포스알앤디, ‘세라믹 PCB 전도성 회로 증착 기술’로 반영구적 LED 구현

PCB 뒤틀림, 패턴 들뜸, 광속저하 등 LED 수명 단축 문제점 해결

[인더스트리뉴스 권선형 기자] 반도체 발광소자인 LED(Light Emitting Diode)는 광효율이 높고 반영구적인 광원이다. ‘에너지절감’과 ‘광효율’, ‘수명’ 등의 장점을 갖고 있다. 백열등보다 수명이 길고 열이 나지 않으며, 전기에너지로부터 광전환 효율이 90%로 높아 에너지절감 효과가 크다. 잔떨림 ‘플리커 현상’도 없어 눈의 피로도가 상대적으로 덜하다. 무엇보다 제조 과정에서 수은을 사용하지 않아 친환경 ‘광원’이다. 때문에 국내 조명시장은 점점 LED로 탈바꿈하고 있다.

임수연 이사는 “포스알앤디는 ‘세라믹 PCB 전도성 회로 증착 기술’로 반영구적으로 밝게 사용할 수 있는 CSP LED 가로등 보안등을 개발했다”고 말했다. [사진=인더스트리뉴스]

하지만 현재 국내 LED 시장은 가격 면에서 중국에 밀리고 있는 상황. 지난 2011년 LED 조명이 중기적합 업종으로 지정된 것도 대기업의 투자 위축을 초래하며 산업 경쟁력을 잃게 했다. 가격 경쟁력에서 밀린 국내 LED 산업이 기술개발로 어려움을 이겨내는 이유다. LED 가로등, 보안등 제조 연구개발 기업인 포스알앤디도 ‘신재생 LED 사업’을 중심으로 기술혁신을 이어가고 있다.

포스알앤디가 개발한 제품은 CSP(Chip Scale Package) LED 가로등 보안등. ‘세라믹 PCB 전도성 회로 증착 기술’과 ‘플립 칩 LES 본딩 기술’이 적용됐다.

포스알앤디 임수연 이사는 “자체 기업부설연구소에서 개발한 CSP LED 가로등 보안등은 LED의 소손, PCB 뒤틀림, 패턴 들뜸, 광속저하, 등으로 인한 LED 조명의 수명 단축 문제점을 해결한 제품”이라며, “국내에서 많이 유통되고 있는 중국산 LED는 수명이 반영구적이지 않고 조도도 일정시간이 지나면 떨어지는 데 비해 포스알앤디 LED는 반영구적으로 밝게 사용할 수 있다”고 소개했다.

반영구적인 가로등 보안등

현재 CSP LED는 필립스, 니치아, 에피스타, 크리, 삼성, LG 등 여러 국내외 기업에서 생산하고 있지만, 메탈 PCB를 사용해 모듈을 생산하고 있다. 세라믹기판을 만드는 패턴형성접착기술을 보유하고 있지 않기 때문이다. 세라믹물질은 열을 품지 않고 내보내는 특징을 갖고 있어 열에 취약한 LED에는 최선의 선택이라 할 수 있지만, 세라믹기판 취부 시 면이 고르지 않으면 잘 깨지고 세라믹 표면에 전기회로를 구성해 사용하기가 쉽지 않다.

포스알앤디의 ‘세라믹 PCB 전도성 회로 증착 기술’과 ‘플립 칩 LED 본딩 기술’은 이러한 한계를 극복한 기술이다. 접착력을 유지하면서 절연층이 없어 열 저항이 없고, 열에 의한 수축 팽창에도 들뜸이 없어 반영구적이다. 또 세라믹 PCB 실버 전도성 회로에 증착해 그 위에 플립 칩 LED를 와이어접착 없이 Bonding해 CSP를 제작하고 있다. 덕분에 집중화로 원거리까지 빛이 도달할 수 있고 빛의 품질, 내열성과 내습성, 내화학성, 내후성이 우수하다.

임 이사는 “등기구와 외함에 부착할 수 있는 반영구적인 Bonding 기술을 구현해 세라믹 PCB 자체가 절연체로서 내전압 특성이 탁월해져 열전도도가 20W/mk 이상”이라고 밝혔다.

