[기술노트] 조명기술동향

조명기술동향 한국조명공업협동조합_김경은 기술이사 (02)2632-7932 국내외 조명기기 산업 현황 1990년대 우리나라 조명시장 규모는 1조 원대(조명조합 회원업체 : 4,474억 원, 전등기구조합 회원업체 : 4,068억 원, 기타 부문 : 1,300억 원)규모를 형성했으며, 지난해 2조 6,000억 원을 상회한 것으로 집계되고 있다.(통계청의 광공업 통계) 2000년대 우리나라 조명시장 성장률은 연 12.4%로, 2007년에 들어서는 침체에 들어서고 있는 실정이다. 무역통계에 따르면, 우리나라 조명시장은 1990년대에는 수출과 수입이 평행을 이루었지만, 2000년대에 들어와 점차 수입이 수출을 초과, 결국 2007년 9월에는 수출이 4억 7,400만 달러, 수입 8억 2,000만 달러로, 수입이 수출을 훨씬 웃돌고 있다. 국내 주요 조명 업체인 금호전기, 필룩스의 시장 점유율(금호전기 7%, 필룩스 1.5%, 우리조명 0.5% 등)은 통틀어 10%를 넘지 못하고 있으며, 반면에 오스람, 필립스, GE 등 외국 다국적 기업은 국내시장의 60% 이상을 점유하고 있다. 국내 조명산업에 종사하는 인력은 2006년에 3만 여 명(2004년 기준 2만 7700명)에 이르며, 사업체 수는 7000여개(2004년 기준 6800개, 70%이상이 서울, 인천, 경기지역에 위치)에 육박하는 것으로 집계됐다. 한편, 세계 조명제품의 수요는 2007년 현재 870억 달러로 추정되며 연평균 3.2% 이상 성장하는 것으로 나타나고 있다. 국가별로는 유럽의 수요가 36%, 미국이 27%, 일본이 13%, 중국을 포함한 기타 국가가 24%를 차지하고 있다. 조명제품의 점유율을 외국 회사별로 보면 필립스·오스람·GE가 세계시장의 56%를 차지하며, 도시바·미쓰비시 등 일본 업체가 15%이상을 점유함으로써 외국계 제조사가 세계시장의 70%를 점유하고 있음을 보여준다. 기술개발 및 발전 전망 지금까지 우리 가정과 사무실 조명으로 사용된 주 광원(램프)은 백열전구와 형광램프가 주를 이루고 있으며, 실외(외곽)조명(가로등, 경관 조명)으로는 고압 방전램프를 많이 사용하고 있다. 그러나 21세기에 와서는 고효율·고연색성·환경 친화적인 제품을 요구되고 있으며, 이에 따라 다양한 기능과 감성을 자극할 수 있는 조명으로 급속히 변화·발전하고 있다. 이런 고기능 친환경적 광원으로 부각되어 연구, 개발되고 있는 신광원은 다음과 같다. ① CDM(Ceramic Discharge Metal Halide 램프) 1986년 독일 오스람에서 상품화하고 필립스가 실용화한 램프로, 우리나라는 1994년에 도입되었다. CDM은 고효율(10% 이상 증가), 고연색성, 수명 연장(1.5~2배 증가) 등의 장점과 10%이상의 소비전력을 절감할 수 있는 고부가가치의 광원으로, 세라믹 아크 튜브(Ceramic Arc Tube)를 소재로 한 광원으로이다. CDM의 세라믹 아크 튜브의 설계 요소 기술은 '전극구조의 설계', '관벽부하설계', '화합물(Metal-Solid)조성 설계'이며, 다른 광원에 비하여 CDM은 제조 기술이 특히 중요한데, 제조 기술에 의하여 '색상', '효율 향상 여부(80lm/w이상)', '연색지수 개선(Ra85이상)'을 이룰 수 있다. 또한, 이 램프는 전용 전자식 안정기, 고효율 등기구, 광원 시스템 개발 등의 기술을 접목하고 있는 신광원으로, 우리나라는 아직 수입에 의존하고 있으나 산·학·연으로 연구가 지속되고 있으므로 곧 국산화가 가능할 것으로 예상된다. 