일본 전구공업회 규격에 나타난 LED의 규격화 동향
1. LED 조명의 보급 이전에 준비해야 할 사항
○ 최근에 LED 조명에 대한 기대는 놀라울 정도이다. 그러나 한편으로 기존의 형광등과 비교하여 비용과 성능이 그다지 좋지 않다는 의견을 접하게 된다. 그러나 LED가 반도체라는 전자부품으로서의 성질을 가진 것을 고려하면 생산량 확대와 더불어 자연히 해소될 과제라고 생각할 수 있다. 비용이라는 과제가 해소되면 보급은 급속히 성장할 것이다.
○ 비슷한 사례가 있다. 박막형 TV와 브라운관 TV의 경우이다. 박막형TV는 10년 전에는 화면크기 1인치당 1만￥이하가 되면 보급이 급증할 것이라고 하였다. 현재는 1인치당 1만￥을 훨씬 하회하여 1인치당 1천￥정도의 상품까지 나와 있으며 종래의 브라운관은 자취를 감추었다. 이와 같이 비용문제가 해소되면 단번에 보급될 것으로 예상된다.
○ 그러나 보급 전에 준비해야 할 사항이 있다. 그것은 안전이나 기본적인 성능 등에 대하여 일정한 품질수준을 확보하기 위한 기준과 표준화이다. (사)일본전구공업회는 기존 형광등 조명기구와 그대로 교환할 수 있는 형태의 것이 아니라 기존 형광등 조명기구에 그대로 적용할 수 없는 형태를 추천하였다. 다시 말하면 기존 형광등 조명기구가 설치된 장소에 표준화된 LED 램프가 장착된 새로운 기구로 바꾸어 설치하는 직관형 LED 램프의 표준화를 추진하기를 추천하였다.
○ 결과적으로 2010년 10월에 L형 핀(pin)형 구금(base)의 X16t가 부착된 직관형 LED 램프시스템(일반조명용)을 위한 JEL 801이 제정되었다.
2. 일본의 규격화 동향
○ 규격화의 배경
– 일본 전구공업회에 의해 2006년에 「조명의 에너지절약 제안」이 간행되었다. 2006년부터 전 세계적으로 에너지 절약운동이 활발하게 추진되어 일본에서도 2012년을 목표로 “탈 백열전구 선언”이 이루어졌으며 전구로부터 전구형 형광등으로의 교체가 추진되었다.
– 또한 2008년부터 2009년에 걸쳐 전구형 LED 램프를 비롯한 LED 조명이 여러 제조업체들에 의해 상품화되었다. 그 중에는 직관형 형광램프를 사용하는 기존 기구에 사용되는 것도 출현하였으며 많은 기관 및 부서들이 동 공업회에 안전성을 포함한 올바른 사용방법에 관한 질문을 하고 있다.
– 동 공업회는 기존 형광등 조명기구를 그대로 교환할 수 있는 직관형 LED램프의 안전성이나 성능이 시장에서 문제가 되었기 때문에 여러 가지 방법으로 주의를 환기시켰다. 또한 일본 경제산업성은 업계를 주도하는 입장에서 안전이 확인되는 것부터 선행적으로 표준화를 진척 시켜야 한다고 지도하고 있다.
○ 일본시장의 현황과 과제
– 안전성 관점
․ G13 구금을 가진 직관형 LED 램프의 점등방식은 DC 전원 장형과 비-내장형의 2가지로 구분된다. DC 전원 내장형에는,
① 상용 전원 직결형,
② 기설 안정기 접속형의 두 방식이 있다. 또한 DC 전원 비-내장형에는 형광등 안정기 대신에 전용 DC 전원을 장착하는
③ DC입력형이 있다.
․ 이들은 서로 동일한 구금을 가지며 각각의 점등방식은 상호 접속시의 신뢰성을 확보하지 못하고 사용자(end user)가 잘못하여 별개방식의 LED 램프를 장착하면 과열이나 발연의 위험성이 있다고 보고되었다. 이것이 램프의 표준화 중에서 가장 중요한 점이다.
– 기구 수명의 관점: 기존의 형광등기구에 직관형 LED 램프를 장착하기 위하여 개조할 때, 구금의 교환이나 형광등 안정기의 교체가 이루어지지 않을 가능성이 있다. LED 램프는 수명이 길기 때문에 이미 형광등용으로 장시간 사용된 전기부품이 다시 장기간 사용될 가능성이 높다. 전기부품의 절연 성능은 JISC 8108의 해설에 의하면 8년부터 10년간 절연열화가 발생한다고 되어있다. 절연 성능이 열화된 상태로 장기간 소켓(socket)이나 안정기에 전기를 통하면 소손 위험성이 있고 최악의 경우는 램프가 떨어질 우려도 있다.
– 광학적 성능 문제: LED 램프는 지향성이 높은 광원이다. 아래쪽 밝기(수평면 조도)는 형광등과 동일한 수준이 확보되어도 벽면에의 밝기(연직면 조도)가 부족한 경우가 있다. 벽면에의 밝기가 충분히 확보되지 못하면 형광등을 사용할 때에 비해 실내가 어두운 감이 든다.
– 중량 관점: 동 공업협회의 조사결과에 의하면 G13 구금의 램프는 500g을 초과하면 아니 된다고 규정되어 있다. 중량이 초과하면 진동이나 충격 등의 영향으로 램프가 낙하할 위험성이 있다.
○ JEL 801의 장점
– 표준화 관점에서의 3가지 장점
․ 첫째 장점은 완전 호환성이 확보된다는 점이다. 이는 종래의 직관형 형광등시스템과 직관형 LED 램프시스템은 전혀 다르다는 점을 의미한다.
