녹색신성장산업의동향과육성방향 - LED - 19 녹색신성장산업의동향과육성방향 - LED - 5) 목 차 Ⅰ. 시장현황 Ⅱ. 육성필요성 Ⅲ. 업계동향및경쟁력 Ⅳ. 전망과과제 Ⅰ. 시장현황 LED의정의및응용분야 LED(Light Emitting Diode) 는전기신호를받으

녹색신성장산업의동향과육성방향 - LED - 19 녹색신성장산업의동향과육성방향 - LED - 5) 목 차 Ⅰ. 시장현황 Ⅱ. 육성필요성 Ⅲ. 업계동향및경쟁력 Ⅳ. 전망과과제 Ⅰ. 시장현황 LED의정의및응용분야 LED(Light Emitting Diode) 는전기신호를받으면빛을발하는화합물반도체의일종으로발광 ( 發光 ) 다이오드라고함 - 구동원리는 LED 전극에순방향전압 (Vf) 을가하면전도대의전자가가전자대의정공과재결합을위해전이될때전기에너지가빛에너지로변환되면서발광 - LED 는기존광원대비고효율, 저전력, 장수명 ( 반영구적 ), 빠른응답속도, 친환경성 ( 무수은 ) 등의장점이있으나, 가격이높고, 열에취약하여별도의방열설계를요구 LED 의구동원리 전기에너지 빛에너지 자료 : 삼성 LED * 본고는산은경제연구소김기태전임연구원이집필하였으며, 본고의내용은집필자의견해로당행의공식입장이아님

20 산업이슈 LED 산업은전후방사슬을형성하고있는광소자 ( 에피-칩 -패키지), 모듈 (LED BLU 등 ), 조명기기산업을포괄 LED 응용분야확대추세 - 1990 년대초반까지가전제품의표시용광원등한정된용도로만사용, 1990 년대후반부터휴대전화모듈등으로용도확대 1) - 최근노트북, TV 등의중대형 LED BLU 와일반조명으로까지활용범위가확대되는추세 LED 응용분야확대 주 : cd(candela) 는광도의단위로서높을수록밝음자료 : 현대증권 시장 규모 전세계 LED 시장은 217 억달러, 국내시장은 2.4 조원수준 - 모듈화이전단계까지의 LED 광소자산업이전체의 25% 정도를차지하고, 나머지는 LED BLU 모듈, 조명기기등으로구성 1) LED 는 1960 년대 GE 에서적색 LED 를처음개발하였으나, 1983 년니치아의나카무라슈지 ( 中村修二 ) 가청색 LED 를개발하면서산업제품에본격응용. 1997 년백색 LED 개발로조명을포함한응용분야급속확대.

녹색신성장산업의동향과육성방향 - LED - 21 LED 응용기기 자료 : 전자부품연구원 LED 시장규모 (2008 년 ) ( 단위 : 억달러, 억원, %) 구분 세계시장 구성비 국내시장 구성비 LED 광소자 51.9 23.9 6,127 25.1 휴대전화모듈 67.2 14,000 LED BLU 모듈 3.7 1,000 자동차모듈 30.4 59.7 160 67.0 LED Display 26.7 1,115 기타 2 60 LED조명기기 35.6 16.4 1,923 7.9 합계 217.5 100 24,385 100 - 응용분야별시장비중을보면 2008 년현재휴대전화모듈이가장큰비중을차지하고있으나, LED BLU 모듈및조명기기부분이최근확대되는추세 휴대전화모듈은세계시장의 41.1%, 국내시장의 76.9% 를차지 - LED BLU 와조명시장은휴대폰용에비해규모가작으나향후고성장전망 응용분야별 LED 시장비중 (2008 년 ) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 기타휴대전화모듈 LED BLU 모듈 자동차모듈 LED Display L E D 조명기기 세계주 : 모듈및조명기기생산액기준으로산정자료 : 전자부품연구원 국내

