대출금리 손 못 댄 은행, 애꿎은 예금금리 낮춰 서민만 피해

 

대출금리 손 못 댄 은행,

애꿎은 예금금리 낮춰 서민만 피해

 

 

 

정부가 금리는 인상하지 않되 가계대출은 억제하라는 앞뒤 안 맞는 조치를 취한 이후 일부 시중은행들이 아예 대출을 중단하는가 하면 이제는 예금금리를 낮춰 예대마진을 확보하고자 하는 은행들이 늘고 있습니다.

 

 

진작에 진행되었어야 했을 금리 인상을 무리하게 막으면 은행과 기업자산가들은 결코 손해를 보지 않으며 인플레 속에 결국 자산을 늘릴 수단이라고는 기껏해야 예·적금상품밖에 이용하지 못하는 저소득계층이 손해를 보게 된다는 사실을 수차례 이야기했던 기억이 납니다.

 

 

그렇잖아도 베이비 부머가 은퇴하는데 낮은 금리가 유지되면서 금융소득보다는 월세수입을 얻으려는 수요가 크게 늘어날 것으로 예상되어 사회초년생이나 저소득층의 자금부담이 더 늘어나게 되는 것도 결국 저금리의 폐해이며,

현 수준에서 금리 1~2%올린다 해도 늦춰졌던 구조조정이 가속화될 뿐 사회 건전성에 타격을 받을 일은 없습니다.

 

 

2009. 12 '고용'과 젊은 층의 '주택구입능력' 감소가 주는 의미

 

 

결국 저금리로 인해 이익을 보는 분들은 많은 자금을 조달해 사용할 수 있는 기업&자산가들과 시중에 많은 유동성으로 인한 높은 성장률을 자랑으로 이용하는 정부 뿐입니다.

 

 

돌아가는 정치적 상황이나 경제적 여건이 지금처럼 앞이 안보이던 시기가 있었나 싶을 만큼 어수선한 시기인데,

남은 시간만 버티자는 정부의 민생에 대한 무관심 속에 진짜 전문가들이 이제 모두 숨어버려 언론부터 누구 하나 현실을 제대로 설명해 주는 사람이 없는 것이 가장 답답한 현실입니다.

 

 

 

---

 

 

 

시중은행 예금금리 0.1~0.2%P 인하 (매일경제)

 

 

우리·국민·신한…추석 앞두고 대출금리는 눈치

금융당국 "추가 압박 없지만 대출 동향은 주시"

 

 

은행들이 일제히 예금 금리 인하에 나섰다. 가계대출 억제를 위한 대출 금리 인상은 여론의 직격탄을 맞을까 두려워 꺼내지 못하는 대신 우회적으로 예금 금리를 내려 손실분을 메우겠다는 것이다. 우회전략을 통해 예대마진은 유지하겠다는 계산이다.

신한은행은 대표 상품인 신한월복리예금 금리를 6월 말 연 4.2%에서 29일 현재 4.1%로 0.1%포인트 낮췄다. 우리은행도 키위정기예금을 4%에서 3.8%로 0.2%포인트 낮췄고, 국민은행도 정기예금 금리를 연 4.19%에서 4.06%로 0.13%포인트 인하했다.

대신 대출 금리 인상은 관망세를 유지하고 있다. 특히 추석이 다가오면서 가계의 자금 수요가 늘어나고 물가가 급등하는 상황에서 대출 금리마저 올릴 경우 은행권을 바라보는 여론이 급속하게 나빠질까 걱정하고 있다.

국민은행은 "대출 금리는 올리지 않고 현행대로 유지할 것"이라고 밝혔다. 농협도 "대출 금리 인상은 전혀 검토하지 않고 있다"고 전했다.

우리은행은 "한국은행 기준금리가 동결된 상황에서 가산금리를 올리는 방법으로 대출 금리를 올리는 것은 어렵다"며 "마이너스 대출을 포함해 금리 인상은 검토하지 않고 있다"고 말했다. 한국은행은 경기 둔화를 걱정해 6월 10일 이후 기준금리를 3.25%로 유지하고 있다. 이 상황에서 가산금리를 덧붙여 금리를 올리면 은행권이 가계대출 억제를 명분으로 과도한 이익을 취한다는 비판에 직면할 수 있다.

그러나 은행권이 추석 자금 수요를 염려해 금리 인상에 소극적인 만큼 추석 이후에 전격적으로 대출 금리 인상을 단행할지 주목된다.

일단 신한은행이 지난 22일 마이너스통장(가계신용대출 용도) 금리를 0.2%포인트 올린 상태. 국민ㆍ우리ㆍ하나 등 다른 은행들은 현행 대출 금리를 유지한 채 시장 상황을 지켜보고 있다. 신한은행에 이어 한두 곳의 은행이 금리 인상을 단행할 경우 금리 인상 도미노가 발생할 수 있다.

은행권은 대출 금리 인상 시기는 미루고 있지만 가계대출의 총액 억제에는 상당히 적극적이다.

우리은행 서대문구 한 지점은 "8월에는 대출이 나갈 수 없고, 9월에도 지침을 받아봐야 대출 가능 여부를 알 수 있다"며 주택담보대출을 문의한 고객을 돌려보냈다. 우리은행은 이달 26일까지 가계대출 증가율이 0.9%에 이르러 금융당국이 제시한 월별 증가율 가이드라인(0.6%)을 훨씬 앞지르고 있어 추가로 가계대출을 내주기 어렵다.

반면 국민은행은 8월 가계대출 증가율이 0.5%에 불과해 가계대출에 상대적으로 적극적이다. 국민은행 서울 강남구 도곡렉슬지점은 "주택담보대출 금리는 5.65% 안팎, 전세금 대출은 6.03% 안팎에서 대출이 가능하다"고 안내하는 모습이다.

금융당국은 추석을 앞두고 시중은행에 대한 추가적인 압박은 없을 것이라고 밝히면서도 대출 동향은 면밀히 주시하겠다는 입장이다.

금융위 관계자는 "시중은행의 가계대출은 여전히 계속 늘고 있는 추세이지만 추석 때까지는 추가 조치를 내놓지는 않을 계획"이라며 "일단 가계대출 동향을 좀 더 지켜보고 판단하겠다"고 말했다.

금감원 관계자도 "가계대출 총액을 억제해야 하는 상황에서 은행권이 우대금리나 특판금리를 없애는 방식으로 초과 자금 수요를 막으려는 수준인지 아니면 전반적인 대출 금리 인상으로 번질 것인지를 주시하고 있다"고 말했다.

[김인수 기자 / 전정홍 기자 / 최승진 기자]

작성자 청년사자

기재부장관, 경제성장률 전망치 하락 시사? 이미 의미 없다.

 

기재부장관, 경제성장률 전망치 하락 시사?

이미 의미 없다.

 

 

 

 

 

박재완 기재부 장관이 올해 정부의 경제성장률 전망치를 4.5%에서 하향 조정할 수 있음을 내비치면서 4%의 물가상승률 목표는 지킬 수 있을 것이란 의견을 내놓은 게 속보를 장식하고 있습니다.

 

 

글로벌 경제와 우리 경제의 하방 압력에 대해 뒤늦게나마 정부가 이를 인정했다는 것 자체가 대단한(?) 사건이지만,

사실 경제성장률과 물가목표치의 현실경제와의 괴리는 이미 너무나 커져 대부분의 국민이 너무나 잘 아는 이야기입니다.

 

 

2009. 08 이미 너무 높아진 물가, 대책이 없다는 게 더 문제

 

 

물가폭등, 가계부채증가 등 현실경제문제에 대한 수박 겉핥기 식의 뒤늦은 처방도 문제지만 각종 선거나 고소고발 등 정치 이슈로 인해 구호만 앞설 뿐 실제 대책에 대한 관심이 줄고 반대로 켜켜이 덮어놓은 불확실성의 위험은 점점 커지고 있습니다.

 

 

 

---

 

 

 

박재완, 성장률 하향조정 가능성 시사 (연합뉴스)

 

 

경제정책방향 설명하는 박재완 장관

(서울=연합뉴스) 이정훈 기자 =박재완 기획재정부 장관이 29일 오전 서울 중구 소공동 웨스틴 조선호텔에서 열린 서울파이낸셜포럼에서 최근 경제동향과 경제정책방향에 대해 강연하고 있다.

 

 

박재완 기획재정부 장관은 29일 정부의 올해 경제성장률 전망치를 조만간 하향조정 할 수 있음을 시사했다.

그는 물가 전망치에 대해서는 기상이변이 없는 한 목표치를 지킬 수 있을 것으로 내다봤다.

박 장관은 이날 서울 조선호텔에서 열린 서울파이낸셜클럽 초청강연에서 "(정부가) 현재 성장률은 현재로서는 그대로 유지하고 있지만, 좀 더 지나면 정확한 전망을 다시 한번 해야 하지 않을까 생각한다"고 말했다.

그는 이어 "(성장률에) 전체적으로 하방위험이 있다"고 덧붙였다.

박 장관의 이 같은 발언은 경제성장률 전망치를 하향조정할 수도 있음을 내비친 것으로 풀이된다.

