LED 조명 대기업들 “캡티브를 챙겨라”
최근 대기업들이 앞 다퉈 발광다이오드(LED) 조명 산업에 출사표를 던지면서 계열사 사옥 · 생산시설에서 발주하는, 이른바 `캡티브 물량(전속 물량)`을 속속 수주하고 있다. LED 조명 시장이 충분히 개화하지 않은 상황에서 제품에 대한 시장 반응을 평가하고 기초체력을 다지는데 내부 조달 물량이 `보약`이 되고 있는 셈이다. 반면, 중소 LED 조명 업체들은 연간 110억원 규모의 고효율 기자재 보조금을 놓고 경합을 벌이느라 수익성 악화에 시달리고 있다.
5일 업계에 따르면 삼성전자는 반도체 팹 중 1개 라인 내부 조명을 LED 조명으로 교체하기 위해 삼성LED와 시제품 테스트를 진행 중이다. 라인 전체에 형광등 대체형 LED 조명을 설치하는데 약 10억원 안팎의 비용이 투자될 예정이다. 이에 앞서 올해 초 삼성테크윈도 경기도 판교 R&D 센터에 LED 조명을 설치하는데 계열사인 삼성LED 제품을 사용했다. 서울 한남동 제일기획 본사 건물에 설치된 LED 조명은 삼성에버랜드가 시공을 맡은 바 있다.
LG는 현재 진행 중인 서울 여의도 트윈타워 `서관` 리모델링 공사에 LG전자의 LED 조명을 대거 채택했다. 서관 공사 후에 동관도 LED 조명이 설치될 예정이어서 총 조명 공사비만 30억 원에 이르는 것으로 알려졌다. 그 동안 LED 조명 시장에 큰 두각을 보이지 않았던 LG전자는 이번 트윈타워 리모델링을 계기로 대형 공급사례를 만들 수 있을 전망이다.
이 밖에 3분기 내 출범을 준비 중인 포스코ICT의 LED 조명 전문 자회사와 LED 조명 사업에 박차를 가하고 있는 SKC도 캡티브 마켓을 통해 물량지원을 받을 수 있을 것으로 기대된다. 양사 모두 포스코건설 · SK건설 등 범그룹 차원의 건설 계열사를 가지고 있다는 점에서 동일하다. 롯데정보통신도 롯데백화점 · 롯데면세점 · 롯데마트 등으로 LED 조명사업을 확장 중이다.
대기업들과 달리 중소 LED 조명 업체들은 한정된 정부 보조금 사업을 놓고 치열한 경쟁을 벌이느라 성장의 한계에 봉착했다. 정부가 고효율기자재 인증을 받은 LED 유도등 · 백열등 · 할로겐에 지급하는 보조금 총액은 연간 총 110억 원이다. 이를 300개가 넘는 것으로 추정되는 조명 업체들이 나눠 수주하다 보니 업체당 지급받는 보조금은 평균 1억원 미만이다. 아직 LED 조명 가격이 비싸 민간에서 보조금 없이 LED 조명 교체를 추진하는 곳은 극히 드물다.
업계 관계자는 “중소 LED 조명업체들이 정부조달 물량으로 연명하는 것과 달리 대기업들은 그룹 내 공사 수주를 통해 체력을 비축하고 있다”며 “앞으로 대기업과 중소기업간 실력 차가 점점 더 벌어질 것”으로 내다봤다.
안석현기자 ahngija@etnews.co.kr
LED의 제조공정 및 기술 개발 방향
LED의 성능이 향상된다는 의미는 LED에서 더 많은 빛이 방출된다는 의미이며 이는 크게 다음의 두 가지 방법에 의해 개선될 수 있다.
첫 번째는 LED자체에서 더 많은 빛을 발생시키는 방법이며 두 번째는 LED 내부에서 발생한 빛이 더 많이 외부로 빠져 나오도록(광추출효율) 하는 방법이다.
LED 공정 기술은 일반적으로 에피성장 공정, 칩 공정, 패키징 공정의 세 부분으로 구분할 수 있으며 각각 앞서 언급한 더 많은 빛을 발생시키거나 혹은 더 많은 빛을 외부로 빠져 나오게 하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다.
첫 번째 에피성장 공정이란 기판 위에 빛을 낼 수 있는 구조인 활성 층을 성장시키는 것을 의미하며 이 때 기판과 유사한 격자구조를 갖는 원자 혹은 분자 단위의 박막을 순차적으로 성장시켜 일정한 두께를 확보하게 된다.
일반적으로 청색 LED의 경우 사파이어 기판 위에 GaN계 질화물을 MOCVD 장비를 이용하여 성장시킨다.
이 에피 공정의 온도는 활성 층의 소스로 사용되는 질소가스 때문에 대략 1000℃ 내외로 고온이고 또한 기판으로 사용되는 사파이어와 실제 활성 층 사이에 격자상수의 차이가 발생하여 고성능의 성장이 힘들었지만 나카무라 박사등이 저온 버퍼성장기술 등을 도입하여 대략 5~600℃내외에서 성장이 가능하게 되었고 성능이 대폭 개선되었다. 이때 방출되는 빛의 색(파장)은 활성 층의 조성 등을 변화시켜 제어할 수 있다.
이후 격자상수의 차이 완화 및 기판 및 구조 개선 등으로 에피의 성능을 향상시키기 위한 연구가 계속되고 있다.
방금 기술한 방법이 더 많은 빛을 발생시키기 위한 방법이라면 이제 설명한 방법은 LED 내부의 빛을 더 많이 외부로 빠져 나오도록 하는 기술이다. LED의 내부에서 발생한 빛은 일부는 외부로 방출되지만 많은 부분이 LED의 표면에서 전 반사되어 빛이 LED내부에 갇히게 되어 충돌 등에 의해 열에너지로 사라지게 된다.
이러한 전반사 현상을 줄이기 위하여 여러 연구가 진행 중인데 가장 대표적인 방법 중의 하나는 이는 일명 PSS(Patterned Sapphire Substrate)로 불리 우며 니치아 등에서 원천특허를 확보한 기술로 수 마이크론 크기의 형상을 사파이어 위에 형성한 후 에피를 성장시키는 방법이다. 이 경우 LED의 내부에서 발생한 빛이 PSS등에 반사되어 외부로 빠져올 확률이 증가하기 때문에 더 많은 빛이 외부로 빠져나올 수 있다.
두 번째 칩 공정이란 빛을 방출에는 활성 층에 외부에서 전원을 공급할 수 있도록 음극과 양극의 전극을 형성하는 공정이다. 실제 LED가 빛을 방출하는 원리가 외부에서 주입된 전자와 정공이 활성 층 내부에서 결합하여 에너지 차이만큼의 파장을 갖는 빛이 방출되는 것이므로 전자와 정공의 효율적인 주입을 위한 전극을 형성하는 칩 공정은 매우 중요하다.
최근에는 기본적인 전극형성 기능 외에 내부에서 빛이 잘 빠져나올 수 있도록 광 추출 효율을 향상시키기 위한 다양한 구조가 적용되고 있다.
LED는 단위 면적당 전류밀도가 매우 크기 때문에 고출력 LED의 경우 전류가 특정 부위에 편중되는 전류밀집 현상이 발생하는데 이를 개선하기 위하여 전극의 형태를 다양한 구조로 개선하여 전류밀집 현상을 줄이는 구조에 대한 연구가 진행 중이며 또한 부도체인 사파이어 기판을 제거한 후 상하 수직방향으로 전극을 형성하여 전류를 흐르게 하는 이른바 수직형 구조의 LED에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
또한 광 추출 효율의 개선을 위하여 PSS와 유사한 목적으로 LED의 표면에 미세한 요철을 형성하거나, 광 결정 또는 나노구조(나노로드)를 형성하는 연구가 진행 중이며 일부 연구는 광 추출 개선효과를 보여주고 있다.
전극공정이 완료되면 웨이퍼 상태의 칩을 개별 단위로 분리하는 공정이 필요한데 실제 전극이 형성된 다수의 LED가 밀집된 원형의 웨이퍼 상태에서 레이저 등으로 스크라이빙하여(scribing) 개별 LED 칩을 잘라내는 공정이다. 이 상태에서 외부에서 프로빙 장비 등으로 칩의 특성을 검사/분류하게 된다.
마지막 세 번째 공정은 패키징 공정이다. 패키징 공정은 기본적으로 LED칩을 외부로의 기계적 화학적 충격으로부터 보호하며 실제 전원공급을 위한 전선을 체결하고 LED에서 발생하는 대량의 열을 외부로 방출시키는 방열 등의 기능을 수행하게 된다.
