가정/상업/산업용 부문의 유망 부품/소재

전력 반도체 소재

가정/상업/산업용 부문에서는 에너지 효율을 획기적으로 개선할 수 있는 차세대 전력 반도체에 대한 관심이 집중되고 있다. 전력 반도체란 전력 변환 시스템에 사용되는 반도체로 대표적인 전력 변환 시스템으로는 교류를 직류로 변화시키는 정류 장치, 직류를 교류로 변환시키는 인버터 등이 있다.

전력 변환 시스템은 그동안 전동기 제어, 고급 가전제품의 전원 장치 등에 널리 사용되어 왔다.

문제는 이러한 전력 변환 과정에서 전력 손실이 발생하며, 전력 손실은 곧바로 열에너지로 바뀌어져서 시스템의 안정성에까지 영향을 미칠 수 있다는 것이다. 최근 이러한 전력 손실을 획기적으로 줄일 수 있는 반도체 기판 소재가 개발되고 있는데 탄화 규소(SiC),질화 갈륨(GaN), 산화아연(ZnO) 등이 이에 해당된다.

실례로 초고순도 SiC 소재를 적용한 SiC 에너지 반도체 소자는 기존의 실리콘 소자 대비 인버터와 컨버터의 에너지 효율을 개선함으로서 에어컨의 경우 전력 손실의 약 70% 감소, 산전 기기의 경우 스위칭 속도 4배 향상 및 전력 손실 50% 감소가 가능하다. 이러한 절감 효과로 인해 차세대 반도체 소재로 불리우는 SiC, GaN, ZnO 소재에 대한 연구가 기업과 학계를 중심으로 활발히 진행되고 있다.

LED/OLED 소재

또한 기존 조명기구/디스플레이에 비해 저전력 소비 및 장수명의 특징을 가진 LED, OLED 가 미래의 중요 제품으로 주목을 받고 있는 상황이다. 특히 LED는 대형 TV나 노트북의 백라이트로 사용되면서 급속히 성장하고 있다.

한편, LED의 많은 장점에도 불구하고 가격이 워낙 비싸 고전을 면치 못하고 있는 조명시장 분야도 향후 기술 발전에 따른 원가 절감및 에너지 효율에 대한 니즈 증가 등으로 빠른 성장을 할 것으로 예상된다.

OLED는, 무기 발광소재를 사용하는 LED와 달리 유기 발광소재를 사용하며 향후 응용 분야가 소형 디스플레이 뿐만 아니라 플렉시블 디스플레이 등으로 확대될 것으로 기대되고 있다. LED와 OLED 각각 발광 소재에 의해 특성이 결정되므로 우수한 발광 특성을 갖는 발광 소재 개발이 가장 중요하다고 볼 수 있다.

적색 LED에는 인화갈륨(GaP) 계열 반도체 등이 사용되며, 녹색 및 청색에는 인듐갈륨질소(InGaN), 그리고 자외선은 GaN 등이 사용되고 있다. 현재 고효율이 개발된 적색 및 청색과 달리 녹색은 고효율이 개발되지 않아 고효율 녹색 발광소재 개발이 중요하다.

그밖에 LED는 높은 효율과 휘도를 구현함에 있어 발광 소재뿐만 아니라 기판 소재의 특성도 중요하다. 현재 LED용 기판으로 사파이어가 가장 많이 사용되며 그외 ZnO, SiC, GaN 기판들도 개발 중이다.

한편 OLED는 인광 발광 소재와 형광 발광 소재로 구분되며 차세대 소재라 할 수 있는 인광 발광 소재에는 이리듐을 포함하는 유기금속 화합물이 사용되고 있다.

단열 소재

건물에서의 에너지 소비를 획기적으로 줄이기 위해서는 건물의 단열이 매우 중요하다. 예전부터 발포 스타이렌 수지(일명 스티로폼)나 폴리 우레탄 등의 단열재가 많이 사용되고 있으나 단열재를 많이 사용할 수록 건축물의 벽 두께가 점점 두꺼워져서 공간이 줄어들고 결과적으로 건축비가 상승하는 문제가 야기되기 때문에 얇으면서도 단열 효과가 뛰어난 단열재에 대한 니즈가 점점 늘어나고 있다.

최근 단열 효과가 획기적으로 개선된 진공 단열재가 개발되면서 차세대 건축 자재로 주목을 받고 있다. 진공 단열재란 기밀성을 갖는봉지재에 그라스울이나 흄드 실리카 등을 넣고 내부를 진공으로 처리한 제품으로 기존 단열재에 비해 최고 10배의 단열 효과가 있는것으로 알려져 있다.

한편 도심내에 열섬 현상으로 에너지 소비가 가중되는 문제를 해결하기 위해 차열 도료가 주목을 받고 있다. 차열도료의 주요 원리는도료가 건축물으로 흡수되는 태양 열에너지를 차단함으로 건물 내부 온도 상승을 막아주는 것이다.

그밖에 다공성 소재를 넣어 단열 효과를 가미한 단열 도료 그리고 차열 도료의 단점을 보완한 열교환 도료 등이 주목을 받고 있다.

지경부, 에너지효율향상 4대 중점과제 발표

올해 120만kW·2015년 230kW 전력피크 억제

지경부는 3월 8일 홍석우 장관 주재로 에너지 효율향상 간담회를 개최하고 ‘생활밀착형 에너지 효율향상 종합대책’을 발표했다.

지식경제부는 전력다소비 제품인 냉난방설비와 전력저장장치(ESS) 등을 에너지 효율관리 대상으로 지정하고, 가전제품과 조명기기등의 에너지 효율기준 강화를 골자로 하는 생활밀착형 에너지 효율향상 4대 중점과제를 선정했다.

이번 생활밀착형 에너지 효율향상 종합대책은 정부와 업계가 안정적 전력수급을 위해 에너지 저소비형 시스템을 확산하고, 전력피크와 전력사용량을 지속적으로 줄여 나가기 위해 마련했다.

지경부는 ‘생활밀착형 에너지 효율향상 종합대책’ 추진으로 저효율기기를 퇴출하고 고효율기기로 시장을 전환함으로써 올해에는120만kW의 전력피크를 억제하고, 2015년경에는 100만kW급 원전 2.3기에 해당하는 전력피크 억제효과(230만kW)를 기대하고 있다.