정부는 지난 6월 30일 발표한 하반기 경제정책운용방향에서 올해 성장률 전망치를 기존의 5.0%에서 4.5%로 하향조정했으나, 이후 미국과 유럽의 재정위기 등으로 대외경제 부문에서 기인한 하방 리스크가 커진 상태다.

박 장관은 "국내 경제가 견조한 회복세를 보이겠지만 하방위험이 늘어난 것은 사실"이라며 세계경제 회복세가 둔화하고 금융시장 불안이 장기화할 경우 국내 경기에도 부정적 영향이 있을 가능성이 있다"고 말했다.

그러면서 "국내수요는 일자리와 소득증가세에 의해 어쩌면 수출보다 성장부문 기여도가 상대적으로 더 늘어나는 모습을 보일 수도 있다"며 "하지만 역시 대외경제 쪽에서의 위험이 얼마나 투영될 것인가가 관심사"라고 덧붙였다.

박 장관은 물가에 대해서는 "(올해 전망치인) 4.0%를 지킬 수 있지 않을까 생각한다"며 "위험이 있다면 약간 높을 가능성도 있지만, 기상이변이 없다면 4.0%를 지킬 수 있을 것"이라고 말했다.

그러면서 "물가상승률은 9월부터 3%대로 진정돼 연말까지 3% 중반 또는 초반 정도 간다면, 당초 목표 4.0%를 달성할 가능성이 있다고 본다"고 거듭 강조했다.

박 장관은 정부의 취업자 수 33만명 증가 예상에 대해서는 "고용은 초과달성을 할 수 있을 것 같다고 밝혔으며, 160억달러 경상수지 흑자 전망치에 대해서는 "경상수지는 그런대로 목표를 유지할 수 있을 것을 본다"고 말했다.

(서울연합뉴스) 김용래 기자 yonglae@yna.co.kr

작성자 청년사자

美스펜스교수, `경기침체 가능성 50%, 돈 더 풀어야'

 

美스펜스교수,

`경기침체 가능성 50%, 돈 더 풀어야'

World Economy Faces 50% Chance of Renewed Slump, Nobel Winner Spence Says

 

 

 

 

2001년 노벨상을 수상했던 스펜스 교수는 연준이 좀 더 강력한 통화확대 정책을 시행해야 하며 경제의 발목을 잡고 있는 부동산 시장활성화를 위해 대출확대에 좀 더 집중해야 한다는 주장을 펴고 있습니다.

 

 

연준 버냉키 의장의 미국 경제정책에 대한 발표가 임박한 가운데 나온 발표라 주목이 되는 면이 있습니다만 결국 더 이상의 양적완화가 미국 재정과 근본적인 경제활성화에 도움이 되지 않을 것이란 주장이 큰 힘을 얻어가고 있는 상황이기도 합니다.

 

 

한동안 바쁜 와중 눈에 띄는 부분은 3차 양적완화에 대한 연준의 입장입니다.

 

 

오늘 젝슨 홀에서 버냉키가 입장정리를 할 것으로 보이고 정부부채 한도 확대 시 3차 양적완화의 필요성을 역설하기도 했지만 미국 재정상황에서 돈을 더 풀겠다고 결정하는 건 매우 어려울 수 있습니다.

 

 

 

---

 

 

 

World Economy Faces 50% Chance of Renewed Slump, Nobel Winner Spence Says

 

 

 

The global economy has a 50 percent chance of slipping into recession as Europe and the U.S. struggle to grow, according to Nobel laureate Michael Spence.

 

“I’m quite worried,” Spence said in a Bloomberg Television interview in Hong Kong yesterday. “A combined downward dip in Europe and America, which is a good chunk of the industrialized economies, I’m quite sure will take down growth in China particularly, and that will then immediately spread to the rest of the emerging economies.” He put the likelihood of such a scenario “at about 50 percent.”

 

Spence’s remarks follow cuts in global growth forecasts by institutions from Citigroup Inc. to UBS AG as central bankers from around the world gather for a Federal Reserve symposium this weekend in Jackson Hole, Wyoming. Unlike the aftermath of the 2008 global financial crisis when China cushioned the blow with a stimulus program, this time it would only be able to buffer its domestic economy, he said.

 

China “cannot make up for the kind of loss of demand that would go with a downturn in the advanced economies,” Spence said. Because Chinese inflation is running at an official rate of 6.5 percent, a figure many economists say is understated, Beijing would be “pretty close to nuts” to fuel further credit growth, he said.

 

Spence, a professor at New York University’s Stern School of Business who won the Nobel Prize in economics in 2001, said Fed Chairman Ben S. Bernanke, who will speak at Jackson Hole today, has limited room to maneuver.

 

 

‘Awkward Spot’

 

“The Fed is in a very awkward spot, where they have limited additional capacity to do much more than prevent a frail economy and a frail financial system from failing,” he said. “But the expectations of them are so high, and it’s really the government and the fiscal situation and other things which they don’t control that are kind of the main agenda items.”

 

Spence said that the Fed could seek to encourage lending in order to help bolster the real-estate market.

 

“They could focus more attention -- in their capacity as overseer of parts of the banking system -- on the housing sector, whose weakness is a big sea anchor that’s holding the economy back.”

 

Encouraging banks to lend more freely to home buyers or to provide relief to those whose homes are in foreclosure would help unlock consumer spending, he said.

 

“I just think we’ve been dithering on that front and it’s an important enough component of the problem that maybe the Fed could take a leadership role in focusing attention on it,” the Nobel laureate said.

 

The Fung Global Institute yesterday named Spence chairman of its academic board, which oversees the research agenda of the Hong Kong-based independent research institute. He is also a former dean of the Stanford Graduate School of Business in California.

 

To contact the reporter on this story: Robyn Meredith in Hong Kong at rmeredith8@bloomberg.net

To contact the editor responsible for this story: Craig Stirling at cstirling1@bloomberg.net

 

 

 

---

 

 

 

World Economy Faces 50% Chance of Renewed Slump, Nobel Winner Spence Says

 

 

 

노벨상 수상자인 마이클 스펜스는 유럽과 미국으로 인해 세계 경제가 다시 침체로 빠져들 가능성이 50%라고 말했다. 어제 블룸버그TV와의 인터뷰에서 그는 선진국들 중 대표적이었던 유럽과 미국의 동시 침체하고 중국의 성장률이 하락하게 되면 즉시 나머지 이머징 국가들로 침체가 확산될 것에 대해 크게 우려하고 있으며 그런 시나리오가 실현될 확률이 50%는 된다고 말했다.

 

그의 발언은 와이오밍의 젝슨 홀에서 이번 주말 연준심포지엄에 참석하는 시티그룹과 UBS AG같은 기업들이 글로벌 성장 전망을 낮춘 이후 나왔다. 2008년 글로벌 금융위기 이후 중국이 쿠션역할을 했던 것과 달리 이번에는 단지 그들의 국내경제에 대한 버퍼역할이 가능할 것이라고 그는 말했다.

 

중국은 선진국들의 수요감소로 인한 손실을 감당할 수 없다고 스펜스는 말했다. 그는 중국의 인플레이션이 공식적으로 6.5%이지만 많은 경제학자들이 이를 평가절하되었다고 말하고 있으며 베이징은 대출을 더 늘리기 위해 위험한 상황으로 가고 있다고 말했다.

 

2001년에 노벨상을 받은 뉴욕대의 교수인 스펜스는 오늘 젝슨 홀에서 이야기할 버냉키 의장이 제한된 룸을 조작하고 있다고 말했다.

 

 

‘Awkward Spot’

 

연준은 지금 매우 어색한 상황에 처해있는데 그들은 허약한 경제와 금융시스템을 실패로부터 예방할 수 있는 것보다 더 많은 것을 할수 있는 추가조치를 제한했다 그러나 그들의 기대는 매우 높으며 정부와 재정상황 등 주요한 이슈들에 대해 그들은 그것들을 통제할 수 없다고 말했다.

 

스펜스는 연준이 부동산시장의 활성화를 위해 더 많은 대출을 실시하도록 하고 있다고 말했다.

 

그들은 약세가 경제발전의 걸림돌이 되고 있는 부동산에 대한 금융시스템 부분에 대해 감독자로서 좀 더 집중해야만 한다고 말했다.

 

그들은 구매자들로 하여금 좀 더 쉽게 돈을 빌리도록 하는 것은 압류상태에 있는 주택에 대해 소비에 나서게 하는데 도움이 될 것이라고 말했다.

 

노벨상 수상자인 스펜스는 나는 우리가 중대한 문제 앞에서 머뭇거리고 있다고 생각하고 있으며 아마도 연준은 이러한 문제에 대해 좀 더 집중력을 갖고 맡은 선도적인 역할을 할 수 있을 것이라고 본다고 말했다.

 

홍콩을 근거지로 둔 독립 연구소인 The Fung Global Institute의 리서치 어젠더에 대해 감독하는 이사회 회장으로 스펜스를 임명했다. 그는 또한 전 스텐포드 대학원 학장을 지냈었다.