이를 위하여 고출력 LED의 경우 열전도율이 큰 구리 등의 슬러그 위에 칩을 본딩한 후 보호와 지지의 역할을 하는 플라스틱 계열의 프레임 안에 실리콘 등의 봉지재를 디스펜싱하여 몰딩하게 된다. 이 때 백색 LED의 경우 청색 칩을 본딩하고 실리콘에 노란색 형광체를 배합하여 몰딩하여 빛의 혼색에 의하여 백색광을 얻게 된다.
현재 패키징 공정은 COB, SMD등 용도에 따라 다양한 형태가 가능하며 최근에는 웨이퍼레벨에서 패키징 하는 웨이퍼레벨 패키지(WLP: Wafer Level Package)에 대한 연구도 활발히 진행 중이며 일부 상용화된 제품이 출시 중이다. 패키징 공정은 또한 외부로 방출되는 빛의 형태(배광, 지향각)를 일부 제어 할 수 있는 역할을 하기도 한다.
이렇듯 하나의 LED를 만들기 위해서는 여러 단계의 복합적인 공정이 필요하며 이는 각 제조사마다 특허에 의하여 권리를 보호 받고 있다. 따라서 후속기업의 경우 선행 기업의 특허를 회피하기 위하여 다양한 구조와 방법의 LED 제조가 이루어지고 있다. 최근 이에 대한 성능 향상도 보고되고 있어 향후 LED 성능에 대한 개선이 빠르게 이루어질 전망이다.
LED의 제조 신기술
기판 연구 활발(에피 공정) 첫 번째로 에피 성장 공정에서는 기존에 사용되는 사파이어 기판이 청색 LED를 위한 GaN 활성 층 부분과 격자 상수의 차이가 상당히 커 결과적으로 특성을 저하시키는 문제를 해결하기 위하여 활성 층과 같은 물질인 GaN 기판에 대한 연구가 진행 중이다.
GaN 기판을 사용할 경우 격자상수가 일치하여 우수한 특성을 지닌 고품질 에피 성장이 가능하나, 아직까지 공정에 수반되는 비용이 많아 양산까지는 많은 개선이 필요한 실정이다. 이외에도 GaN와 격자 상수와 결정구조가 비슷하고, 결정 구조가 GaN 결정과 같은 ZnO 기판을 이용하여 에피를 성장시키는 연구도 진행 중이다. 또 다른 에피 성장 기술로 표면 플라즈몬(surface plasmon) 기법 또한 최근 많은 연구와 관심을 받고 있다. 표면 플라즈몬이란 금속박막 표면에서 일어나는 전자들의 집단적 진동을 의미한다.
LED의 경우 이러한 현상을 이용하여 은(Ag) 등을 활성층 내에 주입하면 활성 층에서 전자와 정공의 결합을 향상시켜 광 효율을 개선시킨다는 연구결과가 보고되고 있다. 다만 아직까지는 공정상 수율 및 단가 등의 문제로 양산에는 시간이 필요할 듯하다.
최적의 요철 생성기술은 ? (칩 공정)
두 번째 칩 공정 에서는 주로 구조물에 요철형태를 주어 광 효율을 향상시키는 방향으로 연구가 진행 중인데 대만과 일본에서는 지난번 언급한 사파이어 기판에 요철을 생성하는 PSS 기법 이외에 p형 GaN 표면이나 n형 GaN 표면에 일정한 형상 및 깊이로 요철을 생성하여 광 효율을 향상 시키는 기술에 대한 연구가 진행 중이며 일부 기업에서는 대면적∙고출력 LED 제품에 적용되고 있다.
일반적으로 p형 표면에 요철을 주는 방법은 측면형 LED에 n형 표면에 요철을 주는 방법은 수직형 LED에 적용되고 있다.
최근 구동전류가 커지면서 이슈가 되고 있는 현상중의 하나는 바로 광 효율 droop현상이다. Droop 현상이란 LED의 주입 전류 주입을 늘리면 외부 양자 효율이 감소하는 현상을 의미하는데 구동전류 20mA 이하의 저전력 LED의 경우 큰 문제가 되지 않았지만 100mA이상의 구동전류를 사용하는 LED의 경우 이슈가 되고 있으며 여러 가설이 있지만 아직까지 명확하게 원인이 규명되지 않았고 에피 성장과 칩 공정에서 해결책을 찾기 위한 연구가 진행 중이다.
향후 조명등의 고출력 응용을 위해서는 반드시 해결해야 하는 문제 중의 하나이며 일부 연구에는 개선 효과를 보이고 있다.
플라스틱 대체 재료 찾기 (패키지 공정)
세 번째 패키지 공정에서는 주로 기존의 플라스틱 패키지를 대체하는 새로운 재료를 사용하는 방향으로 연구가 진행 중이다. 이는 실제로 LED에서 방열 문제가 가장 큰 이슈중의 하나이기 때문이며 방열 문제는 비단 광 효율 저하뿐만 아니라 제품의 신뢰성에도 큰 영향을 미친다.
LED로 공급된 전력은 빛으로 방출되는 일부를 제외하면 대부분 열에너지로 소모되는데 이 열에 의하여 접합온도가 상승하면 발광 효율이 저하되고 여러 가지 고장 모드가 발생하여 소자 수명이 급격하게 감소한다.
이를 위하여 금속형태의 패키지를 사용하는 메탈 패키지와 열 저항 면에서 우수한 COB(Chip On Board)패키지가 사용되고 있다.
메탈패키지는 열전도도가 우수한 구리 등의 금속을 사용하기 때문에 타 패키지에 비해 신뢰성이 우수한 반면 가공비와 원재료가 고가이기 때문에 이에 대한 개선책이 필요하다.
반면 COB 패키지는 몇몇 재료와 구조를 생략해서 열 경로를 줄임으로써 열 저항을 개선시킨 패키지로 FR4나 메탈 PCB위에 바로 칩을 실장 한 후 그 위에 봉지재나 렌즈를 가공한다. 이외에도 최근 세라믹을 사용한 패키지도 일부 제품화 되었다
이렇듯 LED는 광 효율이나 신뢰성 개선뿐만 아니라 용도에 적합한 형태로의 다양한 소재와 구조에 대한 연구가 진행 중이며 일부는 이미 그 효과가 입증되어 제품화 되는 등 기술개발에서 양산까지의 시간이 많이 단축되고 있어 각 공정 별로 다양한 제조사가 저마다의 기술을 적용한 다양한 제품이 출시될 전망이다.
미국 LED조명기술 최신동향
미국에너지성은 2003년부터 반도체조명분야에 대한 기술 및 동향소개, 그리고 정부의 정책방향 공유와 연구소 및 기업 간의 협력, 시장반응 소개 등을 위한 워크샵을 매년 개최하고 있다. 올해는 각각 2월, 4월, 7월 세 차례 워크샵을 진행하였으며 주요 내용은 다음과 같다.
SSL R&D Workshop (2010년 2월)은 주로 LED와 OLED 조명 관련 R&D 연구 방향과 DOE의 MYPP(Multi-Year Program Plan) 공유 등에 대하여 논의하였고 LED와 OLED의 광 효율에 대한 연구 결과를 심도 있게 다루었다. 또한 GE에서 는 자체적으로 활용하고 있는 스코어카드를 활용한 LED 등기구의 신뢰성 관리방법을 소개하였고 필립스에서는 LED 조명의 신뢰성과 수명을 전기/광학/기계/열적인 요소들로 세분하여 하나의 시스템으로 평가하는 방안을 제시하였다.
SSL Manufacturing R&D Workshop (2010년 4월)은 LED와 LED 조명의 제조와 관련된 사항에 관하여 약 250명 이상의 관련 연구소 및 기업 전문가들이 참석하여 논의하였다. 에피 성장부터 LED 조명의 제조까지 다양한 value chain에 대한 분석과 최신 기술 그리고 개선방향에 대한 의견들이 제시되었으며 제조 공정, 장비, 원가절감방안 등에 대한 연구결과들이 공유되었다.
SSL Market Introduction Workshop (2010년 7월)은 지난 7월 20일부터 22일까지 필라델피아에서 열렸으며 최근의 LED 조명 효율, 신뢰성 등의 성능과 가격경쟁력 등에 대한 발표가 이루어졌다.
또한 에너지성에서 운영하고 있는 Lighting facts, CALiPER, Gateway demonstrations 및 표준화 제정 등에 대한 최신 자료가 업데이트되었다. 이슈가 되었던 주요 발표 내용을 소개하면 다음과 같다.
