LED조명, 생존전략은 무엇일까? ㆍ LED조명기구, 무엇이 다른가?

 

LED조명, 생존전략은 무엇일까?

 

LED와 조명의 융합을 이룩하라

 

 

최근 LED조명기구의 개발에 속도가 붙으면서 기존 조명업체와 LED업체가 상호 협력하는 방안이 모색되고 있다.

 

 

정부가 LED조명을 차세대 성장동력, 미래 신성장동력, 그린산업으로 지정해서 육성하기 시작한 지 올해로 3년이 되었다. 현재 국내 LED조명은 대기업이 속속 뛰어드는 등, 활발한 움직임을 나타내고 있다. 그러나 그 이면에는 제품을 만들어 놓고도 팔지 못해 많은 어려움을 겪는 업체들도 적지 않다. 그래서 일부에서는 LED조명을 ‘기회이자 위기’라고 말하기도 한다. 그렇다면 LED조명이 생존하기 위한 길은 무엇일까? 그 생존의 조건을 몇 차례에 걸쳐서 짚어본다.

 

 

LED는 첨단 반도체조명으로 전문성이 필요

LED 지식만으론 ‘LED조명’만드는데 한계

LED업체와 조명업체, 서로 협력해야 생존

 

A사는 10년 넘게 LED사업을 해 온 업체이다. A사는 처음에는 핸드폰에 들어가는 LED 소자를 생산해서 전자회사에 납품하는 사업부터 시작했다. 그러다가 핸드폰용 LED의 가격이 갈수록 떨어지면서 회사가 어려워졌다. 그런 A사의 B 대표 눈에 뜨인 것이 바로 LED조명이었다. 한대 LED만큼은 A사가 최고라는 소리를 듣기도 했던 B사장으로서는 LED조명이 그리 어려워 보이지 않았다. 그래서 사업부를 꾸려 LED조명을 만드는 일에 착수했다.

 

그렇게 해서 처음 만든 것이 평판 LED 조명기구. 청색 LED에 황색 여기 필터를 서서 백색광을 내도록 하는 방식이었다. A사가 내놓은 LED 조명기구는 적극적인 마케팅 덕에 모 건설사 현장에 채택되는 성과를 낳기도 했다.

 

그러나 이런 A사의 행보는 그리 오래가지 못했다. 건설사 관계자들 사이에서 A사 LED조명기구의 휘도가 떨어지는 것이 아니냐는 평가가 나오기 시작하면서 후속 발주는 슬그머니 자취를 감췄다. 결국 A사는 본 사업 쪽의 침체와 LED조명 쪽의 개발비 부담을 이기지 못하고 부도를 냈다. A사의 LED사업부는 회사를 정리하는 과정에서 다른 회사에 인수되어 간신히 LED조명 사업의 맥을 잇게 되었다.

 

C사는 사업 연혁이 20년을 넘긴 조명업체이다. 그렇지만 주변의 업체들이 들여온 중국산 조명기구가 시장에 범람하면서 제조업체로서의 캐리어에도 금이 가기 시작했다. 엎친 데 덮친 격으로 조명매장의 불경기에 건설 경기 침체로 납품 쪽 매출도 뚝 떨어지게 됐다.

 

이런 상황에서 시작된 것이 정부의 LED조명 육성계획. 특히 2015년까지 조명의 30%를 LED로 교체한다는 ‘15/30 프로젝트’가 C사 D사장의 시선을 붙잡았다. “정부가 추진하는 15/30 프로젝트가 본격적으로 시작된다면 그 물량이 얼마나 많을 것인가?” 생각이 여기에 미친 D사장은 남모르게 LED조명에 손을 댔다. 이왕 손을 댈 거라면 남보다 먼저 손을 대야 그나마 시장선점효과라도 누릴 수 있다는 것을 D사장은 경험적으로 알고 있었다.

 

하지만 이런 D사장의 생각은 이번에는 맞아 떨어지지가 않았다. 워낙 LED가 생소한 분야였던 데다가, LED를 아는 전문 인력도 구하기 어려웠다. LED는 전자를 전공한 사람이 없으면 하기 어렵다는 말을 듣고 전자공학을 전공한 기술자도 채용해 봤지만 얻은 것은 “전자공학을 전공했다고 해서 다 LED를 아는 것은 아니더라”라는 평범한 결론뿐이었다.

