OLED 조명의시장기회창출방안 l 저자 l 오대곤 PD / KEIT LED/ 광 PD 실 전기영수석 / KEIT LED/ 광 PD 실 이정익책임 / 한국전자통신연구원 SUMMARY 목적 OLED 조명은조명산업에서우리나라가글로벌리더로도약할수있는절호의기회를제공하는분야이나, 아직은기술개발이나시장여건이성숙되지않은상황에서향후 OLED 조명이시장에서성공하기위한방안을고찰 주요현황 ( 시장현황 ) 유비산업리서치에따르면 OLED 조명 Panel 시장은 2015년부터 2020년까지큰폭으로지속적인성장을할것으로예상되며, 2016년에는약 540M$ 의시장이형성되고, 2020년에는약 4,700M$ 의시장을형성할것으로전망됨 ( 제품기술동향 ) 주로효율과수명향상중심으로개발되고있으며, 2015년에 120lm/W 이상, 휘도 5,000cd/m 2, 수명 LT70 30,000hr 등을목표로개발되고있음 ( 기업동향 ) 우리나라의 LG화학이가장공격적이고적극적인목표를잡고있어향후시장을주도할것으로예상되며, 기존의 lighting 업체, OLED 디스플레이업체, 신규업체, OLED 패널사업전문업체등 4종류업체들이향후 OLED 조명시장에서경쟁할것으로예상됨 시사점 OLED 제품과 LED 제품을조합한하이브리드제품을조기개발하여조명시장에빈번한노출을통해 OLED 조명제품에대한소비자인지도를강화시장진입에성공하기위해서는저가격화가필수적이며, 6$/Klm(2016 년 ), 1$/Klm(2020 년 ) 의단계적목표로, OLED 제조장비및공정기술개발추진건축, 수송, 테라피등 OLED 플렉시블조명이나투명조명이새롭게적용될수있는응용품목을전략적으로발굴하고, 요구성능및가격수준을확보
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2014 VOL 14-12 1. 특징및중요성 OLED 조명의특징 OLED 광원은면광원으로서공정이단순하고광학필름이불필요하여공정단가가낮으며, 전력소모가적고, 고휘도에서밝기가균일하고, 3파장 (R,G,B) 을합성하여색순도가높아감성광원구현이가능함 OLED 조명의장점은형광등사용시보다 70%, 백열등사용시보다 90% 의전력을감소시켜전력사용비를절감할수있으며, 가정용광원의 30% 를 OLED 광원으로대체시에는연간 29.5 백만 KWh의전력절감효과를, 가정용광원을 OLED 광원으로대체시 4~5개원자로의연간발전량에해당하는전력을절감할수있는효과예상 OLED 조명은현재 LED보다효율과수명, 휘도에서경쟁력이다소떨어지지만면광원을통한확산광으로서눈에피로감을줄이고낮은높이에서넓은면적을밝힐수있으며, 가볍고다양한형태로제조가능함 LED 면조명의경우는방열팬, 방열판및확산판이필요하고, 투명조명이불가능한반면, OLED 면조명은방열팬, 방열판및확산판이불필요하고, 플렉시블및투명조명이가능하다는큰차이가있음 LED Bulky 조명 ( 방열팬, 방열판 ) 프렉서블불가능 투명조명불가능 OLED Ultra-slim 조명 (2~3mm) 플렉서블가능 투명조명가능 그림 6-1 LED 면조명과 OLED 면조명의비교 * 출처 : 지식경제부보도자료, 2010 090 한국산업기술평가관리원
ISSUE 6 OLED 조명의시장기회창출방안방향 OLED 조명의중요성 OLED 조명산업은기존조명에 IT 기술과디스플레이기술이융합되어새로운시장을창출할수있는차세대 융합산업임 그림 6-2 OLED 조명산업과디스플레이산업과의융합 * 출처 : ETRI, 2012.11 3 대메이저플레이어가주도하고있는글로벌조명시장에서 LG 화학등국내기업이기술을선도하고시장을주도할수 있는새로운수종산업임 그림 6-3 OLED 조명패널산업지도 * 출처 : 유비산업리서치, 2014. Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 091