우선 각각의 조명용도에 대한 기존 조명 대비 LED조명에 대한 장단점을 지적하였다. 이에 따르면 LED 조명을 이용하는 경우 기존 가로등 및 보안등 대비 약 50~70%의 에너지 절감을 얻을 수 있었으며 균제도 역시 향상되었다.
또한 MR16의 경우 LED를 이용하여 약 70%정도의 에너지 절감이 이루어졌다. 반면 일부 응용의 경우에는 배치 및 설계 등의 미숙으로 에너지 절감은 이루었지만 실제 균제도와 식별력 등이 악화되는 경우도 발생하였다.
다양한 환경에서의 실증을 통하여 얻은 결론은 LED 조명이 에너지 절감은 우수하지만 기존 등기구를 바로 대체하는 경우 전기적인 구동면에서 일부 호환성 문제가 발생할 수 있어 이 부분에 대한 경험 축적이 필요하다는 점이다. CALiPER 프로그램에서는 수명에 대한 논의가 이루어졌으며 25개의 LED 조명제품에 대한 10,000시간 이상의 데이터가 공개되었는데 다양한 양상을 보여 가속수명 등의 수명예측의 어려움이 제기되었다.
또한 현재 진행 중인 수명시험에서는 복수의 온도조건에서 약 8,000시간의 수명데이터를 매 500시간마다 LM79에 의거하여 측정한 후 이 데이터와 LED 특성 파라미터와의 연계성을 분석하는 연구가 진행 중이며 향후 이를 수명예측규격(IESNA TM-21:IESNA Lumen Method Extrapolation)과 연계할 예정이다.
실제로 TM-21에서는 일반적인 외삽방법 뿐만 아니라 내삽등 다양한 방안이 논의 중이며 광속열화곡선을 설명하기 위하여 에너지스타에서 수명예측에 활용한 지수함수 뿐만 아닌 다양한 함수를 고려 중이다.
또한 광속의 변화뿐만 아니라 색좌표의 변화도 언급되었는데 실제로 테스트한 제품의 약 75%가 무시하지 못할 정도의 색 특성 변화가 발생하였다. 따라서 아직까지 수명 관련 권고안에는 색 특성의 변화가 강제사항은 아니지만 향후 색 특성의 변화를 수명에 포함할 가능성이 커지고 있다.
Lighting facts 프로그램과 관련하여서는 현재까지 약 889개의 제품이 등록되었으며 홈디포 등 일부 대형마트에서는 LED 조명 제품의 경우 lighting facts 라벨을 받은 제품만을 판매가능 하도록 하고 있다는 점을 소개하였다.
또한 향후 미국 Federal Trade Commission(FTC)에서는 2012년의 저효율 벌브 퇴출과 관련하여 모든 screw base 형태의 벌브는 lighting facts 라벨과 유사한 형태의 라벨을 부착하도록 하고 있다.
이 라벨에는 광속과 함께 년간 에너지 소모량(달러)과 수명 등을 표기하도록 되어 있다. 또 다른 이슈사항으로는 디밍 문제를 다루었는데 현재 LED조명제품들이 디밍이 가능하다고 제조자가 표기한 경우 디밍 기능이 제공되지 않는 경우도 있었고 반면에 디밍 기능을 제공하지 않는 LED 조명의 경우에도 디밍이 되는 경우도 있었다. 또한 일부 제품의 경우 디밍시에 색 온도가 변화하는 문제도 발생하였다. 하지만 올바르게 설계/제작된 경우 디밍 시에도 LED조명의 광 효율이 유지되었다.향후 디밍 기능에 대한 많은 논의가 이루어질 전망이며 현재 NEMA(National Electrical Manufacturers Association: 미국전기제조자협회)에서 관련 규격을 준비중이다.
마지막으로 플리커(Flicker) 현상에 대한 토의가 있었는데 플리커 현상에 따른 인체의 반응 및 위험성 등에 대한 연구결과가 발표되었고 타 기존 조명대비 LED조명의 플리커 특성에 대한 논의가 이루어졌다. 이와 관련하여 최근 IEEE PAR1789에서도 LED 조명제품의 플리커 특성 및 이에 대한 특성을 논의 중이며 현재 관련 전문가들의 의견을 수렴하고 있는 중이다.
서울시의 LED 조명 활성화 정책
최근 세계 각국의 온실가스 감축 등의 친환경 정책 선언과 RoHs 와 같은 환경 규제 제도의 시행으로 에너지 절감과 기후변화가 크게 이슈화 되고 있다. 특히 조명분야는 전체 전력 소비량의 약 20% 정도를 차지할 정도로 에너지 절감 영향력이 큰 산업 분야이다. 이러한 조명분야에 차세대 조명으로서 LED 조명이 각광받고 있는 이유는 다음과 같다. 우선 백열전구 이래로 지금까지 여러 가지의 조명이 발명되고 개발되어 왔지만 광효율이 짧은 시간안에 크게 증가한 조명 형태는 많지 않다, 또한 그 중에 LED 조명은 가장 빠른 속도로 개선되고 있다. LED 조명은 고체 상태의 반도체로 이루어져 외부 충격에 강하고, 안전사고에 강하다,
또한 반도체의 특성상 적절한 방열설계와 전원 설계를 통해 50,000시간 이상의 수명을 보장한다. 그리고 수은이나 충전 가스등 인체에 유해한 물질을 사용하지 않아 친환경적인 조명이다. 마지막으로 최근 활발히 개발되고 있는 감성조명용 LED조명은 시간이나 주변환경 그리고 사용자의 감성에 맞추어 자유로운 색온도와 색좌표 조절이 가능하여 인간의 감성과 교감하는 새로운 차원의 조명을 제공할 수 있다. 본 기고에서는 LED의 역사부터 시작하여 시장 동향, 원리등 LED에 대한 다양한 주제와 내용을 다루고자 한다.
최근 정부와 관련기관들이 LED 조명의 보급과 활성화를 위해 많은 노력을 기울이고 있으나 LED 조명은 많은 장점을 갖는 것으로 논의되지만 아직 실제 환경에서 검증되지 않았기 때문에 실제 기존조명에서 LED 조명으로의 대체가 많이 이루어지지는 못하는 실정이다. LED 조명의 실증은 수십억의 비용과 적지 않은 기간 그리고 평가의 공정성등 해결해야 할 부분이 많기 때문에 쉽게 이루어지지 못하고 있어 LED 조명 15/30 보급 프로젝트나 공공기관의 LED 조명 대체에 난항을 겪고 있는 것이 현실이다. 이에 지난 1월 서울시가 발표한‘서울광원의 LED 교체 기본계획’과‘LED 테스트베드 설치ㆍ운영계획’은 많은 관심을 불러일으키고 있다.
1. 서울광원의 LED 교체 계획’
서울광원의 LED 교체 계획은 고효율ㆍ친환경 조명으로 각광받는 발광다이오드(LED)조명의 실질적인 보급ㆍ확산을 위해 마련됐다. 서울시의 조명 관련 에너지 소비량은 전체 에너지 소비량의 약 20%로 매우 큰 비중을 차지하고 있다. 따라서 조명 에너지의 절감은 곧 매년 크게 증가하는 전력 소비량을 개선시킬 수 있으며 현재 이러한 대체 조명으로 가능성이 가장 높은 것이 LED 조명이다. 또한 이러한 정책은 서울시가 2007년 발표한 서울 친환경에너지 선언(‘20년까지 에너지 사용량 15% 저감, 온실가스 25% 감축)과 2009년 발표한“2030 그린디자인 서울”마스터플랜(‘30년까지 에너지 사용량 20% 저감, 온실가스 40% 감축)과도 부합한다.
서울광원의 LED 교체 계획의 핵심은 2020년까지 공공부문 조명의 100%를 LED로 교체하고 2030년까지 민간부문의 80%를 LED 조명으로 교체한다는 것이다. 세부 계획에 따르면 공공부문에 해당하는 교통신호등, 소방유도등은 올해까지 LED로 100% 교체할 예정이며 실내등, 보안등, 가로등 등 기타 조명은 실증 및 시범보급을 통하여 충분히 검증한 후 대체 적합성 여부에 따라 순차적으로 2015년까지 50%, 2020년까지 100% 교체할 예정이다.
또한 민간부문에 대해서는 서울시‘기후변화기금’재원을 활용해 건물에너지합리화사업 융자를 지원하여 LED 조명의 교체를 유도하고 에너지관리공단과 함께 지식경제부‘전력산업기반기금’재원을 활용할 예정이다. 세부 계획으로는 할로겐/백열등 대체용은 2010년부터 장려금을 지원하고 실내등, 보안등 가로등 등 기타조명은 시범보급 후 대체적합성 여부에 따라 2011년부터 순차적으로 장려금을 지원할 예정이다.