작성자 청년사자

LED를 이용한 식물공장의 현황 및 전망ㆍ 미세 전주금형에 의한 고기능 도광판

 

LED를 이용한 식물공장의 현황 및 전망

 

 

 

근래에 외식문화의 증가로 각종 메뉴의 식재 중 하나인 야채에 대한 수요는 연중 발생된다. 이와 같이 야채는 주로 시설원예에서 생산, 공급되고 있지만 계절에 따라 기온, 일사량 변동으로 연중 동일한 품질이 생산되기는 어렵다. 이에 따라 외부 기상변화와 완전히 차단된 새로운 재배시설로서 식물공장(plant factory)이 제안됐다. 1980년대에 실용화된 식물공장은 창이 없는 빌딩, 대형저장고 등과 비슷하지만 식물의 광합성을 위한 강한 조명이 필요하다.

식물공장은 ① 연중 균일 품질로 안정적인 계획 재배 및 공급, ② 공간절약(입체재배 등) 및 재배기간 단축으로 높은 마루면적 당 생산량, ③ 재배환경조건 제어에 의한 식물의 특정성분 함유량 증가, ④ 적절한 환경스트레스에 의한 유용한 성분(기능성․향기․정유성분 등)의 함유량 증가, ⑤ 외부로부터의 해충, 병원균 등의 혼입방지 및 농약 미사용, ⑥ 물․배양액․CO2가스 등의 순환 이용 및 폐기물 감축 등의 장점을 갖는다.

식물공장의 특징 중 하나는 조명이다. 식물성장에 영향을 주는 광 파장대역은 300~800 ㎚이다. 자외선(UV)에 있어 식물에 영향을 주는 것은 UV-A(315~400㎚)와 UV-B(280~315 ㎚)로서 항산화작용을 갖는 안토시안 색소 합성, 병해저항성물질 합성 등 광형태형성반응을 일으키는 것으로 알려져 있다. 식물 광합성에 이용되는 파장대역(400~700 ㎚)은 광합성유효방사라 부른다. 이 파장대역의 빛은 광합성반응뿐만 아니라 발아, 줄기성장, 잎 형성, 꽃눈 분화․형성, 개화 등의 광형태형성반응을 일으키며, 청색광(B:400~500 ㎚), 녹색광(G:500~600 ㎚), 적색광(R:600~700 ㎚)의 3대역으로 구분된다. 가시광 영역 중 적외선에 인접되는 700~800 ㎚ 파장대의 원적외선(FR)은 광형태형성반응을 일으키므로 열작용 기능만 갖는 800 ㎚ 이상의 적외선과는 구분한다.

인간에게 적합한 빛이 식물에게도 최적하다고 말할 수는 없다. 하지만 식물생산용 광원으로서 광 변환효율이 높고 대량생산으로 가격이 저렴한 고압나트륨램프, 메탈할라이드램프, 형광램프 등이 사용되고 있다. 식물 잎은 빛을 광합성과 광형태형성에 이용한다. 광합성에서는 엽록소(chlorophyll)가 광 에너지를 흡수, 광화학반응에 이용한다. 광합성효율은 적색광, 청색광, 녹색광의 순으로 높다. 광합성 유도 신호를 발생하는 광수용체에는 청색광, 적색광, 원적색광에 대한 감수파장영역이 있다. 잎은 필요한 파장대역의 빛은 흡수하고 이용가치가 적은 녹색광은 반사한다. 필요 없는 빛은 흡수 시 체온이 상승되므로 파장선택적인 흡수는 중요하다.

식물공장용 광원은 인간생활용으로 최적화한 상태가 아니라 식물종류별 필요 파장이 조성된 것을 선택하는 것이 좋다. 발광다이오드(LED: Lighting Emitting Diode)는 단일 피크파장을 갖는 파장 폭이 좁은 단색 광원이다. 따라서 필요 파장만을 조사하는 데에 적합하고, 복수의 파장대역이 필요한 경우에는 복수 종류의 LED소자를 특정비율로 조합해 혼합 광을 만든다. 이와 같이 LED는 타 광원과는 달리 식물에 대해 최적 파장으로 조성된 광 환경을 만들 수 있다. LED는 식물에 필요한 적색과 청색광을 효율적으로 조사하는 광원으로 이미 시설원예 현장에 도입되고 있다.

LED의 특징으로는 긴 수명․작은 소자 크기․낮은 소비전력․적은 발열, 그리고 단색광 조성․점등방법의 용이, 근접조명에 의한 고광강도가 가능한 것 등을 들 수 있다. 그리고 식물재배에 이용 시에는 타 광원에 비해 광 강도조절 용이, 펄스조사 가능, 재배면의 균일 광 강도, 실험장치 크기에 맞는 광원제작, 다양한 피크파장, 파괴 시의 저 위험 등의 특징을 갖는다.

LED 적용에 있어서 신규시설 건설․신규구축 조명시설에 대해서는 초기 설비투자비 및 장래 유지비용 측면에서 광원이 선택되므로 LED가 다른 광원보다 유리한 경우에는 도입이 용이하다. 한편, 기존설비에 대해서는 기존 조명유닛 내의 안정기 교환이 필요하다. 따라서 소요 투자비를 고려하여 우위성을 판단하는 것이 필요하다. 농업에 있어 식물생산은 코스트에 매우 민감하다. 따라서 LED 적용은 쉽지는 않지만 빛 강도가 낮아도 효과가 있는 낮 시간 연장용 보충 광, 그리고 광 요구량이 적은 야채․화훼의 광합성용 보충 광에는 효과가 있다.

근래 일반조명용으로 보급되고 있는 백색 LED에 대한 활용검토가 진행되고 있다. 농업에 있어서 일반조명용 광원을 사용한 실적이 있기 때문에 조명용 백색 LED는 매력적이다. 하지만 백색 LED의 파장특성은 현재 식물공장 용으로 사용되는 백색계 형광램프의 파장특성과 다르고 식물에 맞는 파장특성도 아니다. 따라서 연구기관과 재배현장에서는 백색 LED에 대한 재배시험이 활발히 진행되고 있다.

이상과 같은 LED에 대한 식물공장용 광원으로서의 활용 검토는 불과 2000년대 후반부터 시작되었다. 하지만 LED 기술개발의 진전과 함께 재배현장에서의 활발한 시험 전개에 힘입어 향후 수년 내에 다수의 첨단 LED 식물공장이 탄생할 것으로 기대된다.

출처 : 後藤英司, “LEDを利用した植物工場の現狀と將來展望”, 「應用物理(日本)」, 80(1), 2011, pp.42~45

전 문 연 구 위 원 이 홍 원(hongwlee@reseat.re.kr)

 

 

 

 

 

미세 전주금형에 의한 고기능 도광판

 

 

 

1. 머리말

 

○ 차세대 조명 광원으로서 기대되는 LED는 절전, 소형경량, 원재료 감축 등 환경성능에서 뛰어난 특징을 갖고 있다. 최근에는 특정 용도로서 연출 조명에 의한 점포 조명으로부터 일반 조명 분야에 이르기까지 사용이 확대되고 있다. 이와 같은 LED 조명기구는 소형화, 고출력 및 고효율화는 물론 저가격화가 요구되고 있다.

○ 미세 금형에 의해 제작된 LED 조명용 고기능 도광판(light guide plate)은 상기와 같은 과제들에 대해서 매우 우수성이 높아 주목을 받고 있다. 구조가 단순함은 물론 광 이용 효율이 높은 특징을 가지고 있다. 여기서는 고기능 도광판의 원리 및 제조법, 그리고 LED 조명 용도 및 활용방안에 대하여 기술한다.

 

 

2. LED 조명 방식

 

○ LED 조명의 대부분은 다수의 LED를 고밀도로 집적한 형태로서 수십 개에서 수백 개 단위의 LED를 고밀도로 집적하여 면 발광체를 구성한다. 면 발광체 전체 면에 균일하게 빛을 조사하는 것은 쉽지 않다. 고밀도 집적형 면 발광체의 휘도를 균일하게 하기 위해 확산판이나 반사판을 사용하기도 하지만 광 손실이 큰 것이 문제다. LED 광 손실을 줄이면서 형광등과 같은 넓은 광 출사각을 구성하는 것은 어려운 과제다.

○ 도광판에 의한 면 발광체는 주로 액정 디스플레이의 라이팅 패널(lighting panel)로 사용되고 있다. 광원으로부터의 광이 발광 면 전체에 균일하고 효율적으로 비추도록 도광판 표면에는 반사 도트(dot)가 구성된다. 도광판 내를 전파하는 빛이 반사 도트에 닿으면 확산 반사가 일어나 반사 도트에서의 반사는 물론 투과한 광의 일부가 도광판의 윗면으로 출사되도록 구성된다.

○ 반사판은 도광판 이면에서 누설되는 빛을 도광판 내부로 되돌리는 역할을 한다. 확산 시트는 도광판 표면에서 출사되는 빛에 대한 확산 및 편광을 위해 사용된다. 고기능 도광판을 사용한 LED 조명은 구성요소가 적어 경량․박형이면서 광 출사각(시야각) 조정과 양면 발광이 가능하다. 또한, 그림자가 없어 눈으로 보기에 우수한 빛을 얻을 수 있는 특징을 갖는다.

