국내최초 2,500 루멘(lm)급 백색조명용 LED 광원모듈

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2006-07-06 13:26

서울--(뉴스와이어)--실내외 간접조명이나 자동차 전조등 등에 응용되는 2,500 루멘(lm)급 백색조명용 LED 광원모듈이 한국광기술원(원장 김태일) 연구진에 의해 국내 최초로 개발에 성공했다.

금번 개발에 성공한 LED 광원모듈은 세계 최고수준의 1 캘빈/와트(K/W) 이하의 열저항과 자동차 전조등으로 사용되는 할로겐등을 능가하는 루멘(lm)값을 가지고 있어 경관조명 및 건축조명이나, 자동차 전조등 등에 활용이 가능한 제품으로

산업자원부가 광산업 육성을 위해 설립한 한국광기술원(LED/반도체조명연구사업부 김태훈박사팀)이 별도의 기술개발 사업비 지원없이 자체인력과 인프라를 활용하여 개발에 성공하였다.

특히, 2006년말에는 개발된 기술을 응용하여 4,000 루멘(lm)급 백색조명용 LED 광원모듈 개발이 완료되어 가정용 형광등을 대체할 수 있는 핵심 기반기술 확보됨에 따라 2010년에는 약 20억불 규모의 백색 조명용 LED 광원모듈 세계시장 선점할 수 있을 것으로 예상된다

현재 조명용 광원모듈의 세계시장규모는 약 200억불로 Osram, GE, Philips 등의 다국적기업이 시장의 70-80%를 독점하고 있으며, 국내업체는 기술력 부족 등으로 세계 시장진입을 못하고 있는 실정이다

국내시장 규모는 약 6,000억원 규모로 약 80%이상을 Osram, GE, Philips 등으로부터 수입하고 있으나, 동 제품개발로 2010년에는 3,000억원의 수역대체 효과 및 산업구조가 개선될것으로 전망된다.

특히, 백색조명용 LED 광원모듈은 세계적으로 기술개발 단계이거나 시장진입 초기로서 동 개발제품을 국내업체에게 기술이전을 통해 반도체 조명시장 조기진입 및 세계시장 선점에도 크게 기여을 할 것으로 예상된다.

금번 기술개발의 백색조명용 LED 광원모듈의 핵심기기술이 확보되었으며, 지적재산권 확보를 위해 관련특허 2건(국내 1건, 미국 1건)이 출원중에 있다.

< 참 고 1>

2,500 루멘급 백색조명용 LED 광원모듈 시제품설명

ㅇ LED 광원모듈을 제조하는 방법에는 크게 POB(package on board)와 COB(chip on board) 방식으로 나눔.

ㅇ 국내 대부분 조명업체들은 제품생산에 필요한 LED를 손쉽게 구할 수 있고, 기술적 접근이 용이하기 때문에 POB 방식으로 제조된 광원모듈을 이용하여 조명제품을 제조하고 있는 실정.

ㅇ 하지만, 기술적으로 차별화된 제품을 생산하기 위해서는 고집적화된 COB 방식으로 제조된 LED 광원모듈이 필요

ㅇ 고집적화를 통한 COB 방식의 LED 광원모듈을 제작하기 위해서는 방열 설계기술이 핵심기술이며, 이는 고난이도의 애로기술임.

ㅇ 금번에 개발 성공한 시제품은 COB 방식을 채택한 LED 광원모듈로서 세계적으로 극소수 기업만이 1,000 루멘급 이하의 제품을 판매 중

＊ COB 방식의 백색조명용 LED 광원모듈 생산업체 : 미국 Lamina사, 대만 Edison Opto사 등

ㅇ 국내에서 COB 방식으로 2,500 루멘급 백색조명용 LED 광원모듈을 양산화 하는 경우 반도체 조명시장 조기 선점 예상

< 참 고 2 >

관련 용어설명

ㅇ 루멘(lumen; lm) : 광원으로부터 방출되는 빛의 양. 예를 들어 자동차 전조등으로 사용되는 할로겐등은 2,000 루멘 이상 이며, 가정용 형광등은 3,000 루멘 이상임.

ㅇ 반도체조명 산업 : 기존의 백열등이나 형광등 대신 LED를 광원으로 삼아 조명제품을 만드는 산업. 따라서 기존의 조명산업과 구별하기 위해 신조명산업이라고도 함.

ㅇ LED 광원모듈 : LED를 조명용 광원으로 사용하기 위해서는 반드시 모듈화 기술이 필요하며, 그 핵심기술은 패키지 재료를 바탕으로 한 방열설계 기술로 LED 광원모듈은 LED를 이용한 조명제품을 만들기 위해서 꼭 필요한 핵심 부품.

ㅇ 열 저항 : 방열설계 기술의 수준을 나타내는 척도로서 물리적 단위는 캘빈/와트(K/W)로 나타냄. 작은 값을 가질수록 기술 수준이 높으며, 본 시제품의 열저항 값인 1 K/W는 세계적 수준임.