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2014 VOL 14-12 OLED 조명산업에속해있는 Value Chain 에는핵심산업인광원사업을포함하여, 후방사업으로서부품과소재, 장비 사업이있으며, 전방사업으로는모듈과조명사업으로구분할수있음 그림 6-4 OLED 조명산업 Value Chain * 출처 : 유비산업리서치, 2014. OLED 조명의응용분야 OLED 조명은 LED 조명의모든응용분야에서상호보완및경쟁을통해기존조명을대체하거나신규시장을창출할것으로예상됨 LED 조명시장은고객군및시장특성에따라일반, 건축, 공공, 상업, 특수조명의 5개영역및기타레트로피트 (Retrofit) 등으로구분할수있음 092 한국산업기술평가관리원
ISSUE 6 OLED 조명의시장기회창출방안방향 그림 6-5 LED 조명의주요응용분야분류 * 출처 : KoreaEximBank, 2014. LCD 는외부광원 (BLU) 을사용하기때문에부분적으로광원을활성화시키지못함 - LED 는검은색을표현할때도전기가필요하나, OLED 의경우필요하지않음 LCD 는외부광원 (BLU) 을사용하기때문에부분적으로광원을활성화시키지못하나, OLED 는자체발광구조로보다선명하고전력소모가낮음 유리기판대신플라스틱 (PI) 필름기판위에디스플레이구현가능 휘어진 (Bendable), 말수있는 (Rollable), 접는 (Foldable) 디스플레이등이구현가능 스마트폰 flexible OLED 비중 : 0.2%(13F) 12%(15F) 40%(18F) 웨어러블시장에서 flexible OLED 기술은더욱부각될전망 유기재로는투명하고자체발광하기때문에백라이트, 컬러필터등이필요없음 응용범위 : 자동차 HUD(Head Up Display), 웨어러블기기, 일반가구및가전제품, 광고 투명디스플레이시장전망 : 10 억달러 (17F) 100 억달러 (22F) 현재투명디스플레이의투과도는 60% 수준으로미흡 - 산화물 (Oxide) TFT, 투명배선, 자외선 (UV) 에강안 OLED 발광소재개발필요 그림 6-6 조명산업이외시장에서의 OLED 응용 * 출처 : KoreaEximBank, 2014. OLED 는조명산업이외에도저전력구조, 플렉시블디자인, 투명디스플레이구현등을통해시장을새롭게창출할 것으로예상됨 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 093
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2014 VOL 14-12 2. 국내외산업및기술개발동향 시장현황및전망 OLED 조명 Panel 시장은 2015년부터 2020년까지큰폭으로지속적인성장을할것으로예상되며, 2016년에는약 540M$ 의시장이형성되고, 2020년에는약 4,700M$ 의시장을형성할것으로전망됨 그림 6-7 OLED 조명패널시장전망 * 출처 : 유비산업리서치, 2014. 기판별로매출액비중을살펴보면시장초기에는 Glass Substrate 을적용한 OLED 조명 Panel 이주를이를것으로 예상되지만 2018 년부터 Flexible OLED 조명시장이본격적으로성장, 2020 년에는 42% 의점유율을가질것으로 전망됨 094 한국산업기술평가관리원
ISSUE 6 OLED 조명의시장기회창출방안방향 그림 6-8 OLED 조명패널의기판별매출비중전망 * 출처 : 유비산업리서치, 2014.) 주요기업의기술개발현황현재까지는 OLED 조명 Panel 업체들이투자가지연되고있지만, OLED 조명 Panel의특성이 LED와비슷해지는 2015년부터주요 OLED 조명 Panel 업체들의본격적인투자가예상되고있음 OLED 조명 Panel 사업화는오스람, 필립스등의주요조명업체와 LG화학등화학업체중심으로진행되고있음 OLED 조명 Panel 기술은주로효율과수명향상중심으로개발되고있으며, 기존의 Glass Encapsulation 방식에서 TFE 또는 Hybrid 방식의 Encapsulation 으로변경되고있는추세임 OLED 조명 Panel 기술로드맵을살펴보면 2015년에 120lm/W 이상, 휘도 5,000cd/m 2, 수명 LT70 30,000hr 등을목표로개발되고있으며, LG화학이가장공적적으로목표를잡고있어향후시장을주도할것으로예상됨 