LED 제품 조명 시장의 동향분석

LED 제품 조명 시장의 동향분석

1. LED 조명 시장의 최근동향

1-1. LED 조명 시장 개요

1) 급성장하는 LED 조명

LED를 이용한 조명은 밝은 효율, 긴 수명 등의 장점을 바탕으로 기존 광원들을 대체할 전망이다. 기존 LED의 광원효율은 60lm/W 수준으로 형광등의 광원효율 75lm/W에 비해 낮은 수준이었으나 최근 100lm/W의 고휘도 LED가 개발됨으로써 LED의 효율은 기존 광원의 성능을 뛰어넘게 되었다.

총 효율 측면에서 LED 조명은 백열등의 10배 이상이며, 형광등에 비해서도 나은 성능을 보여주고 있다. 수명 측면에서 LED는 백열등에 비해 10배 이상 긴 10,000~50,000시간이 가능하다.

2006년 세계 LED 조명 시장 규모는 전체 LED 시장의 5%에 불과한 205백만 달러 규모였으나, 2011년에는 10억 달러까지 성장할 전망이다.

현재 LED 조명은 특수조명 위주로 초기시장이 형성되어 있으나, 앞으로는 일반조명 분야의 비중이 더 커질 것으로 보이며, 2009년부터는 LED 조명시장이 본격적으로 형성될 것으로 전망했다.

2) LED 조명의 높은 가격이 보급의 장애요소

현재 수준에서 LED 조명 가격은 기존 조명 제품에 비해 3~10배 이상 높아 급격하게 보급이 증가하기에는 어려운 실정이며, 이에 따라 정부의 보급정책이 필요해지고 민간부문보다 공공부문에서 먼저 시작되고 있는 이유가 여기에 있다.

형광등 기구는 기존 제품은 6~8만원 수준인데 비해 LED 제품은 25~40만원의 가격대를 형성하고 있어 가격격차가 3~6배에 이르고 있다. 그 외 형광램프, 백열등, 할로겐 등과 비교해도 LED 조명 제품의 가격이 크게 높은 상황이다.

1-2. 각국의 LED 조명 육성 정책

우리나라는 2015년까지 LED 조명의 비중을 30%까지 보급하는 것을 목표로 삼고 있다. 정부는 LED 조명시장 발전을 위해 ‘LED/반도체 조명산업발전전략’과 ‘LED 조명 15/30 보급 프로젝트’를 추진 중이다.

지난 참여정부 때에는 2015년까지 국내에 LED 조명의 비중의 30%까지 보급할 경우 1조 6천억 원을 절감할 수 있을 것으로 추정한 바 있다.

최근 세계 각국은 전략적 차원에서 LED 조명산업을 집중 육성하고 있다. 일본은 LED 조명을 이용하여 2010년까지 조명에 사용되는 에너지 20%를 절감할 계획이며, 미국은 2020년까지 조명시장의 50%를 LED로 보급할 계획이다.

(1) 국내의 보급 시나리오

정부의 LED 조명기기 보급 계획은 교통신호등, 유도등, 할로겐 등과 같이 투자액 회수기간이 짧은 품목을 우선적으로 보급하고 있다.

교통신호등은 기존 400W 조명 제품을 38W LED 제품으로 교체시 투자액 회수기간은 약 1.8년으로 짧게 나타나 매우 효율적으로 알려졌다. 반면, 형광등 기구의 경우 기존 64W 제품을 55W LED 조명 제품으로 교체시 투자액 회수기간은 약 63년으로 매우 긴 시간이 소요될 것으로 분석되고 있다.

형광램프, 백열등, 할로겐등, 가로등을 LED 조명 제품으로 대체할 경우 투자액 회수기간은 10년 이내로 산출되었다.

한편, 국내에서는 2013년까지 백열전구가 퇴출당할 것으로 전망된다. 에너지관리공단은 대표적 저효율 조명기기로 손꼽히는 백열전구가 국내에서 2013년 이내에 퇴출당할 것으로 예상하고 있다.

(2) 해외 동향

유럽연합(EU) 집행위원회는 오는 2012년 말까지 상점의 상품진열대에서 백열전구를 ‘퇴출시키는’ 에너지 절감 지침 안이 27개 회원국에 의해 승인됐다.

