세계 LED조명의 3대 기술적 과제는? 연색성 향상, 교류형 LED, 플리커현상 제거기술에 집중

[대왕시스템]

세계 LED조명의 3대 기술적 과제는?

과거 세계 LED조명 업체들 사이에서는 “1W 당 몇 루멘을 내느냐?” 하는 문제가 최대의 기술적인 관심사였다. 이처럼 LED조명의 광효율이 문제가 됐던 것은 기존 광원에 비해 LED조명의 광효율이 높지가 않았기 때문이다. 그러다 보니 형광램프를 비롯한 기존 램프의 광효율을 따라잡는 것이 급선무가 됐던 것이다.

그렇지만 LED조명 광원의 효율이 100lm/W를 넘어 120lm/W, 심지어 180lm/W를 향해 가고 있는 지금, LED조명의 광효율 문제가 기술적인 난제라고 생각하는 사람은 없다.
하지만 세계 LED조명 업계에 새로 등장한 기술적인 과제는 엄연히 존재한다. 그만큼 LED조명 쪽에는 넘어야 할 기술적인 문제들이 아직도 존재한다는 이야기이다.

해외 LED조명 업체 관계자들이 많이 강조하는 자사 제품의 장점들을 모아보면, 요즘 세계 LED조명 업계에서 중요시되는 기술적인 문제들이 무엇인가를 알 수가 있다.
이런 측면에서 올해 해외 국제 조명 또는 LED 전시회에서 가장 많이 이야기됐던 점들을 정리하면 (1)LED조명의 연색성 향상 문제, (2)옥외용 LED조명기구의 방수기술 문제, (3)ELD조명의 플리커 발생 문제가 될 것이다.
 
LED조명의 연색성 문제
앞에서 지적한대로 그동안 LED조명 업체들은 광효율 향상에 집중해 왔다. 이것은 “기존 광원(백열전구)보다 에너지 절감 효과가 높다”는 점을 강조하면서 조명시장에 진입한 LED조명으로서는 불가피한 일이었다.

그러나 이런 LED조명의 광효율 향상 문제로 경쟁하다보니 빛의 품질 문제는 상당히 등한시할 수밖에 없었다. 여기서 발하는 빛의 품질문제란 LED조명의 연색성, 휘도 같은 부분들이다. 그 가운데 가장 큰 문제가 되는 부분이 바로 연색성이다.

광원의 연색성(CRI)이란 어떤 물체를 보았을 때 얼마나 태양광 아래서 보는 것과 가깝게 보이느냐를 수치(지수)로 나타낸 것이다. 당연히 연색성 지수(Ra)가 높은 것이 햇빛과 가까운 빛을 내는 ‘좋은 광원’이라는 평가를 받는다.

현재 국내 LED조명 광원의 KS기준은 80Ra 수준이다. 일반적으로 기존 램프의 경우, “연색성이 좋다”는 말을 들으려면 90Ra에서 95Ra 정도가 돼야 한다. 이런 기준에 비해 본다면 80Ra 대에 불과한 LED조명의 연색성지수 수준은 아직 만족할 정도는 못된다.

그렇기 때문에 해외 LED조명 업체들은 요즘 연색성지수가 높은 제품을 만드는데 집중하고 있다. 특히 조명용 LED라고 불리는 COB 타입 LED 기술이 등장하면서 LED조명의 연색성은 향상되고 있다. 이런 기술적인 발전에 힘입어 지난 10월 27일부터 30일까지 홍콩에서 열렸던 ‘2013 홍콩추계국제조명전시회’에서는 연색성 평가지수가 97Ra에 이르는 제품이 소개되기도 했다.

물론 2012년에도 한 중국 업체가 ‘광조우국제조명전시회’에서 연색성이 95Ra에 이르는 LED전구를 선을 보이기도 했다. 그렇지만 이 제품은 수명이 5,000~6,000시간에 불과해서 LED전구라고 부르기가 어려웠다. 아무리 연색성이 좋아도 제품의 수명이 짧다면 상품 가치가 없는 것이나 다름이 없었기 때문이다.

그러나 요즘 나온 고연색성 LED조명 제품들의 수명은 2만 시간 이상에서 최대 5만 시간 정도의 수명을 보장하는 것이기 때문에 의미가 있다. 단, 실제 연색성이나 수명이 해당 업체가 밝히는 것과 일치하는가 하는 검증 문제는 남아 있다. 하지만 기술의 진보에 따라 LED조명의 연색성이 꾸준하게 향상되고 있다는 것만큼은 의심의 여지가 없다.
 
옥외용 LED조명기구의 누수 문제 
   “가로등이나 보안등, 경관조명기구는 결국 얼마나 방수를 잘 하느냐가 관건입니다. 아무리 제품이 좋아도 방수가 제대로 되지 않는다면 누전이나 합선 등 문제가 발생하게 됩니다.”
지난 10월 27일부터 30일까지 열린 ‘2013 홍콩추계국제조명전시회’에서 만난 한 유럽의 LED조명업체 대표는 “얼마나 완벽하게 방수를 잘 하느냐에 따라 옥외용 LED조명기구의 시장이 판가름 날 것”이라고 지적했다.

LED는 전광판에 사용되면서 옥외용 조명에 소개되었다. 그러나 경관조명에서 가로등, 보안등, 미디어파사드에 이르기까지 LED는 옥외조명 분야에서 사용 범위를 계속 넓혀 왔다. 그러나 가로등이나 보안등 쪽에서는 최근 주춤하는 양상을 보였다. 이에 대해 업계 일각에서는 “아무래도 비싼 가격이 발목을 잡기 때문이 아니냐”하는 의견을 내놓기도 했다.