한편 지경부는 8일 그랜트하얏트 호텔에서 홍석우 장관 주재로 관련업계와 ‘에너지 효율향상 간담회’를 개최하고, 이 같은 내용의‘생활밀착형 에너지 효율향상 종합대책’을 발표했다. 이날 간담회에는 LG전자 노환용 사장, 금호전기 박명구 부회장 등 26명의 기업CEO와 유관 기관장들이 참석했다.

에너지 효율관리 대상 확대

전력피크 억제와 냉난방 에너지 수요관리를 위해 내달부터는 시스템에어컨(EHP)이 기존의 고효율인증 대상에서 효율등급표시 대상으로 전환, 정부의 융자지원, 공공기관 납품혜택 대상에서 제외된다.

유통매장 전력사용량의 25%를 차지하는 냉장진열대(Showcase), 클라우드 컴퓨팅 시대의 핵심장비인 인터넷데이터센터(IDC)용 서버·스토리지 등은 효율등급표시 대상으로 지정, 효율을 엄격하게 관리한다. 효율적인 에너지믹스 관리를 위해 가스히트펌프(GHP),전력저장장치(ESS), LED가로등·터널등·투광등 및 기존 형광등을 대체할 수 있는 직관형 LED조명 등은 고효율인증 대상으로 추가한다. 전체 건물 열손실의 20~45%를 차지하고 있는 창세트(유리창)는 7월부터 세계 최초로 효율등급제 대상에 편입된다.

에너지 효율기준 강화

김치냉장고, 전기세탁기, 식기세척기, 전기밥솥 등 주요 가전제품의 효율 1등급 비율을 현행 30~60% 수준에서 10%대로 축소하는 등가전제품의 에너지 효율기준을 강화한다.

단일기기로 국가 전체 전력소비량의 40%를 차지하는 삼상유도전동기(모터)의 효율기준을 2015년부터는 고효율급에서 프리미엄급으로 강화, 생산·판매를 의무화하고 최저소비효율기준 적용범위도 기존 200kW에서 EU수준인 385kW로 올려 대용량 모터의 효율향상을 유도한다. 프리미엄 전동기 효율기준은 내달부터 임의제도로 시행되며 2015년부터 단계적으로 강제시행할 예정이다. 프리미엄 효율기준은 고효율보다 2%가 더 높다. 7월부터 시행되는 변압기의 송배전 전력손실 저감을 위해 최저소비효율 기준을 내년 하반기부터 2015년 하반기까지 미국 수준으로 단계적으로 상향 조정한다. 변압기는 송배전 필수 설비로 전력손실의 2.6~3.1%를 차지한다. 또한 올 하반기부터 전력수요 관리와 스마트그리드 시대를 대비해 비상발전용 무정전전원장치(UPS) 고효율 기준을 강화키로 했다.

백열전구는 최저소비효율 기준이 대폭 강화돼 2014년부터는 시중의 저효율 백열전구 판매가 완전히 중단된다.

0.5W 대기전력 구현

정부는 가정 전체 전력손실의 6%를 차지하는 대기전력을 획기적으로 줄이기 위해 현재 1W인 대기전력저감 기준을 2015년까지0.5W로 단계적으로 강화하고 24시간 대기상태인 네트워크 제품의 대기전력을 집중 관리한다. 이를 위해 올해는 모니터, 스캐너, 식기세척기부터 0.5W 기준을 적용한다. 내년에는 모뎀, 공기청정기가 2014년에는 손건조기, 전기밥솥 등이 순차적으로 0.5W 기준이적용된다.

이밖에 공급 구조적인 요인으로 인해 규제의 사각지대에 놓여 소비자의 선택권이 제한되고 저효율 제품이 주로 설치되고 있는 빌트인 가전제품과 셋톱박스는 소비효율 2등급 이상 또는 대기전력저감 우수제품이 설치되도록 권고하고, 관련법령에 근거규정을 마련키로 했다. 또 국민들이 일상 생활에서 손쉽게 대기전력을 차단할 수 있도록 건축물에 대한 대기전력 차단장치 의무설치 비율을 기존30%에서 50%로 상향 조정토록 관련 부처와 협의·추진할 방침이다.

대기전력 절감과 함께 대기전력 자동차단장치 보급도 확대한다. 기존건물의 경우 국민들이 일상생활에서 손쉽게 대기전력을 차단할 수 있도록 TV, 컴퓨터 등을 끌 경우 셋톱박스 등 주변기기의 대기전력도 손쉽게 차단할 수 있는 자동차단 멀티탭·콘센트를 보급할예정이다. 올해에는 전력효율향상 사업비 20억원을 활용, 시범보급사업을 추진하고 2013~2016년까지 4년간 단계적 보급을 늘릴 계획이다.

내년에는 자동차단장치 보급사업 규모를 100억원으로 확대한다.

신축건물의 경우 친환경주택의 건설기준 및 성능, 건축물의 에너지절약 설계기준 등 건축 관련 규정를 개정, 대기전력차단장치 설치비율을 30%에서 50%로 상향조정하는 등 원터치(One-Touch) 차단스위치 설치 의무화를 추진한다는 계획이다.

또한 기업의 CSR 활동, 공공기관, 은행, 금융기관 등을 활용, 절전형 대기전력 자동 차단장치 보급을 활성화토록 유도할 예정이다.

캐나다에서 계속해서 프로젝트가 확장되고 있고, 중국에서도 대규모 스마트 미터 도입이 시작되었다”고 밝혔다.

고효율제품 보급 촉진

올해 총 478억원을 투입해 공공기관 LED교체와 전통시장의 조명 및 소상공인 광고간판 교체 지원에 나선다. 또 고효율 인버터 설치보조금을 지원하고 에너지 프론티어 제품의 개별 소비세 감면을 추진하는 등 에너지 절약형 보급촉진 인센티브를 확대한다는 전략이다. 공공기관 LED교체사업비는 지난해 82억원에서 올해 319억원으로 대폭 증액됐다. 또한 일본의 80~90% 정도에 불과한 국내 인버터 기술, 산업용 모터, 전력반도체 등 효율향상 R&D에 1,324억원을 투입한다.