이를 통해 서울시는 2030년까지 국가적인 전력사용량 감축(56,776GWh), 소비자의 전기요금 절감(약 5조7천억원) 및 온실가스 감축(25,254천톤의 CO2감축)을 통한 기후변화 대응 등 1석3조의 효과를 기대하고 있다.
2. LED 테스트베드 설치ㆍ운영계획’
이러한 서울광원의 LED 교체 계획이 성공적으로 수행되기 위해서는 각 용도별 LED의 실증 및 대체 적합성 여부의 검증이 필수적이다. 이를 위해 서울시는 2010년에 탄천물재생센터에 LED 테스트베드센터를 실치 및 운영할 예정이다. 테스트베드 센터의 여러후보지 중 탄천물재생센터는 정보기술(IT)과 녹색기술(GT) 육성 여건 및 교통접근성이 우수하며 기존 시설의 재활용이 가능해 약 50억원의 시설비 절감 및 조기 개설 효과를 갖고 있다. 이외에도, 2011년에 코엑스와 월드컵공원 에너지제로하우스에 실내등용 LED테스트베드를 여의도공원, 월드컵공원 및 서남물재생센터에 실외등용 LED 테스트베드를 추가적으로 구축한다.
<오평식 한국전기전자시험연구원 센터장>
이관옥 기자 (koji@electimes.com)
꿈틀대는 LED방폭등 시장, 활성화될까.
LED조명이 세계적인 친환경 추세와 국가적 차원의 지원에 힘입어 차세대 성장산업으로 육성되고 있는 가운데, 산업용 조명분야인 LED방폭등에도 업계의 관심이 쏠리고 있다.
비록 크진 않지만 확실한 수요가 보장돼있는 방폭등 분야에 LED가 접목되면 친환경성과 안정성을 동시에 확보하면서 시너지를 낼 수 있을 것이란 판단에서다.
방폭등은 분진이나 가스 등 폭발 위험이 높은 제품을 취급하는 원자력 발전소나 화학공장, 정유소, 가스충전소 등 대형 산업현장에 설치되는 특수 조명으로 안정성 확보가 최우선 과제로 꼽힌다.
6일 한국광기술원 등 관련 업계에 따르면 글로벌 LED조명 시장은 지난해 8조7300억원 규모였으나 올해 14조1600억원으로 약 61.6% 성장할 것으로 관측된다.
물론 이중에서 우리나라가 차지하는 규모는 아직 미미한 수준이다.
지난해 국내 LED조명산업은 약 4173억원으로 세계 시장의 약 4.78%에 불과하다.
그러나 업계에서는 공공부분의 주도적 수요창출이 기폭제가 돼 올해 6651억원, 2015년에는 3조7000억원 규모까지 성장할 것으로 관측하고 있다. 우리 정부는 LED산업을 21세기 신성장동력 산업으로 육성, 2012년 세계3대 LED생산국을 목표로 하고 있다.
특히 주목할 점은 LED방폭등이 속한 산업용 LED조명 부문의 괄목할 만한 성장이다.
지난 2006년 477억원 규모였던 국내 산업용 LED조명 시장은 2007년 869억원으로 54.8% 성장한 데 이어 2008년엔 1267억원으로 68.5%, 2009년엔 1638억원으로 77.3% 성장하는 등 그 폭을 점점 키워오고 있다.
아울러 LED방폭등에 대한 시장도 점차 확대되는 추세다.
주로 형광등과 백열등, 나트륨 등을 혼합한 형태로 제조된 기존의 일반 방폭등의 안전상에 문제가 제기 되면서 LED방폭등이 그 자리를 메워나가고 있기 때문이다.
한 LED조명 유통업체 관계자는 “최근 국내의 모 기업과 LED조명 납품 계약을 체결해 공장등과 형광등을 시범 설치해 진행 중인데 발주처 측에서 방폭등은 필히 LED방폭등으로 해달라는 주문이 있었다”며 “현재 LED방폭등 특허나 인증을 받은 업체 중심으로 물색 중”이라고 말했다.
현재 화우테크놀러지, 동양방폭전기, 루미시스, 아스트로 등 LED조명 전문업체가 LED방폭등을 생산하거나 유통 중이며 이중 화우테크놀러지는 지난해 국내 최초로 해외 및 국내에서 동시에 10W 이상의 고와트급 LED방폭등 제품으로 국제전기기술위원회(IEC)의 국제방폭인증(IECEx)을 받기도 했다.
LED방폭등이 각광받는 가장 큰 이유는 친환경성 때문이다.
LED조명 적용으로 수명이 길어지는 것은 기본이고 수은이나 연납, 카드뮴 등 인체에 유해한 소재를 쓰지 않기 때문에 더욱 안전하다는 평가다. 크기가 기존 방폭등보다 작고 무게는 가벼워 설치가 쉽다는 점 역시 장점으로 꼽힌다.
물론 해결해야 할 과제도 많다. 가장 큰 걸림돌은 역시 높은 가격.
LED방폭등 전문업체 관계자는 “LED방폭등은 일반 방폭등에 비해 최대 10배까지 비싼 경우도 있어 문의 만큼 거래가 성사되지는 않고 있다”며 “LED 칩 자체 단가가 높기 때문인데 점차적으로 이 가격이 하향안정화 될 것으로 전망돼 긴 안목을 갖고 지속적으로 투자할 방침”이라고 말했다.
LED 조명전문업체의 특수영업 담당자는 “워낙 고가제품이다 보니 거래가 활성화됐다고 보기는 어렵고 이제 막 시장이 형성돼 자리를 잡아가는 단계”라며 “가정용뿐 아니라 산업용 LED조명에 대한 정부차원의 좀 더 구체적인 지원책이 마련되길 희망한다”고 말했다.
신아름기자 pouvoir@
'고단한 삶' 밝혀주던 백열전구 사라진다
에너지효율 굉장히 낮아, 2013년까지 민간부문서도 퇴출
이왕이면 더 큰 잔에 술을 따르고 이왕이면 마주 앉아 마시자고 그랬지(중략)
오늘도 목로주점 흙바람 벽엔 삼십 촉 백열등이 그네를 탄다(이연실 '목로주점)
1981년 발표된 이연실 씨의 '목로주점'에서 주점의 어둠을 밝히며 흔들리던 '삽십 촉 백열등'이란 삼십 와트짜리 백열전구를 말한다.
에너지 효율은 비록 크게 떨어졌지만, 백열전구는 가격이 싸고 수명이 길어 오랜 기간 어두운 밤 거리와 캄캄한 방 안을 밝혀왔다.
어느 맹인부부 가수의 노래도 희미한 백열등 밑으로 어느새 물든 노을의 거리여(중략)
비참한 우리 가난한 사랑을 위하며 끈질긴 우리의 삶을 위하며(천지인 '청계천 8가')
천지인이 부른 '청계천 8가'라는 민중가요에서처럼 서민과 민중들의 고단한 삶 한 귀퉁이를 늘 지키고 있었던 것도 백열전구다.
이 때문에 백열전구 하면 무엇보다 '서민', '민중', '고단한 삶'같은 단어들이 먼저 떠오르기 마련이다.
하지만 에너지의 95%가 열에너지로 발산되는 등 에너지낭비가 심해 백열전구는 조만간 퇴출될 운명에 놓여있다.
지식경제부 김용채 에너지관리과장은 "백열전구는 빛깔이나 따뜻한 느낌 때문에 서민들이 많이 애용해 왔지만 5%가 빛 에너지고 나머지는 열에너지로 발산해 에너지효율이 굉장히 낮다"면서 "오는 2013년까지 백열전구를 민간과 공공부문에서 모두 퇴출할 계획"이라고 말했다.
현재까지 공공부문에서 백열전구 퇴출은 마무리됐으며, 최근 민간부문에서 양계장을 시작으로 본격적인 퇴출 움직임이 시작됐다.
19세기 말 처음으로 개발한 미국의 에디슨이 제 2의 빛을 가져다 줬다며 당시 세계 최고의 과학자로 칭송 받았을 정도였던 백열전구. 백열전구가 세상에 선 보인지 130여 년, 과거의 영광을 뒤로한 채 백열전구는 우리 곁을 조용히 떠날 준비를 하고 있다.
필립스, 60와트 백열전구 대체 LED조명 선보여
필립스전자(대표 김태영, www.philips.co.kr)는 9월 2일부터 4일까지 대구 엑스코(EXCO)에서 열리는 '국제 라이팅&디스플레이코리아(L&D Korea 2010)'에서 60와트 급 백열전구를 대체할 LED전구 'Buld LED'를 선보였다.
