 | | 한국화학연구원 김창해 박사팀은 기존 백색 LED의 단점으로 꼽히는 연색성을 대폭 개선할 수 있는 고연색 LED용 적색 형광체 개발에 착수했다. |
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화학으로 만들어가는 녹색세상
[6] 고연색 LED용 형광체 국산화
미래 조명시장 패권 좌우할 LED용 형광체
지구촌의 녹색바람에 힘입어 친환경 LED 시장이 고도성장을 나타내고 있다. 수은과 같은 유해물질을 사용하지 않으며 기존 광원 대비 적은 소비전력과 긴 수명을 무기로 디스플레이용 백라이트유닛(BLU) 분야에서 떨치고 있는 위용을 조명과 차량용 헤드램프 시장 등으로 확대해 나가고 있는 것. 특히 각국 정부가 오는 2012년을 전후해 백열등 사용 금지를 추진하면서 전 세계 LED 조명 시장은 올해 약 40~50억 달러에서 오는 2015년 500억 달러로 급성장이 예견되고 있다.
이러한 LED 성장의 주역은 바로 백색 LED다. BLU, 조명, 헤드램프 모두에서 백색 광원을 필요로 하기 때문이다. 그런데 LED 칩은 직접 백색광을 발산하지 못한다. 따라서 LED 칩에 형광체라 불리는 화학소재를 도포해 백색광을 구현한다. 형광체가 LED 칩의 빛을 백색으로 변환하는 것으로서 형광체는 백색 LED 제조의 필수 소재라 할 수 있다.
한국화학연구원 화학소재연구단 김창해 박사팀은 이 LED 형광체 분야의 국내 최강 연구팀으로 꼽힌다. 오래전부터 LED용 형광체의 국산화가 LED 시장의 패권을 좌우할 핵심 요소가 될 것으로 판단, 집중적인 연구를 수행해왔으며 그 과정에서 백색 LED의 원천인 황색 형광체의 개발에 성공해 LG이노텍에 특허권을 판매하는 방식으로 기술이전을 완료했다.
김 박사는 “현재의 백색 LED는 청색 LED 칩에 황색 형광체를 입혀 백색광을 내는 형태가 일반적”이라며 “하지만 황색 형광체는 특허장벽이 높아 아직도 일본․독일․미국 등의 소수 선진 기업들에 의해 세계시장이 주도되고 있다”고 설명했다.
김 박사팀의 황색 형광체 개발 이후 수입 제품 가격이 50%대로 낮아지는 등의 효과가 나타났지만 수입의존도는 여전히 높은 수준인 것. 때문에 과도한 로열티 지불이나 수급불안에 따른 국내 LED 제조기업들의 경쟁력 저하 문제가 지속적으로 제기되고 있다.
해법은 없을까. 김 박사 연구팀은 질화물계 적색 형광체에 주목하고 있다. 황색 형광체 대신 녹색과 적색 또는 녹색과 주황색 형광체를 함께 도포해도 백색광의 구현이 가능한 탓이다. 이에 김 박사팀은 내년에 과제가 완료되는 황색․녹색 형광체와 함께 지난해부터 순천대학교 등과 공동으로 적색․주황색 형광체 개발에 착수한 상태다.
김 박사는 “질화물계 적색 형광체는 기술개발 초기단계인 만큼 선진업체의 특허장벽이 낮고 기술격차가 크지 않다”며 “2년 정도면 후보물질을 찾을 수 있을 것으로 보이는데 개발에 성공할 경우 국가 성장동력으로서 상당한 수익창출이 기대된다”고 밝혔다.
게다가 적색 형광체는 황색 형광체를 사용하는 기존 LED의 최대 단점인 연색성 향상에도 큰 효과가 있다. LED 빛의 색 재현성이 태양광과 얼마나 동일한지를 평가하는 연색성은 조명용 백색LED가 가져야 할 가장 중요한 조건의 하나인 탓이다. 김 박사에 의하면 황색 형광체 방식은 연색성이 최대 75에 불과하지만 녹․적․주황색 방식은 90 이상이 가능하다.
김 박사는 “고연색 LED용 형광체 제조기술은 디스플레이, 자동차, 조명 등의 필수적인 후방산업이자 녹색성장과 국가경쟁력 제고의 첨병”이라고 강조했다.
/양철승 기자 csyang@sed.co.kr