 

 

3. 도광판의 설계 및 제조

 

○ 원추 사다리꼴(circular truncated cone) 모양의 반사판은 도광판의 윗면 휘도를 높여준다. 반사 도트의 배치 패턴은 도광판의 광학적 품질에 지배적인 효과를 가져 온다. 빛을 광선으로 생각할 경우에 광원부근은 광선 밀도가 높고 광원에서 멀어짐에 따라 광선 밀도는 떨어진다. 따라서 광원 부근은 반사 도트 밀도를 낮게 하고 광원에서 멀어짐에 따라 밀도를 높이는 것이 바람직하다. 즉, 불규칙성을 갖고 있으며, 얼룩이 눈에 띄지 않을 정도로 균일하고, 임의의 연속적 밀도 분포에 유연하게 대응할 수 있는 3가지 조건을 만족되도록 설계해야 한다.

○ 기계가공에 의해서 소정의 테이퍼가 있는 원추 사다리꼴 형상을 가공한다는 것은 어려운 일이다. 가공면이 거칠게 되면 반사광이 일정하지 않고 출사광을 제어할 수가 없다. 도광판의 양산에는 LIGA(Lithographie, Galvanoformung, Abformung의 약어) 프로세스와 같은 미세 구조체의 전사기술이 원자적으로도 유리하다.

○ LIGA 프로세스는 원래 방사광을 이용하는 리소그래피에 의한 3차원 미세형상의 금형 마스터 제작, 전주에 의한 미세 패턴 금형 제작, 정밀성형을 조합한 가공기술이다. 최근에는 후막 레지스트가 개발되어 UV(Ultra Violet) 리소그래피에 의해서도 높은 아스팩트(Aspect)비의 구조체 가공이 가능하게 되어 3차원 미세형상을 갖는 디바이스에 자주 활용되고 있다.

○ 미세반사 도트가 있는 금형 마스터의 3차원 미세형상인 원추 사다리꼴 반사 도트는 UV 리소그래피 기술을 바탕으로 새로이 고안된 회절 노광법에 의해서 구성된다. 이 방법은 레지스트와 마스크 간에 간격을 두고 일어나는 회절현상을 이용한 노광 방법이다. 회절각은 파장에 비례하고 개구부 지름에 반비례한다.

– 이번에 사용한 광원의 파장은 365㎚이고 유리 마스크 개구부의 지름은 수십 μ 정도의 크기를 사용하였기 때문에 프레넬 회절(Fresnel diffraction) 영역에 속한다. 프레넬 회절에서는 개구부를 통과하는 빛의 강도 피크는 회절에 의해 넓어지지 않고 좁아지는 경향이 있다.

이러한 회절 광 강도의 변화를 이용하여 1회의 노광으로 테이퍼 형상을 만들 수 있었다.

○ LIGA 프로세스에 의한 미세금형의 제작은 Ni 전주법을 활용하는 것이 주류이다. Ni 전주는 전해석출이기 때문에 전주 조건에 따라서 전착응력에 의한 휨 현상이 도금 피막에 발생된다. 이를 방지하기 위해 전주 조건의 최적화와 사출성형용 미세금형에 필요한 휨이 없는 두께 4㎜의 Ni 전주층을 고속 Ni 전주 프로세스로 제작하는 방법이 개발됐다. 개발된 미세금형은 금형 전체에 Ni 도금을 하지 않는다. 전주금형 표면에 무전해 Ni-B 합금피막을 위한 2층 Ni 도금처리를 통해 휨이 극히 적고 표면경도가 800HV 정도가 되는 고경도 미세금형을 개발하였다.

 

 

4. 고기능 도광판 LED 조명

 

○ 지금까지 UV-LIGA 프로세스에 의해 원추 사다리꼴의 반사 돌기를 형성한 고기능 도광판, 고휘도 LED 및 반사판 적용의 LED 조명장치 사례에 대해서 기술하였다. 고기능 도광판과 고휘도 LED를 사용한 LED조명장치는 소비전력 당 광속이 형광등의 1.2배, 백열전등의 약 6.3배가 되었다. 또한, 형광등과 동등한 빛의 시야각을 갖고 있어 목적에 맞는 LED 조명을 얻게 되었다.

○ 산화 티타늄 광촉매는 자외선 조사에 의해 생성한 정공이 흡착물을 산화해서 전자가 공기 중의 산소를 환원하여 유기물을 2산화탄소와 물로 분해하며 그 능력은 오존이나 염소보다 강하다. 광촉매 반응을 위해서는 외부로부터 산화티타늄의 밴드 갭에 상당하는 약 3.2eV 이상의 에너지를 갖는 빛, 즉 약 380㎚ 이하의 파장을 갖는 자외선을 조사해줄 필요가 있다.

○ 광촉매의 여기광원(excitation light)으로서 자외선 형광등을 사용한 담배 냄새 제거, 포름알데히드(Formaldehyde)의 제거, 균, 바이러스의 불활성화 등을 위한 공기 청정기도 개발 되었다. 그러나 블랙 라이트(black light) 등은 광원의 표면 온도가 올라가 안전성 등에 문제가 있다. 따라서 광촉매용 광원으로서는 자외선 LED를 사용한 자외선 면발광체가 요망된다.

 

 

5. 맺음말

 

○ LED 조명의 주류인 고밀도 집적형 LED 조명 방식의 강점이 입증되었다. 고기능 도광판 제조 시 미세금형을 이용한 전사기술인 LIGA 프로세스가 개발되었으며, 특히 전주에 의한 미세금형 제작은 2층 Ni 금형을 사용하였다.

○ 고기능 도광판을 이용한 LED 조명의 활용으로 가시광 LED 조명장치, 자외선 LED를 사용한 광촉매용 광원의 강점도 확인되었다. 앞으로 LED 조명의 시장요구는 점점 커질 것으로 생각되며 응용 발전이 기대된다.

출처 : 腹部 正, “微細電鑄金型による高機能導光板の作製とLED照明用途への展開”, 「表面技術(日本)」, 61(9), 2010, p.630~636

 

 

 

◃전문가 제언▹

 

○ LED는 점광원이기 때문에 넓은 면적을 효율적으로 조명하는 데는 한계가 있다. 액정 디스플레이 등에서 볼 수 있는 바와 같이 도광판 기술을 활용하여 효율적인 조명이 이뤄지고 있다. 도광판의 측면으로부터 입사한 빛은 도광판의 한 단면에 설치된 광산란층에서 산란해 면 전체가 균일하게 발광하는 역할을 한다.

○ 도광판 도트 형상을 매우 미세한 원추 사다리꼴 형상으로 구성함으로써 라이팅 패널의 구성부품인 확산 시트, 집광 프리즘 시트 기능을 포함, 균일한 발광이 가능한 획기적인 고기능 도광판이 개발되었다. 고기능 도광판의 제조에는 전주가공에 의한 미세금형을 이용한 전사기술로서 LIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung) 프로세스를 활용하고 있다.

○ 전주(Electro-forming)라 함은 전기도금을 이용해 원형과 똑같은 모양으로 복제하는 방법으로서 마스터 모델에 전기도금을 하여 모델 형상 표면의 凹凸을 반전하는 전기주조 방식을 말한다. LIGA 프로세스는 3차원 미세 패턴을 형성에 의한 정밀 금형 마스터 제작, 전주에 의한 미세 패턴 금형 제작 및 미세 패턴 금형에 의한 정밀 성형을 조합한 가공기술을 총칭한다.

○ FPD(Flat Panel Display) 관련부품 소재 시장은 BLU(Back Light Unit)의 LED화로 성장이 계속될 것으로 보인다. 미국 Display Search에 따르면 세계 TFT 액정부품 소재 시장규모는 2010년 603억 달러로 전년대비 17% 증가했다. 2011년에는 소재 시장규모가 626억 달러로 확대되고, 특히 BLU가 206달러 대폭 성장할 것으로 전망하고 있다. 따라서 고기능 도광판에 대한 시장 요구를 충족하기 위한 양산체제의 구축이 필요하다.

전 문 연 구 위 원 심 영 일(apsim@reseat.re.kr)

Source : KISTI Reseat.

차량용 고효율 HID램프와 LED 실내조명ㆍLED의 효율을 고려한 밝기조절

 

차량용 고효율 HID램프와 LED 실내조명

 

 

자동차 전조등은 야간 주행 시 안전 운전을 위한 필수 부품으로서 광원으로는 주로 할로겐(Halogen)램프, HID(고휘도 방전)램프, LED(발광다이오드)가 사용되고 있다. 이러한 램프 중 최근에는 수명이 길고 발광효율이 좋은 HID 램프의 개발․보급이 확대되고 있다. 또한, 환경문제로 수은이 함유되지 않은 무 수은(Hg-free) HID램프도 개발되고 있다. 또한, 실내외 조명에는 효율․수명이 우수한 LED 적용도 크게 확대되고 있다. 무 수은 저전압 HID램프와 실내외 조명용 LED램프, 그리고 이에 대한 요소기술에 대해 일본 Harison Toshiba Lighting Corp의 사례를 소개한다.

전조등용 HID램프는 할로겐램프에 비해 효율이 높고 수명이 길어 1990년대부터 사용됐고, 전기절약을 유도하기 위해 고효율 HID램프 규격화도 진행되고 있다. HID램프는 밸러스트를 통해 차량 전력을 공급받는데, 종래의 무 수은 HID램프에서는 밸러스트 투입 전력 44 W 중 35 W가 램프에 공급된다. 반면 고효율 무 수은 HID램프는 밸러스트 공급 전력 31 W 중 25 W를 HID램프로 보낸다.