'Buld LED'는 노란색 형광체를 소자에 씌우지 않고 전구에 직접 바른 것으로, 백열등과 비슷한 색상의 빛을 발산해 60W급 백열전구를 대체한다.
전력소비는 12W이고 광속은 800lm, 색 온도는 2700k이며 올 연말 출시한다.
DAEGU, Korea (AVING Special Report on 'L&D Korea 2010') -- <Visual News>
필립스LED, 내년부터 가격경쟁력으로 승부한다
9월 2일부터 4일까지 대구 엑스코(EXCO)에서 개최된 대구 국제 LED라이팅&디스플레이코리아(L&D Korea 2010)에 필립스전자가 참가했다.
필립스전자는 얼마 전 한국시장에 본격적으로 LED 관련 제품군들을 대거 출시하고 시장공략에 박차를 가하겠다고 공언한 바 있다. 세계조명회사 1위 기업이 한국시장에 제대로 덤벼들겠다는 내용인 만큼 필립스전자가 취할 향후 행보에 LED 업계의 관심이 집중되고 있다.
AVING뉴스는 이번 L&D Korea 2010 전시회에 참가한 필립스전자의 아태지역 LED담당 디렉터인 홍상진(S.J Hong) 이사를 만나 이번 전시회에 출품한 제품과 향후 한국시장과 글로벌시장에서 추구하게 될 전략들에 대해 들어봤다.
◇ L&D Korea 2010에 메인 기업으로 참가했다. 어떤 제품들을 내놨나?
기존 전구들을 1:1로 교체할 수 있는 제품들을 내놨다. 기존 할로겐, 백열등을 교체할 수 있는 제품들이다. 인도어(In Door) 및 아웃도어(Out Door) LED모듈도 가져왔다. 아웃도어 모듈에는 프로페셔널 마켓 위한 제품들을 선보였다. 일반 소비자를 위한 스탠드나 컬러 바뀌는 조명도 따로 나와 있다.
◇ 이번 전시회를 통해 기대하는 바는 무엇인가?
한국이 LED 관련해서 가장 발전한 나라라고 생각한다. 특히 대구는 LED 관련해서 발전하는 도시다. 필립스 제품이 더 많이 팔렸으면 좋겠다.
◇ 필립스가 한국시장에 LED조명 사업한다고 업계에서 난리다. 시장 자체가 크지 않은 한국에 관심을 가지는 특별한 이유라도 있나? 혹시 B2B에서 B2C로 시장을 확대시킨다는 계획인가?
한국의 표준이 세계의 표준이 될 가능성이 크다. 문제는 필립스가 맞추더라도 한국이 기준을 또 올릴 가능성이 있다는 것이다(웃음). 한국시장에서 B2B와 B2C는 모두 중요하다. 한국에 중점을 두는 이유는 한국이라는 시장 자체가 하이테크 제품이 가장 먼저 평가되는 테스트베드 시장이고 이에 따라 전 세계에 파급되는 홍보효과도 크기 때문이다. 한국의 대기업들도 시작하는 이 시장에서 필립스가 리더 할 수 있다면 레퍼런스 차원에서도 충분히 의미가 있다.
◇ 9월에 LED조명 신제품 라인업을 대거 소개한다고 했다. 한국시장을 파고들 특별한 전략이 있다면?
한국은 쉬운 시장이 아니다. 인증, 효율문제 등 여러 가지로 정부 차원에서도 쉽지 않다. 한국시장은 낮은 가격으로 진출할 생각은 없다. 좋은 제품으로 정당한 가격으로 승부하고 싶다. B2B, B2C 동일하게 집중해서 OEM이나 무역 등 두 채널을 동시에 공략할 생각이다.
◇ 한국 경쟁사로는 어디를 꼽고 있나? 이들과 비교해서 필립스 LED만의 경쟁력은 무엇인가?
한국경쟁사로는 당장에는 삼성LED, LG이노텍, LG전자, 서울반도체 등이 있다. 이들은 한국시장에서의 경쟁사라기보다는 글로벌하게 경쟁할 것이다. 필립스 LED는 LED 자체로만 본다면, 다른 업체에 비해 약간 앞선 기술 외에 지난 100년간 쌓아온 세일즈, 마케팅, 채널 관리 등의 노하우가 장점이다. 전략적으로 많이 투자했기 때문인데 특히 특허가 강점이다. 결국 LED시장에서는 특허를 많이 가진 기업이 이길 것이다.
◇ 필립스코리아의 조명사업부문 매출 비중은 어느 정도 되나?
조명부문이 30%, 헬스와 가전부문이 동일하게 35%이다. 이윤 기준으로 보면 조명부문이 35% 넘는다. 앞으로 집중할 분야다.
◇ 중국과 인도 시장은 전 세계적으로도 중요하다. 이 두 국가의 언어권만 하더라도 전 세계의 절반을 차지한다. 필립스는 이 시장을 어떻게 관리하고 있나?
필립스의 또 하나의 장점은 인도와 중국에 세일즈마케팅 채널을 잘 관리하고 있다는 것이다. 필립스는 중국에서 오랫동안 일해왔기 때문에 정부와의 관계가 잘 정립돼 있다. 특히 꽌시가 중요한 중국에서 필립스만의 대정부 관계는 향후 전망을 좋게 볼 수 있는 중요한 요인 중 하나다. 인도도 마찬가지다. 그래서 모두 자신 있어 한다.
◇ 필립스전자 본사 2분기 이익이 2억 유로를 넘었다. 하반기 실적은 미지수란 얘기도 있지만, 이머징마켓인 아시아 시장에서 매출이 39%나 증가했다는 것은 긍정적 메시지인 것 같다. 그 동안 M&A를 통해 약 11개 기업을 통합해 덩치를 키워왔는데, 앞으로의 계획은?
그 동안 LED라고 하면 효율이 좋아야 한다고 해서 효율 경쟁이 심했다. 그런데 내년부터는 LED가 오버 캐퍼(Over Capacity)가 될 것이다. 결국 가격경쟁력이 승부의 관건이 될 것이다. 내년에 중점 둘 부분은 코스트다운(Cost Down)을 최대한 빨리 할 수 있는 부분으로 가지 않을까 생각된다. 전 세계에 퍼져있는 생산기지를 중국이나 인도로 옮긴다든지, 제품개발부터 동일한 부품을 많이 사용해서 제품원가를 다운시키는 것도 방법이다.
DAEGU, Korea (AVING Special Report on 'L&D Korea 2010') -- <Visual News>
필립스, LED제품 라인업 확대해 조명시장 공략 강화
필립스조명 아태지역 사장, 올리비에 피콜린이 방한해 기자간담회 개최
필립스의 소비자용LED램프
헬스앤웰빙 부문의 선도기업이자 세계 1위의 조명업체인 ㈜필립스전자(한국지사 대표 : 김태영)는 9월 2일 조명사업부 아태지역 사장인 올리비에 피콜린(Olivier Piccolin)이 방한해 서울 소공동 웨스틴 조선호텔에서 기자간담회를 가졌다고 밝혔다.
이번 기자간담회에는 올리비에 피콜린 사장과 함께 한국에서 필립스 조명사업부를 총괄하는 김윤영 부사장이 함께 참석해 세계 LED조명 시장의 동향과 향후 한국에서의 전략에 대해 발표했다.
필립스는 이번 기자간담회를 통해 도로조명과 사무실조명, 매장조명 등에 관한 LED조명 솔루션뿐만 아니라, 기존 백열램프, 할로겐램프의 교체형(Retrofit) LED램프에서 가정용 LED등기구까지 다양한 영역에서 사용될 수 있는 LED조명 제품들을 폭넓게 소개했다.
필립스는 올해 4월, 국내 최초로 소비자 유통채널인 이마트에서 선보였던 40와트(W) 백열등 교체형(Retrofit) LED램프를 더 밝은 60와트의 백열등까지 대체할 수 있도록 성능을 향상시켜 출시할 예정이다. 이 제품은 40와트 백열등 교체형 LED램프에 비해 70%이상 광효율(lm/w)이 향상되었음에도 불구하고, 가격은 2만원대로 책정해 소비자시장에서 LED램프가 보다 넓게 보급될 수 있도록 할 계획이다.
뿐만 아니라, 필립스는 천정조명, 벽조명, 스탠드 및 테이블 조명 등에서 사용되어 고급스러운 분위기를 연출할 수 있는 실내용 LED등기구 ‘레디노(LEDINO Gen-II)’를 런칭하며 본격적으로 소비자 LED등기구 시장을 공략한다는 방침이다.