22 산업이슈 Ⅱ. 육성필요성 환경문제와에너지절약 에너지절감, CO2 배출억제등전세계적인환경규제움직임에따라기존광원에비해전력소모가낮은 LED 가부상 - 특히, 조명은전세계전력소비의약 19% 를차지하고있어에너지절감의주요타겟이될것으로예상 - LED 의소비전력은백열등의 16%, 형광등의 50~70% 수준 2015년까지국내조명의 30% 가 LED 로교체될경우, 매년 100만KW 급원자력발전소 2 기의전력생산량에해당하는 16,021GWh 의전력절감, 680만톤의 CO 2 배출저감예상 - 호주는 2010 년부터판매금지, 캐나다는 2010 년부터사용금지, 아일랜드는 2009 년부터판매금지를계획하는등각국의백열등규제경향은 LED 사용을유도 기존조명과 LED 조명비교 기존조명대체용 LED 조명구분소비전력 (W) 수명 (h) 가격 ( 천원 ) 소비전력 (W) 수명 (h) 가격 ( 천원 ) 백열전구 100 1,000 1~1.5 16 30,000 100~160 할로겐램프 75 3,000 10~20 14 30,000 100~160 형광램프 32 12,000 5~6 14 30,000 14~20 가로등 200 10,000 20~30 90 30,000 80~100 주 : 대체가능한 LED 조명제품의규격과비교한것이며동일한조도는아님자료 : 지식경제부 LED 는국제적인유해물질규제정책에도부합 - LED 조명은수은, 할로겐등유해물질을함유하지않아Reach 2), RoHS 3) 등국제적규제움직임에대한대응수단으로부상 2) Reach는 Registration, Evaluation, Authorization and restriction of CHemicals 의약어로 EU내연간 1 톤이상제조 수입되는모든물질에대해제조 수입량과위해성에따라등록, 평가, 허가및제한을받도록하는화학물질관리규정을지칭 3) RoHS는 Restriction of Hazardous Substances Directive 의약어로 EU 내수은, 납, 카드뮴등유해물질을사용한전자제품이나전자기기를제한하는지침을의미

녹색신성장산업의동향과육성방향 - LED - 23 차세대 성장동력으로서의 육성 필요성 LED 는 향후 제 2 의반도체, 디스플레이산업이될 수 있는 높은 성장잠재력을 보유 - 세계 LED 산업은 연평균 25.9% 로 성장하여 2012 년 546 억 달러 규모로 확대될 전망 - 1,097 억 달러 규모에 달하는 조명시장에서 LED 조명의 확산이 본격화될 경우 LED 산업 성장이가속화될 것으로 예상 2008 년 기준 전세계 조명시장에서 백열등과 형광등의 비중은 각각 62%, 35% 이나 LED 조명은 아직 3% 에 불과 우리나라가 강점을 가지고 있는 LCD TV, 자동차, 가전 산업 등에서 폭넓게 응 용될 수 있어 부품 소재 경쟁력 강화 차원에서도 육성 필요 - 현재 수입의존도가 높은 LED 칩 등의 경쟁력을 강화하여 수입 대체 및 수출 산 업화 촉진 - 우리나라는 LED 전방산업 중 상당 비중을 차지하는 LCD 패널에서 세계시장점 유율이 높아 전방산업 확보에 유리 Ⅲ. 업계동향및경쟁력 국가별공정단계구성 4 ) 북미, 유럽, 일본등경쟁국은웨이퍼부터에피, 칩, 패키지까지 LED 생산단계전반을커버 우리나라의경우웨이퍼는다소미흡한점이있으나대응가능한수준, 에피 칩분야는원천기술및 MOCVD 자작 ( 自作 ) 능력취약, 패키지는자립가능한단계 5) 4) LED 제조공정은 1 에피웨이퍼제조를통한 LED 칩생산, 2 LED 칩을기판전극과연결하고형광체와밀봉하는패키지, 3 LED 가다양한응용제품에이용될수있도록하는모듈공정으로구성 5) 삼성LED 등업계견해참조

24 산업이슈 각국의 LED 공정단계별업체현황 대 만 Ingot AMC, Sino- American Sil. 웨이퍼 일본 Kyocera 한 국 사파이어테크놀로지 Sawing Teraxtal, Crystal Wise 일진디스플레이, 크리스탈온 에피칩패키지 Epistar, Epitek, Forepi, Tekor, Arima Optical Everlight, Bright, Lite-on, Opto Tek, Unity, Opto, Harvatek, Light AET Tyn Toyoda Gosei 서울옵토디바이스 Nichia, Rohm, Toyoda Gosei LG이노텍, 삼성 LED Citizen, Stanley, Kagoshima, Toshiba 서울반도체 북미 / 유럽 Rudicon, Honeywell, Mono Crytal Osram, Lumileds Cree, AXT, Gelcore, Uniroyal Avago 자료 : 하나대투증권, 업계 해외주요업체의수직계열화 해외주요업체들은경쟁력강화와기술보안을위해 M&A 및전략적제휴를통한수직계열화를추구 - 필립스 (Philips) 는 2005 년이후현재까지 11 개기업의인수를통해 LED 칩과조명기구, 디자인등수직계열화를완성 자회사인루미레즈 (lumileds) 가에피 칩 패키지, 젠라이트 (Genlyte) 와컬러키네틱스 (Color Kinetics) 는컨트롤러와조명기구를담당 - 크리 (Cree) 는과거에피 칩에주력했으나, 2007 년홍콩의코트코 (Cotco), 2008 년미국의 LLF 를인수함으로써패키지와조명기구까지사업을확장 - 세계 3대조명회사인오스람 (Osram) 은인피니온과합작으로 LED 에피 칩 패키지전문업체인 Osram Opto Semiconductor 설립 - GE 는니치아와제휴를맺고에피 칩 패키지는니치아, 조명기구는자회사인 GE Lumination 이담당하도록함