 

현재 C사에서는 LED사업부를 만들어서 연구 개발과 조명기구 개발을 추진 중이다. 하지만 개발은 지지부진한 상태이다. LED에 정통한 전문 인력을 확보하는데 실패한데다가, LED 기술이 하루가 다르게 발전해 조명기구를 개발하다 보면 새로운 LED가 등장, 다시 개발에 들어가야 하는 악순환이 반복되고 있는 실정이다. “기는 연구 개발 속도에 나는 LED 발전 속도”란 ‘기술의 캐즘’에 걸린 탓이다. 

 

H조명은 요즘 심각한 고민에 빠졌다. H조명은 지난 2~3년 동안 많은 프로젝트를 담당하면서 LED조명을 적극 채용했다. 그래서 그 동안 상당수의 LED를 현장에 납품, 시공했다. 그러면서 적지 않은 마진도 봤다. LED조명기구를 하청업체인 I조명으로부터 낮은 가격에 공급을 받아 적당한 마진을 붙여서  현장에 납품했기 때문이다. 마진이 적은 기존 조명기구보다 새로 나온 LED조명은 비싸다는 인식이 박혀 있는 까닭에 비교적 높은 마진을 붙여도 현장에서는 의례 그러려니 하는 분위기였던 덕분이다.

 

하지만 LED 조명기구를 설치한지 2년이 지나면서부터 설치한 LED 조명기구 가운데 하자가 발생하기 시작했다. 그러자 발주처에서는 “하자를 보수해 달라”는 요구가 빗발치기 시작했다. 하지만 LED 조명기구를 납품했던 업체는 그 사이에 문을 닫았다. 설령 문을 닫지 않았다고 하더라도 I조명이 하자에 책임질 리가 만무했다. H사와 I사가 맺은 계약에 따르면 하자보증기간은 2년에 불과했다.

 

결국 발주처와의 관계를 고려해서 H사는 자사가 비용을 부담해서 하자가 난 물량을 보수해 주고 있다. 그 동안 남겼던 마진을 고스란히 하자 보수에 쏟아 붇고 있는 셈이다. 그 대신 H사에서는 가급적 LED를 설계에 반영하지 않기로 했다. 만일 LED조명기구를 부득이 채택하더라도 하청 업체로부터 하자보증기간은 5년 이상 최대한 길게 잡는다는 내부 방침도 정해 놨다. 섣불리 LED를 썼다간 하자 보수에 마진을 모두 쏟아 부어야 한다는 것을 몸으로 체험했기 때문이

다.

E사의 F사장은 요즘 LED 조명기구 개발에 재미를 붙여가기 시작했다. F사장은 대학에서 산업디자인을 전공하고 비교적 큰 조명업체에서 개발실 팀장을 맡았던 인물이다. 조명기구 개발이라면 어느 정도 자신이 잇다고 해도 좋은 게 바로 F사장인 것이다.

 

그렇지만 F사장은 LED 조명기구를 개발하지만 LED 자체는 직접 개발하지 않는다. 그 대신 LED는 개발과 생산 일체를 LED 전문 업체인 G사에 일임을 하고 있다. F사장이 하는 일은 LED를 광원으로 사용하는 조명기구의 디자인과 필요한 사양(spec)을 결정하는 것이다. 예를 들면 기존의 램프로는 절대 만들 수 없는 심플한 디자인의 식탁등을 디자인하고, 여기에 맞는 LED의 사양-조도, 휘도, 광색, 색온도, 연색성, LED의 발열온도, 원하는 컬러 연출방식, LED모듈의 무게 등-을 자세하게 정리해서 G사에 제시하는 것이다. 그러면 G사에서는 스펙에 맞는 LED모듈을 만들어서 E사에 공급한다.

