LED/OLED 산업

LED/OLED 산업: 저전력, 고효율의 친환경 녹색에너지; 편집국 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2011-12-29 13:43:47

전 세계는 온실가스의 배출을 줄이기 위한 방안의 하나로 전체 에너지 소비의 약 20%를 차지하고 있는 조명의 고효율화를 위한 노력을 다각적으로 벌이고 있다.

이러한 노력의 일환으로 지난 100여년간 사용되어온 백열등이 낮은 효율로 인해 사용규제 논의의 대상이 되고 있다.

반면 효율이 백열등의 7-8배인 형광등은 비교적 높은 효율에도 불구하고 수은과 납 등의 중금속이 함유되어 있어 앞으로 사용이 규제될 계획이다.

따라서 백열등과 형광등의 빈자리를 채울 수 있는 차세대 친환경 조명에 대한 수요가 증가하고 있어 LED나 OLED 같은 반도체 조명에 대한 개발이 확대되고 있다.

녹색패러다임을 주도하는 LED 산업

LED(Light Emitting Diode:발광다이오드)는 전기신호를 받으면 빛을 발하는 화합물 반도체의 일종으로 밝기를 얻는 데 필요한 전력이 백열등의 10분의 1에 불과하다.

빛효율이 높아 차세대 광소재로 각광받고 있으며, 최근에는 일반조명은 물론 자동차, 노트북, TV 등으로 그 활용범위가 다양하게 확대되고 있는 추세이다.

‘미래의 빛’이라고 불리는 LED는 고효율, 저전력, 장수명, 빠른 응답속도, 친환경성의 장점이 있지만, 아직은 높은 가격과 열에 취약하여 별도의 방열설계가 필요하다는 단점도 있다.

유럽연합(EU) 집행위원회가 2012년까지 백열등을 없애겠다는 방침을 내놓은 가운데, 이러한 방침이 북미와 일본, 호주 등 지구촌으로 확산하고 있다.

우리나라도 지난 2008년 12월에 ‘조명기구의 최저효율 기준을 2013년까지 20루멘(lm) 이상으로 상향 조정하겠다’고 발표하면서 이 기준에 미달하는 대부분의 백열등은 사실상 생산·판매가 어려워졌다.

백열등 퇴출의 가장 큰 이유는 백열등의 에너지 효율이 LED나 OLED에 비해 크게 떨어지기 때문이다. 백열등의 경우 에너지의 95%가 열을 내는 데 쓰이고 5%만 빛을 발하는데 사용되고 있으며, 형광등은 40%만 빛을 발하는데 쓰여지고 있다.

그러나 LED의 경우는 전력의 최대 90%까지 빛으로 바꾸기 때문에 전력 소비가 적고, 전구의 수명은 5만~10만 시간으로 기존 전구의 3,000~7,000시간보다 길다. 결과적으로 소비전력은 최대 90%를 절약할 수 있고, 수명은 최대 30배나 된다.

지식경제부 분석에 따르면 2015년까지 전국 실내외 조명의 30%를 LED로 교체하면 매년 445만 가구(월 300kWh 사용기준)가 사용하는 전력을 절약할 수 있다고 한다. 이는 휘발유 사용차량 258만 대가 배출하는 CO2량인 680만 톤을 줄일 수 있다.

지식경제부는 2008년 이후 LED산업육성·보급정책 추진에 힘입어 LED조명 보급률이 확대되고 있을 뿐만 아니라 LED조명이 녹색성장에 주도적인 역할을 수행해 왔다고 밝혔다.

우리나라는 선진국에 비해 늦게 LED산업에 뛰어들었지만, 적극적인 정책추진과 업계의 투자 확대에 힘입어 단기간에 LED산업 주요국으로 부상한 것이다.

특히 2009년 세계 최초로 LED TV를 상용화하면서 LED산업녹색패러다임을 주도하는 LED 산업이 급팽창해 지난해에는 세계 2위의 LED소자 생산국으로 발돋움했으며, LED분야 무역수지 또한 흑자로 전환됐다.

정부는 LED조명의 초기시장을 창출하기 위해 공공부문을 중심으로 보급사업을 추진, 지자체 14%, 공공기관 8%의 보급률을 달성했다. 국가 전체로는 2007년 1%미만에서 2010년 2.5%까지 확대된 셈이다.

LED 시장 규모 및 전망

전 세계 LED 시장은 2008년 기준 218억 달러에서 2010년에는 48%가 성장한 324억 달러로 지속적인 성장세를 보이고 있으며, LED TV의 보급이 증가되면서 2010년 이후 부터는 칩 부족 현상이 지속될 전망이지만 LED 칩 생산을 위한 사파이어 기판 및 MOCVD 장비보급이 수요를 따라가지 못하는 상황이 지속되고 있다.

