형광등 대체하는 'LED·OLED'가 온다

최근 친환경적인 소재 적용과 원가 절감 그리고 낮은 전력 소비를 강점으로 내세운 녹색 기술(Green Technology)에 대한 관심이 높아지고 있다. 정부도 녹색성장을 정부의 핵심과제로 선정하면서 녹색 기술에 대한 과감한 투자를 약속하기도 했다.

이처럼 녹색성장에 대한 관심이 높아지고 정부차원에서 추진하게된 배경에는 우리나라가 최근 OECD 가입국 중 이산화탄소(CO2) 배출량이 세계 1위에 올라 수출 성장의 발목을 잡고 있다는 판단에서다. 특히 수출을 통해 국가경쟁력을 유지하고 있는 정부로서는 최근 각국의 환경기준이 강화되면서 규제 대상에 포함되는 수출품이 늘어나고 있는 것.

지난 교토기후협약에 가입 시 각국은 의무적으로 이산화탄소 발생량을 7% 감소해야 한다. 이미 미국이나 호주 대만, 일본 등에서는 전력소비가 큰 백열전구의 판매와 사용이 금지되는 법안이 마련중이다. 또 일반 형광등도 촉매로 사용되는 중금속 때문에 오는 2012년부터 RoHS(유해물질사용제한지침), WEEE(재활용비용생산자부담정책) 규제를 통해 감산 계획이 예정되어 있다.

이같은 전세계 기조에 따라 녹색성장기술 중 전체 전력 소비 중 큰 부분을 차지하는 조명 부문에 대한 기술 개발이 시급한 상황이다.

현재 우리나라 전력 소비 구조를 보면 전체 전력 소비 중 19% 이상이 조명으로 소비되고 있다. 시간이 지날수록 에너지소비량이 기하급수적으로 늘어날 것으로 예상된다. 따라서 기존 조명 기술을 대체할 수 있는 차세대 조명 기술인 발광다이오드(LED)나 유기발광다이오드(OLED) 기술이 절실히 필요할 때다.

이에따라 지식경제부는 오는 2015년까지 일반 조명의 30%정도를 LED 조명으로 대체키로 했으며 1조원 수준의 LED펀드로 조성하기로 했다. 이로 인해 대체 전력절감 효과는 1조6,000억 원에 이를 전망이다.

■형광등·백열등 대체하는 LED·OLED가 온다

현재 가구에서 쓰는 일반적인 조명은 형광등과 백열등이다. 백열등은 가장 태양광에 비슷한 조명으로 100년 이상 사용하고 있지만 최근 광원효율(lm/W : 루멘/와트, 광원의 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 에너지 효율)이 낮다는 지적에 따라 퇴출위기에 놓여있다.

형광등은 우수한 광원효율과 저렴한 가격으로 대부분의 가정에서 사용하고 있는 조명이다. 그러나 최근 형광등에는 수은(HG)이 사용되어, 깨지게 되면 환경오염문제를 야기하는 문제가 제기되고 있는 상황이다.

이같은 문제를 해결하기 위해 각국은 LED 및 OLED 조명에 대한 기술 개발에 박차를 가하고 있다.

현재 상용화 된 LED 조명의 경우에는 광원효율도 형광등과 비슷하거나 우수하며 사용시간도 10만 시간 정도로 길다. 그러나 아직까지 가격이 비싸고 제품에 뜨거운 열이 발생한다는 단점이 있다.

이에 반해 아직 상용화 되진 않았지만 LED와 함께 차세대 조명으로 주목받고 있는 OLED는 광원효율이 50 정도로 LED의 절반 수준이다. 사용시간은 아직 기술 개발중이다보니 2만 시간 정도로 짧은 편이다. 단, LED에 비해 단가가 저렴하며 열 문제도 발생하지 않는다는 장점이 있다. 여기에 소재 자체가 유연하기 때문에 다양한 디자인이 가능하다.

또한 OLED 조명의 가장 큰 특징은 면광원이라는 점이다. 면광원이란 점광원에 대비되는 말로 표면이 균일하게 빛나는 광원을 말한다. 점광원인 LED에 비해 비교적 넓게 빛을 발산할 수 있으며 광원효율도 좋은 편이다. 또 소재의 특성 상 다양한 컬러를 낼 수 있다는 장점도 있다.

■미국·유럽·일본 주도···우리나라는 2006년부터 기술 개발 시작

미국은 에너지부(DOE)에서 'Next Generation Lighting' 프로젝트를 진행했다. 지난 1999년부터 오는 2020년까지 전체투입연구비의 46.8%를 투자해 OLED 기술 개발에 나서고 있다. 오는 2012년에 76 lm/W 제품 개발을 목표로 하고 있다.

유럽도 2,000만 유로를 투입해 OLED100eu, ComboLED 등 8개 과제를 수행중이다. 유럽의 경우에는 미국이나 일본과는 달리 오스람(Osram), 필립스(Philips), 지멘스(Siemens)등의 기업 참여형 기술 개발이 진행되고 있다.

일본은 신에너지종합개발기구(NEDO)가 주관, 2004년부터 2011년까지 약 45억엔을 투입해 기술 개발을 진행하고 있다. 궁극적으로 기존 형광등 조명을 OLED 조명으로 대체한다는 계획이다. 

우리나라는 지난 2006년 하반기부터 정부의 지원 아래 기술 개발이 시작됐다. 초기에는 디스플레이 기술 위해 개발을 진행했으나 2006년 하반기부터 조명을 위한 기술 개발이 시작됐다.

LED 기술을 이용한 조명용 면광원 기술개발, 초저가형 유기 면광원 조명시스템 기술 개발, 환경/감성형 OLED 면조명 기술 등 다양한 프로젝트들이 진행되고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)는 최근 환경의 변화에 따라 최적의 조명을 제공하는 친환경/에너지 절감형 스마트 OLED 면조명 기술 개발에 한창이다.

또 투명 OLED 및 플렉서블(Flexible) OLED 등 다양한 기술 개발에 나서고 있으며 오는 5월 OLED 조명 디자인 공모전을 개최해 차세대 조명인 OLED 조명 활성화에 적극적으로 나설 전망이다.

한국전자통신연구원 OLED 조명연구팀 추혜용 연구원은 "OLED 조명 사업은 소재와 부품, OLED 광원, OLED 조명 등 다양한 산업들과 연계되어 있다"며 "오는 2012년 이후에는 전세계적으로 OLED 조명이 본격적으로 상용화가 될 것으로 예상되기 때문에 우리나라도 정부나 기업이 더욱 적극적으로 OLED 조명 기술 개발에 나서야 할 것"이라고 전했다.

한편 유비산업리서치에 따르면 오는 2010년 OLED 시장이 4,460억 원에서 2015년에는 8조6,600억 원까지 급성장 할 것으로 전망되며, 이중 OLED 조명 시장이 전체 OLED 시장 중에서 70% 정도를 차지할 것으로 예상했다.