 

E사에서 하는 일이라곤 G사가 납품한 LED모듈의 성능이 주문한 대로 나오는가를 점검하는 것뿐이다. 만일 원했던 스펙이 나오지 않으면 요구사항을 정리해서 보완토록 한다. 그런 과정을 거쳐서 LED모듈이 스펙을 통과하면 본 물량을 주문한다. 납품한 LED모듈에 문제가 생기면 G사에서 모두 책임을 지는 것은 물론이다.   

 

LED의 최대 장점은 무엇일까? 그것은 바로 에너지 절약 효과가 (백열램프에 비해서) 높고, 수명이 (이론적으로는) 10만 시간에 이를 정도로 반영구적이라는 것이다. 그래서 “연간 에너지 절약 비용 ×  LED 수명 = 이익”이란 공식이 성립하게 된다. LED조명기구를 사용하면 초기에 들어가는 구입비용은 기존 조명기구보다 많이 들어가지만 전체 보수 유지비용까지 감안을 하면 초기 투자비용을 뽑고도 남는다는 얘기이다.

 

정부에서 2015년까지 전체 조명의 30%를 LED조명으로 교체한다는 “15/30 프로젝트”를 추진하는 것도, 고효율 LED 조명기기를 구입하는 사람에게는 정부가 구입 비용의 일부를 지원해 주겠다는 아이디어도 그 바탕에는 이런 LED 공식이 깔려 있는 것이다.

 

문제는 LED의 에너지 절약 효과가 기대한 것보다 낮거나, LED의 수명이 예상했던 것보다 짧을 경우에 일어난다. “연간 에너지 절약 비용 ×  LED 수명 = 이익”이란 공식이 성립되지가 않는 것이다. 이것은 LED조명기구를 사는데 투입한 비용을 회수하고도 남는다는 전제가 모두 ‘거짓’이 되고 만다는 의미가 된다. 그러니 LED조명이나 LED산업은 “연간 에너지 절약 비용 ×  LED 수명 = 이익”이란 공식이 모두 사실이란 전제 하에 성립되는 사업이라고 해서 결코 틀린 말이 아니다.

 

그렇기 때문에 LED조명 내지 LED산업에서 LED의 성능과 수명은 매우 중요하다. LED의 성능은 최소한 기존 램프보다 에너지 절약 효과가 뛰어나야 한다. 또 수명은 최소 5만 시간 이상, 10만 시간을 보장해야 한다. 그러니 LED의 품질이 곧 LED의 생명이 되는 것이다

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하지만 이런 LED의 에너지 절약 효과나 수명을 좌우하는 변수는 너무도 많다. 가장 비근한 예로 LED에서 발생하는 열이 어느 수준을 넘어서면 LED의 효율은 급격하게 저하된다. 그러니 LED를 점등GOT을 때 발생하는 열을 효과적으로 제거해 주어야 한다는 얘기가 된다. LED조명 최대의 과제가 열 제거 라고 말하는 이유가 바로 여기에 있다.  

 

그렇지만 LED를 조명에 적용할 때 필요한 것이 열을 제거하는 것으로 끝나지 않는다는 데 문제가 있다. LED의 밝기가 메인 조명으로 쓸 수 있을 만큼 충분히 나와야 한다. 또 에너지 절감 효과가 기존 조명 광원과 비교해서 최소한 동등하거나 더 높아야 한다. 그래서 1W 당 밝기인 광효율(lm/W)을 따지는 것이다.

 

이렇듯 LED는 다양한 기술적 요구조건을 충족시켜야 조명의 광원으로서 제 값을 할 수 있는 ‘복잡한 광원’이다. 게다가 LED는 전자와 반도체에 그 뿌리를 두고 있다. 그래서 전자공학을 전공하지 않으면 LED를 제대로 알기가 어렵다는 말도 나오는 것이다.

 

하지만 전자공학을 전공했다고 해서 모두 LED를 아는 것도 아니다. LED가 워낙 새로운 분야이다 보니 LED를 제대로 전공한 교수나 엔지니어도 매우 드물다. 게다가 연구나 기업 현장에서 직접 LED를 연구하거나 개발한 인력은 더욱 드물 수밖에는 없다. 결국 LED를 아는 사람들은 모두 기존 전자나 LED업체에 몰려 있다는 말이 된다.