가로등기구, 터널등, 산업용 및 가정용 램프가 개발되어 현재 사용 중에 있다. ② LED(Light-Emitting Diodes) LED는 '가시광 발광 다이오드'로서, 시감 효율의 개선을 위하여 청색 LED와 특수 형광체를 조합하여 일반 조명용 광원에 적합하도록 백색 광원으로 개발, 일반 조명용으로 실용화가 가능하도록 하여 현재대표적인 신광원으로 자리매김하고 있다. 또한, LED는 다양한 광원색을 나타내며 수명이 길고 환경 친화적인 광원으로, 현재 등기구와 더불어 발광 효율을 더욱 개선하고 있어서 실내조명용으로 실용화가 곧 이루어 질 것으로 예상되고 있다. 현재, 경관조명기구용으로 널리 사용되고 있으며, 반도체 칩을 소재로 한 광원으로 휘도개선과 등기구 개발과 함께 신광원으로서 조명 시장을 선점할 것으로 기대하고 있다. 그러나 LED는 다음과 같은 단점이 있으므로, 이를 기술 보안하기 위한 연구 노력을 꾸준히 진행하여야 하겠다. · 방습 문제 : 습도에 의한 광학적인 광도 저하 문제 해결점 · 열의 발생 : 칩소자 온도 상승에 따른 기판의 열 저항 또는 LED접합 상태의 변화 · 색조의 변화 : 동작 전류치에 따른 색조의 변화 · 사용 전류의 규정 : LED 주위 조건에 따른 사용 전류를 규정하는 문제 등. ③ PLS(Plasma Lighting System) PLS는 고효율, 우수한 연색성, 소비전력 절감(15%이상) 효과를 낳을 수 있는 차세대 환경 친화적인 광원이다. 이것은 상압 플라즈마(Microwave : 초고주파)의 다양한 장점을 이용하여 높은 광출력과 고효율을 얻을 수 있는 기술로서, 현재 국내 기술로는 700W, 900W급의 램프가 개발되어 실용화 되고 있으며 NEP(신기술 제품)인증까지 마친 우수한 차세대 광원이다. 주로 고천장용 및 특수 기구용으로 쓰이고 있으며, 동남아시아로 수출되고 있다. ④ CNT(Carbon Nano Tube) CNT는 탄소 나노튜브 합성을 이용한 램프로서, 전계에 의한 방출 전자가 형광체를 여기시켜 빛을 내므로 급격한 광속 저하(밝기 감소)를 극복할 수 있고, 높은 전류 밀도에 의하여 고휘도의 색상이 가능한 장점과 고효율을 내는 광원이다. CNT는 전계 방출이 우수하며 화학적 특성이 우수한 재료로, 기존의 광원에 비하여 전력 소모(80% 정도)가 적고 2배의 밝기를 나타낼 수 있으며 수명이 길어서 가장 경제적인 광원이 될 것으로 기대된다. ⑤ 조명기구 조명기구는 우수한 배광 효율, 글레어의 차단, 고조도 반사갓을 이용한 고효율성 기구 등 광학적 특성을 개선한 설계에 의하여 다양한 기능을 갖추고 있다. 등기구 시스템 중 하나인 안정기는 자기식 방식에서 전자식 방식으로 전환되고 있으며, 형광등기구는 80%가 전자식으로 교체되고 있다. 다만, 고압방전등은 전자식 안정기의 검증이 필요한 단계로서 현재 현장 시험을 거치는 과정에 있다. 재료부분에서 주요 소재인 유리구, 형광체 등은 고효율, 고연색성 등의 품질 문제로 아직도 수입에 의존하는 경우가 많으나 최근에는 국산화가 빠르게 진행되고 있다. 이처럼 조명산업의 발전 방향은 크게 에너지의 고효율성(절전화), 환경 친화성, 기능성, 안전성, 실용성, 장식성(효과)기술을 추구하며 발전하고 있다. 이것을 정리해본다면 향후 조명기술은 다음과 같은 것이 고려되어야 할 것이다. 1. 고효율화 제품(에너지 절전제품) 2. 환경 친화적 제품(중금속 등 공해물질 배제) 3. 기능성(인테리어) 및 안전성 제품 4. 감성조명 제품(시감·시각 효과 극대화) 조명기술은 생필품으로서 사용자에게 만족도를 충족시켜줌과 동시에 조명의 구성 요소인 광원(램프), 조명기구, 조명장치(설비)를 시스템화하여 상호 보완적인 기술로 개발, 발전하고 있다.