OLED 조명 Panel의제조가격을 5 달러이하로달성하려면 2분 TACT Gen 5 장비에서 2 stack OLED 조명 Panel은투자후 5년정도소요될것으로예측되며, 1분 TACT Gen 5의 single 구조에서는 3년정도소요될전망임 OLED 조명 Panel을개발또는생산하고있는업체는크게 4 종류즉, 기존 lighting 업체, OLED 디스플레이업체, 신규업체, OLED 패널사업전문업체로구분할수있음 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 095
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2014 VOL 14-12 표 6-1 세계의주요 OLED 조명 Panel 업체 기존 Lighting 업체 OLED 디스플레이업체신규업체 OLED 패널사업전문업체 중국 Visionox First O-lite 프랑스 독일 Osram Novaled 일본 룩셈부르크 네델란드 Toshiba Lighting, NEC Lighting Philips Nippon Seiki, Tohoku Pioneer Kaneka, Konica Minolta, Sumitomo Chem. Arcelor Mittal 한국네오뷰코오롱 LG 화학, 주성엔지니어링 대만 AUO 영국 Thorn Lighting PolyPhotonix 미국 GE Lighting Astron FIAMM Lumiotec 총업체수 6 5 8 3 1 Osram OLED 조명 Panel과 Module, Luminaire 를모두생산하는업체로서 2010년 the ORBEOS 라는이름으로 OLED 조명 Panel을생산하기시작 2012년 4월 ORBEOS 시리즈중가장큰크기의 Panel인 SDW-058을발표하였으며, Panel 크기는 119mm x 119mm( 발광면적 110cm2), 효율은 40lm/W, 휘도는 2,000cd/m2 임 Light and Building 2014(L+B 2014) 에서는효율을 67lm/W 까지향상시킨 SDW-058 을내놓으며, 2016년상용화를목표로 Cost Down에집중하고있음 Osram은기본적으로 LED와 OLED를조합하여사용했을경우가장효율적인조명공간을만들수있기때문에 65lm/ W의효율로도충분하다는입장임현재 Osram은 Glass Type 이외에도 Flexible, Transparent, Mirror Type 등다양한 Application 에적용하기위한 OLED Panel을개발중에있음특히 Flexible OLED 조명은 Osram이목표로하고있는주요시장중하나로서 BMW 등과함게자동차용 Rear Lamp 개발프로젝트를진행중이며, 2016년제품출시를위해지속적으로개발중임 096 한국산업기술평가관리원
ISSUE 6 OLED 조명의시장기회창출방안방향 2 Philips Philips는 OLED 조명 Panel과 Module, Luminaire 를모두생산하는업체로서, OLED 연구소는독일의 Archen에있으며, Lumiblade 이라는브랜드명으로판매하고있음 Osram과마찬가지로 LED와 OLED는상호보완적인관계로서서로경쟁하기보다는같이사용되는시장이열릴것이라는입장을가지고있으며, OLED 조명 Panel 뿐만아니라다양한 Module System 도개발하고있음 Lighting Japan 2014에서는각각의 OLED 조명 Panel에붙어있는 Bar의길이와위치를자유롭게조절하여사용자의취향에맞게 Design을할수있는 Living Sculpture 3D Module System을전시하였으며, L+B 2014에서는 Living Sculpture 3D Module System 60개를이용하여샹들리에천장조명을구현하였음 그밖에 Emergency Lighting 과거울과센서, OLED 조명 Panel 을융합한 Living Shapes Interactive Mirror 등 다양한 Application 들을선보이고있음 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 097