녹색신성장산업의동향과육성방향 - LED - 25 해외 LED 업체의수직계열화 모회사에피, 칩패키지컨트롤조명기구 Osram Osram Opto Semiconductor Osram Opto Semiconductor Osram LED Systems 240Osram Sylvania GE Nichia ( 전략적제휴 ) Nichia ( 전략적제휴 ) GE Lumination GE Lumination, GE Lighting Philips Lumileds llighting, Future Lighting Solution Lumileds Lighting, Philips Solid State Lighting Genlyte Color Kinetics, Philips Lighting Cree Cree Cotco LLF LLF 자료 : 각사, 보도자료종합 공정단계별국내업체현황 국내업체는 457 개 6) 정도이나, 상대적으로진입장벽이낮은패키지및모듈공정에집중되어있음 - 에피및칩생산업체는삼성LED, LG 이노텍, 에피밸리등 13 개에불과 - 패키지업체는삼성LED, LG 이노텍, 서울반도체등 35 개 - 모듈, 기구업체는 383 개로가장많은수를차지하며, 대다수는규모가영세 상위공정인 에피 및 칩은 점차 대기업 시장으로 변모 중 - 원천기술 확보, 규모의 경제 달성을 위한 초기 투자비 등을 고려할 때 대기업이 유리 삼성LED, LG 이노텍 등이 향후 발전을 주도할 전망 - 중소기업은 패키지 및 모듈, 조명기구에 집중 그밖의관련업체로는 LED 부품 소재업체와 LED 장비업체가있으나, 시장진입초기단계이거나선발업체와경쟁력차이가큰상황 6) 2008 년 1 차조사결과이며, 2009 년 6 월현재 592 개로파악됨

26 산업이슈 LED 관련국내업체현황 부품 소재 에피, 칩 패키지 모듈, 기구 업체수 26 13 35 383 주요업체 포스포대주오디텍네페스신소재하이쏠라 삼성 LED LG 이노넥서울옵토디바이스효성 ( 에피플러스 ) 에피밸리 삼성 LED LG 이노텍서울반도체알티전자럭스피아 383 조명BLU Display 금호전기, 대진디엠피등 293 개 삼성 LED, LG 이노텍등 40 개뉴튼테크놀로지, 삼익등 30 개 비고 LED 장비업체는주성엔지니어링, 시스넥스등 20 개 - - - 자료 : LED 보급협회 국내 LED산업의경쟁력 기술경쟁력 - LED 관련기술력은선진국대비 80% 수준 패키지기술은선진국대비 85% 로비교적높은반면, 원천기술인백색 LED 구현기술은 72% 수준 LED 기술선진국대비핵심기술수준비교 구분 2006년 2007년 2008년 웨이퍼및칩제조기술 75 80 80 패키지기술 82 85 85 백색 LED 구현기술 67 70 72 종합 75 78 82 자료 : 전자부품연구원, 기술경쟁력조사분석 (2009)

녹색신성장산업의동향과육성방향 - LED - 27 국산화율 - LED 칩의국산채용률은 44% 에불과 LED 제조원가의 75% 를차지하는 LED 칩의국산채용률은 44% 에불과하여자급화가시급한상황 제조원가의 25% 를차지하는 PCB, Epoxy 등기타부품에서는국산채용률이 75% 로비교적높음 - 향후 LED 산업의원가경쟁력은 LED 칩에서결정되므로장기적인산업육성을위해서는칩기술력배양이필수적 특허문제 - 니치아, 필립스, 오스람, 크리등주요 LED 선발업체들은특허및지적재산권을이용하여높은진입장벽을형성 1 위업체인니치아는오스람, 필립스등과크로스라이센스를체결하여높은기술장벽을형성하고, 공격적인특허보호정책을통해후발업체들의시장진입저지 - 일부국내업체들은특허분쟁을회피하기위해해외업체와특허라이센스를체결 중소업체들의경우비용상의문제로원천기술보유기업이아닌협력사를통해우회적으로라이센스를체결하는경우가있어특허침해소송에휘말릴위험이있음 삼성 LED, 서울반도체등일부대기업은자체원천기술을활용하여외국업체와크로스라이센스가가능하나, 중소기업은전반적으로대응력취약 LED 특허라이센스현황 삼성 L E D ( 한국 ) 자료 : 디지털타임스 (2008. 8)