또한, 실내외 다양한 공간의 등기구에서 사용될 수 있는 LED모듈 ‘포티모(Fortimo)’는 기존 제품에 비해 시스템 효율을 향상시켜 출시된다. 포티모는 연색성이 우수하고 빛의 세기를 조절할 수 있으며, 열과 자외선을 방출하지 않아 식품 및 의류매장, 사무실, 주차장 등의 조명으로 폭넓게 적용될 수 있는 것이 특징이다.
가로등과 보안등으로 사용되어 도시의 안전은 유지하고, 50%의 에너지를 절약할 수 있는 LED 도로조명 제품들도 함께 선보일 예정이다. 필립스의 LED도로조명은 향후 향상된 LED칩으로 제품을 업그레이드 할 수 있도록 디자인 되었으며, 해가 뜨고 지는 시간 때에 따라 조명을 서서히 끄고 밝힐 수 있는 조도조절(Step-Dimming) 기능을 장착한 것이 장점이다.
필립스 조명사업부 김윤영 부사장은 “각 조명분야에서 LED제품의 라인업을 강화해 소비자가 보다 다양하게 LED조명을 사용할 수 있는 기회를 제공하게 되어 기쁘다.”라며, “전기료가 적고, 수은 및 중금속을 포함하지 않아 환경 친화적인 LED조명이 소비자를 중심으로 폭 넓게 보급될 수 있도록 노력할 것이다.”라고 말했다.
필립스 조명사업부문 아시아태평양 지역을 총괄하고 있는 올리비에 피콜린 사장은 “세계 조명시장에서 LED조명은 각 나라 정부의 고효율 에너지 정책과 함께 급격한 성장세를 이어가고 있으며, 가정용 LED조명 역시 현재는 전체 가정용 조명시장의 1~2%정도에 불과하지만, 백열램프를 교체하는 수요만으로도 매년 20%씩 가파르게 성장하고 있다.”라며, “이에 따라 필립스는 120년간 조명분야에서 쌓아온 전문성을 바탕으로 LED조명이 시장에 잘 정착될 수 있도록 노력하고 있으며, 앞으로도 LED 시장을 개척하기 위해 제품의 신뢰도와 가격 경쟁력이 우수한 제품들을 선보일 것.”이라고 말했다.
한편, 필립스는 2일부터 4일까지 사흘간 대구에서 개최하는 '국제 LED 조명 및 디스플레이 전시회(International LED Lighting &Display KOREA2010, 이하 국제L&D Korea)'에 공식 후원사로 참가해 하반기에 출시할 다양한 제품들을 선보이고 있다.
/ 엄재성 기자 news@lednews.net
밝은 패션을 만들어주는 LED장식된 치마
Electrostatic Power Harvesting in Textiles.pdf
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패션스타들은 그들의 움직임을 따라서 밝게 빛나는 LED 장식된 치마를 입고 실내에서도 편하게 작업할 수 있게 되었다.
MIT의 Rehmi Post와 그의 동료들이 개발한 Sp4rkl3 치마는 나일론과 테플론이 교차하는 레이어에 간단한 회로들을 가지고 있다. 이 물질들은 서로 마찰할 때 정전기를 발생하게 되는데, 즉, 입은 사람의 신체적인 움직임의 정도에 따라서 마찰 에너지를 사용하여 전력을 얻게 되고 이것이 LED 디스플레이를 밝혀주게 된다. 이 회로들은 마치 가변 커패시터와 같은 역할을 하여 발생된 전하를 저장하게 되며 회로가 일정수준으로 방전하게 되면, LED에 전원을 넣어주게 된다. 
이것의 성능을 평가하기 위해서 1㏀의 부하저항을 달고 약 1cm의 패널간 거리를 유지했을 때, 충전 사이클 당 657 μJ의 에너지 또는 1.3mW의 평균 파워를 얻을 수 있었다. 그리고 2008년 11월에서 2009년 2월까지 12주 동안 보스톤 과학박물관에서 내구성에 대한 실험을 위해 마네킹에 이 치마를 입혀놓았었다. 마네킹에 입혀진 치마는 스텝모터가 장착되어졌고, 사람들이 버튼을 누르면 2초에 앞뒤로 3회를 흔들고 1초 동안 쉬도록 프로그램 되었다. 박물관에 있는 동안에, 약 만7천 번의 버튼이 눌러졌기 때문에 이 치마는 5만 번의 흔들림이 있었던 것이다. 그러나 이 실험에서 성능이나 구조적인 상태가 현저히 저하되지 않은 결과를 보여주었다.
이 기술은 마찰전기를 전하소스를 가진 멀티 모드의 기계식으로 구동되는 차지 펌프를 결합 함으로서 더 높은 변환효율을 가질 수 있을 것으로 예상된다. 그리고 이 방법은 옷으로만 제조될 수 있도록 한정되지 않았으며, 패키징, 인클로저, 인쇄 매체, 카페트 및 건물 건축을 위한 재료까지 적용될 수 있다. 또한 원하는 만큼 마찰이 발생하도록 하기 위해서 선택적으로 시스템의 동작을 조절할 수 있는 반수동형 기계 작동을 위한 애플리케이션에도 적용하는 것이 가능할 것이다.
그러나 이 기술이 좀더 발전하기 위해서 가장 큰 문제점은 정전기가 모델링, 예측 및 제어하기 힘들다는 것이다. 현재 이 연구는 마찰현상을 최소화하거나 그 효과를 완화하는데 초점을 맞추어 진행하고 있다.
향후 이 연구의 주요한 방향은 표준 저전력 전자제품과 호환될 수 있는 전압으로 출력전압을 효율적으로 변환시키는 것과 마찰 전기를 이용한 충전과 정전기 유도를 최적화하는 것이다. 그리고 모든 직물 또는 인쇄 컴포넌트들과 같이 비선형적인 컴퍼넌트를 실현하는 것과 직물시스템과 호환되는 반도체 패키지를 개발하는 것에 목표를 두고 있다.
출처 : electrostatics
저렴한 태양전지를 만들 수 있는 새로운 실리콘 에칭 기술
Cheaper, better solar cell Is full of holes
미 에너지부의 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory, NREL)의 연구진은 실리콘 태양전지에 적용할 수 있는 저비용의 새로운 에칭 기술을 개발했다. 이번 연구진은 이 에칭 기술로 콤팩트디스크 크기의 실리콘 웨이퍼 위에 무수히 많은 기공을 형성할 수 있었다.
미세 기공의 깊이가 깊어질수록 실리콘 웨이퍼의 색깔은 점점 더 검게 보여서 결국 완전히 순수한 검정색을 띠게 된다. 이때, 이러한 웨이퍼는 태양 빛의 모든 색깔을 완전하게 흡수할 수 있게 된다. 이러한 에칭 공정은 간단하면서도 비용이 적게 들어가는 기술이고 태양전지의 효율성을 크게 높일 뿐만 아니라 태양전지의 제조단가도 크게 낮출 수 있다는 장점을 가진다.
흑색 실리콘 웨이퍼는 상온에서 약 3 분만에 만들어질 수 있고 100℉에서 약 1 분 이내에 만들어질 수 있다. 이 연구결과는 오늘날 태양전지 어레이보다 더 효율적이면서 더 저렴한 태양전지를 만들 수 있게 한다.
각각의 패킷(packet)은 광자인데, 이것으로 인해서 태양 에너지가 전자로 변화될 수 있다. 광자가 태양전지 표면에서 반사되면, 광자의 에너지는 소실된다. 빛이 물체와 부딪쳤을 때 일반적으로 일부의 빛이 반사되지만 흑색 실리콘 웨이퍼는 이것을 때린 모든 빛을 흡수할 수 있다. 인간 눈으로는 웨이퍼가 흑색으로 인지되는데, 이것은 햇빛이 망막에서 흑색을 거의 반사하지 못하기 때문이다. 또한 이것은 일반적인 고체 표면보다 빛의 파장을 훨씬 더 많이 흡수할 수 있는 무수히 많은 기공을 가지고 있는데, 이것은 천장 타일에 많은 기공을 만들어서 더 많은 소리를 흡수하게 하는 것과 동일한 이치이다.
연구진은 처음에는 약 10개 원자 두께의 매우 얇은 금 층을 코팅하기 위해서 비용이 많이 드는 진공 펌프가 요구되는 증착 기술을 사용했다. 과산화수소와 플루오르화 수소산(hydrofluoric acid)의 혼합물이 아주 얇은 금 층 위에 부어질 때, 매끄러운 웨이퍼 표면 위에 기공이 발생하게 된다. 이로 인해서 수십 억 개의 구멍이 발생된다. 연구진은 비용이 많이 드는 진공 펌프와 증착 장치가 이 기술을 상용화하는데 걸림돌이 될 수 있다는 것을 알게 되었다. 그래서 진공 증착 기술을 완전히 배제할 수 있는 저렴한 증착 기술을 개발하는 것을 목표로 삼았다.
