선두업체들의 수직계열화, 후발업체에 불리… 선진업체와 전략적 제휴 필요
상호 라이선싱·방어특허 확보 등으로 LED 특허침해 소재 없애야
1. LED 조명 시장의 확대
고효율·친환경 조명의 필요성 확대
백열등, 형광등 등 기존 조명은 전력소비와 환경오염의 문제를 내포하고 있다. 세계 조명기구의 연간 소비전력은 2조 1,000억㎾h로 전체 전력의 12~15%를 소비하고 있다. 이로 인해 연간 17억톤의 CO2가 배출되고, 수은 사용(형광등)과 짧은 램프 수명으로 인해 환경오염을 유발한다. 때문에 고효율 조명기구 개발에 대한 요구가 한층 높아지고 있는 상황. 조명 효율을 25% 향상시키면 연간 2,500억 ㎾h의 전력이 절감되고 1억5,000톤의 CO2를 줄일 수 있다. 백열등과 형광등은 기술적 개선에 한계를 보이고 있고, 환경 및 고유가문제로 인해 새로운 광원 이용의 필요성이 증대되고 있다.
LED조명의 부상
LED조명은 뛰어난 에너지 절감과 친환경적 효과로 각광받고 있다. 백열등 판매 금지안이 일부 국가에서 확정되는 등 전세계적으로 환경규제가 강화되고 있어 LED조명 이용에 유리한 환경이 조성되고 있다. 유럽연합은 2009년, 호주와 캘리포니아주는 2010년, 캐나다 온타리오주는 2012년부터 백열등 사용을 금지하는 법안을 의결했다. LED조명은 그동안 장식용 등 일부 용도에 한정됐지만 기술발전과 가격하락으로 일반조명용으로 이용이 확대될 전망이다. LED조명과 형광등과의 가격차가 20배 이상에서 최근에는 약 10배로 좁혀졌다.
차세대 조명으로 주목받는 LED조명은 향후 급격한 시장 성장이 예상된다. 세계 조명시장은 2008년 약 1,000억 달러 규모로 백열등과 형광등이 대부분을 차지하고 있다. 2008년 조명시장의 3%를 차지하고 있는 LED조명은 연평균 45% 고성장해 2015년에는 그 비중이 28%로 확대될 전망이다. 2015년 이후 백열등을 제치고 형광등 시장에 육박할 것으로 예상된다.
2. LED 조명 산업의 현황
LED가 조명분야에 본격 활용
LED(발광다이오드, light emitting diode)는 光색제어, 에너지 절감, 친환경 측면의 이상적인 광원이다. LED는 전기에너지를 광에너지로 전환하는 반도체 발광소자로서, 디지털제어 성능과 고효율, 장수명 등이 장점이다. 청색 LED의 개발(1993년) 이후 LED가 신개념 광원으로 등장했으며, 청색 LED는 적색 및 녹색 LED와 함께 백색 LED를 구현했다(1996년).
LED는 디스플레이, BLU (back light unit), 자동차, 휴대폰 등 다양한 분야에 이용되고 있고 일반조명 분야로도 확대되고 있는 추세다. 현재 LED는 LED디스플레이를 비롯해 LCD 패널용 BLU, 자동차용표시등·전조등, 휴대폰 키패드·플래쉬 등 적용범위가 매우 다양하다. LED 일반조명은 2007년 전체 LED시장의 12%를 차지하고 있고, 이용이 증가해 2011년에는 그 비중이 17%에 이를 전망이다.
조명시장에서 LED는 고발광효율 및 장수명을 특징으로 백열등, 형광등 등 기존 조명과 경쟁하고 있다. LED조명은 광전환 효율이 최고 90%, 수명은 최대 10만 시간에 이르는 등 기존 광원을 능가한다. 현재 LED조명은 유통업체, 사업장 및 공공부문에서 기존 조명을 교체하기 시작했으며 일반주택 및 사무실용으로 이용이 확대될 전망이다. 대형마트나 패션몰 등 전력을 많이 사용하는 유통업체, 주차장이나 공장등 사업장, 민원실이나 우체국 등 공공부문이 보급을 주도할 것으로 보인다.
