용이다. LED조명기구는 종래형의 형광등기구, HID기구에 비하여 5~10배로 고가인 것이 현실이다. LED조명기구가 고가인 것은 LED자체가 고가라고 생각하기 쉬우나 방열판, 전원장치, 배광을 제어하는 렌즈, 패널 등이 필요하기 때문이다. 코스트를 저렴하게 억제하여 이용할 수 있는 수준으로 하는 것이 향후의 기술적인 과제이다.

 

○ 고효율형인 백색 LED는 발광효율, 광속은 모두 다른 광원에 손색이 없는 수준에 이르고 있으며 그것을 초월하고 있는 경향이다. 그러나 고 연색성이나 저 색온도계의 백색 LED는 아직 충분하다고 볼 수 없다.

 

○ 일반적인 옥외조명에서는 효율을 중시하고 있으며 색온도나 연색성은 큰 문제로 생각하지 않고 있다. 그러나 옥내조명이나 옥외 경관조명의 용도에서는 광의 질이 요구되고 있다. LED의 보급에는 광의 양뿐만 아니라 광의 질을 높이는 것도 중요하다.

 

○ LED를 조명기구로 이용하는 데는 기구 내에 복수의 LED를 배열할 필요가 있다. 이때 인접 LED에 조금이라도 색에 불 균일이 있으면 전체적으로 불 균일 현상이 발생하므로 주의해야 한다.

 

○ LED조명은 국부적인 조명이나 밝기를 필요로 하지 않는 장소 등 국부조명에 이용되고 있는 것이 대부분이었다. 그러나 고 효율화와 고 출력화로 적절한 밝기와 균제도가 요구되는 전반조명에도 이용하게 되었다. 예를 들면 점포조명에서 기본조명용 다운라이트(down light), 옥외조명에서는 방범등, 가로등 등을 들 수 있다.

 

○ LED조명기구는 고가이기 때문에 아직 실용에는 이르지 않고 있다. 그러나 LED에는 램프의 교환 등 유지보수비의 삭감, 소 전력으로 전력비와 CO2의 삭감, 수은이 없는 이점이 있어 LCC(Life Cycle Cost)나 지구환경을 고려할 때 조명용으로 유리할 것으로 기대하고 있다. LED조명의 보급에는 조명용도 등 소프트 면을 충분히 고려하여야 한다.

 

○ LED는 향후에 에너지절감, 환경 등 사회적 요인을 배경으로 보급될 가능성은 높다. 그러나 보급에는 여러 가지 과제가 많다. LED의 고 효율화와 저렴한 가격의 실현, 새로운 광 환경의 개척, 조명시장의 확대 등 다양하다. 성숙된 산업이라고 말할 수 있는 조명업계가 앞으로 획기적인 발전을 계속하기 위해서는 LED의 특징을 활용하여 새로운 용도를 개발해야한다.

 

참고문헌

 

(1) 에너지관리공단, “LED조명 고효율기자재 및 보급시책”, 2009

(2) 데이코산업연구소, “LED 및 LED조명시장의 실태와 전망”(단행본), 2009

(3) 김광복, 구경완, “LED용 발광소재 개발동향”, 대한전기학회지, Vol.58(6) 2009

(4) JLEDS, "JLEDS Technical Report", LED조명추진협의회(일본) Vol.2(4), 2008

Source : reseat.re.kr