LED 광원기술과 보급정책의 필요성

[진시황제]

(하계학술대회 40주년 기념세미나) LED 광원기술과 보급정책의 필요성

LED는 전기공학분야 새로운 ‘랜드마크’

대한전기학회는 하계학술대회 40주년 기념행사로 'LED광원기술과 보급정책의 필요성'을 주제로 세미나를 개최했다.

대한전기학회는 하계학술대회 개최 40주년을 기념하기위해 14일 전북 무주리조트 카니발 컬처 팰리스 앙상블에서 ‘LED 광원기술과 보급정책의 필요성’이라는 주제로 산학협동기술세미나를 개최했다.
이날 세미나는 LED가 이미 상용화되고 있는 광원으로서, 조명산업에 끼칠 파급효과를 논의하고, LED보급의 필요성을 소개하기 위해 마련됐다.
특히 LED칩의 효율향상과 다양한 색온도 연출은 한정된 광원으로서의 응용 뿐만아니라 전기산업 전반적으로 큰 영향을 끼치게 될 것이라는 판단에 따라 전기학회 하계학술대회 40주년 기념세미나로 준비됐다.
백수현 전기학회장은 인사말에서“학회의 다양한 활동 중에서도 산학협동은 학회의 발전과 성장을 이뤄가는데 절대적으로 필요하다”며 “지속적인 교류를 통해 대학과 산업체가 함께 융합이 돼 성장동력이 되길 기대한다”고 밝혔다. 또 “특히 이번 세미나의 주제로 정해진 LED광원은 전기공학분야에 새로운 랜드마크가 된 듯하며, 여러 분야의 핵심기술이 복합돼 있어 주목되고 있는 분야”라고 설명했다.
이번 세미나를 주관한 전기학회 내 광원기술연구회 측은 “에너지 절약과 녹색성장이라는 관점에서 광원기술의 중요성이 언급되고 있다”며 “특히 이번 세미나가 산업체의 적극적인 협력으로 순조롭게 진행된 데 깊은 감사를 드린다”고 말했다.
한편 이날 세미나에서는 ▲LED광원현황과 보급정책 ▲LED광원의 옥외응용 ▲LED광원의 옥내응용 ▲LED광원의 제어와 시스템기술 ▲녹색성장과 고효율기기보급 활성화방안 등이 발표됐다.

▲LED광원현황과 보급정책(지동근 박사:LED보급협회)
공공부문 초기시장 주도…법·제도 개선도 필요

LED는 크게 가시광선 LED, 적외선 LED, 자외선 LED로 구분할 수 있으며 적색, 녹색, 청색, 백색 LED로 구성된 가시광선 LED가 전체 LED시장의 90~95%를 차지하고 있다.
적외선 LED는 리모콘, 적외선 통신 등에 사용되고 있으며, 시장규모는 전체 LED시장의 5% 수준에 그친다. 또 자외선 LED는 살균, 피부치료 등 생물, 보건분야에 사용되고 있으며, 시장규모는 전체 LED시장의 2% 미만이다.
최근에는 LED광원이 형광등을 대체할 것이라는 전망에 힘입어 LED를 이용한 조명제품이 시장에 많이 선보이고 있다. 특히 반도체 기술의 급격한 발전으로 인해 3년 이내에 형광등보다도 우수한 경쟁력을 갖추게 될 것으로 예견되고 있다.
최근에는 백색 LED를 이용해 조명시장을 대체하려는 개발이 활발하게 진행 중이며, LED제조업체들은 한층 밝은 화이트 LED를 생산하기위해 치열한 기술경쟁을 벌이고 있는 상황이다. 특히 LED는 저소비전력, 반영구적 수명, 빠른 응답속도, 안정성, 환경친화성 등의 장점으로 인해 미래 조명시장을 주도할 것으로 전망된다.
이에 따라 우리나라 LED시장도 획기적인 보급 확대를 통한 선순환구조가 필요할 것으로 보인다.
정부가 주도하고 있는 ‘2012년 세계 톱 3의 LED산업강국’을 실현하기 위해 공공부문이 초기시장을 주도하면서 선도적인 시장을 창출해 나가야 한다. 또 연구개발에 대한 집중투자로 핵심유망기술을 확보하고, 국제표준을 선점하는 등 글로벌 경쟁력을 강화하는 것도 필요하다. 특히 지역별 특화 클러스터 조성, 시장진입촉진을 위한 법과 제도 개선 등을 통해 안정적인 성장기반을 구축하는 것도 매우 중요하다.