저가격화로 4~5년 후 형광등 대체 가능
LED가 일반조명 시장에서 보급이 활성화되기 위해서는 저가격화가 과제다. 광원을 포함한 조명기구 가격은 LED조명이 대폭 인하되기는 했지만 아직까지 기존 조명기구와 비교하면 3배 정도 비싼 수준이다. 광원 가격은 LED가 백열등의 약 20배, 형광등의 약 10배 정도다.
현재 누계 비용 측면에서는 LED조명기구가 백열등의 우위에 있다. 조명기구의 누계 비용은 전기요금 및 광원 교환비용에 조명기구의 초기비용을 추가한 비용이다. 현재 LED조명은 고효율·장수명에 의해 4~5년 사용하면 누계 비용이 백열등에 비해 경쟁력이 있다. 누계 비용에서 형광등을 역전하기까지는 아직 10년 이상 필요하다.
LED가 형광등을 대체하려면 발광효율 제고에 의한 저가격화가 필요하다. LED조명기구가 누계 비용에서 4~5년 이내에 형광등을 역전하기 위해서는 백색 LED의 가격을 현재의 절반 수준까지 인하할 필요가 있다. 백색LED는 LED조명기구의 부자재 비용 중 약 1/3을 차지하고, 광원별 부자재 비용은 형광등 기구가 약 10%, 백열등 기구가 약 5%이다.
LED 발광효율을 한층 향상시키는 것이 저가격화 실현에 중요한데, 발광효율이 향상되면 발열량이 감소하고 밝기가 향상될 뿐만 아니라 부품 개수를 줄일 수 있게 되어 비용이 낮아진다.
각국에서 조명산업 육성정책 지원
미국, 일본 등은 유가상승, RoHS(유해물질사용제한지침) 규제 등에 따라 LED조명에 대한 국가 프로젝트를 진행하고 있다. 미국은 ‘Next Generation Lighting Initiative’를 통해 2020년까지 발광효율 200㏐/W의 LED를 개발, 세계 조명시장 50% 점유를 목표로 하고 있다. 일본은 ‘21세기 빛 프로젝트’를 통해 백색LED 보급확산과 120㏐/WLED 개발로 2010년까지 조명에너지 20% 절감을 목표로 하고 있다. 대만은 ‘차세대 광원 기술개발 및 보급전략’을 통해 2010년 백열전구 생산금지, 2012년 전구 사용금지를 추진하고 있다.
한국은 LED산업을 21세기 신성장 동력산업으로 육성해 2012년 세계3대 LED 생산국을 목표로 하고 있다. ‘LED 조명 15/30 보급 프로젝트’를 통해 LED조명을 2015년까지 조명시장의 30% 보급할 계획이다. 공공기관 및 대형 신도시 개발시 LED 조명 시범 사용, 대형 프랜차이즈사업장의 LED 조명 사용 유도, LED 조명 보급촉진 펀드 조장 등도 추진하고 있다. 국내 LED 분야 생산은 2007년 12억 달러에서 2012년 90억 달러로 증대될 것으로 전망된다.
선발업체는 수직 계열화 추진
세계 조명시장이 LED 광원으로 재편 움직임을 보이고 있는 가운데, 글로벌 기업들은 LED 조명의 수직계열화에 나서고 있다. 시장 접근성 확대 및 시장 선점, 모든 단계에서의 특허 확보, LED 조명시스템 제공 능력 확보 등이 목적이다.
세계 조명시장의 약 60%를 점유하고 있는 3대 메이저는 LED업체의 M&A를 통해 수직통합을 추진하고 있다. 오스람은 오스람 옵토 세미컨덕터(Osram Opto Semiconductor)에서 에피·칩·패키지를, 조명기구는 자사가 제조하고 있다. GE는 GE루미네이션(舊 겔코어)을 통해 LED 조명기구 시장에 진출했고, 에피·칩·패키지는 니치아와 전략적 제휴를 맺었다. 필립스는 루미레즈에서 에피·칩·패키지, 컬러 키네틱(Color Kinetics)에서 시스템, 젠라이트(Genlyte)에서 조명기구 디자인 및 제조를 담당하고 있다.