이때 전력감소에 의해 밝기를 나타내는 전광속(luminous flux)은 적어지지만 예상 규격 2,000 lm을 만족하면 할로겐램프 이상의 전광속이 확보돼 적용할 수 있다.

무 수은 HID램프는 한 쌍의 전극 간 전압에 의해 발생된 아크방전에 의해 발광관 온도가 상승, 발광관 내의 메탈할라이드가 기화되며 발광한다. 전력이 감소되면 발광관 온도가 낮아져 메탈할라이드가 충분히 기화되지 않아 발광효율도 낮아진다. 종래의 무 수은 HID램프는 25 W 점등 시 소비전력이 낮아 전광속과 발광효율이 각각 1,500 lm, 60 lm/W가 된다. 따라서 규격인 2,000 lm을 만족하려면 80 lm/W의 발광효율이 필요하다. 따라서 전력감소에 따른 발광관 온도감소를 20℃ 이내로 억제하는 것이 요구된다.

발광관 온도 상승은 발광관 내경 축소로 내용적을 줄여 방전 공간 내의 전력부하를 증가시키는 방법과 유리두께를 조절, 발광관 방열을 억제하는 방법이 있다. 두 방법을 최적화하여 발광관 온도감소를 20℃ 이내로 억제해 전광속, 발광효율을 각각 2,000 lm, 80 lm/W를 실현했다. 진행 중인 2,000시간이 경과된 수명 평가에서 현재 양호한 전광속과 발광효율이 유지되고 있고 양산 준비 단계에 있다.

실내조명은 기본 조명 외에 실내에서 동작을 감지해 작업을 지원하는 조명, 손님 환영 조명 등의 부가기능과 실내 디자인과의 융합이 중요하다. 수명․효율이 우수한 LED 실내조명은 다수의 LED를 배치한 직하식이 주류를 이룬다.

이 방식은 LED의 지향성으로 발광 면에 명암차가 생기고, 명암차를 줄이기 위해 다이아몬드 커팅이나 브라스트 가공된 외측 커버 적용 시 색 분할과 휘선발생으로 조도가 불균일하게 된다. 따라서 반사판을 이용, 넓은 범위에 대해 균일 조명이 가능한 반사형 LED 유닛이 개발됐다. 부드럽고 우아한 실내조명뿐 아니라 본체의 발광 면 밝기도 균일하고 가볍고 단순한 구조로 된다.

개발품은 기구 내 측면에 배치한 LED로부터 빛이 방출되는 간접조명을 적용하고 액정디스플레이의 백라이트 등에 사용하는 도광 판은 사용하지 않는다. LED로부터 방출된 빛은 반사판에서 반사, 확산되고 전면의 외측 커버에서 재 확산됨으로써 평면 광을 만든다. 또한, 흔히 발생되는 그림자가 축소되어 최적의 조명 상태를 얻을 수 있다.

스폿 조명(spot lighting)에 있어서 볼록렌즈에 의한 집광 시 보다 섬세한 밝기 분포 조정이 중요하다. 누설 광을 줄이고 조명 목표 영역으로의 고효율 집광을 위해서는 발광 측 렌즈의 곡률을 최적화할 필요가 있다. 그리고 목표영역 내의 밝기 분포를 균일하게 하기 위해 LED 광이 입사하는 렌즈 평면을 가공하여 광축부근의 강한 빛은 목표 영역의 외주부근을 비치고, 약한 빛은 중앙부근을 비춰 균일하게 분산시킨다.

고효율 무 수은 HID램프는 소비전력이 할로겐램프의 약 절반이지만 전광속과 수명은 동등 이상이다. 또한, LED 조명은 광역 확산 및 스폿 조명 기술을 결합, 다양한 조명을 제공해 자동차의 고급 실내조명으로도 이용 가능하다. 향후 조명기술 개발 확대로 자동차의 환경․안전성․쾌적성이 개선되기를 기대한다.

출처 : 出口誠, 沖雅博, 白石寬光, “車載用低電力HgフリーHIDランプとLED室內照明”, 「東芝レビュー(日本)」, 66(2), 2011, pp.38~41

전 문 연 구 위 원 이 홍 원(hongwlee@reseat.re.kr)

 

 

 

 

 

UV LED를 이용한 SiC 사이리스터의 광트리거링

 

 

SiC는 매우 높은 전력과 펄스 전력전자용으로 대단히 높은 관심을 갖는 소재이다. 이 분야에서 사이리스터(thyristor)는 양극 전도, 낮은 전도손실 및 높은 전류용량 때문에 선택되는 소자이다. 기타 SiC 소재 사용은 소자와 직렬 또는 병렬로 결합하여 펄스 전력전자 계통의 취급전력을 증가할 수 있지만 심각한 구동문제를 야기하기도 한다. 사이리스터의 직접적인 광 동기 트리거는 전자기적 간섭 원을 제거하고, 고전압소자 스택을 더욱 용이하게 제어할 수 있게 한다. SiC 사이리스터의 광 스위치는 337 ㎚ 펄스레이저로 이미 시연되었다. 이 글에서는 UV LED에 의한 SiC 사이리스터의 광 트리거에 대하여 기술한다.

두 개의 4H-SiC(1 ㎝ × 1 ㎝)를 처리하는 데 각 샘플은 약 20개의 사이리스터(유효면적 0.18~1.5 ㎟)로 구성된다. 4(P/P-/N/P+) 에피층(epilayer)으로 덮인 n-type 4H-SiC 기판은 SiC 사이리스터용과 동일한 것이다. 이 소재의 최대 이론적 절연파괴 전압은 약 5.7 kV이다. 5.5 ㎛ 메사(mesa)는 니켈 마스크를 써서 RIE(Reactive-Ion Etching) 공법으로 처음 식각(etch)하였다. 이 메사 사이리스터 구조의 모의 절연파괴전압은 약 1,400 V이다. 한 샘플은 두 번째 식각하여 게이트 층을 오픈한다. P+ 상층은 두 번째 샘플의 게이트 면적상에 그대로 있다.

애노드 및 캐소드용 Al/Ti/Ni 및 Ti/Ni 금속층은 리프트오프(lift-off)로 형성되고 1,000℃로 어닐링 하여 저항 접촉(ohmic contact)을 얻는다. 애노드 접촉(Ti/Ni/Au)은 500 ㎚ 두께로 증착 도금하였다. 모든 도금은 전자빔 증착(electron beam evaporation)에 의해 실현되었다. TLM(Transfer Length Method)으로 측정한 결과 애노드 접촉 비저항은 3~9×10-4 Ω㎠이었다. 부동화층(passivation layer)은 가하지 않아 UV와 상호작용을 피하였다. 두 개의 샘플은 실버페이스트로 Al 기판에 부착하여 50 ㎛ 직경 금선으로 결선하였다.

1 ㎂ 누설전류의 순방향 블록전압을 진공에서 측정하였고, 어떤 소자는 1,100 V이상에서 견딜 수 있었다. 피크파장 330 ㎚ 및 340 ㎚의 UV LED를 사용하여 사이리스터를 온(on)하는 데 사용하였다. 이 LED의 출력전력이 매우 낮아서 4개의 LED를 조심스럽게 초점에 맞추었다. 이때 스폿직경은 2~3 ㎚이고, LED를 통한 전류펄스는 20 ㎲이고 디바이스 당 0.5~1 A 범위에 있었다. UV 다이오드가 0.2 A 펄스전류에 대하여서만 정격으로 되어 있기 때문에 단일 샷 측정(single shot measurement)이 필수가 된다.

모든 특성화 디바이스에 대하여 전류상승시간은 100 ㎱보다 작아서 보고된 값의 범위에 속하였다. LED 광원은 식각 게이트와 비 식각 게이트 모두에서 사이리스터를 턴온(turn on) 하는 데 충분하였다. 4H-Sic에서 UV 침투 깊이는 7.5~35 ㎛이었다. 이것은 비 식각 게이트소자가 동일하게 턴온 되는 이유를 설명해준다. 이런 구조는 새로운 LTT(Light-Triggered Thyristor) 설계에 선호될 것이다. 지연시간은 LED 당 전류가 0.56에서 0.92 A까지 증가할 때 16에서 2.5 ㎂까지 감소하였다. 동일한 소재로 제작한 ETT(Electrically Triggered Thyristor)는 지연시간이 게이트 전류에 따라서 0.2~2 ㎲이다 .

4H-SiC 사이리스터는 UV LED로 성공적으로 트리거할 수 있다. 턴온 성능은 SiC ETT와 대등하다. 스펙을 초과하여 UV 다이오드를 사용하였지만 UV LED 기술은 SiC 사이리스터의 직접적인 광 트리거를 위한 콤팩트한 광원구축이 가능한 디바이스를 제공해주는 것을 보여주었다. 구동계통을 가진 LTT는 SiC 디바이스에 기반한 고전압계통을 위해 더 개발돼야 함을 보여 준다.