28 산업이슈 Ⅳ. 전망과과제 성장 전망 세계 LED 시장은연평균 25.9% 로성장하여 2008년 217억달러에서 2012년 546억달러규모로확대될전망 - 동기간에 LED 광소자산업은연평균 22.0% 로성장하여 115억달러, LCD 모듈, 조명기기등응용분야는연평균 27% 로성장하여 431억달러규모에도달예상 현재가장큰비중을차지하는휴대폰용 LED 의성장은둔화예상 - 휴대폰에적용되는 LED BLU, 카메라플래시, 키패드조명등은이미적용률이높음 - 별도의 BLU 를필요로하지않는 AM OLED 가등장 LED BLU 와 LED 조명이장기적으로성장을주도할전망 - 노트북과 TV 등중대형 LED BLU 시장은이제본격적인성장궤도에진입 - 장기적으로 LED 조명시장의성장잠재력이높음 현재 LED 조명의비중은전체조명의 3.1% 에불과하나, LED 조명의효율개선과각국의보급정책에따라장기적인성장예상 250 200 150 100 50 0 LED 광소자세계시장전망 모듈및조명기구세계시장전망 ( 단위 : 억달러 ) ( 단위 : 억달러 ) 기타 조명 자동차 광고판 / 디스플레이 휴대전화 2005 2008 2010 2012 2015 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 휴대전화모듈 자동차모듈 LED 조명기기 LED BLU 모듈 LED Display 기타 2005 2008 2010 2012 2015 주 : LED 광소자는구체적인제품화이전단계이며, 모듈및기구단계에서응용분야별로제품화됨자료 : 전자부품연구원

녹색신성장산업의동향과육성방향 - LED - 29 국내 LED 시장은연평균 27.9% 로성장하여 2008 년 2조 4,000 억원에서 2012 년 6조 5,000 억원수준으로확대전망 - 동기간에 LED 광소자산업은연평균 40.7% 로성장하여 2조 4,000 억원, LCD 모듈, 조명기기등응용분야는연평균 22.6% 로성장하여 4 조 1,000 억원수준에규모에도달예상 LED 광소자국내시장전망 모듈및조명기구국내시장전망 ( 단위 : 억원 ) ( 단위 : 억원 ) 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 패키지에피, 칩부품소재 2007 2008 2010 2012 2015 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 기타조명기기 LED 디스플레이자동차모듈 LED BLU 모듈휴대전화모듈 2007 2008 2010 2012 2015 자료 : 전자부품연구원 시장조성측면의해결과제 LED 조명의높은가격및초기투자비용으로인한문제 - LED 조명가격은기존조명에비해가격이 10~100 배높음 - 공공기관의 LED 조명교체, 신규주택및신도시건설계획과연계한 LED 보급정책등을통해초기시장활성화가필요 형광등의경제적대체유인이백열등에비해취약 - 초기설치비와가격차를고려할때, LED 조명대체에따른투자회수기간이형광등기구 63 년, 형광램프 7.4 년에달하여수명자체적시장형성곤란 7) - 그러나, 형광등은수은 (Hg) 을함유하고있다는점에서도대체가필요 - 가격격차및초기투자비부담경감을위한지원책고려 7) 수명 30,000 시간, 일 10 시간사용을기준으로할때, 사용가능연한은약 8 년으로형광램프의투자회수기간과큰차이없음