빛의 반도체 LED, ‘황금알’ 시장을 잡아라 

2020년 글로벌 285조원 예상… 국내외 기업 시장 확보위한 쟁탈전  

2010년 306억 달러(약 33조3,540억원)에서 2020년 2600억 달러(약 283조4,000억원) 규모로 급성장이 예상되는 ‘황금알’ 시장. 자동차, 의료, 농수산 등 고부가가치 융합이 가능한 녹색시장. 바로 발광다이오드(LED) 시장이다. 이 시장의 주도권을 잡기 위한 글로벌 조명 전쟁이 시작됐다.

단적으로 미국 필라델피아에서 열린 세계 최대 조명기기 박람회 ‘LFI(라이트페어 인터내셔널) 2011’은 ‘똑똑한’ LED 조명의 각축장이었다.

LED는 전기에너지를 받으면 빛을 내는 반도체 기반의 신(新)광원. 이 중 빛의 세기와 파장을 제어할 수 있는 LED 조명은 조명산업을 첨단 전자기기 산업으로 변모시켰다는 평가를 받고 있다.

LED의 핵심소재인 사파이어 웨이퍼는 LED 시장의 성장과 함께 수요가 증가하고 있다. 사파이어 웨이퍼의 안정적인 수급이 LED사업의 핵심 경쟁력이 되고 있다. 시장규모는 2009년 2억3천만달러에서 2011년 9억1천만 달러, 2014년 14억7천만달러 규모로 급성장이 예상된다. 

LED 조명은 첨단 광기술을 융합한 21세기 신 광원으로 일반조명대비 소비전력이 1/10 수준이며, 사용수명은 5만 시간 이상으로 색상과 밝기를 다양하게 연출할 수 있다. 인간의 감성을 자극하는 감성화 기술을 접목할 수 있어 감성과 개성이 있는 도시 이미지 창출이 가능해 차세대 조명으로 주목받고 있다. 

LED 시장은 LED TV의 본격 상용화에 따른 LED BLU(백라이트유닛)의 수요 증가 등 LED 응용분야의 급격한 확대로 대규모 생산능력 확충이 필요한 상황이다. 

실제로 시장조사기관 Strategies-Unlimited 등에 따르면 글로벌 LED 시장은 지난해 52억 달러에서 2013년 약 127억 달러로 연평균 20%의 고성장이 예상되며, 2015년에는 240억달러 규모로 지난해 전세계 D램 시장과 동등한 수준이다. 특히 LCD용 BLU의 경우 2013년까지 연평균 약 60%로 급격하게 성장하며 LED시장을 견인할 전망이다. 

대·중소기업 - 외국계 각축 

'빛의 반도체' 시장을 잡기 위한 국내 기업들이 속속 관련 시장에 뛰어들었다. 

삼성전자와 삼성전기가 합작해 2009년 삼성LED를 세우고 LED칩과 조명사업에 뛰어든 데 이어 포스코가 서울반도체와 손잡고 포스코LED를 설립했다. 현대백화점그룹은 현대그린푸드를 통해 LED조명업체인 반디라이트를 인수하며 조명사업에 시동을 걸었다. 

업계 관계자는 “LED 조명 관련 업체들이 500~600개사에 이를 정도로 시장경쟁이 심화되고 있다”고 말했다. LED 조명 시장에 뛰어든 기업들은 늘어났지만 가격이 최대 5만원에 이르는 LED 제품이 소비자들에게 외면당하면서 업체들의 부담도 가중됐다. 올초에는 경영악화로 LED 조명업체인 중앙엔룩스가 부도를 낸 데 이어 화우테크놀러지마저 재고 누적으로 적자에 빠졌다. 이 회사는 결국 지난달 동부그룹 계열사인 동부하이텍과 동부CNI에 경영권을 넘겼다. 

특히 최근에는 대기업들이 잇따라 1만원대 제품을 내놓으면서 중소업체들까지 비상이 걸렸다. 업계 관계자는 “대기업을 중심으로 본격적으로 LED 가격인하 경쟁이 시작된 셈”이라며 “LED칩을 값싸게 확보할 수 없는 중소기업들의 부담이 가중되면서 생존경쟁이 더 치열해질 것”이라고 말했다.

삼성LED가 1만원대 LED(발광다이오드) 전구를 내놓으면서 가격 경쟁이 불 붙었다. 국내 시장에 가정용 LED 전구가 등장한 지 1년 만에 가격을 절반가량 낮춘 제품이 나온 것.  LG전자가 올 상반기 중 1만원대 제품을 출시하고 세계 조명시장의 큰손인 필립스도 연말께 1만원대 제품을 내놓을 예정이어서 LED조명 시장의 가격인하 경쟁이 한층 격화될 전망이다. 

삼성LED가 내놓은 제품은 60와트(W) 백열등 대체용이다. 가격은 1만8,900원. 같은 크기의 LED 전구가 3만원대에 대형 마트에서 팔리고 있는 것과 비교하면 가격을 크게 낮춘 셈이다. 삼성LED는 이마트,디지털플라자 외에도 홈플러스,롯데마트,전자랜드 등으로 판매 채널을 넓혔다. 삼성LED는 자체 생산한 멀티칩을 사용하고 독자 회로설계를 통해 공정을 단순화해 가격을 낮출 수 있었다고 설명했다. 

LG전자도 소비전력이 7~8W급인 제품을 올 상반기에 내놓기로 했다. LG이노텍에서 LED칩을 공급받아 전자제품 대리점인 베스트숍을 통해 전구를 판매하고 있는 LG전자는 2분기 중 1만원대 제품을 출시하기로 했다.

누가 LED 조명 시장을 선점할 것인가 

한국은 2015년까지 국내 조명의 30%를 LED 조명으로 교체할 계획이다. 한국은 2009년 LED TV를 세계 최초로 상용화하면서 단기간에 LED 산업 주요국으로 떠올랐지만 내년부터 본격화할 LED 조명·융합산업의 경쟁력은 취약한 것이 사실이다. 국내 대기업은 조명산업 노하우가 부족하고, 중소기업은 특화 기술력이 없는 영세한 구조다.

한편 글로벌 조명 빅3는 최근 부품업체들과 협력체제를 구축해 전 공정 수직계열화를 완성하고 치열한 가격 인하 경쟁에 나서기 시작했다. 빅3는 현재 세계 조명시장의 50%, 한국 시장의 60% 이상을 장악하고 있다.

현재 LED 조명은 낮은 전력소모량과 긴 수명, 작은 크기에도 불구하고 기존 조명보다 가격이 비싸 정부의 LED 조명 장려책에 따라 공공부문 시장부터 열리고 있는 상황이다. 삼성LED, LG전자, 필립스, 금호전기 등 국내외 주요 LED 업체가 이달 말부터 1만원대의 보급형 LED 조명을 출시하는 등 LED시장에서 경쟁이 심해지고 있다. 