출처 : N. Dheilly, S. Scharnholz, P. Bevilacqua, C. Raynaud, D.-M. Nguyen, R.W. De Doncker, D. Planson, "Optical triggering of SiC thyristors using UV LEDs", ELECTRONICS LETTERS, 47(7), 2011, pp.459~460

전 문 연 구 위 원 박 석 준(jhonpark@reseat.re.kr)

 

 

 

 

 

LED의 효율을 고려한 밝기조절

 

 

최근 LED 개발이 급속히 증가하고 있고, 앞으로 이러한 LED가 다른 조명원을 대체할 것이다. LED의 장점은 수은이 없는 친환경성, 진동 및 압력에 견디는 소형, 고속응답성 등이다. 단일 LED 스트링(string) 용 선형전류조절기는 하나의 연산증폭기(operational amplifier), 하나의 MOSFET 및 하나의 전류제한 저항기(RS)로 구성되는데, 이것은 확장하여 다중 스트링에 적용할 수 있다. 연산증폭의 가상 접지를 통해 RS 전압은 설정 기준전압과 같아서 LED 스트링을 통한 전류는 이 전압으로 조정할 수 있다.

그러나 밝기조정(dimming) 동안에 LED 스트링을 통한 전류가 작을수록 MOSFET 전압은 더 커지고 전 계통 효율은 악화된다. 이 문제를 극복하기 위해 피드백 전압은 주어진 기준전압에서 제하고 상응하는 최대 오차를 선택하여 관련 다이오드를 적절한 전압으로 온(on) 시킨다. LED 스트링에 공급할 전력단계를 위해 KY변환기(voltage-boosting converter)를 채택한다. 이 변환기는 낮은 전력에 적당하고 항상 계속전도상태(Continuous Conduction Mode : CCM)로 운전되어 출력 유도전류(inductor current)가 맥동이 없어 출력전압 리플(ripple)을 줄일 뿐 아니라 출력커패시터의 수명을 연장한다.

제안된 계통 구조는 N개 LED 스트링 전압제공에 사용된 KY 변환기, N 밝기조절 회로(dimming circuit)로 구성되고 각 밝기조절 회로는 저주파 Butterworth 필터, 연산증폭기, MOSFET 스위치, 전류제한저항기로 구성된다.

LED 밝기조정은 400 Hz, 밝기조절명령은 FPGA(Field Programmable Gate Array)에서 생성되어 밝기조절 회로로 보내지어 선형전류 조절기 뒤 LED스트링 밝기를 조정하는 데 사용된다. 반면 N 스트링 전압과 기준전압의 차 중 최대오차가 다이오드회로에서 결정된다.

최대오차 선택 : ADC의 입력전압범위는 0~5.2 V이기 때문에 만일 스트링 1에서 5까지 전압(VD1~VD5)이 ADC에 직접 보내지면 ADC는 파손된다. 그러나 기준전압을 6.5 V로 설정하면 스트링전압과 기준전압과 차이는 0.51과 3.67 V 사이에 위치하여 ADC는 파손되지 않는다. 전술한 오차 중에서 최대 오차가 결정된 후 이 값이 FPGA에 설정되고 기준전압, 6.5 V와 차가 FPGA 내부의 PI(Proportional and Integration)제어기의 명령 값인 2.7 V에서 제하게 된다. 이에 따른 전압오차는 PI제어기에 설정되어 PWM 제어신호를 생성하고, KY변환기의 주 스위치를 제어하여 요구하는 출력전압을 얻는다.

제안된 토폴로지를 기존 토폴로지와 비교한 결과, KY 변환기의 출력전압은 감소되어 밝기조절 동안에 선형전류조절기 전압은 감소하였다. 또한, 제안된 토폴로지가 특별히 낮은 부하에서 기존 토폴로지보다 모든 부하범위에서 높은 효율을 보여주었다. 무엇보다 제안된 최대오차 선택방법은 밝기조절 기간에 낮은 전압으로 다이오드를 턴온 하기 때문에 잡음방해를 피할 수 있게 한다.

출처 : K.I. Hwu, W.C. Tu, "LED dimming with efficiency considered", ELECTRONICS LETTERS, 47(7), 2011, pp.457~459

전 문 연 구 위 원 박 석 준(jhonpark@reseat.re.kr)

Source : KISTI Reseat.

유기-무기 하이브리드 광학재료의 기초와 응용 전개ㆍ유기디바이스의 발전 가능성

 

유기-무기 하이브리드 광학재료의 기초와 응용 전개

 

 

 

1. 서언

 

○ 최근 하이브리드 재료의 제조에 큰 기대가 모아지고 있다. 광 전송로, 특히 광도파로에 이와 같은 하이브리드계 재료가 사용되는 경향이 두드러지고 있다. 무기 성분을 도입함으로써 내열성을 향상시킬 수 있고 굴절률을 향상시키는 등의 효과도 갖고 있다.

○ 본 문헌에서는 광 전송로뿐만 아니라 박형(두께가 얇은) 렌즈나 반사방지막, LED용 봉지 재료 등 넓은 분야에서 향후 실용화가 기대되는 고굴절률 유기-무기 하이브리드 재료에 대하여 소개하고 있다.

○ 광학적 응용을 지향한 재료 개발의 예로서 다양한 굴절률의 재료가 있다. 종래의 유기 고분자 굴절률 범위는 1.3~1.7인데 대하여 무기재료에서는 2를 넘는 고굴절률 재료 등 다양한 굴절률을 갖는 투명재료가 존재한다. 여기에 유기-무기 하이브리드 재료의 개념을 도입시키면 고굴절률의 무기재료를 유기 고분자 재료와 혼합시킴으로써 고분자 재료의 굴절률을 상승시키는 것이 가능하여 가공 용이성과 고굴절률을 동시에 갖춘 복합재료 제조가 가능하다. 또한 무기 재료의 종류나 도입량에 따라 넓은 범위의 굴절률 제어가 가능하다.

○ 고분자에 굴절률이 다른 무기재료가 첨가되면 광 산란이 일어나 투명성이 저하되기 때문에 광학 용도를 목표로 하는 하이브리드 재료의 경우에는 투명성과 고굴절률 영역에서의 굴절률 제어는 상반된 기능이다. 광 산란에 의한 투명성의 변화는 산란체가 ㎚ 수준 정도로 작을 경우에는 레일리(Rayleigh) 산란에 의해 지배된다.

○ 고굴절률 무기재료를 유기 고분자에 혼합시킨 하이브리드 재료의 투명성을 확보하기 위해서는 광의 파장보다 훨씬 작은 나노입자 사용이 불가피하다. 그러나 일반적으로 나노입자는 쉽게 응집되어 광 산란을 증대시키는 요인이 된다. 따라서 하이브리드 재료에서는 무기 나노입자의 응집을 어떻게 억제하고 고분자 중에 분산시키느냐는 점이 투명성과 고굴절률 광학 특성, 더 나아가 가공 용이성이라 하는 상반된 기능을 실현하는 데 필요한 과제이다.

○ 지금까지 많은 연구기관에서 광 전송로나 적층판 등의 광학소자로 응용하는 것을 목표로 하여 하이브리드 제조와 평가가 행하여졌다. 다양한 굴절률을 갖는 무기 산화물 나노입자와 높은 투명도와 가공 용이성을 갖는 고분자를 활용하여 나노입자 분산 하이브리드 재료가 제조되고 있다. 무기 나노입자 표면을 개질하여 나노입자의 분산안정성 향상이 시도되었다. 또한 나노입자를 고농도로 도입시키는 경우의 굴절률 제어나 임프린트(imprint) 가공성을 실현하기 위해 많은 노력이 기울여지고 있다.

 

 

2. 하이브리드 재료의 제조와 평가

 

○ 하이브리드 재료의 제조

– 무기 나노입자로서 가시광선~근적외선 영역에서의 투명성 및 굴절률 제어성의 관점에서 각종 무기산화물 나노입자(TiO2, SiO2, ZrO2)가 선택되었다. 1차 입자 크기는 3~23㎚ 범위로서 파장의 1/20 이하이기 때문에 산란이 억제되어 높은 투명성이 기대된다.

– 하이브리드 재료의 매트릭스 고분자로서 범용 에폭시수지가 사용되었다. 또한 고분자 중에서의 나노입자 응집을 억제하기 위해 에폭시기를 함유한 실란 커플링(coupling)제를 사용하여 표면처리를 행하고 있다. 이 재료는 에폭시기를 갖는 단량체와의 가교(cross-linking)가 가능하다. 이로 인해 나노입자와 고분자 사이에 실란 커플링제를 개입시킨 공유결합 형성에 의한 상 분리 억제가 기대된다.

○ 하이브리드 재료의 평가

– 각종 하이브리드 박막은 유리 기판 상에 스핀코트(spin coat)로 수 ㎛두께로 형성되었다. 모든 재료가 투명하여 광학 용도에 적합하다. 베이스 에폭시 고분자의 굴절률 1.57에 대하여 각종 나노입자를 도입시킴에 따라 하이브리드 재료의 굴절률을 조정할 수 있다.

– TiO2나 ZrO2 나노입자를 도입하는 경우에는 도입량에 따라 굴절률이 상승한다. 반면 SiO2를 도입한 경우는 반대로 굴절률이 저하된다(중공 실리카 나노입자를 사용하면 더욱 낮은 굴절률을 얻을 수 있다). 이와 같이 입자의 종류와 분산농도를 조정함으로써 하이브리드 재료의 굴절률을 넓은 범위에서 제어할 수 있다.