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2014 VOL 14-12 3 LG화학 LG화학은 OLED 재료기술을바탕으로 2008년부터 OLED 조명 Panel 개발을시작하였으며, 2011년 11월부터시생산을시작하였고, 현재다양한 OLED 조명 Panel을판매중에있음 L+B 2014에서는세계최대 size의 OLED 조명 Panel인 320mm x 320mm와 Plastic Substrate 를적용한 Flexible OLED 조명을공개하며, 업계최고의기술력을과시하였으며, OLED 조명만으로부스를전시하며 General Lighting 으로서 OLED가충분히가능하다는것을보여주었음 LG화학은현재 60lm/W 의제품을양산중이지만올해에는똑같은 Power Consumption 으로최고 100lm/W 의효율을갖는 High Efficacy OLED 조명 Panel을개발할목표를가지고있음또한 Standard Luminance 는 3,000 cd/m2에서 5,000~8,000 cd/m2의 Brightness 까지높일계획을가지고있으며, 8,000 cd/m2에서의수명은 2016년 15,000 hr이목표로서다른업체들보다높은목표치를가지고있음 Flexible OLED 조명을자동차에적용하려는움직임도활발하여독일의자동차부품업체인 Hella와 Flexible OLED 조명 Panel을적용한자동차용 Rear Lamp를개발하고있으며, VALEO와는 Flexible OLED 조명 Panel을적용한자동차용실내등을개발중에있음 4 Panasonic 2011년 4월발광재료업체인 Idemitsu Kosan과 OLED 조명 Module을판매하기위한 PIOL(Panasonic Idemitsu OLED Lighting) 을설립하면서본격적인 OLED 조명사업을시작하였음 ELeaf 라는브랜드네임으로 OLED 조명 Panel을판매하였고, 적극적인 OLED 조명사업에대한움직임을보이다가 2014년 PIOL이해체되면서 OLED Panel 생산을중단하였으나 R&D는계속진행중에있음 Next LED Stage 2014에서 100lm/W의 OLED 조명 Panel과 Thin Glass를적용한 0.5mm의초박형 OLED 조명 Panel, Plastic Substrate 를적용한 0.4mm의 Flexible OLED 조명 Panel을공개하였고, SID2014 에서는 133lm/W 의고효율 OLED 조명 Panel을공개하며 OLED 조명분야에서뛰어난기술력을가지고있음을보여주었음현재 Panasonic의재무상태가좋지않아당분간은 OLED 조명 Panel 사업을다시시작하기는힘들것으로예상되지만 R&D는적극적으로진행될것으로예상됨 098 한국산업기술평가관리원
ISSUE 6 OLED 조명의시장기회창출방안방향 5 Konica Minolta Konica Minolta 는현재 Glass Substrate 가아닌 Plastic Substrate 를적용한 Flexible OLED 조명 Panel의 Design Freedom 을바탕으로 LED와는다른 Application 을발굴해시장을형성하겠다는사업전략을수립하여추진중이며, 2014년 4월 100억엔을투자하여세계최초 Flexible OLED 조명 Panel 양산라인을건설중임을발표하였음주요생산제품은 0.35mm 두께의 150x60mm Flexible OLED 조명 Panel을 2014년 4월에 200달러수준으로출시함 Lighting Japan 2013에서 Printing 방식으로직접개발한 134x134mm Size의 OLED 조명 Panel 을전시하였음 Lighting Fair 2013에서는 0.35mm의 Flexible OLED 조명 Panel을공개한데이어 L+B 2014에서는 70um의초박형 Flexible OLED 조명 Panel과 Color Tunable Flexible OLED 조명 Panel을공개하며 Flexible OLED 조명을집중적으로개발하고있음을보여주었음 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 099