지침안에 따르면, 오는 11년 9월부터 100W급 이상 백열 정구의 판매가 금지되며, 이후 단계적으로 그 범위가 확대돼 2012년 말까지는 백열전구의 판매가 전면 금지된다. EU가 이처럼 백열전구를 추방하고 형광램프나 할로겐램프 등으로 대체키로 한 것은 조명에 사용되는 에너지를 절감함으로써 환경을 보호하려는 친(親)환경 정책의 일환이다.

백열전구를 형광램프나 할로겐램프와 같이 에너지 효율이 밝은 조명으로 대체하면 매년 1100만 가구가 사용할 수 있는 양의 에너지를 절감하고 이산화탄소(CO₂) 배출량도 1500만t이나 줄일 수 있다는 것이 EU측의 분석이다.

일본 경제 산업성, 가전 메이커, 가전 소매 사업자 등이 제휴하여 지구 온난화 억제를 위한 국민운동으로서 백열전구로부터 에너지 절약 타입의 전구형 형광 램프로의 변환 활동을 진행하고 있다.

이산화탄소(CO₂) 배출량이 좀처럼 감소하지 않고 큰 문제점의 하나로 거론되는 것이 가정 부문이다. 이로 인해 가전 메이커나 경제 산업성 등의 주선으로 2008년 5월 만들어진 조직이 ‘에너지 절약 램프 보급 촉진 특별 위원회(에너지 절약 조명 포럼)’이다. 2012년까지를 목표로 가정 등에서 사용되는 모든 발열 전구를 에너지 절약형의 전구형 형광 램프로 전환하는 활동을 진행시키고 있다. 백열전구와 외형 사이즈가 거의 같고 형광등이 들어가 있는 전구형 형광 램프는 백열전구의 1/4에서 1/5정도의 소비 전력으로 같은 레벨의 밝기를 얻을 수 있는 것이 특징이다.

일본 전구공업회 등에 의하면, 백열전구의 90와트(100와트형)와 같은 밝기를 전구형 형광 램프로 내려면 소비 전력 22~25와트(25와트형)로 무방하다고 한다. 15와트형 전구형 형광램프에서는 54와트(60와트형)의 백열전구와 동등밝기를 확보할 수 있다. 그리고 전구형 형광 램프 수명은 백열전구의 6_8로 같다.

문제점은 가격차이로, 가전점 등의 실세 가격을 보면 백열전구가 1개 100엔(1,300원) 이내인데 반해, 전구형 형광 램프는 1,000엔(13,000원)을 넘는 것이 많다. 이 차이가 백열전구에서 전구형 형광 램프로의 전환을 막는 요인이다. 그러나 전기료가 싸고 제품 수명이 길어서 전체 비용 대비 효과는 사용기간 9개월(1일 약 6시간 사용하는 경우)을 경계로 전구형 형광 램프가 우수하다. 60와트형 백열전구가 168엔(약 2,184원, 15와트형 전구형 형광 램프가 1,890엔(약 24,500원)으로 전구형 형광 램프가 백열전구의 6배 수명이 있고 백열전구의 수명은 반년으로 가정하여 3년간 사용했을 겨우 전구 값과 전기료를 합한 비용은 백열전구가 8,136엔(105,700원), 전구형 형광 램프가 3,474엔(약 45,100)으로 실제로 약 4,700엔(약 60,600원) 전구형 형광 램프가 이득이 된다.

2007년의 일본 국내 수출 포함한 전체 출하량은 백열전구 약 1억 3,500만개(2006년 대비 0.2% 감소)에 대해서 전구형 형광 램프는 2,900만개(2006년 대비 21.7% 증가)이었다.

1-3. 조명산업 구조의 변화

LED 조명이 활성화될 경우 전구를 교환하여 사용하는 조명산업 구조에 큰 변화를 가져올 가능성도 지적되고 있다.

현재 조명 제품은 전구업체, 조명설치 업체를 통해 소비자에게 유통되고, 이후 전구의 수명이 다하게 되면 전구만 교체하는 구조로 되어 있다(매년 3개의 전구 가운데 1개의 전구가 교환). 그러나 수명이 반영구적인 LED 조명이 활성화될 경우 전구를 교체하는 과정은 축소될 가능성이 크다.