ㅇ 루멘/와트(lm/W) : 광원의 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 에너지 효율. 가정용 형광등의 경우 90 lm/W 이상이 되어야 고효율로 인정되어 상품화 가능하며, 2006년도 말에 개발이 완료되는 4,000 루멘급 LED 광원모듈의 경우 50 lm/W정도의 효율

< 참 고 3 >

LED (Light Emitting Diode)산업 현황 및 전망

□ LED 개요

LED는 전기 에너지를 빛에너지로 바꿔주는 광반도체 소자로서 트랜지스터에 버금가는 기술혁신으로 평가받는 차세대광원임

재료에 따라 적외선(IR), 가시광선, 자외선(UV) 등 폭넓게 발광이 가능하며, 특히 적, 녹, 청색(RGB)의 적절한 조합으로 16.7백만개의 총 천연색 구현이 가능

1962년 미국에서 최초로 개발된 LED는 표시기 수준에 머물렀으나, 1990년 이후 기술의 급속한 발전으로 휘도가 향상되면서 사인, 시그널, 디스플레이 등 그 응용범위가 크게 확장됨

최근에는 통신, 정보, 의료, 환경 분야에도 활용영역을 확장해 나가고 있으며, 2010년부터는 가정용 일반 조명등까지 대체하기 시작하여 반도체조명 시대가 열릴 것으로 기대되고 있음

또한, 에너지 절감(백열전등 80%, 형광등 50% 절감), 친환경(무수은, CO2 저감, 폐기물 처리용이), 감성적 조명특성으로 인하여 LED는 ”21세기의 빛”으로 평가

□ LED의 국내외 시장 규모

2005년 LED 세계시장은 40억불로 지난 8년간 연평균 47%의 고성장을 지속중임

휴대폰용 LED 시장이 강세를 보여 왔으며, LCD 및 자동차용 LED 시장의 고속성장이 예상되고, 조명(illumination, lighting) 수요는 2007년 이후 급증 예상

전세계 LED 공급은 일본 58%, 미국 15%, 독일 15%, 한·중·대만 3국 12% 점유, 수요측면에서는 아시아가 전체의 70%를 차지

백색조명용 LED 광원모듈은 2010년 약 100억불의 조명시장을 창출할 것으로 예측 (전체 조명시장의 약 10%)

□ LED의 국내시장 동향

휴대폰 키패드에 LED를 채용하면서 국내생산(’03년 10,500억원)이 수입(’03 8,255억원)을 초과하기 시작

국내 LED 칩 생산력은 충분치 않아, 국내 중소 패키지 업체들이 대만 및 일본으로부터 칩을 수입하여 LED를 제조

우리나라 LED 시장은 휴대폰, LCD, 자동차 등 전방산업의 발달로 국내 시장이 성숙되어 있고, 반도체조명 시장진입 이후 2020년까지 지속적 고속성장이 예견됨

삼성전기 및 LG 이노텍 등을 비롯한 국내 LED 업체들은 생산량 확대를 위해 시설 증설 투자에 박차를 가하고 있음

고휘도 LED 광소자, 고출력 패키지, 고성능 반도체조명 모듈 및 시스템 개발 등 체계적인 국제 기술경쟁력 확보가 시급

일본, 미국 등 기술 선진국뿐만 아니라 대만, 중국 등 후발국에 대규모 국내외 반도체조명 시장을 상실할 우려가 있기 때문에 연구개발투자를 늘리고 있음

산업자원부는 광주 광산업 지역진흥사업 프로그램의 일환으로 한국광기술원을 설립하였고, 원내에 LED/반도체조명 연구사업부가 조직됨

LED 소자 공정라인 구축, 반도체광원 시험생산기술지원 센터 설립, 반도체조명기술센터 설치 등 고급 LED 조명제품 개발을 위해 장비, 인력을 대거 확보함

반도체조명 시장의 선도를 위해 국내 30여 유력 LED 제조사들은 한국광기술원을 중심으로 “LED 특허컨소시엄”을 구성하여 원천기술개발, 독자특허 확보 등 국제경쟁력 확보를 위한 기술협력 강화하고 있음

□ 세계 조명산업 시장전망

세계 조명시장은 약 1,000억불 규모이며, 일반조명에 사용되는 백열등 및 형광등과 같은 광원의 세계 시장 규모는 약 200 억불 이상일 것으로 예상

국내 시장의 경우 일반조명 시장은 2조원 규모이며, 그 중에서 광원 시장은 6,000억원 규모로 예상

조명산업은 광원, 등기구, 안정기를 포함하는 각종 조명기기에 관련된 산업으로서 2003년도 기준으로 광원의 경우 약 2,000억원의 무역역조 발생하였으며, 2010년에는 3,000억원으로 증가 예상

웹사이트: http://www.mke.go.kr