– 보다 큰 고농도화 및 고굴절률화를 달성하기 위하여 분쇄법으로 잘 알려진 비드밀(beads mill)법이 검토되었다. 비드밀 분쇄와 동시에 표면 개질(지방산이나 프탈산 및 그의 유도체를 사용)에 의해 얻어진 TiO2 나노입자 슬러리(slurry)를 원심 분리시켜 응집된 입자를 제거하여 TiO2 나노입자 분산액을 만들었다. 비드밀법은 나노입자의 결정구조에 손상을 주지 않으면서 입자 표면의 활성화를 억제하여 부드럽게 분쇄 및 분산이 가능하기 때문에 보다 고농도 분산에 적합하다.

– TiO2 나노입자 분산액과 고굴절률 수지 단량체(에스테르나 아크릴 등)를 혼합하여 스핀코트 및 중합을 행하여 하이브리드 박막이 제조되었다. 박막 제작 후 습식 열처리(wet annealing) 공정을 도입하면 막이 치밀화되고 굴절률이 상승된다.

 

 

3. 하이브리드 재료의 박막 광 디바이스 응용

 

○ 하이브리드 재료의 광 디바이스 응용에 대하여 알아본다. 통상의 고분자는 금형을 사용하는 성형 가공성이라는 장점을 가지고 있어 광회로 제작에도 적용되고 있다. 본 문헌 저자들의 연구에서는 임프린트 복제기술을 사용하여 광도파로가 제작되었다. 하이브리드 재료를 코어(core)로 한 광도파로(50㎛ 직경)가 만들어졌다. 광 도파로에 파장 1.3㎛의 레이저광을 입사시켰을 때 광 도파로의 출사 측에서 광도파로 코어 경과 같은 크기의 양호한 근시야상이 관측되었다.

○ 하이브리드 재료는 성형 등 가공기술에도 우수하고 3차원 광도파로 등의 광 디바이스로의 응용이 가능한 것으로 판명되었다. 더 나아가 고해상도 패턴도 얻을 수 있어 고농도 나노입자 분산 하이브리드 재료로도 임프린트 성형이 실현 가능하다.

○ 반사 방지막으로의 적용을 목표로 고굴절률 하이브리드 재료와 저굴절률 고분자의 교호 적층막이 제조되었다. 디스플레이 용도의 반사 방지막은 사람이 가장 밝게 느끼는 녹색을 중심으로 가시광선 영역 전체의 반사율을 억제한다. 파장 550㎚를 중심 파장으로 하여 2층 반사 방지막이 설계, 제작되었다. 고굴절률 층은 굴절률 1.80 및 막 두께 110㎚로 하고, 저굴절률층은 굴절률 1.46, 막 두께 65㎚로 하였다. 각각의 막 두께는 스핀코트로 조정되었다. 이에 따라 유리 기판에서는 약 5%의 반사가 있는 것에 대하여(이로 인해 디스플레이의 콘트라스트가 저하되는 원인이다) 반사 방지막은 525㎚를 중심으로 가시광선 영역에서 반사율이 대폭 낮아진다.

 

 

4. 결언

 

○ 본 문헌 저자들의 연구에서는 종래의 고분자 범위를 넘는 굴절률 제어와 가공성을 겸비한 하이브리드 광학 재료, 특히 고굴절률 재료에 대하여 소개하고 있다.

○ 나노입자를 표면 개질하여 수지 중에 분산시킴으로써 하이브리드 재료의 투명성이나 막 형성성이 향상되는 것으로 나타나고, 1.9를 초과하는 초고굴절률을 얻고 있다. 또한 임프린트 복제기술을 활용한 광도파로의 제작이나 반사 방지막 제작 등 디바이스 응용 적합성을 나타냈다.

출처 : 杉原興浩(Sugihara Okihiro), “光ファイバーの基礎と應用展開”, 「加工技術(日本)」, 46(3), 2011, pp.188~192

 

 

 

◃전문가 제언▹

 

○ 유기-무기 하이브리드 재료는 유기재료와 무기재료의 상반되는 물성을 모두 갖거나 각각의 재료와는 전혀 다른 기능을 보유한 신규 복합재료이다. 이와 같은 하이브리드 재료는 개별적으로 발전시켜 온 각각의 분야 경계 영역에 존재하는 재료로서 최근 관심을 모으고 있다.

○ 유기 고분자 재료는 다양한 재료 개발이 가능할 뿐만 아니라 성형가공성과 유연성 등에서 우수한 특징을 갖고 있다. 이러한 고분자 재료에 광학 특성이나 내후성이 우수한 무기재료를 하이브리드화하여 양 쪽의 특성을 갖거나 새로운 기능을 발현시킴으로써 기존의 재료 한계를 타파하는 것이 가능하게 되었다.

○ 본 문헌에서는 광 전송로뿐만 아니라 박형(두께가 얇은) 렌즈나 반사방지막 등의 광학용도, LED용 봉지 재료 등 넓은 분야에서 향후 실용화가 기대되는 고굴절률 유기-무기 하이브리드 재료에 대하여 소개하고 있다. 하이브리드 재료의 개념은 유기 재료와 무기 재료의 특성 가운데 좋은 점을 취하는 것이기 때문에 광학재료에 국한시켜도 저굴절률 재료, 제로 복굴절 재료, 발광 재료 등 다양한 용도로 개발이 전개되고 있다. 하이브리드 재료는 향후 광학 부품의 실용 시장에서 유망한 재료여서 연구개발이 더욱 기대되고 있다.

○ 하이브리드 재료에서는 ①무기 나노입자 종류 및 크기, ②표면처리 개질제 종류 및 양, ③매트릭스 고분자 등 3종류의 혼합으로 상용성을 어떻게든 높일 수 있는 재료 선택이 중요하다. 전자제품 시장에서 세계를 리드해 나간다고 해도 과언이 아닌 한국으로서는 첨단 재료개발 및 기초 소재를 더욱 발전시켜야 한다. 상업화가 우선이어서 일부 주요 핵심부품이나 재료를 일본 등 외국에 의존하는 비율을 점차 줄여나가야만 한다.

전 문 연 구 위 원 김 기 수

(kskjnoo@reseat.re.kr)

 

 

 

 

 

유기디바이스의 발전 가능성

 

 

 

1. 서론

 

○ 인류의 역사는 사용하는 도구로 식별된다. 일렉트로닉스의 영역에선 1948년 트랜지스터의 발명을 기점으로 진공관에서 반도체의 시대로 되었다. 더욱이 플래너 기술(planer, 실리콘 기판 위에 반도체 집적 회로를 작성하는 기술)에 의해 집적회로가 탄생한 이래 미세가공 기술(nano-technology)이 진전해서 반도체 대규모 집적회로(LSI)의 집적도는 1년 반~2년에 배증해 왔다(무어의 법칙). 그 결과 지금은 LSI의 최소 가공치수는 수㎚급이라는 완전히 분자레벨의 영역으로 되었다.

○ 나노테크놀로지의 또 하나의 접근방법은 양자역학을 기반으로 유기분자의 합성이나 설계·제어가 진행되어 무기재료에는 없는 다양성, 기능성, 유연성이 주목을 받고 있다. 도전성의 탐구에서 발전한 유기트랜지스터, 광전변환 특성을 이용한 유기EL, 촬상소자, 태양전지, 그리고 강 유전성을 이용한 메모리로 시작해 응용의 가능성은 더욱 커지고 있다.

여기서는, 커지는 유기 디바이스의 가능성에 초점을 맞추어 전술한 기본 디바이스의 원리와 기술의 동향을 소개하고, 유기분자의 특징이나 기본적인 사고방식을 알기 쉽게 소개한다.

 

 

2. 유기재료의 추이

 

○ 같은 형상의 여러 가지 물질에 동일 전압을 인가해도 흐르는 전류 값은 물질에 의해 다르다. 물질 고유의 전류 흐름 정도는 도전율로서, 도전율이 특히 낮은 물질은 전기를 통하지 않는 절연체이고, 반대로 높은 물질은 전기를 통하는 도체이고, 그들의 중간에 중간적인 성질을 가지는 반도체가 위치한다. 폴리에틸렌이나 나일론으로 대표되는 많은 유기분자는 절연체이고 또 외부전계에 따라서 분극하는 유전체이다. 유기분자의 우수한 광흡수·발광, 유전분극, 비선형 광학특성은 금일의 유기디바이스로 되는 근본적인 구동력으로 되었다.

○ 도전성을 가진 유기분자(유기반도체)의 연구는 1950년대에 시작되었다.

1960년대에는 폴리비닐카바졸, 동프탈로시아닌(유기안료) 등, 또 전하이동착체로서는 페릴렌요드계 유기반도체에서 1970년대의 TTF-TCNQ착체까지 여러 가지 물질이 개발되고 있다. 1967년 촉매를 문헌치의 1000배 이용해서 필름상 폴리아세틸렌을 만들어냈다. 더욱이 1977년 도핑(doping)에 의해 p형이나 n형의 우수한 도전성이 얻어지는 것을 발견하고, 이것을 계기로 도전성 고분자의 연구개발이 진전했다.