부품을 교체하는 유통과정이 사라진 산업구조의 변화는 TV의 사례에서 나타난 적이 있다. 진공관을 부품으로 사용하던 TV의 경우 진공관이 고장 나면 진공관을 교체하여 사용하였으나, 이후 수명이 긴 트랜지스터가 진공관을 대체한 TV가 출시되어 고장률이 낮아지면서 장시간 TV를 사용하고 신제품 TV로 신규 구매하는 구조로 변하게 된다. 따라서 수명이 반영구적인 LED 조명이 활성화될 경우 전구를 교체하여 사용하는 구조에서 조명기구 일체를 신규 구매하는 구조로 전환될 가능성이 있다.

1-4. 해외 유수 조명업체의 LED 산업진출

필립스, 오스람, Zumtobel, GE 등 해외의 조명업체들은 LED 분야의 수직통합을 구축 중이다.

LED 조명 분야에서 경쟁력을 확보하기 위해서는 LED 제조뿐만 아니라 조명분야의 기술 접목과 최종 소비자에 이르는 유통망이 필요하기 때문이다.

특히, 필립스는 LED 조명 분야에서 우위를 선점하기 위해 활발한 M&A를 추진하고 있다.

2005년 11월 LED 제조업체인 루미레즈(Lumileds)사를 950백12달러를 Tridonic Acto(오스트리아)와 Toyoda Gosei(일본)의 LED 조인트 벤처만 달러에 인수, 루미레즈는 필립스와 애질런트의 LED 합작사로 설립되었으나, 필립스사가 애질런트의 지분 47%를 사들여 인수하였다. 2006년 11월 유럽의 주택조명 전문업체인 PLI(Partners in Lighting International)사를 590백만 유로에, 2007년 6월 LED 조명업체인 캐나다의 TIR Systems사를 53백만 유로에, 2007년 6월 LED 조명업체인 미국의 Color Kinetics사를 592백만 유로에 인수한다고 발표하였다.

1-5. LED 조명 기술 현황

1) 국내 기술 현황

가. 교통신호등

1997년 한국에너지기술연구원에서 LED 신호등 보급타당성 연구를 통하여 LED 신호등 기술이 국내에 소개된 이래 1998년에 국내 환경 적응성 및 안전성 검증을 위한 옥외시험, 1999년에 적색 차량신호등 도로 현장 시험, 2001년에 전체 신호등에 대한 도로 현장시험 과정을 거쳐 2001년 말에 한국형 LED 신호등 규격안 및 표준시스템을 개발하였으며 2002년에 정부가 LED 신호등 표준규격(KS)을 경찰청의 LED 신호등 구매를 위한 표준규격을 발표한 가운데 국내에서도 본격적으로 보급이 추진되고 있다.

국내의 전체 교통신호등 수는 약 28,000면(약 800,000)으로 연간 약 245 GWH 이상의 전기 에너지와 17만 톤 이상의 CO₂절감할 수 있는 것으로 평가되고 있으며, 24MW의 DSM 효과 및 장수명에 의한 유지보수비용 75%, 시인성 향상에 따른 교통사고유발 감소 등이 기대되고 있다.

나. 조명용

질화물 반도체를 기초로 한 백색 LED는 이것으로 이용되는 여러 분야에 있어서 낮은 전력 소비량, 높은 효율, 수명의 장기화 등의 장점을 가지고 있으며 기존의 백열전구보다 1/10, 형광등의 1/2의 소비전력, 고온에서의 사용가능, 기존의 형광등보다 50~100배의 수명연장 등 상당히 우수한 성능을 지니고 있다. lamp 분야에서 확고한 입지를 확보하기 위해서는 기존 제품이 나타나는 빛의 자연성, 효율, 출력, 수명, 생산단가 등에 있어서 월등히 우수한 성질을 나타내어야 한다. 이러한 우수한 성질을 나타내기 위해서는 고품위의 InGaN의 성장, 새로운 에칭방법 개발, Conversion Sheet의 개발에 중점을 두어야 한다.