기타 조명업체들도 인수·합병을 통해 LED조명사업을 적극 확장하고 있다. 크리는 에피·칩에 집중해오다 2008년 인수한 홍콩의 콧토(Cotco), 미국의 LLF를 통해 패키지와 조명기구로 사업 영역을 확장했고, 일본의 도요타고세이는 오스트리아의 조명기구 업체인 줌토벨(Zumtobe)의 자회사인 트리도닉(TridonicAtco)과 50대 50의 조인트벤처를 설립했다.
국내 조명업체의 LED 시장참여는 상대적으로 늦었지만 최근 활발히 추진되고 있다. 내수시장이 협소하고 규모가 큰 조명사업자(수요처)가 부족해 LED조명사업 진출이 상대적으로 부진한 편이었다. 국내 조명기기 시장은 세계시장의 2% 수준(순위로는 27위 정도 규모)으로, LED가 차세대 조명으로 부상하면서 백열등·형광등·가로등 업체 대부분이 LED조명기구 생산에 돌입했고, 전기전자·IT기업들도 참여하고 있다. 삼성전기, LG이노텍, 서울반도체 등 100여개의 관련업체들이 대규모 투자와 연구개발 및 사업 확대를 진행 중이다.
3. 시사점
전후방 산업 육성
LED 에피·칩·패키지는 물론 부품·소재에서 기구·시스템까지 포함한 전후방 산업의 공동발전 방안이 필요하다. LED의 고유기능인 고효율·장수명을 위해서는 방열기술과 컨버터의 수명문제가 관건이기 때문에 방열·컨버터 기술 개발 및 표준화가 시급하다. LED광원의 80%로 소모되는 열을 방출하는 기술을 확보하지 않고서는 5만 시간 이상의 장수명을 보장할 수 없다. 대부분 LED용 컨버터의 수명이 짧아 LED수명을 따라가지 못하고 있는 상황이다. 조명업체 중심의 ‘LED 표준화 컨소시엄’을 부품·소재부터 최종 완제품업체까지 전후방 산업이 모두 참가하는 협의체로 확대할 필요가 있다.
특허침해 소지 제거
상호 라이선싱, 방어특허 확보 등으로 LED 특허침해 소지를 제거해야 한다. 국내 LED산업은 칩·패키지 등 핵심기술을 미국, 일본, 대만 등에 의존하고 있다. 조명 판가에서 LED칩이 차지하는 비율은 통상 30~40%. LED 업체들은 상호 라이선싱을 통한 권리를 부여받고, 방어 특허를 확보해 침해의 소지를 없애는 것이 중요하다. 특허문제 해결이 선행되면 투자여력은 있지만 라인 보강에 소극적이던 기업들의 투자가 활발해 질 전망이다.
전략적 제휴 및 네트워크 구축
선진업체와의 전략적 제휴 및 네트워크 구축을 적극 추진해야 한다. LED조명 선두업체의 수직적 통합은 후발업체에 불리하게 작용할 전망이다. 조명시장은 브랜드 파워가 크게 작용하기 때문에 LED 칩·패키지 조달이 선두업체에 집중되어 후발업체들의 고객 기반은 상대적으로 약화될 수 밖에 없다. 미국, 일본, 유럽 등 산학연과의 활발한 협력을 통해 LED관련 기술 교류와 폭넓은 업계 동맹 구축, LED 패키지와 애플리케이션 분야의 표준 확보를 위한 협력 강화, 글로벌 시장 확대를 위한 네트워크 구축 등도 필요하다.
소비자 마케팅 강화
LED조명의 본격적인 보급을 위한 소비자 마케팅 강화도 필요하다. 소비자 감성에 어필하고 주위 환경에 어울리는 디자인 개발이 중요해지고 있는데, 소비자의 기분이나 주위 분위기에 따라 조명의 색을 바꾸거나 밝기를 조절하는 시대가 곧 도래할 전망이다. 새로운 광원에 대한 소비자의 거부감을 없애기 위한 대책도 마련돼야 한다. LED조명의 점광원은 많은 알맹이처럼 보이거나 눈부시게 보일 수 있어 이를 보완하는 부품 개발이 필요하다.
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