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2014 VOL 14-12 6 Sumitomo Chem. 사업전략으로는 20~40lm/W 의장식용디자인위주의 OLED 조명 Panel 시장을목표로하고있으며, 113x113mm Size의 Solution Process 로제작된 OLED 조명 Panel을생산하고판매중에있음 또한 Plastic Substrate를기반으로한 OLED 조명 Panel을개발하고있으며, 최종목표는 60~80lm/W의일반조명시장진입도목표로하고있음 7 Lumiotec 2008년에 Mitsubishi 중공업, ROHM, Mitsui 에의해설립되어, OLED 조명 Panel 과 Luminaire 를생산하고있음 2012년까지 P03~06 시리즈를판매하였으며, 2013년에는 P07 시리즈를, 2014년에는 P08~10 시리즈를출시함 2013년까지는수명 12,000hr 이하, 효율 10~40lm/W의여러제품을출시하였고, 2014년에는 45lm/W의효율, 40,000hr 의수명으로성능을크게향상시킴 100 한국산업기술평가관리원
ISSUE 6 OLED 조명의시장기회창출방안방향 3) OLED 조명 Panel에성능에대한업체별로드맵 OLED 조명 Panel 업체들의 2014년목표효율은 80im/W 이하이며, LG화학이 100lm/W 로서가장높은목표를갖고있음특히 LG화학은 2016년에 140lm/W 를목표로하고있으며, 이는 LED에버금가는효율로서, 향후 OLED 조명시장을리드하고자하는의지가강함 그림 6-9 주요업체의 OLED 조명패널효율로드맵 * 출처 : 유비산업리서치, 2014. Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 101
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2014 VOL 14-12 수명에대해서는대부분의업체들이 40,000hr 을목표로하고있으며, LG 화학은 2016 년에 60,000hr 을달성하는것을 목표로잡고있어가장공격적임 Life Time(Hr) 그림 6-10 주요업체의 OLED 조명패널수명로드맵 * 출처 : 유비산업리서치, 2014. 102 한국산업기술평가관리원
ISSUE 6 OLED 조명의시장기회창출방안방향 3. OLED 조명시장활성화방안 OLED 조명이시장에성공적으로안착하고활성화되기위해서는 OLED 조명만이나타낼수있는차별화가무엇보다도중요함 LED 조명은백열등과형광등과같은기존조명에대해고효율, 장수명을차별화요소로부각시키며시장을확대하고있는상황으로, OLED가 LED와의차별성을부각시키지못할경우시장에서고전할것으로예상됨조명전문가들은 OLED의성공을위한주요요소로서단기적으로는 OLED와 LED의하이브리드제품개발, 장기적으로는저렴한제조원가확보와플렉시블조명, 투명조명등차세대조명제품개발을꼽고있음 OLED와 LED의하이브리드제품개발현재성능의 OLED 제품과 LED 제품을조합한제품을조기개발하여조명시장에빈번한노출을통해 OLED 조명제품에대한소비자인지를강화할필요가있음 Osram과 Philips 는일반조명으로서 OLED와 LED의조합하는전략을가지고있으며, Light+Building 2014에서 LED 조명과 OLED 조명을조합한공간을전시하여두가지조명을조합하였을때효율을높일수있음을보여주었음미국 DOE의분석에따르면, 65ft 2 인사무실공간에서 LED와 OLED를각각단독으로사용한경우와 LED+OLED를적용하였을경우를비교한결과 LED는 34%, OLED는 56% 의에너지절감효과가있었으나 OLED+LED는 65% 의에너지절감효과가있는것으로나타남또한최근전시회등에서는 OLED 조명의장점중하나인눈에편안한빛이라는점을활용하여제한된공간을비추는스탠드조명을적용한 OLED 조명제품들이다수선보이고있음 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 103