 

이런 인적 구조는 LED를 전문적으로 하는 사람들 이외에는 LED를 제대로 알기가 어렵다는 결과를 낳는 요인이다. 그러니 그동안 LED를 전혀 대해 보지 못 했던 기존 조명업체들로서는 LED 전문 인력을 확보하기도, LED에 대한 지식을 새로 습득하기도 쉽지가 않다는 결론이 나오게 되는 것이다. 앞에서  예로 든 ‘장면2’의 C조명의 경우가 바로 여기에 해당한다.

 

그러나 LED 전문 업체라고 해서 ,LED조명을 손쉽게 할 수가 있느냐 하면 그렇지가 못하다. 비록 LED가 전문 분야라고는 하지만, 전자공학을 전공한 사람이나, LED업체에서 오래 동안 엔지니어로 근무한 경력자라고 해도 LED조명을 잘 만들 수는 없다. 조명은 조명 나름대로 전문지식과 경험을 필요로 하는 전문 영역인 까닭이다.

 

예를 들면 전자공학을 전공한 엔지니어라고 해도 조명의 조도나 휘도, 광속, 광색, 광효율, 역률 같은 기본적인 조명용어를 아는 경우는 극히 드물다. 이런 용어들은 물리학이나 전기공학을 전공한 사람이 아니면 접하기 어려운 용어들인 까닭이다. 이런 용어를 익혔다고 해서 모든 것을 다 배운 것이 아니다. 조명의 품질을 좌우하는 연색평가지수나, 조명의 비용을 산정하는 데 필요한 램프의 수명, 반사율, 배광곡선 같은 세세한 지식을 익혀야 하는 단계를 또 거쳐야 한다. 여기에 복잡다단한 조명 부품의 기능과 종류, 수도 없이 많은 조명 부품과 자재의 특성까지 익히려면 족히 몇 년은 필요하다. 결국 조명 역시 전문 분야이고, 조명에 대해서 배우려면 전자공학이나 LED에 대한 전문 지식을 쌓는 데 못지않은 시간과 노력, 비용이 필요하게 되는 때문이다. 장면1의 A사가 LED에 대한 전문성을 확보하고도 제대로 빛을 내는 조명기구를 만드는데 실패한 원인이 여기에 있다.

 

그렇다면 장면3의 H조명의 경우는 무엇이 문제였을까? 이런 질문에 대한 조명업체 관계자나 LED업체 관계자의 대답은 “LED를 너무 쉽게 생각했다”는 쪽과 “LED를 제대로 모르는 채 LED조명을 납품 받을 경우에 당연히 생길 수 있는 일‘이란 쪽으로 나눠진다.

 

차이라면 LED 전문 업체들이 “LED를 너무 쉽게 생각했다”는 입장인 반면, LED조명에 직접 손을 대 본 경험이 있는 업체들은 “LED를 제대로 모르는 채 LED조명을 납품 받을 경우에 당연히 생길 수 있는 일”이란 입장이라는 것이 다르다는 것이다. 어느 쪽이나 “LED를 하려면 자기가 직접 LED를 만들지는 않더라도 LED에 대해서 웬만큼 알 것은 알아야 한다”는 점에서는 의견이 일치한다.  

 

결국 LED를 잘 할 수 있는 방법은 LED 전문 업체와 기존 조명업체가 서로 전문성을 갖춘 상태에서 파트너가 돼 협력 내지 협업을 하는 것이라고 할 수가 있다. 장면4에서 예로 든 E조명과 LED 전문 업체인 G사의 관계가 그런 파트너십을 잘 구축한 사례라고 할 수가 있다.

 

장면4에 등장하는 E조명의 경우, LED의 장점인 소형화를 최대한 활용해서 매우 다양한 디자인의 조명기구를 자유자재로 만들어내고 있다. 그 가운데는 스탠드를 비롯해서 식탁등, 침실등, 현관등, 주방등 같은 것들이 포함된다. 여기에 기능성보다는 LED의 다채로운 컬러 변환을 활용한 장식적인 조명 소품도 들어 있다.