다. POF (Plastic Optical Fiber)

최근 몇 년 사이에 국내에서는 광통신에 대한 관심이 늘어나고 많은 업체들이 생겨나고 있으나 대부분 LD(Laser Diode)를 개발하고 있는 대기업 위주의 장거리 통신용(1.3㎼ or 1.55㎼) 고가 품목을 집중 연구 중이며, 고속의 구내통신망의 실현을 위한 POF용 transceiver)의 연구 개발은 낙후되어 있는 실정이다.

현재 국내에서 개발되고 있는 transceiver는 주로 석영계 SMF (Single Mode Fiber)나 MMF(Multi Mode Fiber)를 이용한 1.3㎼와 1.55㎼ 파장 대의 transceiver의 개발이 미비한 수준이다. transceiver의 핵심 부품인 LD와 PD로 구성되어 있어 구내통신용으로는 가격 면에서 경쟁력이 약하기 때문에 상대적으로 저렴한 LED를 사용함으로써 가격을 절감할 수 있고, core 지름이 1mm 정도인 POF를 사용함으로써 광 정력이 쉬어 패키징 가격을 크게 줄일 수 있다.

라. LPH (LED Printer Heads) 사무기기용

복사기에서는 감광 드럼의 전하제거용 광원으로 사용되고 있으며 이 광원은 복수의 LED를 직선으로 나열하여 선 형태의 균일한 밝기를 얻을 수 있도록 제작된 Array bar가 이용되고 있다.

팩스 밀리에서는 종전에는 원고 판독용으로 형광등과 같은 전열램프가 이용되었으나 LED는 긴 수명에 예열이 필요 없어서 순간 점등이 가능하여 구동이 간단하고 소비전력이 적으며 소형화할 수 있는 등 많은 장점으로 널리 사용되고 있다.

레이저 프린터에서는 기존 인쇄 속도의 약점을 개선하기 위하여 LED를 이용한 광프린터가 제작되고 있으며 감광체를 표면층에 가진 감광 드럼을 회전시키면서 대전, 광글쓰기, 현상, 전사, 클리닝, 전하제거 등을 갖는 LED 광프린터는 고속인쇄에 적합하며 저소음, 무대기시간, 고해상도를 실현하는데 매우 효과적이지만 앞으로 기술적인 과제로 보다 긴 길이 방향의 광편차 해결 및 발광량 균일도의 보정방법이 확립되어야 하고, Full Color 대응을 위한 기술제어 확립이 필요하다.

마. LED 전광판

LED는 전광판에서 빛을 발광하는 한 점을 말하는 빨강, 초록, 청색 등 여러 종류의 색상을 발광시키는 다이오드가 있는데 전기적인 신호로 각각의 다이오드를 제어하여 필요 색상을 표출한다.

InGaN계 LED의 양산이 시작되고 고휘도 청색 LED가 실용화 되면서 이를 이용한 Full Color 디스플레이가 잇달아 등장하고 있으며 일반적으로 LED 램프를 탑재한 표시부와 구동회로부를 일체화한 LED 도트 매트릭스 모듈을 종횡으로 배치하여 구성한다.

LED 대형 디스플레이는 LED 램프를 기판에 장치하여 제조하는데 일반적인 프린트 기판 조립 설비를 이용하는 것으로 제어회로를 조합하여 대형 디스플레이용 LED 도트 매트릭스 모듈을 제조할 수 있으며 국내업계에서는 기기 메이커가 주체가 되어 화상품위 개선과 디스플레이의 개량 등에 힘쓰고 있으면 400~7,000cd/㎡ 전후의 옥외표시형 초대형 화상표시 디스플레이가 늘고 있는데 이는 InGaN계 LED의 등장으로 발광 파장이 525nm인 순녹색의 고휘도 LED가 개발되었기 때문이다.

LED 전광판의 픽셀 안에 내장된 다이오드의 종류가 빨강 및 초록과 청색이 있으면 Full Color 전광판이 되고 초록 대신 순녹색이 들어가면 자연색과 같은 색이 구현하는 Natural Color 전광판 (Real Color display)이 된다. Real Color display (RCD) 천연색 표시기 기술은 RGB (적색, 녹색, 청색) 픽셀의 구성법에 있어 두 가지로 나눌 수 있다. 두 가지는 다음 호에 이어서 연재된다.

Source : LED 마켓