올바른 사인용 LED문화 정착을 위한 제언
표준화 작업 통해 LED시장 수준을 업그레이드

사인용 LED시장에 대한 우려가 불 과 몇 달 사이, 현실로 닥쳤다. 저가경쟁으로 인한 업계 출혈과 높은 기대수준에 미치지 못한 저질 제품 생산 등이 미래를 여는 신 성장동력이라고 일컬어 졌던 LED를 수렁으로 밀어 넣고 있다. LED 전문가의 기고를 통해 현 LED시장의 문제점과 발전방향에 대해 논의해 보자. 편집자 註 글_ 유정희쪾자료제공_알티전자

질적 성장·올바른 지식 부재가 문제
최근 사인용 LED시장이 급격하게 성장하는 모습을 보였다. 하지만 질적인 성장도 그만큼 이뤄냈느냐라는 질문이 주어진다면 선뜻 ‘그렇다’라고 대답하기는 힘들다. 시장이 급격히 성장했다는 말은 곧 내실을 다지는 시간이 부족해 외향적 성장만 먼저 이뤄진 단계로 볼 수 있기 때문이다. 또 이는 LED에 대한 자세한 정보가 시장에 알려지기에도 시간이 부족했음을 뜻한다. 벌써부터 위기론이 대두하고 있는 사인용 LED시장의 문제점과 올바른 미래에 대해 논의하기에 앞서 LED의 정확한 원리와 성질을 파악하는 시간을 가져보자.
우선 LED의 정의에 대해 알아보자. LED Light-Emitting Diode 는 p-n접합 다이오드의 일종으로, 순방향으로 전압이 걸릴 때 단파장광 Monochro-matic Light 이 방출되는 현상인 전기발광효과 electrolu-minescence 를 이용한 반도체 소자이다. 즉 순방향 전압 인가시 n층의 전자와 p층의 정공 hole 이 결합 하면서 전도대 conduction band와 가전대 valance band 의 높이차이 에너지 갭 에 해당하는 만큼 에너지를 발산한다. 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출하며, 빛의 형태로 발산 하는 것이 바로 우리가 말하는 LED인 것이다.
기본적인 정의는 이미 많은 분들이 아시는 내용이기에 이렇게 마무리 짓고 LED의 구조에 대해서 알아보자. LED의 구조에 대해서는 현재 LED채널사인 중에서 가장 많이 사용하고 있는 SMD타입 TOPVIEW제품을 중심으로 알아보자.
사인시장에 적합하지 않은 지향각 계승
SMD 타입 LED 표면 실장형 발광 다이오드 는 구조적으로 LED 소자를 마운트한 면의 반대쪽 부위에 발광 면이 있어 각종 Sign에 사용되고 있다. 기본적인 TOPVIEW 패키지로는 3528mm, 5056mm 등이 있으며 이 외에도 다양한 크기와 종류가 있다.
LED구조에 대해서 간과할 수 없는 부분이 바로 LED의 지향각도이다. LED 지향각도는 빛이 패키지의 수지를 통과하고 리드프레임을 완전히 벗어날 때의 각도를 말하는데 이 부분에 주목해야 할 필요가 있다.
현재 국내에서 LED의 빛 지향각도는 TOPVIEW 타입인 경우 대부분 풀 앵글일 때 120°에 맞춰져 있다. 그럼, 120°라는 각도는 왜 만들어 졌을까? LED가 사인시장에 발을 딛기 전 휴대폰단말기에 들어가는 경우가 많았다. 특히 TOPVIEW 타입의 제품은 휴대폰에 내장된 카메라 플래시 부품에 대부분 사용되었다. 이때 사용한 LED 제품은 보통 일본 LED제품이었으며 지향각이 120°였다. 이후부터 LED를 제작하는 업체들이 이를 벤치마킹해서 120° 지향각을 갖는 제품을 만들어내기 시작했다. 결국 현재 사용하고 있는 사인용 LED패키지는 사인에 맞게 개발된 제품이 아니란 것이다.
한편, LED패키지는 지향각에 따라 모듈의 기계적 매커니즘을 달리하고 광학적 설계가 필요하다는 점에서 오늘날 LED패키지 구조가 갖는 문제점이 발생한다. 현재 LED패키지는 지향각에 관계없이 상당수 패키지가 거의 동일한 매커니즘을 채용하고 광학설계를 하지 않고 있기 때문에 경우에 따라서 문제가 생기기도 한다.
특히 LED를 채널용 사인에 접목하기 시작한 초기에 빈번하게 발생했던 문제 중 하나가 LED채널사인에서 흔히 일어나는 도트현상이다. 도트현상은 앞서 설명한 LED의 지향각을 무시하고 설계해서 나타난 현상이라 볼 수 있다.
이 때문에 LED 채널사인의 두께를 최소 8cm 이상으로 설계하고 있다. 8cm 이하로 제작이 가능함에도 도트현상 때문에 제작하지 못하는 것이다. 물론 광학산 PC를 사용하거나 면발광 형태로 채널사인을 제작하고, 모듈간격을 조밀하게 하는 방법들이 존재하지만 비용 면에서 큰 무리가 따른다.
따라서 LED패키지 제조사에게는 다음과 같은 숙제가 주어졌다. LED채널사인모듈 전용 패키지 개발에 나서야 한다. 최근 LED 채널사인은 과거와는 달리 벽면에 최대한 얇게 설치하는 경향이 두드러지고 있다. 미관상 아름답게 하고 건물과도 조화를 이루는 것이 최신 트렌드로 자리 잡았기 때문이다. 이런 시점에서 LED패키지 제조사는 이러한 경향을 파악하고 현재 LED사인시장에 적용되는 LED패키지의 지향각도를 새롭게 상향 조정할 필요가 있다.