․ 둘째 장점은 현재의 직관형 형광등의 광 환경(밝기, 색)을 저하 시키지 않는다는 점이다. 직관형 LED 램프시스템 규격에서는 LED 램프의 빛의 퍼짐, 밝기, 색이 보이는 점(Ra)의 최저치 등을 규정하고 있다.
․ 셋째 장점은 별도로 설치한 점등회로에 LED의 진화를 흡수하기 위한 역할을 갖게 한 점이다. LED는 2010년 1년 동안 1W당 밝기에서 약 10~20% 이상의 눈부신 발전을 하였고 또한 LED의 최적점등전압을 낮추었다. 이러한 LED 진화는 앞으로 10년 이상 계속되리라 예상되며 이러한 변화에서는 기존 직사광 형광등과 유사한 시스템을 구축하는 것은 높은 장벽이 될 수밖에 없다.
– LED 진화를 흡수하기 위한 역할이란 높은 장벽(LED 점등전압의 저하)이 발생하는 것을 전제로 『별도로 설치한 점등회로』가 정상적으로 작동할 수 있도록 정격전압에 폭(예, 제어전압 범위=45~95V)을 갖도록 한 점이다.
3. 해외의 규격화 동향
○ IEC 국제규격의 현황
– 2011년 1월에 독일 Frankfurt에서 「LED 광원」에 관한 IEC 국제회의가 개최되었다. 이 회의는 IEC 국제규격을 제정․개정할 목적으로 개최되고 있으며, 각국의 기술자들이 모여 기술적인 논의를 하고 연2회(통상 1월/6월) 회의를 개최하고 있다.
– 또한 일본이 참가하는 IEC 국제회의에는 「maintenance 회의」도 있다. 이 회의는 「pannel․workshop 회의」에서 작성한 원안을 승인하고 있으며, 연 2회(통상 4월/10월) 회의가 개최되고 있다.
○ 갱신형(Retrofit type)으로서의 직관형 LED 램프
– IEC 국제회의에서 제안된 직관형 LED 램프의 규격(안)은 당초 전구형 LED 램프(IEC 62560-일반조명용 전구형 LED 램프[전원전압 50V초과]-안전규격)에 추가하기로 되었던 것이었다.
– 또한 그 안내내용이란 것은 규격의 본문이 아니라 새로운 첨부서류(부속서)로 추가되는 것이었다. 또한 갱신형(retrofit type, 직관형 형광램프와 직접 기구 개량을 하지 않고 교체할 수 있음)이기 때문에 규격 본체를 위해 최초로 정의되는 적용범위라는 중요한 항을 첨부서류(부속서)에 새로 추가하려는 내용이었다.
출처 : 齋藤毅, “日本電球工業會規格(JEL801)にみるLEDのd953125
「省エネルギ―(日本)」, 63(4), 2011, pp36~42
◃전문가 제언▹
○ LED 조명은 새로운 광원으로서 에너지의 고효율성과 친환경 특성이 있는 조명이며 앞으로 백열등, 형광등을 대체할 수 있는 분야이다. 2008년의 세계 조명등 시장규모는 ＄1,000억 정도이며 백열등과 형광 등이 대부분이다. 조명으로 사용되는 연간 전력 소비량은 2조 1,000억KWh이고, 이로부터 CO2를 연간 17억 톤 방출한다.
○ 우리나라의 경우, 조명에 의한 전력 소비 비중은 약 20%이다. 밝기를 보면 백열전구가 15lm/W, 형광등이 80lm/W이다. 이들 조명을 2015년까지 LED로 30%를 교체하면 연간 160억kWh의 전력을 절약할 수 있으며 이로부터 680만 톤의 CO2 감축효과와 100만kW 출력의 원전 2기가 생산하는 전력을 절감하는 효과를 기대할 수 있다.
○ 주요 선진국에서는 시장 선점을 위해 전문 LED 기업과 조명업체 간에 인수 합병 후 수직 계열화를 이루는 추세에 있다. 시장은 과거에는 웨이퍼-칩 중심에서 패키지/모듈/시스템 중심으로 이동하고 있으며 우리나라의 경우는 대부분 패키지업체인 삼성전기, LG 이노텍, 서울반도체 등을 정점으로 제휴 제조업체가 네트워크를 형성하고 있다.
○ 한국 LED 산업의 육성을 위해서는 핵심 장비의 국산화와 산업화 초기에 시장 육성 차원에서 정부의 투자가 확대되어야 한다는 지적이 있다.
특히 발광소자 제조의 핵심장비인 질화갈륨용 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: 금속유기물 화학 증착) 장비의 경우 국내기업 및 연구기관이 보유한 장비가 부족해 일본과 대만에 비해 경쟁력이 떨어지고 있다는 분석이다.
○ 현재, 업계 및 LED 관련 연구기관에 따르면 국내 산업체, 연구기관 및 대학이 보유한 MOCVD 장비를 합친 것보다 일본 제조기업 1개사가 보유한 장비가 더 많은 것으로 나타났으며 LED 관련 장비부문의 투자가 경쟁국 대비 크게 뒤쳐져 있는 것으로 나타났다. 지식경제부에서는 LED를 21세기의 성장산업으로 육성키로 하였는데 앞으로 국내에서도 관련 산업의 발전이 기대된다.
한국과학기술정보연구원 전 문 연 구 위 원 이 종 찬(sjleejc@reseat.re.kr)
Source : KISTI-ReSEAT 프로그램
|
댓글 없음:
댓글 쓰기