 

E사의 F사장은 “조명기구를 만드는 입장에서 보면, 결국 LED도 여러 가지 광원(램프) 가운데 하나에 불과하다. 모든 조명기구에 LED를 일률적으로 채택해야 한다는 법도 없다. 조명기구 디자이너는 백열램프가 가장 적합한 경우에는 백열램프를 광원으로 사용하면 된다. 형광램프도, 할로겐램프도 마찬가지다. 조명기구에 가장 적합한 램프를 사용하는 것, 그것이 가장 중요한 원칙이다. LED 역시 마찬가지다.

 

다만 LED램프를 사용하는데 장점도 많다. 우선 램프가 작기 때문에 원하는 디자인을 얼마든지 만들 수가 잇다. 과거에는 백열램프, 할로겐램프, 형광램프의 규격에 조명기구 디자인을 맞춰야 했다. 하지만 LED는 그렇지 않다. 조명기구에 LED를 맞추는 식이 가능하다는 얘기다.

 

먼저 디자인을 하고, 여기에 맞든 스펙의 LED를 만들면 된다. 그것은 LED 전문 업체의 몫이다. 조명기구 디자이너는 원하는 LED의 스펙을 정확하게 주문하면 된다. 이것은 자동차 디자인을 먼저 한 뒤에 엔지니어들이 그 디자인에 맞는 부품을 만들어서 공급하는 것과 같다.

 

LED의 등장으로 조명기구도 자동차처럼 디자인과 엔지니어링이 서로 분리되는, 또는 디자인과 엔지니어링이 서로 결합하는, 새로운 협업 방식으로 한 걸음 나가게 됐다. 이것은 LED가 없었다면 결코 생각할 수가 없는 조명기구 디자인 프로세스 상의 새로운 변화이다“라고 말했다

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E조명의 F사장이 지적한 대로 LED가 등장함에 따라 조명기구 디자인에도 디자인 후에 엔지니어링을 한다는 개념이 생겨나게 됐다. 이것은 디자인이 곧 생산이 되는 기존 조명기구 제조방식에 일대 변화가 도래했음을 예고하는 대목이다. 결국 디자인은 디자인대로, 엔지니어링은 엔지니어링대로 전문성을 갖추고 서로 협력하는 시대가 열린 셈이다. 기존의 조명이 디자인을 담당한다면, LED는 엔지니어링을 담당해야 한다는 것이다. 물론 조명은 LED를, LED는 조명을 서로 배우고 익혀야 함은 물론이다. 그것이 LED시대에 기존 조명과 LED가 공존하면서 함께 성장하는 유용한 방안이 될 것이다.

 

 

 

 

LED조명기구, 무엇이 다른가?

 

LED조명기구는 LED와 기구 일체형

 

 

 

 

‘LED조명시대’가 눈앞에 다가왔다. 비록 지금은 LED제품의 규격이 마련되는 초기단계인데다가, 상품성을 갖춘 제품도 아직은 많지 않고, 비싼 가격 때문에 미처 LED조명 시장이 형성되지 않았기 때문에 LED조명을 회의적인 시각으로 보는 조명업체들도 적지 않다.

 

하지만 시대적인 흐름이라는 것이 있다. 이런 관점에서 보면 지금은 LED가 대세인 시대로 가는 초기단계이다. 결국 싫든 좋든 당분간 조명시장은 LED로 갈 수밖에는 없다는 말이다.

 

그렇다면 조명업체들이 LED에 유념해 둬야 할 점은 무엇일까? 우선 LED란 기존의 조명과는 다르다는 것부터 명심해야 한다. 기존의 조명은 램프 따로, 소켓 따로, 안정기 따로, 기구(하우징) 따로 하는 식이었다. 이것들을 따로따로 구입해서 조립, 완성품으로 만들었다는 말이다

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그러나 LED의 경우는 램프와 소켓, 안정기, 몸체가 일체형이라고 보는 것이 옳다. 이런 부품 내지 자재들이 서로 성능에 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라, 특성에 맞춰 통일된 유닛(Unit)으로 개발, 장착돼야 제 성능을 발휘할 수가 있다. 이것은 기존 형광램프의 특성에 맞춰서 전자식 안정기를 맞췄던 것과 같다.