국내 LED조명시장에선 필립스 외에 삼성과 LG, 포스코 등 주요 대기업과 중소기업들이 LED조명을 미래성장동력으로 삼고 사업을 준비하고 있다. 

인류를 살리는 신재생에너지 ‘그들이 온다’ 

태양광·풍력·해양·폐기물·바이오·지열에너지 그리고 연료전지·LED

송년특집으로 준비한 신재생에너지 핫 이슈는 명실공히 하나의 에너지원으로 당당히 자리 잡고 있는 8가지 에너지에 대해 정리했다. 신재생에너지 시장은 기존 화석에너지와 성격이 다르다. 신재생에너지 시장도 화석에너지와 같이 자본의 이익과 경쟁이 있지만 인류의 미래에 대해 다른 시각이 있다는 점에서 차이가 있다. 신재생에너지 시장도 경쟁이 있고 승패가 있다. 하지만 크게 보면 인류를 위한 일이다. 그래서 더 소중하다.   

[태양광 에너지] ‘태양이 떠오른다. 에너지를 잡아라.’

태양은 지구상의 모든 생물의 에너지원이다. 천문학자들은 태양이 앞으로 40억 년 동안 현재와 같은 상태를 유지할 것이라고 한다. 40억 년이면 지구 탄생의 시간과 맞먹는 시간이다. 인류에게 있어 영원에 가까운 시간이다. 따라서 태양은 고갈되지 않는 에너지원인 것이다. 그런 태양을 잡기 위해 인류가 새롭게 나서고 있다. 환경오염을 유발하지 않고도 인류의 에너지 문제를 해결할 수 있는 솔루션이기 때문이다. 특히 글로벌 에너지 문제에 있어 가장 현실적인 대안으로 태양광이 자리 잡고 있다.   

[풍력 에너지] ‘바람이 분다. 에너지가 흐른다.’

풍력산업이 태양광 다음으로 신재생에너지 산업으로 빠르게 성장하고 있다. 

풍력시장의 주도권도 유럽에서 미국으로 다시 중국으로 그리고 한국으로 옮겨지고 있는 분위기다. 국내는 세계 최고의 조선기술을 바탕으로 해상풍력 산업에 두각을 나타내고 있기 때문이다. 핵심부품 국산화 자립도는 80%를 넘었다. 실증데이터와 해외제품 선호도만 극복하면 경쟁력은 더 높아진다. 더욱이 정부가 해상풍력 중심으로 적극적인 지원과 투자에 나서고 있어 속도가 붙어 있다.   

[해양 에너지] ‘바다! 녹색 에너지의 보고.’ 

신재생에너지를 발굴, 활용하려는 인류의 노력은 바다에서 그 효력을 나타내고 있다. 해양에너지에 대한 관심과 개발은 오래됐다. 대표적인 조류발전, 조력발전, 파력발전 등은 우리뿐 아니라 전 세계적으로 적극 개발하고 있다. 최근에는 해수 온도차를 통한 발전과 해조류를 통한 오일 채취 등 다양한 해양에너지원들이 개발되고 있다. 그러나 개발에 따른 문제도 만만치 않다. 청정에너지를 만들기 위한 환경 파괴가 그것이다. 이미 바닷물을 막고, 바닷물에 인공 구조물을 넣고, 해조류를 채취하고 하는 일들이 결국 반자연적이기 때문에 환경이 파괴되는 것은 어쩔 수 없는 일이다. 문제는 어떻게 최소화하고 친환경적으로 할 것이냐 이다.  

[폐기물 에너지] ‘쓰레기가 유용한 에너지가 된다.’

폐기물 에너지 시장이 본격화하고 있다. 신재생에너지 분야에서 폐기물은 재생에너지로 거듭나면서 고효율 청정 에너지로 부각되고 있다. 정부와 지자체를 중심으로 폐기물 에너지화에 손을 맞잡고 있고, 대기업, 중소기업 등 폐기물 에너지화 개발에 적극나서고 있다. 에너지 전문가들은 폐기물에너지가 2030년엔 전체 신재생에너지 가운데 70% 이상의 비중을 차지할 것이라는 전망도 내놓고 있다. 

[바이오 에너지] 공해 애물단지가 청정에너지로

‘화학에너지’가 가고 친환경 청정 ‘바이오에너지’가 온다. 국내 바이오산업 생산규모가 2007년부터 2009년까지 연평균 23.2%씩 증가하고 있다. 2009년엔 2조7287억원을 수출하는 등 3년간 연평균 36.4% 증가해 수출주도형 산업으로 주목받고 있다. 정부는 2020년까지 세계 5위권 바이오화학산업 강국으로 도약해 국내 생산규모 18조원, 수출 규모 5조9천억원을 달성한다는 목표하고 있다.  

[지열 에너지] ‘땅속 열기를 에너지로’

태양열 중 흡수된 열, 마그마에서 올라오는 열 등을 이용한 지열에너지 시장이 수면위로 올라오고 있다. 이미 세계적으로 관련시장이 매년 2~3배 성장하고 있으며, 지열에너지 시스템중 히트펌프의 경우 2020년까지 20조원의 규모를 형성할 것이란 전망도 있다. 국내는 태양광이나 풍력에 비해 연관산업으로 확대가 어렵다는 이유로 성장이 좀 더딘 편이다. 하지만 신재생에너지 가운데 주력 아이템으로 선정돼 제도적 지원이 본격화하고 있다. 

[연료전지] 굴뚝없는 청정 에너지원

‘연료전지’ 시장이 본격화하고 있다. 1830년대 개발된 연료전지가 두세기를 넘긴 21세기에 와서 그 진가를 발휘하고 있다. 수소를 원료로 하여 만들어지는 연료전지는 환경오염 물질을 발생시키지 않은 친환경 에너지원으로 각광받으면서 태양광·풍력과 함께 3대 신재생에너지원으로 부각되고 있기 때문이다. 전기발전효율도 최대 80%에 이르고 있어 화석연료 에너지를 대체할 에너지원으로 집중 조명받고 있다. 친환경 고효율 에너지원으로 부상하고 있다.  

[LED] ‘황금알 시장.’