30 산업이슈 LED 조명의투자회수기간 등기구유형 소비전력 ( 기존 LED) 투자회수기간 등기구유형 소비전력 ( 기존 LED) 투자회수기간 형광등기구 (32W 2) 64W 55W 63년 보안등대체 175W 120W 14.5 년 형광램프 32W 14W 7.4년 가로등대체 400W 180W 7.6년 백열등대체 ( 전구형 ) 60W 10W 3.3년 교통신호등 400W 38W 1.8 년 할로겐대체 ( 다운라이트 ) 75W 14W 4.4 년 유도등대체 ( 소형 ) 6W 2.6W 주 : 형광등기구의투자회수기간은초기설치비차이를고려. 형광램프는기존등기구에서사용가능한제품으로서기존조명과설치비차이가작으나안전성검증미흡. 자료 : 에너지관리공단, LED 조명보급방안, 2008. 11 3.3 년 - 제품의보급확대, 기반기술확보를위한규격및인증체계정비및표준확립의차질없는추진 2009 년백열등, 할로겐대체형등 15 종에대한 KS 규격과 LED 보안등, LED 전용컨버터등 4종에대한고효율인증을추가로마련할계획 LED 조명고효율인증현황및추진계획 인증품목 2001 년 2007 년 2008 년 2009 년 2010 년 2011 년 LED 교통신호등 자료 : 디스플레이뱅크 LED 유도등 생산측면의해결과제 백열전구대체용 LED 램프 할로겐대체용 LED 램프 형광등대체 LED 램프 LED 가로등대형 LED 조명 LED 보안등터널 LED 조명 LED 센서등 LED 전용컨버터 LED 투광등 LED 집어등 LED 광소자기술경쟁력조기확보 - LED 산업의공정단계중가장높은부가가치를창출할수있는분야로서전체 Supply Chain 의장기적인경쟁력을결정 - 에피, 칩등광소자부문은선발업체들이이미특허및규모의경제를확보하여신규기업, 특히중소기업의진입이어려움 - 원천기술개발을위한국책연구소연구과제부여, 산학연공동연구를위한기반조성등을통해기술적진입장벽해소노력필요

녹색신성장산업의동향과육성방향 - LED - 31 화학증착장비 (MOCVD) 의 국산화 - MOCVD 는 LED 공정의 핵심단계로서 웨이퍼 상에 유기화합물을 얇게 증착시켜 에피웨이퍼를 제조하는 공정에 사용 - 니치아 ( 일 ) 는 자체적으로 제작하는 반면, 나머지 업체들은 Aixtron( 독 ) 과 Veeco ( 미 ) 로부터 공급받음 - MOCVD 국산화가 이루어지지 않는 경우, 장비 고가 구입, 늦은 장비 인도에 따른 생산지연, 차세대 LED 기술력 열위 등 부작용 발생 8) - 국내 장비업체 중 주성엔지니어링, 에이디피, 탑엔지니어링 등 일부업체 연구 개발 중 LED 조명기기업계육성 - 조명기기분야의경우, 해외에서는필립스, 오스람, GE 등세계적인조명업체가참여하고있는상황에서국내에는글로벌경쟁력을갖춘업체부재 국내조명업체중 82% 가 5인미만규모 - LED 의고효율성및장수명을확보하기위해서는방열기술과컨버터기술등의개선이수반되어야함 LED 칩의효율이향상되더라도, 최종조명단계에서는방열구조및구동기술에따라 50% 수준까지효율저하가능 - 조명디자인, 금형설계, 방열, 모듈제작등을담당할경쟁력있는중소기업의육성필요 LED 등기구 (Fixture) 에의한효율저하 자료 : LG 경제연구원 8) 장비 1 대가격 30 억원정도, 인도기간은약 6 개월

32 산업이슈 부품 소재의국산화 - LED 칩생산원가의 80% 를차지하는사파이어웨이퍼주원료인사파이어잉곳의국산화율이 40% 내외수준 국내업체는사파이어테크놀로지가유일하며, 나머지는 Rubicon( 미 ), Monocr y s t a l ( 러 ) 이공급 사파이어웨이퍼는 2008 년지속된엔고로인해국내업체에의한공급이증가하여국산채용률이 80% 이상수준에도달 9) - 국내반도체및디스플레이산업의세계시장점유율은 50% 가넘지만부품 소재의해외의존도가높아부가가치창출이낮음 - 부품 소재를대부분수입에의존하고있어, 향후시장규모확대와해외시장개척에부담 기타정책수립시고려사항 대기업과중소기업간균형적발전도모 - 칩공정을장악한대기업의산업내리더십강화가예상되므로중소기업육성정책을추진하되자원배분의왜곡또는산업발전이오히려지체되는결과를초래하지않도록유의 - 방열, 회로, 디자인등중소기업특화업종에서경쟁력있는중소기업을발굴, 육성하여대기업과건전한상생협력을유도할필요 조명시장을중심으로한지원정책 - 자동차조명, BLU 모듈등은시장의자체적동력에따라채택확산 - 향후시장확대가예상되는조명부문의 LED 사용비중증대가녹색산업으로서역할증진의관건 9) 국내사파이어웨이퍼업체로는일진디스플레이, 크리스탈- 온이대표적이며, 그밖에 4개정도의군소업체가있음