○ 그 후도 유기재료는 포토레지스트나 광 기록재료, 플라스틱 성형품이나 파이버 등을 포함한 이용이 진행했지만, 전류가 흐르는 디바이스로서의 전개는 많은 시작(試作)을 통해서 신뢰성과의 경쟁이기도 하다. 1986년에 고효율 유기EL이 보고되어 여러 가지 유기디바이스의 실용화에 탄력이 붙었다. 유기재료 자체의 역사는 오래이지만, 도전성의 제어에 의해 가능성이 개척되고부터는 아직 반세기밖에 안 지났다는 것을 알았다. 지금부터 무언가 나올까가 즐거운 영역이 될 것이다.

 

 

3. 탄소원자는 멀티탤런트

 

○ 유기분자의 기본구조는 탄소원자가 담당하고 있다. 우리들 자신을 포함한 생물체의 대부분은 주기율표 상의 C, N, O, H를 기본 구성요소로 하고 있고, 그 중에서도 중심적인 역할을 담당하고 있는 것이 탄소원자이다. 지금까지 보아온 것처럼 탄소원자는 등방적인 이온결합이 아니고, σ결합 또는 π결합에 의한 방향성을 가진 공유결합, 더욱이 그들의 조합인 2중결합, 3중결합을 통해서 다양한 분자구조를 구축할 수 있다.

○ 분자가 복잡한 기능을 담당하는 것은, 무엇보다 복잡한 분자구조가 필요하다. 현재 우리가 운 좋게 이 세상에 존재하고 있는 것은 지구에 탄소가 풍부하게 존재한다는 우연히 이루어진 기술이라고 한다. 진화의 과정을 거쳐 오늘에 도달한 생물체를 포함해서 다양한 기능을 만들어내기 위하여 다양한 분자구조를 구축한다는 멀티탤런트 모습을 발휘하고 있는 것이 탄소원자이다.

 

 

4. 유기재료의 역할

 

○ 이제 이러한 분자가 직쇄상으로 결합한 고분자로 되는 경우를 생각해보자. 원자 2개가 결합해서 2원자분자를 형성할 때 개개의 원자 에너지준위(레벨)는 결합궤도와 반결합궤도의 둘로 나누어, 4원자가 결합하는 경우는 에너지준위가 4개로 나누어진다. 이것을 반복해서 다수의 원자가 결합한 충분히 긴 고분자에서는 각 원자의 준위간격은 무한히 작고, 즉 에너지는 연속분포로 되고 그 전체가 일정의 폭을 가진 에너지 밴드로 된다. 전자는 에너지 밴드의 낮은 에너지 측이 업스핀, 다운스핀의 쌍으로 상태를 점유해 간다.

○ 전자로 가득 차있는 밴드를 가전자대(valence band), 그 최고점유궤도를 HOMO(Highest Occupied 분자궤도), 또 비어있는 밴드를 전도대라 하고, 그 최저궤도를 LUMO(Lowest Unoccupied 분자궤도)라 한다. HOMO와 LUMO의 사이는 밴드갭(band gap)이고, 그 값에 의해 반도체로서의 성질이 정해진다.

○ 에틸렌 단위를 두 개 연결하면 부타디엔, 다수 연결하면 폴리에틸렌으로 된다. 이때 π결합성 궤도에서 가전자대, π반결합성 궤도에서 전도대가 형성된다. 양 밴드의 사이에는 0.5V 정도의 밴드갭이 생겨 반도체로되기 때문에, 그대로는 도전성은 얻을 수 없다. 그러나 요드를 첨가하면, 폴리에틸렌에서 요드로 전자가 이동해서 폴리에틸렌의 가전자대에는 전자의 공공(정공)이 생겨 전도성이 얻어진다. 이것은 무기반도체와 같이, 가전자대의 바로 위에 억셉터준위(accepter level)를 도입해서 전자를 받아들여 가전자대로 전류를 움직이는 정공이 생겨나오기 때문이다.

○ 그 후 도전성 유기 고분자가 연속해서 합성되고, 그 종류는 계속해서 증가한다. 전자전도층, 정공전도층의 사이에 발광층을 만들어, 거기서 효율적인 전자-정공의 발광결합을 일으키는 것이 유기EL의 기본원리이다. 유기수광, 촬상소자에서도 높은 광흡수계수를 이용해서 전자와 정공을 발생시켜, 양자를 효율적으로 분리해서 전극까지 유도할 필요가 있다. 이동 정도의 향상이 유기FET의 특성 개선에 직결하는 것을 시작해서, 도전성은 전류를 주선하는 유기 디바이스의 특성을 정하는 중요한 인자이고, 여러 가지 연구가 계속되고 있다.

○ 단량체(모노머)로 다양한 구조와 기능을 가지는 것이 유기분자의 특징이다. 고분자가 응집한 결정, 비정질, 액정 등을 3차 구조, 더욱이 결정이나 비정질을 구성하는 구형결정, 송이형 입자라고 한 고차구조를 4차 구조로 분류하는 것이 된다. 각 유닛 간에 쿨롱 힘(coulomb forces)이나 반데르발스 힘(van der Waals forces), 수소결합 등 분자간 힘이 약한 상호작용이 움직이고, 더욱이 각각의 계층에서 고유한 거동을 부가해서 미세한 pn접합을 이용한 유기 태양전지 특성과 같은 전체로서의 기능이 정해지고 있다.

 

 

5. 결론

 

○ 탄소원자를 골격으로 하는 다양한 유기분자 세계의 면모를 살폈다. 원자, 분자를 쌓는 목세공에 의해 필요한 기능을 실현한다는 상향식 방법(bottom-up)을 이용해서 지금까지 없는 디바이스가 실현되는 것 같다고 하고 있다. 유기분자의 다양성이 각각의 용도에 가장 잘 맞는 분자설계, 디바이스 설계의 가능성을 확대하기 위함이다. 이것으로 문제가 전부 해결되었다고 할 수는 없다. 신뢰성의 향상, 특성의 개선, 환경과 조화가 실현될까가 문제시 되고 있다. 인류사회의 지속 발전을 위해 계속해서 충실한 기초물성의 탐구, 보다 고차원의 형상제어, 더욱이 유기-무기 하이브리드화 등 다방면에 걸쳐 연구개발이 바람직하다.

출처 : 鎌田憲彦, “広がる有機デバイスの可能性”, 「映像情報メディア學會誌(日本)」, 64(9), 2010, pp.1301~1305

 

 

◃전문가 제언▹

 

○ 유기 반도체 또는 유기반도체 기술을 활용한 유기디바이스로는 유기 백플레인(back plane)이나 유기박막 태양전지, 유기센서(광감지계) 등이 있다. 그 외에도 액추에이터나 반도체 레이저, 커패시터 등도 연구개발의 대상이 되고 있다. 그 중에서 가장 개발이 활발한 것은 유기 백플레인 및 유기박막 태양전지이다.

○ 디스플레이 표시 소자를 구동시키는 유기 백플레인은 향후 플렉시블 디스플레이를 실현시키기 위한 중요한 디바이스가 된다. 당초 플렉시블 디스플레이는 박형 경량화, 파손방지, 생산성 향상 등의 유리대체로서 수요가 일어날 것이지만, 그 다음은 곡면, 권취 절곡 등 진정한 플렉시블 디스플레이로 진전되어 간다고 생각한다. 유기 백플레인은 전자 페이퍼나 유기EL(OLED) 디스플레이가 중심이 될 것이다.

○ 유기박막 태양전지 또한 최근 변환효율이 빠르게 향상하고 있다. 2009년 단계에서는 평균 변환효율이 5~6% 안팎이 주였지만, 2010년에는 7~8% 전후까지 이르고 있다. 이 페이스면 2011년은 8~10% 전후의 변환효율 달성이 전망되어 금년 혹은 내년엔 변환효율 10% 초과의 유기박막 태양전지 셀 기반이 이루어질 것이고, 앞으로는 모듈화 한 뒤에 변환효율 향상뿐만 아니라 모바일이나 마이크로 발전 등으로의 용도 개척도 중요하게 된다.

○ 유기EL의 국내 개발 동향은 지식경제부에서 유기EL 개발 프로젝트를 수립하고 재료개발이나 제6세대(1500×1850)의 제조장치 개발을 지원하는 체제를 구축하였고, 삼성전자가 5.5세대(1300×1500)의 유리기판을 월 10만 매 제조하는 생산라인을 금년 중 완성예정이고, LG는 최근 세계최초 0.88㎝ 풀 나노 유기박막 다이오드 TV를 개발 발표하였다.

○ 유기박막 태양전지의 국내 동향은 한국기계연구원에서 초저가 태양전지 제작기술을 개발하였다. 이는 소자의 전자잉크를 스프레이로 분사시켜 코팅하는 제작기술이다.

전 문 연 구 위 원 권 영 하

(yhakwon@reseat.re.kr)

Source : KISTI Reseat.

LED 조명 사업화 현황

 

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.

 

표 2. LED 조명 고효율 인증 추진계획

 

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).

 

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/ KCC

www.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

Source : LED마켓 外.