LED시장을 말한다. 2010년 306억 달러(약 33조3,540억 원)에서 2020년 2,600억달러(약 283조4,000억원) 규모로 급성장할 것으로 전망되기 때문이다. LED 기술은 일반 조명뿐 아니라 자동차, 의료, 농수산 등 분야에도 적용되면서 고부가가치 융합이 가능한 녹색시장으로 각광받고 있다. 발광(發光)하는 이 시장의 주도권을 잡기 위한 글로벌 전쟁이 시작됐다.

서울반도체, 새로운 LED 아크리치 2 출시

세계적인 LED 전문기업 서울반도체(대표이사: 이정훈, www.seoulsemicon.com)는 혁신된 아크리치 2로 기존 LED 전구보다 수명이 길고 전략소모가 적은 간편히 사용할 수 있는 ‘아크리치 2’를 출시한다고 발표했다. 

서울반도체는 4W, 8W, 12W, 16W의 모듈 형태로 출시할 예정으로, 각각 MR16 할로겐 램프와 40W, 60W 및 100W 백열전구는 물론 다운라이트 등을 대체하는 LED 전구용 솔루션을 제공한다. 

이번에 출시된 ‘아크리치 2'는 이미 널리 알려진 서울반도체의 ‘아크리치'보다 역율을 97%까지 향상시켜 전력효율을 90% 이상 높였으며, DOE 등 각국의 스펙에 맞게 사용토록 THD을 25% 이하로 낮추었다. 이러한 모든 향상된 기능을 직접화된 IC와 함께 고객요구에 따라 제공해 조명업체는 전기적인 모든 고려 필요 없이 전원을 연결해 사용 할 수 있는 게 특징이다. 

각 국의 일반 LED 전구는 모두 전해콘덴서를 사용하기 때문에 LED 전구의 온도가 70 이상까지 올라간다. 이럴 경우, LED 조명의 수명이 10,000 시간에 불과하게 급격히 단축되는 문제점이 있다. 특히 시중에 유통되고 있는 유명 브랜드 제품들을 분석한 결과, 역률(Power Factor)이 0.5 수준에 불과한 제품도 있는 것으로 나타났다. 이는 다시 말해서 실제로 LED 전구의 효율이 동일한 100lm/W라고 해도 실제 전력사용은 2배에 달하는 비효율적 제품들이 즐비하다는 것을 의미한다. 

서울반도체의 배성훈 상무는 “아크리치 2는 대한민국의 자랑이다"라며 “이번 아크리치 2의 출시로 지금까지 LED 조명의 해결 과제로 지적되고 있는 높은 가격과 밝기 효율, 수명 등의 단점을 해결할 수 있게 되었다"면서, “서울반도체는 앞으로도 꾸준한 기술 및 제품 개발을 통해서 고객들이 더욱 광범위한 분야에서 활용할 수 있는 다양한 LED 조명을 개발할 수 있도록 지원할 것이다. 이미 우리는 세계적 브랜드회사에 아크리치를 라이센싱 하였으며, 추가로 라이센싱을 위한 협상도 진행 중 이다." “우리는 아크리치로 세상 모든 사람들이 친환경 속에서 보다 행복한 삶을 누리도록 하는 기업사명을 갖고 있다"이라고 설명했다. 

현재 서울반도체의 아크리치 2는 양산을 시작하여 고객들의 다양한 요구에 대응할 것이다. <출처: 서울반도체>

태양전지와 LED를 결합한 특허출원 증가세

삼성-오스람 LED 특허분쟁, 삼성이 먼저 웃었다

특허심판원은 독일의 조명업체인 오스람의 발광다이오드(LED) 핵심 특허 2건에 대하여 삼성이 작년 3월에 제기한 무효심판에서 삼성의 무효주장을 받아들여 오스람 특허를 무효로 최종 결정했다고 밝혔다.

이번에 문제가 된 오스람의 특허 2건은 청색 LED가 내는 청색광을 백색광으로 바꾸는 ‘화이트 컨버전’ 기술로서 LED 조명의 핵심기술로 알려져 있다. 특허심판원은 이들 특허의 정정명세서 기재가 특허법이 정한 일정 기준을 충족하지 못한 흠결이 있고 해당 특허기술도 모두 선행자료들과 비교하여 진보성 요건을 만족하지 못하여 무효라고 판단한 것이다.

이번 결정은 오스람과 삼성/LG 간에 복잡하게 얽힌 특허분쟁의 실타래를 풀어가는 과정에서 나온 특허심판원의 첫 판단이라는 점에서 의의가 있다.

이들 회사는 작년 3월 이후 특허심판원에 상대방의 특허(오스람 13건, 삼성 7건, LG 7건)에 대하여 총 40건의 무효심판(삼성/LG → 오스람: 23건, 오스람 → 삼성/LG: 17건)을 제기하였고 6월 이후에는 서울중앙지법에 침해소송과 맞소송을 제기하는 등 양측이 그야말로 첨예하게 다투어 왔다.

특허심판원에 따르면, 법원에 침해소송이 걸려 있는 사건에 대해서는 일반 사건보다 우선적으로 심리하지만 이번 사건은 관련 쟁점이 많고 제출된 증거가 방대하여 최종 결정을 내리기까지 다소 시간이 걸렸다고 한다.

양측이 이처럼 치열한 ‘특허전쟁’에 뛰어든 것은 최근 LED 분야의 시장상황과 깊은 관련이 있다.

LED는 단순 발광소자 기능을 넘어 휴대기기, TV, 자동차, 조명 등으로 응용범위가 급속히 확대되고 있고 특히 백열등 대신 에너지 효율이 높은 LED 조명으로 대체하는 등 세계 각국의 녹색산업 진흥의지에 힘입어 관련 시장이 급속히 팽창하고 있다. 이에 따라, 작년 한해 LED 시장은 전년에 비해 9.8% 성장하였고 특히 조명시장에서의 LED의 수요는 같은 기간 44%의 급성장을 보였다.

※ 자료 출처: Strategies Unlimited(2012. 2.)

이 떠오르는 황금시장의 68%를 10개 회사가 차지하고 그 중 상위 2~4위에 삼성, 오스람, LG가 나란히 랭크되어 있는 점을 보면 어쩌면 이들 간의 특허분쟁은 피할 수 없는 선택이었음을 짐작할 수 있다. 각사의 사활이 걸려 있기 때문이다.