연구진은 우연히 새로운 기술을 발견하게 되었는데 이 프로세스는 매우 간단하고 저렴한 비용으로 수행할 수 있었다. 연구진은 금 층을 형성하고 산 혼합물을 첨가하는 이 두 공정을 혼합시켰다. 그래서 실리콘 표면 위에 콜로이드 금(colloidal gold)라고 불리는 금 나노입자의 용액을 부어서 웨이퍼가 금만 남기도록 장시간 놓아두었고 그 후에 웨이퍼를 에칭시켰다. 웨이퍼는 거의 흑색으로 변했다.
연구진은 흑색 실리콘을 테스트했고 염화금산(chloroauric acid) 등의 매우 저렴한 물질을 사용해서 2 % 미만의 원치 않는 반사를 감소시킬 수 있다는 것을 발견했다. 더 비용이 많이 드는 기존의 실리콘 질화물 반사 방지층을 사용하는 방법에 비해서 약 3~7%의 반사율을 감소시킬 수 있었다. 또한 추가적인 보너스로 흑색 실리콘은 기존의 반사 방지 층보다 훨씬 더 낮은 각도의 아침 및 오후 태양광의 반사를 예방한다.
기공이 광파만큼 크다면 광선은 이것을 날카로운 계면으로 인지할 수 있기 때문에 기공이 태양 파장보다 더 작을 필요가 있다. 날카로운 계면은 태양 광선이 들어와서 전기로 변하기 전에 태양광을 표면으로부터 반사시킨다.
연구진은 광자가 전자로 바뀔 수 있는 이상적인 기공의 깊이와 지름을 평가하는 연구를 수행했다. 연구진은 16.8%의 효율을 달성할 수 있었는데, 이것은 기공이 “골디락스(Goldilock)" 원리로 부착되도록 함으로써 실현되었다. 기공은 반사를 차단하기 위해서 충분히 깊어야 하지만 태양 전지를 못 쓰게 만들지 않도록 적당하게 깊어야 한다.
연구진은 수억 개의 기공이 평균적으로 약 500 나노미터 또는 0.5 마이크론 깊이로 형성되고 빛의 파장보다 조금 더 좁은 지름을 가질 때 가장 좋은 결과가 구현된다는 것을 발견했다. 이런 깊이와 지름은 상온에서 3분 동안의 습식 에칭으로 달성할 수 있었다.
출처 : nanowerk
SiC 위에서 성장된 그래핀 층
Counting the number of graphene layers grown on SiC
일본의 NTT와 도쿠시마 대학(University of Tokushima)의 연구진은 저에너지 전자현미경을 통해서 그래핀 층 수를 측정할 수 있는 새로운 방법을 개발했다.
그래핀은 벌집 격자를 가진 sp2-결합 탄소 원자의 2 차원 시트이다. 극소층(1개 층에서 몇 개 층까지를 가진) 그래핀 시트는 많은 매력적인 성질을 가지고 있고 다양한 잠재적인 적용을 가진다. 특히, 실리콘 트랜지스터의 소형화가 물리적 한계에 도달했기 때문에, 그래핀의 뛰어난 전도 특성과 표준 리소그래피 기술과의 호환성 때문에 많은 사람들은 그래핀이 새로운 탄소 나노전자장치에 중심적인 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 그러나 실제 적용할 수 있을 정도의 대규모 그래핀 제조 방법은 아직까지 개발되지 않았다.
SiC의 열분해법(Thermal decomposition method)은 웨이퍼 크기의 그래핀을 제조하는 간단하고 손쉬운 방법이다. 그래핀은 SiC 기판 위에 항상 에피택시하게 성장하고 그래핀 층은 카펫처럼 기판을 덮는다. 연구진은 SiC 위에 존재하는 에피택시 그래핀이 단일 결정 그래핀 기판을 성장하는데 가장 실행 가능한 방법이라고 믿고 있다.
초고진공에서의 성장 환경을 최적화함으로서, 연구진은 가장 큰 균일한 면적을 가진 에피택시 이중층 그래핀을 성장시키는데 성공했다. 균일한 이중층 영역은 순수한 이중층 그래핀이 충분히 큰 수송 성질을 가지게 했고, 이것은 포토리소그래피(photolithography)로 제조된 장치를 사용해서 조사되었다.
최근에, 연구진은 아르곤 가스 환경에서 열 분해법으로 마이크로미터 크기의 단일층 그래핀을 성장시켰다. 이 열 분해법은 균일한 단일층을 성장시키는 잘 알려진 방법이었다. 연구진은 탑-게이트 홀 장치(top-gate Hall device)를 사용해서 에피택시 단일층과 이중층 그래핀의 수송 성질을 비교했다. 양자 홀 효과(Quantum Hall effect)는 게이트 제어 하에서 단일층 그래핀 홀 장치로 관찰되었다. 이중층 그래핀 트랜지스터는 단일층 그래핀 트랜지스터보다 더 높은 점멸비(on/off ratio)를 가졌다. 상당히 균일한 단일층과 이중층 그래핀 시트가 몇 마이크로미터 길이를 가진다는 것을 확인하였다. 이런 그래핀 기판은 그래핀의 기본 연구 및 장치 연구에 큰 영향을 끼친다.
연구진은 SiC 기판 위에 에피택시 극소층 그래핀(few-layer graphene)의 단일 결정 성장에 대한 연구를 수행했다. 연구진은 저에너지 전자 현미경을 사용해서 그래핀 층의 수를 측정할 수 있는 방법을 개발했다. 이것은 공기 중에서 주사 탐침 현미경(Scanning probe microscopy)으로 에피택시 극소층 그래핀의 층수 분포를 평가하는데 유용했다. 일함수와 C1s 결합 에너지의 층수 의존도는 광전자 방사 현미경(photoelectron emission microscopy)을 사용해서 평가되었다. 연구진은 표면 형상과 그래핀 분포에 대한 관찰을 기반으로 해서 에피택시 극소층 그래핀의 성장 프로세스를 조사했다. 연구진은 성장 메커니즘을 알기 위해서 SiC 표면 구조를 계산했다. 몇 마이크로미터 크기를 가진 균일한 이중층 그래핀은 초고진공에서 어닐링으로 만들어졌다.
HIbino 박사는 저에너지 전자현미경과 같은 다양한 미세 측정기술을 사용해서 반도체 표면 위의 동적 프로세스를 연구했고, 현재의 주요 관심사는 에피택시 그래핀 성장이다. Kageshima 박사는 반도체 나노구조와 계산 물리학 기술에 관한 연구를 진행했고 제1원리 방법을 사용해서 그래핀의 원자 및 전자 구조에 대한 이론적인 연구를 진행하고 있다. Nagase 박사는 메소스코픽 장치(mesoscopic device)를 위한 제조 프로세스를 연구했고 주사 탐침 기술을 사용해서 에피택시 그래핀의 전기 성질을 조사하고 있다. 이 연구는 일본 학술진흥회(Japan Society for the Promotion of Science)의 KAKENHI(19310085, 21246006)에 의해서 자금이 부분적으로 지원되었다.
이 연구결과는 저널 J. Phys D: Appl. Phys 에 “Epitaxial few-layer graphene: towards single crystal growth” 이라는 제목으로 게재되었다(doi: 10.1088/0022-3727/43/37/374005).
Epitaxial few-layer graphene: towards single crystal growth.pdf
출처 : nanotechweb
선전경제특구 30주년 특집 - 개혁개방의 꽃 피우기까지
1980년 덩샤오핑 주도로 개혁개방 1번지로 선정
중국식 사회주의가 고속성장의 열쇠
□ 오늘 선전경제특구 30주년 기념행사 개최
○ 오늘 9월 6일, 선전은 경제특구 지정 30주년을 맞이해 기념행사를 거행함. 후진타오 주석을 비롯해 왕치산(王岐山) 국무원 부총리, 홍콩 도널드 쩡 행정장관 등 정치각계의 고위급 인사가 참여한 가운데 성대한 행사가 치러짐.
○ 어제 5일, 불꽃놀이와 레이저쇼로 연출된 전야제 행사를 통해 고조된 축제 분위기는 엄격한 통제 하에 오늘 기념행사를 취재하려는 기자들의 취재 열기로 이어지며 국내외 이목이 집중됨.