응용분야별 시장비중은 2008년 현재 휴대전화모듈이 가장 큰 비중을 차지하고 있으나, LED BLU 모듈 및 조명기기 부분이 최근 확대되는 추세이며, 생산시설 증설로 LED 가격 하락세가 두드러져, 일반 조명시장에서도 점차적으로 LED 적용이 확대될 전망이다.

국내시장의 경우, 2010년에는 3조 7,500억 원, 2015년에는 15조 7,000억 원의 시장규모를 형성할 것으로 예상되며, 휴대전화 LED모듈의 경우에는 2010년에 1조 1억 원, 2012년에 8,000억 원, 2015년에는 4,000억 원으로 감소가 예상되나, 자동차용 LED모듈은 2010년에 600억 원, 2012년에 6,500억 원, 2015년에 7,000억 원으로 가파른 성장이 예상된다.

우리나라의 LED시장 점유율도 세계기준으로 2010년에 10.8%, 2012년 12%, 2015년에는 15.3%로 증가할 전망이며, LED 칩과 패키지 시장은 2010년 1조 4,900억 원, 2015년 6조 9,300억 원으로 4배 이상 확대될 전망이다.

또한, 가장 성장성이 높은 LED 조명분야는 2010년 6,651억 원에서 2015년 3조 7,000억 원대 시장으로 성장할 전망이다.

국내 LED업체 및 기술현황

국내업체는 진입장벽이 낮은 패키지 및 모듈 공정에 집중하고 있으며, 에피 및 칩 생산업체는 삼성LED, LG이노텍, 에피밸리 등 13개 업체에 불과하다.

모듈과 시스템 업체의 대다수는 규모가 영세한 편이지만 에피 및 칩 부분은 규모의 경제 달성을 위해 대규모 투자를 준비 중이라 앞으로 대기업 중심의 투자가 진행될 예정인데 삼성LED 및 LG이노텍 등이 향후 발전을 주도할 전망이다.

LED 관련 기술력은 선진국 대비 80% 정도의 수준으로 패키지 기술은 선진국 대비 85% 정도이지만 원천기술인 백색LED 구현기술은 아직도 취약하다.

LED 제조원가의 75%를 차지하는 LED칩의 국산 채용률은 44%에 불과하여 자급화가 시급한 실정이며, 장기적인 산업육성을 위해 칩 기술력 배양이 시급한 과제이다.

OLED 구동원리 및 응용분야

OLED(Organic Light Emitting Diode:유기발광다이오드)는 고체상태의 유기박막을 이용하여 빛을 발생시키기 때문에 기존의 가스조명에 비해 환경오염 물질의 배출이 적어 환경친화적 그린조명으로 분류된다.

또한 OLED는 기존의 백열등과 가까운 연색지수와 다양한 색온도의 구현이 가능하여 인간친화적 감성조명을 구현할 수 있으며 친환경, 고효율 이외에 점광원, 선광원 및 면광원 등의 다양한 형태가 있다.

적색, 녹색, 주황색, 청색, 백색 등의 다양한 색의 구현이 가능하여, 주조명 뿐 아니라 LCD 백라이트, 광고용 조명, 플렉시블 광원 등 다양한 응용이 가능하다.

구동방식에 따라 수동형(PM OLED)과 능동형(AM OLED)으로 구분되며, 제조가격이 저렴한 PM OLED 중심으로 성장하여 왔으나, 최근 고해상도와 대면적화에 유리한 AM OLED가 빠르게 성장을 하고 있다.

OLED 시장동향

현재 OLED 시장은 PM OLED 시장으로 형성되어 있으나 점차 AM OLED가 고속성장하면서 2012년에는 AM OLED의 출하량이 PM OLED의 출하량을 넘어설 전망이다.

PM OLED의 출하량은 2007년에 7,250만개에서 2012년에는 1억 850만개로 증가하면서 연평균 8.4%의 성장이 예상되는 반면, AM OLED의 출하량은 2007년 350만개에서 2012년에는 1억 1,850만개로 증가하면서 연평균 성장률은 102.1%에 이를 것으로 전망된다.

매출액 기준으로는 2008년에 AM OLED의 매출액이 PM OLED의 매출액을 넘어설 전망이며, 격차는 더욱 벌어질 것으로 보인다.

PM OLED의 매출규모는 2007년 3억 9,500만 달러에서 2012년에는 3억 9,600만 달러로 큰 변화없이 정체를 보일 것으로 전망되는 반면, AM OLED의 매출규모는 2007년 9,300만 달러에서 2012년에는 27억 1,900만 달러로 96.4%의 높은 연평균 성장률을 보일 것으로 전망된다.