▲LED광원의 옥외응용(백영호 이사:필립스)
장소에 따른 광원·시스템 구성이 중요

최근 지구온난화와 관련해 다양한 자료가 발표되고 있으며, 이를 경계하는 목소리가 높아지고 있다. 특히 이산화탄소 배출이 기후변화를 촉진시켜 자연과 인간, 경제에 엄청난 파급효과를 가져올 것이다.
조명은 화석연료를 사용해 생산되는 전기에너지의 가장 큰 소비체 중 하나다.
따라서 조명분야에서 에너지절감을 이뤄낼 수 있다면 지구환경을 지키는 데 큰 기여를 하게 될 것이다.
유럽연합은 이미 고효율조명제품으로의 전환을 강제화하고 있으며, 호주정부는 3년 내에 백열등의 생산과 판매를 금지하고 있다. 그 외에 수많은 나라에서 고효율제품의 공급을 위해 다양한 지원책을 내놓고 있다. 필립스도 2010년부터 단계적으로 백열등 생산을 중지할 예정이다. 이같은 추세에 힘입어 뛰어난 에너지 절감과 친환경적인 효과로 인해 LED조명이 각광받고 있다.
기존 광원에서 LED조명으로 교체되는 시기는 당초 예상보다 빨라지고 있다. 현재와 같은 추세라면 오는 2011년 경 형광등을 대체하는 LED램프가 나올 수 있을 것으로 전망되며, 2015년 경이면 가로등을 대체할 수 있는 제품들도 선보이게 될 전망이다.
도로조명에서는 초기 광속값에 따른 효율이 절대적인 기준이 되는 것은 아니다. 적용장소에 따라 광원과 시스템 구성이 중요하다는 것이다.
아직 도로조명분야에서의 LED조명은 기존 광원을 대체하기 어려운 수준이지만 기술개발이 진척되면 가능해질 것으로 전망되며, 백화점 등의 디스플레이용이나 경관조명용 광원으로는 실용성이 높을 것으로 보인다.

▲LED광원의 옥내응용(이종찬 박사:금호전기)
2015년 기존 광원 대체 기술 충족시킬 것

기존 조명기구는 등기구와 광원, 전원장치로 구성돼 있지만, LED조명기기는 이를 하나로 묶은 일체형 조명기기다.
현재 예상되는 LED성능의 로드맵을 그려본다면, 우선 1단계로 조명시장 진입을 위한 교두보 확보를 위해 백색 LED의 적정효율 확보가 필요하다. 또 2단계로 에너지를 최대한 절감할 수 있는 성능향상 작업이, 3단계로 발광효율을 높일 수 있는 성능향상 작업이 이어져야 한다. 끝으로 보급활성화를 통해 LED조명의 전면적인 가격인하를 유도하는 방향으로 진행될 전망이다.
LED조명제품의 효율은 전원회로의 효율, 온도상승의 영향, 고출력에 따른 영향 기구효율 등으로 인해 LED 자체 효율에 비해 약 50~70%가량 떨어지게 된다.
하지만 이같은 문제가 2015년 경이면 대부분 해결돼 기존 광원을 대체할 만큼 충분한 기술력을 확보하게 될 것으로 보인다.
LED조명의 경우에는 디스플레이용을 중심으로, 실내용 조명기구가 개발된 이후 점차 공원등, 가로등 등의 실외등으로 기술개발이 진행되고 있는 상황이다. 특히 최근에는 할로겐 대체용과 백열전구 대체용 LED램프와 형광등 대체용 LED램프의 출시가 활발해지고 있다.
현재 출시돼 보급되고 있는 할로겐 대체용 LED램프의 경우 기존 텅스텐 할로겐 램프에 비해 발생되는 열이 1/6 수준으로 냉방비용 절감에 크게 기여하고 있는 것으로 나타났다.
이같은 이유로 인해 서울가든 호텔, 동대문 밀레오레, 평촌 뉴코아아울렛 등에 적용되고 있으며, 그 효과도 매우 뛰어난 것으로 평가받고 있다.

▲녹색성장과 고효율기기 보급 활성화방안(김회철 박사:에너지관리공단)
고효율인증 획득 시 장려금 지원 등 혜택 커

LED보급확대를 위해서는 몇가지 과제가 존재한다.
우선 선진국에 비해 80%수준에 도달해 있는 기술력을 한층 더 향상시켜야 한다. 이를 위해 원천특허확보나 특허제휴 등이 필요하다.
또 LED조명가격은 기존 조명에 비해 10~100배에 달하는 데, 이는 핵심부품을 대부분 수입하고 있다는 데 기인하고 있다. 따라서 이를 낮출 수 있는 부품 개발에 적극 나서야 한다.
LED의 강점으로 부각되고 있는 장수명에 대한 실효성도 의문시 되고 있다.
열에 취약한 특성을 가지고 있어 LED램프의 수명이 그렇게 뛰어나지 못하다는 것이다. 여기에 더해 등기구 형태로 보급되기 때문에 부품교체가 곤란하다는 것도 보급확대에 큰 걸림돌이다.
에너지관리공단은 LED조명기기의 보급을 확대하기 위해 초기단계에는 고효율인증 시범보급사업으로, 시장육성단계에서는 장려금지원과 자금융자, 세제지원 등의 혜택을 주게 된다. 마지막으로 시장성숙단계에서는 최저효율제를 시행할 예정이다.
현재 LED조명의 고효율 인증 추진현황을 살펴보면, 지난 2001년부터 인증품목으로 포함된 LED교통신호등의 경우에는 이미 65개업체 587개 모델이 인증을 받았다. 또 2007년 품목에 포함된 LED유도등은 9개 업체 61개 모델이 인증을 받았으며, 지난해부터 품목에 포함돼 있는 컨버터내장형 LED램프는 2개 업체 2개 모델이 인증을 획득한 상황이다.
올해부터는 일반조명용 등기구, LED보안등기구, LED센서등기구, LED전용컨버터 등이 인증품목에 포함됐으며, 2010년에는 LED가로등, 터널LED조명, LED투광등이, 2011년에는 대형조명과 LED집어등이 각각 인증품목에 포함될 예정이다.
고효율인증을 획득하게 되면, 공공기관의 의무구매와 조달청의 우선 구매 혜택을 부여받게 되며, 최근 진행되고 있는 LED조명 건축물 시범적용사업과 공공기관 LED조명 보급사업 등에 참여할 수 있게 된다.