CSP(Chip Scale Package) LED 가로등 보안등 [사진=포스알앤디]

CSP 하이브리드 태양광 풍력발전 LED 조명시스템

포스알앤디가 주목하고 있는 시장은 태양광+풍력 LED 가로등 보안등 시장. 포스알앤디는 현재 ‘CSP 하이브리드 태양광 풍력발전 LED 조명시스템’을 자체 개발해 판매하고 있다.

우리나라 기후 특성상 우기(6~9월)가 길어 태양광만 이용한 가로등은 안정성과 경제성에 한계가 있어 태양광과 풍력을 조합했다. 전국 평균 풍속은 2.1m/s로, 미풍에서 발전이 가능한 풍력발전시스템(1.8m/s)을 가로등에 접목해 언제나 전력생산이 가능한 시스템을 현장 테스트를 거쳐 개발했다. 낮에는 태양광으로 전력을 생산하고, 비가 오거나 밤에는 풍력발전기로 전기를 생산해 시간과 장소에 구애를 받지 않고 안정적인 전력을 생산한다. 특히 산간 오지 등에서 활용할 수 있는 독립 전원형 시스템이다.

일반 배터리는 오래 되면 자연 방전 되고 관리부실로 재난 및 비상시 사용이 힘들지만, 태양광과 풍력을 결합해 재난, 천재지변, 단전, 비상시 모든 전원이 차단돼도 빛을 낼 수 있는 특징을 갖고 있다.

임 이사는 “전기가 공급되지 않는 동남아, 아프리카, 중남미 저개발 국가들의 수요가 있을 것으로 판단하고 있다”며, “특히 전기 공급이 어려운 오지 등에 공급할 계획”이라고 말했다.

포스알앤디는 ‘CSP 하이브리드 태양광 풍력발전 LED 조명시스템’이 국내에서도 호응 받을 것으로 기대하고 있다. 전기, 전자 기기가 늘어가는 등 갈수록 전력소비량이 늘어나면서 전력 수급에 어려움을 겪고 있어 독립 전원형 시스템 수요도 늘 것으로 판단하고 있다.

임 이사는 “이제 국가적인 차원에서 대체 에너지원 보급에 더 신경 쓰고 있다”며, “현재 국내 도로에 설치된 가로등을 하이브리드 가로등으로 대체 시 전기와 화석원료, 원자력 등의 에너지 자원을 줄일 수 있어 자원의 절감과 온실가스 감축 등의 직간접적인 효과를 얻을 수 있을 것”이라고 말했다. 이어 임 이사는 “최근 이산화탄소 과다 배출로 인한 기후변화가 심각해지고 있는 현실에서 다양한 자연재해가 최근 부쩍 늘어나고 있는 추세”라며, “지진, 홍수, 태풍 등 자연 재해와 재난이 많이 일어나 인명피해가 날로 늘어가고 있으며, 위급한 재난상황 시 자가발전 조명이 필수적”이라고 말했다.

포스알앤디는 이 시스템을 가정용, 산업용, 관공서 등 에너지 효율 설계 적용 건축, 상업용 빌딩에 적용해 에너지 효율까지 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

LED 가로등 보안등 유지보수 첨병

포스알앤디는 국내에서 처음으로 LED 사업과 LED 유지보수 사업을 시작했다. 특히 LED 유지보수는 포스알앤디가 자원 효율화 부분에서 자부심을 갖고 있는 분야다.

지금도 많은 공공기관이나 기업들이 LED 모듈 하나가 나가면 LED 등 전체를 교환하고 있는 상황. 포스알앤디는 LED 유지보수 사업을 통해 비용 절감과 동시에 자원도 효율적으로 사용할 수 있을 것으로 보고 있다.

임 이사는 “충분히 고쳐서 쓸 수 있는데도 많은 곳에서 새 제품으로 바꾸는 현실이 안타까워 유지보수 사업을 시작하게 됐다”며, “고장난 곳만 갈면 큰 비용을 들이지 않고 다시 잘 쓸 수 있있는데 아직도 전체를 다 바꾸고 있다"고 말했다. 이어 임 이사는 “보통 LED 모듈 하나가 고장나면 한 라인이 다 고장나는데 포스알앤디 CSP LED 가로등 보안등은 ‘세라믹 PCB 전도성 회로 증착 기술’과 ‘플립 칩 LED 본딩 기술’을 접목해 모듈 하나씩 접합했기 때문에 고장이 나도 라인 전체를 갈지 않고 모듈 하나만 유지보수하면 된다”고 말했다.