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2014 VOL 14-12 1$/Klm 제조원가달성을위한기술개발 LED 조명이기존조명에비해효율이높고수명이긴특성에도불구하고조명시장에서확대속도가더딘것은무엇보다도가격경쟁력이약한것에기인함다행히금년들어실내조명용 LED 전구의글로벌평균가격은 40W 및 60W 백열등대체제품은전년대비 30% 이상하락했으며 10$ 이하제품도등장하고있는상황이나, 대다수제품은여전히기존조명에비해비싼편임 Cree 필립스 Ecosmart 오스람 GE Cree 필립스삼성 Lumens 450 450 450 350 570 800 800 900 Color temp 2.700 3,000 3,000 3,000 2,700 2,700 3,000 2,700 Wattage(W) 6 7.5 6 8 11 9.5 10.5 13 ($) 10 11 10 15 20 13 11 15 수명 (hr) 25.000 20,000 25,000 25,000 15,000 25,000 20,000 25,000 Lm/W 75 60 75 44 52 89 76 69 Equivalent 40 40 40 40 60 60 60 60 그림 6-11 주요 LED 기업들의전구가격동향 * 출처 : KoreaEximBank, 2014. 따라서 OLED 조명의경우에도시장진입에성공하기위해서는가격경쟁력확보가필수적이며, 6$/Klm(2016년 ), 1$/Klm(2020 년 ) 의단계적목표를설정한 OLED 제조장비및공정기술개발을추진하여야함이를위해 1단계로 Glass 기반의성능및원가경쟁력확보로 OLED 조명의시장진입및확대를꾀하고 2단계로는 Flexible 기반의초박형 / 유연 OLED 조명의본격시장확대및테라피등새로운기능을갖는 OLED 신조명제품을개발하며 3단계로는미래사회생활상을고려하여 Deformable OLED 조명, 직조형 Fabric OLED 조영등생활공간에내재된조명기술을개발하여야함 104 한국산업기술평가관리원
ISSUE 6 OLED 조명의시장기회창출방안방향 차세대 (Flexible, Transparent) 조명제품기술개발 OLED 조명의얇고, 가볍고자유자재로변형이가능하다는장점으로인해최근들어전시장이나박물관조명으로적용하려는움직임이일고있음 OLED 조명기업들도플렉시블조명기술이나투명조명기술을적용한시제품을개발및출품하고있으나, 실제상용화를위해서는많은난관이있는상황 OLED 조명기업들도플렉시블조명기술이나투명조명기술을적용한시제품을개발및출품하고있는상황이므로, 이러한기술의조기상용화를통해새로운조명시장을창출할수있을것으로기대됨 그림 6-12 주요업체의 Flexible and Transparent OLED 조명 * 출처 : 유비산업리서치, 2014. 한편자동차에의 OLED 적용은현재상용화가가장활발한분야로서, 자동차업계에서는 Design 이크게중요시되기 때문에 Flexible OLED 조명을실내등과 Rear Lamp 에적용하려는개발이 OLED Panel 업체들과꾸준히진행되고 있으며, OLED 조명이자동차에적용이된다면 OLED 조명산업의큰변곡점이될것으로예상됨 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 105
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2014 VOL 14-12 자동차용 Rear Lamp 에서가장큰이슈는수명과온도로써 15 년이상의수명과 -40~80 C 의급격한온도변화 Test 를 통과하는것이가장어려운점으로분석되며, 하우징및수명향상기술개발이필요함 따라서건축, 수송, 테라피등 OLED 플렉시블조명이나투명조명이새롭게적용될수있는응용품목을전략적으로 발굴하여해당품목에서요구되는기능적성능및가격수준을확보하는노력이필요하며, 아울러표준화및인증시스템 구축도함께고려하여야함 106 한국산업기술평가관리원