생산적중률 높여 제품 안정화 꾀할 것
LED패키지 제조사에서는 한 가지 더 시행해야 할 숙제가 있다. 바로 LED패키지가 안정된 생산적중률을 갖도록 하는 것이다. LED패키지는 생산 시 특정 색 좌표의 제품만 생산하는 것이 불가능하다. 즉 원하는 랭크의 제품을 만들기 위해서는 그 외의 랭크에 포함된 제품까지 부수적으로 생산 할 수밖에 없다.
이러한 LED패키지 생산 과정에서 야기되는 문제는 LED모듈 제작회사의 재고부담을 가중시킨다는 점이다. 반대로 LED패키지 제조사에서 모듈회사에 원하는 좌표만 공급하게 될 경우에는 남는 좌표의 제품들을 패키지 생산업체가 끌어안게 되어 그들 역시 재고부담을 안게 되는 것이다.
결국은 공정기술을 좀 더 발전시켜 색을 균등하게 맞춰 색등급 범위를 감소시킬 필요가 있다. 이러한 제품적중률은 패키지회사 혼자서만 해결할 문제는 아니다. LED칩을 제조하는 칩 제조사도 영향을 준다.
그렇다면 LED칩 회사는 LED사인시장에 어떠한 영향을 미칠까? 칩 파장에 대한 적중률도 문제가 된다. LED는 청색발광칩에 형광체를 도포하여 백색을 구현한다. 청색발광칩은 보통 450nm~470nm 파장이 주로 사용되는데 이때 LED chip 제조사의 칩공급 범위가 적어야 LED패키지에서 더 색감이 균등하고 생산적중률이 높아지게 된다. 곧 칩의 생산적중률이 패키지로 이어지게 되는 것이다.
칩의 사이즈도 사인용 LED 모듈에 영향을 준다. 일반적으로 방열은 전도율과 부피에 비례한다. 방열을 위해 알루미늄으로 모듈 바디를 제작하는 것이 이 때문이다. 부피와 관련해서는 한 가지 예를 들자. 50원짜리 동전과 500원짜리 동전을 동일한 온도로 동일한 시간동안 열을 가한다고 했을 때 쉽게 온도변화를 일으키는 것은 부피가 적은 50원짜리 동전이다. 마찬가지로 칩 사이즈가 커지면 열에 대한 스트레스를 견디는 힘이 커지기 때문에 방열에 긍정적 영향을 미친다고 볼 수 있다. 따라서 최근에는 조명시장과 사인시장을 겨냥해서 과거보다 LED칩 사이즈를 키워 LED패키지 제품 안정화를 꾀하는 움직임이 일고 있다.