특허심판원의 이 사건 담당 심판장(고준호)은 사안의 중요성과 시급성을 감안하여 나머지 사건들도 당사자들에게 최대한 주장입증의 기회는 부여하되 신속히 심리를 진행하여 결론을 낼 계획이라고 밝혔다.

<출처: 특허청>

파스텍, 고성능 합리적 가격 LED・ 광장비 시장 진출

모션제어기 및 드라이브 국산화 개발 전문업체인 파스텍(대표 송진일, www.fastech.co.kr)이 8월 17일부터 19일까지 일산 킨텍스에서 개최되는 ‘TOUCH PANEL & LED TECH & OPTION EXPO 2011’에 참가하며 LED 및 광 장비시장에 본격 진출한다고 밝혔다.

파스텍은 국내에 생소했던 폐루프 스텝 모터 제어 시스템을 국산화해 세계 시장에서 먼저 그 기술력을 인정받아 세계 일류상품으로 선정된 바 있다. 국내에서도 이미 LG디스플레이, 삼성전자 등 국내 560여 장비업체에 공급되고 있다. 

고성능 합리적 가격으로 고객 충성도 높여 이들 제품은 고정밀도 제어 제품으로 일반 자동화 산업 영역보다는 LCD 글라스 커팅 및 검사장비를 비롯한 모바일, LED, 광 장비와 같은 초정밀도 제어가 필요한 산업분야에 적합하다. 

회사는 그 동안 일본, 미국, 독일 제품들이 점유해 왔던 시장에서 이들 제품 대비 고성능과 합리적인 가격으로 승부한 전략의 결과로 현재 국내외에서 시장 점유율을 확대하고 있는 중이다.

송진일 파스텍 대표는 “파스텍 이지서보는 오리엔탈 모터, 파나소닉, 미쯔비시전기, 야스카와전기 등 주로 아시아 시장을 독점해 온 일본 업체들과의 비교에서 가장 빠른 응답성, 저속제어, 초정밀 제어 등 모든 분야에서 탁월한 성능을 보였다”고 밝히고, “이지서보는 경쟁업체에서 기술적으로 따라올 수 없는 미래형 제품으로 현재의 시장 점유율보다는, 향후 5년 이후의 새로운 틈새 시장을 위해 개발된 제품이다”고 말했다.

파스텍은 자동화 시장에서의 부품 진입은 오랜 시간이 걸리기 때문에 미리 전세계 40여개국에 대리점 체계를 구축했으며, 매년 12회 이상의 해외 전문 전시회에 참여함으로써 브랜드 이미지에 대한 홍보도 지속적으로 진행하고 있다. 

송진일 대표는 “현재 글로벌 제조사들이 만들어 놓은 거품 시장의 틈새를 공략하여 파스텍 제품을 한 번 써보게 되면 다시는 외산 제품을 생각하지 않도록 서비스 품질을 향상시켜 즉각적인 매출 보다는 장기적인 고객만족에 주력하고 있다”고 덧붙였다.

한편 파스텍은 2006년에 모터 제어기 시스템인 이지서보(Ezi-SERVO)를 개발한 이후 지속적인 성장세를 유지하고 있다. 2009년 40억원, 2010년 70억원 매출에 이어, 올해 2011년도에는 120억원을 돌파할 것으로 예상된다. 

또한 2013년에는 무난히 매출 200억원에 달할 전망이다. <출처: 파스텍>

지금 LED 업계는 ‘특허 소송중’

오스람・지멘스, 삼성, LG에 소송제기… 삼성, 오스람에 맞소송 나서

2011년 들면서 LED 시장이 본격 개화할 것으로 전망되는 가운데, LED 조명 업체들의 특허 소송이 벌어지고 있어 이목이 집중되고 있다. 

먼저 오스람이 삼성과 LG를 건드렸다. 핵심 사항은 오스람의 특허 중 하나인 ‘화이트 컨버전'. 화이트 컨버전은 LED의 푸른 빛을 흰색으로 바꾸는 기술이다. 

이에 대해 삼성은 맞소송으로 LG는 대응팀을 꾸리고 맞소송을 준비하고 있다고 한다. 

관련 업계에 따르면 세계 조명시장 1, 2위를 차지하고 있는 오스람이 하필 이때 소송을 제기한 것에 대해 ‘타이밍'이 묘하다고 전한다. 

한 관계자는 오스람의 특허 소송 제기에 대해 “오스람이 하반기 기업공개(IPO)를 앞두고 있는 상황에서 회사의 가치를 높이기 위한 전략"이라고 분석했다. 그 이유는 이렇다. 오스람의 주요 특허 중 하나인 ‘화이트 컨버전' 특허가 지난 2월 유럽에서 무효 판결을 받고, 국내서도 특허 무효 소송이 진행되고 있는 만큼 특허가 없어지기 전에 소송을 제기해 관심을 끌기 위한 것. 특히 오스람이 삼성을 상대로 건 10건 중 5건이 이 화이트 컨버전과 관련한 특허라고 한다. 

또 다른 관계자는 “오스람이 삼성과 LG, 두 개의 기업을 상대로 동시에 특허 소송을 진행하는 건 이례적인 일"이라며 “주력 특허인 화이트 컨버전이 유럽에서 무효 판결을 받고, 한국이나 미국 등에서도 어떻게 될지 모르는 상황이기 때문에 진행하는 것"이라고 말했다.

삼성LED, 발빠른 대응으로 진화나서   

삼성은 최근 스마트폰 관련 애플과의 소송 해프닝으로 가뜩이나 이미지가 손상되어 있는 상황에 LED에서 이렇게 불거져 나오자 초기 강경대응으로 나서고 있는 모습니다.  

삼성LED(대표 김재권)는 최근 서울중앙지법에 오스람코리아 등을 상대로 특허침해 금지 및 손해배상 청구 소송을 제기한 것. 삼성LED는 이왕 밀어 붙이는 김에 오스람코리아와 오스람의 제품을 판매하는 바른전자, 다보산전 등을 함께 제소했다.

삼성LED가 침해당했다고 주장한 특허는 LED 조명용 렌즈와 고출력 칩구조에 관한 기술 등 8건이다.

삼성LED 관계자는 “이 특허 침해 소송은 오스람이 미국 지방법원과 독일 등에 삼성LED를 상대로 낸 특허 침해 소송에 대한 대응 차원"이라며 “미국 등 해외 지역에서도 빠른 시일 안에 추가 소송을 제기하겠다"고 말했다.