OLED 제품별 시장현황은 2008년 2분기 세계 OLED 출하량이 2,230만개로 이 중 AM OLED는 8.6%를 차지한 반면, PM OLED는 91.4%를 차지하고 있다.

국내기업의 경우 삼성SDI는 AM OLED의 75.9%에 해당하는 약 145만개를 출하하였고, 대만의 CMEL이 약 25만개, LG디스플레이가 약 15만개를 출하하였으며, PM OLED 시장에서는 대만의 RiTdisplay가 550만개, 삼성SDI가 500만개, 일본의 Pioneer가 470만개, 그리고 TDK, Univision 등이 그 뒤를 잇고 있다.

OLED의 업체 기술개발 동향

오스람, 필립스, GE 등의 전통조명 산업을 주도하고 있는 선진기업들이 차세대 조명으로 OLED 조명의 기술 개발과 상용화를 위한 다각적인 노력 하고 있다.

기존 OLED 산업에 참여해 온 업체나 신규로 OLED 조명을 위하여 설립한 업체 등 다양한 산업체들이 OLED 조명 산업에 참여하고 있으며, 오스람은 세계 최초로 OLED 스탠드 조명 제품을 출시함으로써 OLED 조명 시장을 선도하고 있다.

국내에서는 OLED 디스플레이 패널 및 재 산업에 참여하고 있는 삼성모바일디스플레이와 네오뷰코오롱이 OLED 조명을 시연한 바 있으며, LG화학과 전통조명 산업체인 금호전기,필룩스 등이 OLED 조명사업에 본격적인 참여를 발표하였다.

국내업체들의 경우 OLED 조명의 상용화를 위해서는 효율 이외에도 수명, 스펙트럼 특성, 색안정성, 대면적화 등이 중요한 이슈이며 이에 대한 관심도 높여 나가야 할 것이다.

우리나라는 OLED 디스플레이 생산 1위국의 현황을 고려할 때 OLED 조명 산업에서도 강점이 있는 것은 분명하다.

따라서 삼성모바일디스플레이와 같이 OLED 패널을 생산하고 있는 산업체의 조명산업 진출에 선진 조명업체들의 관심이 쏠리는 것은 당연한 결과로 해석된다.

결론적으로 LED 산업도 반도체 및 LCD 산업처럼 규모의 경제가 작동하는 시장으로 우리 기업들이 원천기술 부족 등으로 초기 진입은 늦었지만 과감한 투자로 대기업(삼성 및 LG) 중심으로 빠르게 시장점유율을 높여 나가고 있는 상황이다.

진입장벽이 낮은 모듈·패키지 부분은 과열단계로 기술력 및 자금력에 따라 옥석이 가려질 전망이다.

그러나 국내의 부품·소재부분 및 생산장비 기술은 아직도 선진국과 큰 기술격차를 보이고 있으며, 선진국과의 경쟁을 위해선 원천기술의 확보가 절실한 상황으로 원천기술 확보를 위해 정부지원 및 기업의 기술개발 노력이 필요하다.

AM OLED 디스플레이의 성장 역시 본격화될 것으로 예상되며, 이미 AM OLED는 소형 정보통신기기의 디스플레이에 적용되기 시작했으며, 충분한 양산기술이 개발될 경우 노트북, TV 등의 중대형 디스플레이에 적용될 것으로 전망된다.

조명문화의 패러다임을 바꿀 수 있는 차세대 조명으로 기대되는 LED/OLED 조명산업의 발전과 변화의 중심에 우리 기술과 산업체가 자리매김하는 조명강국으로 거듭날 수 있도록 전략적 기술개발과 부품·소재 부분의 경쟁력강화와 함께 국가차원의 적극적인 지원이 필요하다.

하지만 동반성장위원회가 발표한 ‘대기업의 LED 조명 일부사업 철수 권고’는 LED사업을 중소기업업종으로 보고 대기업의 협조를 구한 것으로 중소기업은 일단 환영하는 분위기다.

LED동반성장권고는 법적 강제력도, 위반시 벌금이나 과징금도 없는 말 그대로의 ‘권고’에 불과하지만 업계 관계자들은 대기업의 기술개발과 투자의욕을 상실시키고, 오스람이나 필립스, GE 등의 외국계 기업들이 국내외 시장을 독점하는 결과를 초래하지나 않을까 걱정하는 분위기다.

동반성장위원회는 “계속 조율해 나갈 것”이라고 말해 앞으로 조정의 가능성은 남아있지만 모처럼 LED동반성장권고가 나온 만큼 진정한 대중소기업 상생의 모범사례가 되고, LED/OLED산업의 성장에 밑거름이 되기를 기대한다.