□ 杀出一条血路 : 죽을힘을 다해 찾은 개혁개방의 길
○ 1979년 중앙정부와 광둥성 정부는 정식으로 선전시를 설립하고 1980년 8월, 전국인민대표대회 상무위원회를 통해 주하이(珠海), 산토우(汕头), 샤먼(厦门)과 함께 선전에 중국 최초의 경제특구 설립을 비준함.
○ 경제특구의 명분과 기능에 대한 논의와 이견이 산발하던 1984년 덩샤오핑은 남순(南巡)을 통해 '선전의 발전과 경험은 우리의 경제특구 정책이 옳은 것임을 증명한다'며 경제특구에 대한 논란을 일소하고, '죽을힘을 다해 길을 찾자(杀出一条血路)'는 정신으로 개혁개방에 박차를 가함.
○ 1989년 톈안문 사태로 경제개발의 초점이 흐려지자 1992년 덩샤오핑은 2차 남순을 통해 선전을 재차 방문하고 '개혁개방은 반드시 따라야 할 도리(硬道理)'라며 경제개발과 대외개방의 중요성을 다시 한번 강조함.
○ 이로써 남부 해안 변방의 이름 없는 작은 어촌에 불과했던 선전은 덩샤오핑의 안목과 추진력으로 경제특구로 지정된 이래 '개혁개방의 1번지'로서 중국의 대표적인 국제 경제도시로 부상함.
□ 走出一条新路 : 위기에 맞서 찾은 쇄신의 길
○ 2003년 인터넷에 '선전, 누구에게 버림 받았나(深圳, 你被谁抛弃?)'라는 글이 주목 받으면서 선전특구의 정체성과 명분에 대한 토론의 장이 형성됨.
○ 당시 선전은 이미 경제특구의 정책적 우위를 상실하고, 토지, 물, 환경 등 자원도 경쟁력을 잃어 기업이전 현상이 심화되면서 고투자, 고소모, 자부가가치 등 경제발전의 정체기에 봉착함.
○ 선전시 정부는 '새 길을 찾자(走出一条新路)'라는 기치 아래 선전특구의 쇄신을 모색, 2009년 5월 '선전시종합개혁방안(深圳市综合配套改革总体方案)'을 발표하고 개혁개방 확대, 국제규범 지향, 체제 개혁, 내륙 및 홍콩과의 경제협력 등 4대 개혁방안을 발표함.
□ 党的基本路线一百年不动摇 : 100년간 흔들림 없는 개혁개방의 길
○ 선전경제특구 확대로 개혁개방 고수
- 선전시정부는 지난 5월 뤄후(羅湖), 푸톈(福田), 난산(南山), 옌톈(鹽田), 뤄후(羅湖) 등 홍콩과 인접한 4개구만을 경제특구로 지정하고 일시양법(一市两法)의 체제로 운영해 오던 것을 바오안(寶安), 룽강(龍崗)구, 광밍(光明)신구 등 3개구까지 확대 포함키로 함.
- 이에 따라 선전경제특구의 면적이 395㎢에서 1,948㎢로 증대되고 시 전역에 동일한 정책이 적용되어 특구와 비특구 간 차별이 사라지고 도시 전체의 사회경제 발전이 가속될 것으로 기대됨.
○ 후진타오 주석, 기념행사 연설 통해 개혁개방 정신 계승 강조
- 후 주석은 선전경제특구의 눈부신 발전을 중국식 사회주의 노선의 성공사례로 꼽고 정치적으로는 사회주의 체제를 따르되 경제적으로는 대외개방을 지향하는 현 체제의 혁신성을 칭송함. 용감한 변혁과 용감한 창신을 거듭하여 어떠한 위험과 간섭에도 굴하지 않고 영원히 경직되지도 정체하지도 않는 개혁개방의 길을 갈 것을 역설함.
자료원 : 신화망, 인민망 등 현지 언론보도 종합, 코트라 광저우KBC
한국, 이란 제재 동참
South Korea Aims Sanctions at Iran
한국은 9월 8일, 126개 이란 기업과 개인을 경제 제재 대상으로 선정했는데, 이와 같은 조치가 양국의 성장하고 있는 무역과 에너지 관계에 악영향을 줄 것이라는 이란의 경고에도 불구하고 이란의 주요 은행까지 제재에 포함된 것으로 알려졌다.
한국의 이번 제재에는 멜랏은행(Bank Mellat) 서울 지점에 대한 효과적인 규제도 포함되어 있는데, 이 은행은 한국의 대이란 수출 업무의 70%를 처리하고 있다. 미국은 멜랏은행을 이란 핵, 미사일을 비롯한 국방 기업에 수백만 달러의 자금을 제공한 혐의를 두고 있다. 지금부터 멜랏은행 서울 지점은 모든 금융 업무를 처리하는데 있어서 중앙은행인 한국은행의 승인을 받아야 한다.
한국은 유엔 안보리가 강제한 제재에 동참하라는 증가하는 미국의 강한 압력을 받고 있었다. 한국은 중동에서 가장 큰 교역 대상국인 이란과 무역 및 에너지 분야에서의 관계와 미국의 압력 사이에서 균형을 찾고자 노력해 왔다. 한편, 이란은 어떠한 새로운 제재에 대해서도 상응하는 보복조치로 한국산 자동차와 전자제품의 수입을 거부한다고 협박했다. 결국, 한국의 제재는 이전에 일본과 유럽연합이 발표한 것과 유사한 수준에서 결정되었다.
기자회견에서 익명을 요구한 외무부 당국자는 이란에 제재를 부과하기로 한 결정은 북한이 핵무기를 포기하도록 만드는 국제적인 압력을 이끌어 내기 위한 것이라고 말했다. "한국 정부는 이란이 핵비확산을 위한 국제적인 노력에 동참하고 관련 유엔 안보리 결의안에 의거한 의무를 충실히 수행할 것을 바라고 있다"고 외무 대변인 김영선이 성명을 통해 밝혔다.
지난해 한국과 이란의 교역 규모는 2001년의 29억 달러에 비해 96억 달러로 증가한 것으로 드러났다. 2010년 첫 7개월 동안만 해도 작년 동기와 비교할 때 53% 증가한 74억 달러를 기록했는데 한국에 대한 이란의 원유 수출 증가와 이란 내 한국산 자동차 및 전자제품 수요가 증가한 것이 주요 원인이다. 이란은 한국의 네 번째 큰 원유 수입국으로 전체 수입량의 10%를 차지하고 있다.
9월 8일 한국은 이란으로부터 원유 수입을 줄이지 않을 것이지만, 이란 석유 및 가스 산업에 대한 새로운 투자, 기술 서비스, 금융 서비스, 건설 계약 등은 금지한다고 발표했다. 한국 기업은 이란 내 건설 및 엔지니어링 시장에서 상당한 역할을 수행하고 있는데, 현재 수주량만 해도 19억 달러에 달하는 것으로 추정된다.
한국 금융 규제기관도 부정기 시한 동안 멜랏은행의 영업을 중단시킬 계획을 가지고 있으며, 지역 언론에 따르면 이란의 무기 개발에 참여한 혐의로 2개월 간 영업정지를 받을 것으로 알려졌다. 또한 정부 당국자는 제3국에서 멜랏은행 서울 지점을 통해 이란으로 송금하는 것도 금지된다고 밝혔다. 한 외무부 고위 당국자는 "멜랏은행 서울지점은 더 이상 정상적으로 영업할 수 없을 것"이라고 말했다.
한국 정부 당국자들은 이란과 원화를 기반으로 한 계좌를 이용할 수 있게 하는 협상을 벌이고 있었다고 말했다. 이를 통해 한국 기업들은 유럽과 일본 은행을 통해 석유 대금 및 기타 합법적인 거래를 수행하는데 필요한 돈을 구해야 하는 수고를 덜 수 있게 된다.
한편, 미국은 불법 핵거래에 가담한 이란 기관을 도운 혐의를 받고 있는 한 독일계 은행에 제재를 부과했다. 재무부는 9월 7일 EIH(Europaeisch-Iranische Handelsbank) 은행에 대한 제재 조치를 취한다고 발표했으며, 미국 금융 시스템으로부터 고립될 것이라고 밝혔다. 테러 및 금융 정보 차관 스튜어트 레비는 해당 은행이 "이란에 있어 핵심적인 금융 창구였다"고 밝히면서 "이란의 대량살상무기(WMD) 확산자에게 금융 서비스를 제공해 왔다"고 덧붙였다. 미국과 유럽은 유엔 안보리가 대이란 제재를 통과시킨 이후 이란에 대한 압박을 강화해 왔다.
출처 : nytimes
Source : LED마켓, KISTI 外.
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