삼성LED IP법무팀장 관계자는 “오스람이 제기한 특허 침해 주장을 무력화 할 수 있는 증거와 오스람이 삼성의 특허를 무단으로 사용했다는 증거를 확보했다"며 “오스람 외 제3자에 대해서도 삼성LED의 특허 보호를 위한 모든 수단을 강구할 것"이라고 말했다. 

하지만 삼성은 또 다른 글로벌 업체와 맞서게 됐다. 오스람에 필적하는 지멘스가 그 상대다. 지멘스는 최근 삼성과 LG를 상대로 LED 조명 기술과 관련한 특허 침해 소송을 제기했다.

지멘스가 독일 함부르크 법원과 미국 국제무역위원회(ITC), 델라웨어주 월밍턴 지방법원에 삼성과 LG가 LED 조명 관련 기술 특허 침해로 제소했다고 최근 뉴욕타임스(NYT)가 보도했다.

삼성LED 관계자는 “LED 패키지와 파란 빛을 흰 빛을 바꾸는 기술에 대해 특허 소송을 제기한 걸로 안다"며 “지멘스는 삼성전자와 삼성LED를 상대로 했다"고 말했다. 이어 “LED 패키지 구조나 색 전환과 관련한 특허는 수백가지가 넘는다"며 “우선 상황을 확실히 파악한 뒤에 대응 방안을 마련하겠다"며 당황한 기색이다. LG전자 관계자도 대책 보다는 내용 파악이 우선이라고 전했다. 

관련 업계에선 지멘스의 소송에 대한 정확한 내용이 없어 정확한 것은 더 두고 봐야 한다며, 소송관련 진행에 대해 조심스럽게 관측하고 있다.

LED시장 선점 위한 계산된 전략?

이처럼 국내 LED 업체를 상대로 제기된 특허 소송은 주로 해외 기업들이다. 그것도 글로벌 선두업체들이다. 물론 상대도 국내 LED ‘빅3'라 할 수 있는 삼성, LG, 서울반도체 등이다. 

관련 업계에 따르면 오스람, 필립스가 국내 업체를 대상으로 진행하고 있는 LED 특허 침해 소송에서 관련된 특허건수는 총 20건을 넘는 것으로 나타났다. 오스람은 삼성에 10건, LG에 12건의 특허 침해 소송을 제기했다. 또 필립스도 서울반도체에 5건의 특허 침해 소송을 제기한 상태다. 지멘스도 삼성과 LG를 상대로 소송을 제기했다. 

이에 일단 국내 업체들은 맞소송으로 대응하고 있지만 쉽지는 않는 일이라는게 업게 중론이다. 

업계 전문가들은 이같이 LED 업계 소송은 개화를 앞두고 해외 기업이 국내 기업에 대한 견제로 분석한다. 서울반도체는 이미 니치아와 소송을 진행하면서 수백억원의 소송 비용이 발생한 사례도 있다. 때문에 맞소송 등이 쉽지 않은 것도 현실적인 문제로 지적되고 있다. 

특히 오스람은 삼성에 대해 LED 특허 크로스라이선스(특허상호실시허락) 기간이 만료하자마자 소송을 제기해 그 타이밍이 계산된 전략적 소송이라는 풀이가 대세다. 

하지만 국내 업체들은 나름대로 맞소송을 위한 준비를 철저힌 해 온 것으로 타나났다. 업계 관계자에 따르면 “몇 년 전과 달리 최근 국내 LED 업체는 특허와 관련한 준비를 철저히 해왔고 기술 확보에도 노력하면서 힘을 키웠다"며 “우선 판결이 나와봐야 알겠지만 수백억원의 소송 비용이 발생하거나 사업을 추진하는 데 어려움을 겪을 정도는 아니라고 보고 있다”고 말했다. 

또 다른 업계 관계자는 “삼성, LG뿐 아니라 서울반도체를 포함한 국내 유력 LED 업체에 대한 특허 소송은 꾸준히 있었다"며 “그리고는 흐지부지 없던 일로 된 경우가 많았다. 이 번에도 큰 시장이 열리기 전인 LED 조명에 대해 국내 업체를 견제 차원일 수 있다"고 분석했다. 

LED, 글로벌 290억 규모 ‘황금알’시장

자동차・의료・농수산 등 융합 녹색시장 각광… 기업 시장 주도권 쟁탈전    

2010년 306억 달러(약 33조3,540억원)에서 2020년 2,600억 달러(약 283조4,000억원) 규모로 급성장이 예상되는 ‘황금알’ 시장. 자동차, 의료, 농수산 등 고부가가치 융합이 가능한 녹색시장. 바로 발광다이오드(LED) 시장이다. 이 시장의 주도권을 잡기 위한 글로벌 조명 전쟁이 시작됐다.

단적으로 미국 필라델피아에서 열린 세계 최대 조명기기 박람회 ‘LFI(라이트페어 인터내셔널) 2011’은 ‘똑똑한’ LED 조명의 각축장이었다.

LED는 전기에너지를 받으면 빛을 내는 반도체 기반의 신(新)광원. 이 중 빛의 세기와 파장을 제어할 수 있는 LED 조명은 조명산업을 첨단 전자기기 산업으로 변모시켰다는 평가를 받고 있다.

LED의 핵심소재인 사파이어 웨이퍼는 LED 시장의 성장과 함께 수요가 증가하고 있다. 사파이어 웨이퍼의 안정적인 수급이 LED 사업의 핵심 경쟁력이 되고 있다. 시장규모는 2009년 2억3천만달러에서 2011년 9억1천만달러, 2014년 14억7천만달러 규모로 급성장이 예상된다. 

LED 조명은 첨단 광기술을 융합한 21세기 신 광원으로 일반조명대비 소비전력이 1/10수준이며, 사용수명은 5만 시간 이상으로 색상과 밝기를 다양하게 연출할 수 있다. 인간의 감성을 자극하는 감성화 기술을 접목할 수 있어 감성과 개성이 있는 도시 이미지 창출이 가능해 차세대 조명으로 주목받고 있다. 

LED 시장은 LED TV의 본격 상용화에 따른 LED BLU(백라이트유닛)의 수요 증가 등 LED 응용분야의 급격한 확대로 대규모 생산능력 확충이 필요한 상황이다. 