지나친 가격경쟁으로 기술발전 저해
LED모듈을 제작하는 시장에 대해 짚어보자. 최근 크게 불거진 LED 가격파괴 사태는 일부 업체들이 만들어낸 문제라 할 수 있다. 현재 LED사인시장은 본 궤도에 오르기 전단계로 볼 수 있다. 대부분 지자체에서 LED를 권장하고 있지만 아직까지는 전체 중 차지하는 비중이 적다.
그럼에도 불구하고 벌써 몇몇 업체에서는 공격적인 저가정책으로 시장을 흐리고 있다. 미꾸라지 한마리가 시냇물을 흙탕물로 만들듯이 저 한번 살자고 남까지 죽이는 무차별적인 출혈경쟁을 부추기고 있는 실정이다. 물론 자본주의 사회에서 가격이 중요한 경쟁요소라는 것을 모르지 않다. 문제는 아직 LED에 대한 자세한 특성을 모르는 이가 대부분이고 LED가 좋다고 맹목적으로 선호하는 사람들이 비일비재하다는 데에 있다. 하지만 LED가 들어갔다고 해서 전부 LED모듈은 아니다. 최소한 성능은 갖춰야 진짜 LED라고 할 수 있을 것이다.
LED모듈 각각의 성능을 정확히 아는 사람은 많지 않다. 심지어 LED모듈을 시공하는 사람들 중에 DC용 LED모듈을 AC전원에 바로 연결하려는 사람들이 있을 정도다. 이처럼 올바른 지식이 쌓이지 못한 상태에서 엉성하고 터무니없을 만큼 제 기능을 발휘하지 못하는 제품들이 저렴한 가격이라는 무기를 들고 이 치열한 전쟁터에서 연일 승전하고 있으니 참으로 안타까운 노릇이다.
상당수 LED모듈 업체에서는 제품 보증 기간을 2년 휘도저하 50% 기준 으로 하고 있다. 이를 악용해 반 영구적이라고 해도 좋을 만큼 수명이 긴 LED를 2년 반짝 버티고 말 저급 제품으로 만들어 놓고 영업을 하는 일부 몇몇 업체들이 있다. 하루에 LED사인에 불을 밝히는 시간을 길게 잡아 평균 10시간으로 봤을 때 1년이면 3,650시간, 2년이면 고작 7,300시간이다. LED 수명이 3만 시간, 5만 시간이라고 홍보하는 사람들이 어떻게 이런 개념을 가지고 제품을 개발하는 지 알 수 없다.
옛말에 최후에 웃는 자가 진정한 승자라는 말이 있다. 비록 지금은 가격경쟁에서 밀리더라도 기술을 중시하고 LED의 미래를 위해 지속적으로 투자하는 이들 앞에 그들은 스스로 부끄러워해야 할 것이다.

적정수준 품질 유지하는 표준화 작업 시급
LED모듈 표준화작업도 굉장히 시급한 문제다. 그러나 올해에는 LED할로겐대체상품의 표준화작업 일정만 잡힌 상태다. 2009년 중반기에 LED할로겐대체상품의 표준화가 완성된다고 볼 때, LED모듈의 표준화작업은 그 후에나 가능할 것이다.
그전까지 지금처럼 일정수준이 못 미치는 저급 LED모듈이 활개 친다면 LED사인업계가 살아남는 일은 너무도 어려울 수밖에 없다. 이 모든 상황을 잠재울 만큼 폭발적인 수요가 생기거나 업계 스스로 이러한 위기를 깨닫고 자성의 목소리를 높여 올바른 제품개발에 매진하는 수밖에는 없는 것이다.
LED는 미래를 위한 광원임에 틀림없다. 스스로 LED업계를 공멸의 길로 밀어 넣는 것을 막기 위해서는 미래광원 수준에 적합한 제품을 만들어 내는 마음가짐이 필요할 것이다. 업계의 공존의식과 공생의 정신을 다시 한 번 되새겨 보는 그런 시간이 필요할 때이다. SM

-캡션
LED발광원리. 전압이 걸리면 n층 전자가 p층 정공과 결합하면서 에너지를 발생하는데 빛의 형태로 방출하는 에너지가 LED다.

TOPVIEW SMD LED 내부단면도.  LED 지향각도는 빛이 패키지의 수지를 통과하고 리드프레임을 완전히 벗어날 때의 각도를 말하는 것으로 현재 대부분 제품이 지향각 120°다.

1 SMD 타임 LED 모듈. 사인시장에서 사용하는 LED는 표면에 소자를 마운트한 SMD 타입이다.
2 White LED 색좌표. x축과 y축은 각각 색의 계열을 지칭한다. x축은 좌측에서 우측으로 갈수록 Blue 톤에서 Yellow톤으로 y축은 아래서 위로 갈수록 Red 톤에서 Green 톤을 나타낸다. 동일한 백색 LED라도 좌표에서 보는 것처럼 색영역이 천차만별이므로 균등도 해결을 위한 노력이 필요하다.

유정희
前 (주) 펙스코글로벌 대표이사
前 (주) 퓨쳐라이트 공동창업
前 루미마이크로주식회사 근무
現 LED포털사이트 코레즈 대표이사
現 (주)알티반도체 LED조명사업부 총판
ceo@koleds.com

<SignMunhwa>

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