“물론 비싼 가격도 영향을 미치기는 했을 것입니다. 하지만 그보다는 비와 눈 같은 자연환경에 그대로 노출되는 옥외용 조명기구의 특성상 방수문제가 가장 큰 장애였을 것입니다. 실제로 빗물이 전선을 타고 조명기구 내부로 침투해서 전기 쇼트를 일으킨 경우가 적지 않습니다. 이러니 옥외용 LED조명기구의 최대 골칫거리로 방수문제가 대두되지 않을 수가 없었던 것이지요.”

중국 허베이성에서 생산공장을 운영한다는 한 가로등업체 대표도 LED가로등기구의 경우 습기가 스며들어 전기가 끊어지는 것이 지금으로서는 가장 어려운 문제라고 말했다.
“이런 현상을 방지하기 위해서는 LED가로등기구의 밀폐성을 높여 방수, 방습 기능을 향상시켜야 한다”는 것이다. “또 LED가로등 내부에 장착하는 드라이버 등 부품의 방수 성능도 높여야 비로소 빗물이 침투하지 않는 LED가로등을 만들 수 있을 것”이라고 지적했다.

이런 의견을 내놓는 가로등기구나 보안등기구 업체, 그리고 LED드라이버 제조업체를 올해 ‘2013 홍콩추계국제조명전시회’에서는 많이 볼 수가 있었다. 이런 방수 기능을 갖추려면 방수 및 방습, 방진 기능이 대폭 향상돼야 한다. 그런 이유 때문에 방수 및 방습 성능을 나타내는 IP지수의 극대화가 이뤄지고 있었다. 올해 ‘2013 추계국제조명전시회’에 출품된 제품 중에는 방수, 방습 성능을 나타내는 IP65는 물론 IP67, IP68 제품까지 등장해서 바이어들의 관심을 모았다.

이런 추세에 대해 한 미국 바이어는 “가로등이나 보안등, 경관조명기구가 단순히 LED이기만 하면 바이어들의 관심을 끌던 시기는 지났다”면서 “앞으로 얼마나 방수가 잘 되느냐 하는 점이 LED가로등이나 경관조명기구의 구매를 결정하는 결정적인 요인이 될 것”이라고 전망했다.
 
관심사로 등장한 플리커 문제
LED조명은 교류형 전기를 직류로 변환해서 직류전기를 사용하는 직류 조명이라고 할 수 있다. 이런 타입의 LED조명이 LED조명 도입 초기부터 지금까지 LED조명 제품의 주류를 형성했던 SMPS타입 LED이다.

그러나 SMPS타입 LED조명을 구동하려면 교류를 직류로 전환시켜주는 파워서플라이라는 부품이 필요했다. 문제는 이 파워서플라이의 핵심 부품인 커패시티의 수명이 LED의 수명에 훨씬 못 미친다는 것이었다.

이런 문제를 해결하기 위해서 등장한 기술이 교류 전기에 바로 사용할 수 있는 교류형 LED조명(모듈, 램프)였다. 하지만 이런 교류형 LED조명이나 정전압형 LED조명에서는 플리커 문제가 발생하는 것이 문제이다.

이것은 마치 기존 형광램프가 1초에 120번을 깜빡거리는 것과 마찬가지 현상이다. 이런 기존 형광램프의 문제가 LED조명에서도 심각한 문제로 지목되기 시작한 것이다. 
그동안 LED조명에서 대중적인 관심을 끌지 못했던 플리커현상 문제는 2014년에 유럽에서 본격적으로 규제를 하기 시작할 것으로 전망된다. 이렇게 되면 플리커 현상이란 문제를 해결하지 못한 제품들은 유럽 시장에서 밀려나거나 규제의 대상이 될 수도 있다.
따라서 플리커 현상이 없는 LED조명, 특히 교류형 LED조명 제품의 개발 문제가 세계 LED조명 제품 메이커들의 발등의 불이 되었다.

플리커 현상이 발생하는 LED조명 제품은 두통을 비롯해서 다양한 신체적인 이상 반응을 유발하는 것으로 알려지고 있다. 그렇기 때문에 플리커 현상을 해결하지 못하면 LED조명 제품들은 시장 또는 소비자들의 외면을 받을 가능성마저 있다.
물론 ELD조명 기술이 빠르게 진보하고 있기 때문에 시간이 지남과 동시에 플리커 현상 문제는 해결의 계기를 마련할 수 있지 않을까 생각된다. 그러나 문제는 그 때가 언제가 될 것이냐 하는 것이다.

미처 플리커 현상을 해결하기도 전에 이 문제가 수면 위로 부상해 소비자들의 대대적인 관심을 불러일으킨다면 LED조명이나 LED조명 메이커들로서는 어려운 처지를 맞이할 수도 있다.
이처럼 LED조명 분야에는 새로운 기술적 과제들이 계속 나타나고 있다. 이런 기술적인 문제들을 얼마나 빨리 해결할 것이냐에 따라서 본격적인 LED조명 시대의 개막 시기는 예상보다 더 빨라질 수도 있고, 더 늦어질 수도 있다. 그래서 “지금 LED조명은 시간과의 싸움을 하고 있다”는 말을 하는 것이다. 

/김중배 大記者 joinnews@daum.net 

대왕시스템은 이 모든문제를 해결하였다. 열과 소비전력 그리고 빛의 흔들림을

저전압(5v) 가장안정적인 전압대다, DC전력이라 빛의 흔들림없음, 10W~12W~15W 전력으로 최저소비전력을 낸다.