실제로 시장조사기관 Strategies-Unlimited 등에 따르면 글로벌 LED 시장은 지난해 52억달러에서 2013년 약 127억달러로 연평균 20%의 고성장이 예상되며, 2015년에는 240억달러 규모로 지난해 전 세계 D램 시장과 동등한 수준이다. 특히 LCD용 BLU의 경우 2013년까지 연평균 약 60%로 급격하게 성장하며 LED 시장을 견인할 전망이다. 

대・중소기업 - 외국계 각축

‘빛의 반도체’ 시장을 잡기 위한 국내 기업들이 속속 관련 시장에 뛰어들었다. 

삼성전자와 삼성전기가 합작해 2009년 삼성LED를 세우고 LED칩과 조명사업에 뛰어든 데 이어 포스코가 서울반도체와 손잡고 포스코LED를 설립했다. 현대백화점그

룹은 현대그린푸드를 통해 LED조명업체인 반디라이트를 인수하며 조명사업에 시동을 걸었다. 

업계 관계자는 “LED 조명 관련 업체들이 500~600개사에 이를 정도로 시장경쟁이 심화되고 있다”고 말했다. LED 조명 시장에 뛰어든 기업들은 늘어났지만 가격이 최대 5만원에 이르는 LED 제품이 소비자들에게 외면당하면서 업체들의 부담도 가중됐다. 올 초에는 경영악화로 LED 조명업체인 중앙엔룩스가 부도를 낸 데 이어 화우테크놀러지마저 재고 누적으로 적자에 빠졌다. 이 회사는 결국 지난달 동부그룹 계열사인 동부하이텍과 동부CNI에 경영권을 넘겼다. 

특히 최근에는 대기업들이 잇따라 1만원대 제품을 내놓으면서 중소업체들까지 비상이 걸렸다. 업계 관계자는 “대기업을 중심으로 본격적으로 LED 가격 인하 경쟁이 시작된 셈”이라며 “LED칩을 값싸게 확보할 수 없는 중소기업들의 부담이 가중되면서 생존경쟁이 더 치열해질 것”이라고 말했다.

삼성LED가 1만원대 LED(발광다이오드) 전구를 내놓으면서 가격 경쟁이 불 붙었다. 국내 시장에 가정용 LED 전구가 등장한 지 1년 만에 가격을 절반가량 낮춘 제품이 나온 것. LG전자가 올 상반기 중 1만원대 제품을 출시하고 세계 조명시장의 큰손인 필립스도 연말께 1만원대 제품을 내놓을 예정이어서 LED 조명 시장의 가격인하 경쟁이 한층 격화될 전망이다. 

삼성LED가 내놓은 제품은 60와트(W) 백열등 대체용이다. 가격은 1만8,900원. 같은 크기의 LED 전구가 3만원대에 대형 마트에서 팔리고 있는 것과 비교하면 가격을 크게 낮춘 셈이다. 삼성LED는 이마트, 디지털플라자 외에도 홈플러스, 롯데마트, 전자랜드 등으로 판매 채널을 넓혔다. 삼성LED는 자체 생산한 멀티칩을 사용하고 독자 회로설계를 통해 공정을 단순화해 가격을 낮출 수 있었다고 설명했다. 

LG전자도 소비전력이 7~8W급인 제품을 올 상반기에 내놓기로 했다. LG이노텍에서 LED칩을 공급받아 전자제품 대리점인 베스트숍을 통해 전구를 판매하고 있는 LG전자는 2분기 중 1만원대 제품을 출시하기로 했다.

누가 LED 조명 시장을 선점할 것인가

LED 조명 시장을 선점하기 위해 각국 정부와 업계는 분주하다. 미국은 고효율 파워칩을 개발하기 위해 2020년까지 10년간 5,000억원을 투자한다. 정책보조금(중국), 에코포인트(일본) 등 LED 조명 시장 활성화를 위한 제도적 뒷받침도 있다. 유럽연합(EU)은 2013년부터 백열전구를 시장에서 퇴출시킨다.

한국은 2015년까지 국내 조명의 30%를 LED 조명으로 교체할 계획이다. 한국은 2009년 LED TV를 세계 최초로 상용화하면서 단기간에 LED 산업 주요국으로 떠올랐지만 내년부터 본격화할 LED 조명・융합산업의 경쟁력은 취약한 것이 사실이다. 국내 대기업은 조명산업 노하우가 부족하고, 중소기업은 특화 기술력이 없는 영세한 구조다.

한편 글로벌 조명 빅3는 최근 부품업체들과 협력체제를 구축해 전 공정 수직계열화를 완성하고 치열한 가격 인하 경쟁에 나서기 시작했다. 빅3는 현재 세계 조명시장의 50%, 한국 시장의 60% 이상을 장악하고 있다.

현재 LED 조명은 낮은 전력소모량과 긴 수명, 작은 크기에도 불구하고 기존 조명보다 가격이 비싸 정부의 LED 조명 장려책에 따라 공공부문 시장부터 열리고 있는 상황이다. 삼성LED, LG전자, 필립스, 금호전기 등 국내외 주요 LED 업체가 이달 말부터 1만원대의 보급형 LED 조명을 출시하는 등 LED 시장에서 경쟁이 심해지고 있다. 

국내 LED 조명시장에선 필립스 외에 삼성과 LG, 포스코 등 주요 대기업과 중소기업들이 LED 조명을 미래성장동력으로 삼고 사업을 준비하고 있다. 

한편 최근 한국LED보급협회는 대기업의 LED 조명 시장 진출을 반대하는 ‘LED 조명분야 중소기업 적합품목 선정 촉구 결의안’ 을 채택해 관심을 모으고 있다.   

대기업들이 속속 중소기업들이 주력하던 LED 조명분야까지 진출하며 수백에 이르는 중소기업을 존폐 위기에 몰아넣고 있다는 게 이번 결의안 채택의 이유다. 

중소기업의 입장에서는 막강한 자본과 규모를 앞세운 대기업들을 정면으로 상대하기가 버거운 것이 사실. 하지만 이들의 국내 대기업들의 LED 조명 시장 진입 등을 제한한다고 해서 그 혜택이 중소기업으로 돌아가지 않는다는 점에서 일부 반대 의견도 나오고 있다. 바로 글로벌 조명업체인 오스람, 필립스 등과의 경쟁할 수 있을 것인가른 반론이다.