 

그러나 기존 형광램프는 안정기만 특성을 맞추면 큰 문제가 없었지만 LED조명에서는 LED 칩, 패키지에서 콘트롤러, SMPS 같은 부품에 일그까지 모든 것이 일체화 돼야 한다는 것이 다르다. 이런 것들의 특성이 서로 맞지가 않으면 성능과 수명이 떨어지고 결국 하자로 이어지게 된다. 예를 들어 SMPS 같은 부품 하나만 잘못되면 LED조명은 불이 꺼지거나, 수명이 저하되거나, LED 패키지 몇 개가 나가거나 하는 일이 벌어진다. 그 중 하나만 발생해도 ‘불량’ 내지 ‘하자’가 된다.

 

LED조명의 하자는 램프나 부품 하나를 갈아주는 것으로 그치지 않고 아예 조명기구를 통째로 교체해 줘야 하는 일로까지 진행될 가능성이 크다. 램프, 부품, 몸체 일체형으로 제작되는 경우가 많을 것이기 때문이다. 그래서 LED는 품질 곧 신뢰성이 가장 중요하다고 하는 것이다.

 

 

 

 

조명업체들이 알아야 하는 LED

 

LED 칩, 패키지, 그리고 모듈

 

 

LED조명이 주목을 받으면서 LED조명기구 개발에 손을 대는 조명업체들이 많아졌다. 하지만 LED의 특성이나 약점에 대해서 제대로 파악하고 있는 업체는 그다지 많지가 않다.

 

우선 LED조명기구를 개발하기 시작했다면 가장 먼저 알아둬야 하는 것이 LED칩에 대한 지식이다. LED칩은 LED조명에서 가장 중요한 것이다. LED의 장점이라고 하는 에너지 절약 효과(품질), 긴 수명, 높은 연색성과 광효율이 모두 LED 칩의 품질에 따라 결정되는 때문이다.

 

LED 칩은 사파이어나 크리스탈 덩어리를 만드는 잉곳, 잉곳을 웨이퍼로 가공하는 웨이퍼, 웨이퍼에 박막증착을 해서 성장시키는 에피성장, 전극을 형성해서 칩을 완성하는 과정을 거쳐 생산한다. 이 가운데 웨이퍼의 생산공정과 에피성장 공정이 중요하다. 웨이퍼의 기판을 만드는 데는 사파이어와 GaAS, GaN, SiC 등이 사용된다. 가격 때문에 사파이어와 SiC가 웨이퍼 기판으로 사용되는 경우가 많다. LED 에피성장은 LED의 휘도를 결정하는 등, LED의 품질을 결정하는 핵심 공정이다.  

 

이렇게 만들어진 LED 칩은 패키지 공정에 들어간다. 패키지 공정은 LED 칩을 기판에 앉히고, 실리콘 렌즈를 씌우고, 전극을 이어서 점등이 되도록 만드는 과정이다. LED의 렌즈 소재는 실리콘, 크리스탈 등이 있으나 가격 때문에 실리콘을 주로 사용한다.

 

LED모듈은 LED패키지를 여러 개 모아서 필요한 규격으로 집적하는 것이다. 조명기구를 만드는 경우 조명기구의 디자인에 맞게 모듈을 만들어서 사용해야 한다. LED은 기존 램프처럼 이미 만들어진 규격이 있는 것이 아니라 조명기구가 요구하는 스펙에 맞도록 형태와 성능을 맞춰서 그때그때마다 새로 설계, 생산을 해야 한다. 조명기구에서 기본적으로 요구하는 색온도, 연색성, 온도, 조도, 휘도 같은 것들이 최종적으로 LED모듈에서 결정되므로 결국 LED조명은 모듈을 어떻게 만드느냐에 따라서 조명기구의 성능과 품질이 좌우된다고 봐야 한다. 그러므로 조명기구 제조업체 입장에서는 신뢰성 높은 LED모듈을 가장 합리적인 가격에 공급할 수 있는 업체를 확보하는 것이 중요하다.         

 

한국LED산업신문 /김중배 大記者